Bài tập Năng lượng tái tạo - Bài số 3 - Nguyễn Khánh Hòa

Họ tên SV: Nguyễn Khánh Hòa	NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
MSSV: 41001160	GV: Nguyễn Quang Nam
Bài tập số 3 
Bài 1:
Bảng thống kê năng lượng gió
Vi (m/s) 
Ti (h/năm)
ViTi
Vi3
Vi3Ti
We (W)
0
24
0
0
0
0
1
96
96
1
96
0
2
142
284
8
1136
0
3
365
1095
27
9855
0
4
641
2564
64
41024
0
5
877
4385
125
109625
67145.31
6
1111
6666
216
239976
146985.3
7
1231
8617
343
422233
258617.7
8
1218
9744
512
623616
381964.8
9
976
8784
729
711504
435796.2
10
720
7200
1000
720000
441000
11
466
5126
1331
620246
379900.7
12
333
3996
1728
575424
352447.2
13
222
2886
2197
487734
298737.1
14
143
2002
2744
392392
240340.1
15
100
1500
3375
337500
206718.8
16
45
720
4096
184320
93023.44
17
28
476
4913
137564
57881.25
18
11
198
5832
64152
22739.06
19
7
133
6859
48013
14470.31
20
4
80
8000
32000
8268.75
Tổng
8760
66552
44100
5758410
3406036
a/ - Vận tốc gió trung bình:
Vavg=ViTiTi=665528760=7.60m/s
 - Công suất gió trung bình:
Pavg=12ρA(V3)avg=12ρAVi3TiTi=121,225.1.57584108760=402,63W/m2
b/ - Mật độ năng lượng gió nhận mỗi năm:
E=Pavg.8760=402,63.8760=3,53kWh/m2
c/ - Tổng thời gian mà tuabin phát điện ở công suất định mức:
V=15m/sV=25m/sTi=100+45+28+11+7+4=192h
 Từ vận tốc gió 15m/s trở lên thì tuabin chỉ phát công suất định mức tại vận tốc 15m/s.
- Tổng điện năng mà tuabin sản xuất trong 1 năm: We=3,4MW/m2
d/ Dùng phân bố Rayleigh:
- Thời gian để tuabin phát điện ở công suất định mức (từ 15m/s đến 25m/s):
8760.F25-F15=8760.1-e-π4257.62-1+e-π4157.62=409,1h
- Công suất gió trung bình theo phân bố Rayleigh
Pavg'=6π.12.ρA(Vavg)3=6π.12.1,225.1.(7,6)3=513,5W/m2
- Thời gian để tuabin có thể phát ra điện (từ 5m/s đến 25m/s)
8760.1-F5=8760.e-π457.62=6235,5h
- Năng lượng mà tuabin tạo ra trong 1 năm:
We=Pavg'.6235,5=513,5.6235,5=3,2MW/m2
Nhận xét: do vận tốc gió chỉ tới 20m/s nên không sát với phân bố Rayleigh, vì vậy kết quả ước lượng sai số đáng kể so với thực tế.
e/ Tốc độ rotor
TSR=rpm.π.D60.Vr=4=>rpm=60.4.15π.20=57,3 vòng/phút
- Tốc độ đầu cánh rotor:
57,3.20.π60=60m/s
Bài 2: 
a/ Công suất định mức của máy phát:
PR=0,3.12ρAVR3=0,3.12.1,225.π2024.153=194,8 kW
b/ Tính CF
Tính theo bài 1c:
CF=WePR.8760=3,4.106.π.2024194,8.103.8760=0,626
Tính theo bài 1d:
CF=WePR.8760=3,2.106.π.2024194,8.103.8760=0,589
Bài 3:
a/ Để tạo ra dòng điện 1A tức 1 Coulomb/s, số mol Hydro cần:
n=1192945=5,18.10-6 mol/s
 - Suất tiêu thụ Hydro (kg/giờ) cần để tạo ra dòng điện 1A:
n.2.10-3.3600=3,73.10-5 kg/giờ
b/ Để tạo ra công suất của bộ pin nhiên liệu:
- Dòng điện cần tạo ra trong 1s:
I=PV=1060,7=1428571 Coulomb/s
- Số mol Hydro cần đi qua pin nhiên liệu:
n=1428571192945=7,4 mol/s
- Suất tiêu thụ Hydro (kg/giờ) cần để tạo ra công suất của bộ pin:
n.2.10-3.3600=53,28 kg/giờ
c/ Lưu lượng Hydro (kg/giờ) cần thiết:
53,280,8=66,6 kg/giờ
d/ Lưu lượng không khí (kg/giờ) cần thiết, với hệ số sử dụng chất oxy hóa là 25%:
- Số mol Oxy cần để phản ứng với Hydro:
n'=12n=12.7,4=3,7 mol/s
- Số mol không khí cần thiết:
nkk=n'0,25=3,70,25=14,8 mol/s
- Lưu lượng không khí cần thiết (kg/giờ)
nkk.29.10-3.3600=14,8.29.10-3.3600=1545 kg/giờ
Bài 4:
a/ Tổng diện tích các cell:
A=2.106W0,6V.0,4A/cm2=8333333cm2=833m2
b/ 1 cell có diện tích 1m2 và 1 dãy có 280 cell. Số dãy pin cần là:
n=833m21m2.280=2,98
Vậy cần 3 dãy pin nhiên liệu