Đề cương môn học Hệ thống năng lượng xanh (Green power & Energy system)

i thích các hoạt động cá nhân & nhóm
- Thúc đầy hoạt động nhóm
- Trình bày các slides về Chương 1: Tổng quan Năng Lượng Việt Nam
Về nhà:
- Cung cấp các tài liệu tham khảo
Sinh viên:
- Tìm hiểu đề cương môn học và các slides trình bày
Thảo luận trên lớp 
2
1-2-3-4-5
CHƯƠNG II: NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ KĨ THUẬT QUANG ĐIỆN
II.1 Nguồn năng lượng mặt trời
II.1.1 Quỹ đạo trái đất
II.1.2 Góc chiếu của mặt trời vào giữa trưa
II.1.3 Vị trí mặt trời theo giờ trong ngày
II.1.4 Phân tích bóng che dùng sơ đồ hướng mặt trời
II.1.5 Tính giờ mặt trời theo múi giờ
II.1.6 Mặt trời mọc và mặt trời lặn
II.2 Tế bào quang điện
II.2.1 Vật liệu quang điện
II.2.2 Tế bào quang điện
II.2.3 Ghép các tế bào quang điện
II.3 Đặc tuyến I-V của pin quang điện
II.3.1 Đặc tuyến I-V
II.3.2 Tác động của nhiệt độ và cường độ bức xạ
II.3.3 Tác động do bóng che
II.4 Công nghệ chế tạo pin quang điện
II.4.1 Pin quang điện dùng tinh thể silicon
II.4.2 Pin quang điện màng mỏng
II.5 Đặc tính tải của pin quang điện
II.5.1 Đặc tuyến I-V cho tải trở
II.5.2 Đặc tuyến I-V cho tải động cơ DC
II.5.3 Đặc tuyến I-V cho tải acquy
II.5.4 Dò điểm công suất cực đại (MPPT)
II.5.5 Đặc tuyến I-V theo giờ
II.6 Hệ điện mặt trời độc lập
II.6.1 Ước lượng tải tiêu thụ
II.6.2 Bộ nghịch lưu và hệ điện áp
II.6.3 Acquy
II.6.4 Acquy chì - axit
II.6.5 Dung lượng acquy
II.6.6 Hiệu suất Coulomb và hiệu suất acquy chì
II.6.7 Tính toán dung lượng acquy
II.6.8 Diode chống ngược
II.6.9 Tính toán lắp ghép dàn pin mặt trời
II.6.10 Hệ nguồn điện mặt trời lai
II.6.11 Tóm tắt hệ điện mặt trời độc lập
II.7 Hệ điện mặt trời nối lưới
L.O.2- Phân tích và giải quyết bài toán hệ thống năng lượng mặt trời
1.3; 2.1; 3.1; 3.2; 4.3.1
L.O.2.1- Giải thích và tinh toán vị trí mặt trời trong ngày tại một địa điểm xác định
L.O.2.2- Giải thích bản chất vật lí của hiện tượng biến đổi quang điện và công nghệ sản xuất pin mặt trời
L.O.2.3- Phân tích các đặc tính của pin quang điện và nắm được các kiến thức về acqui axit- chì
>> L.O.2.3.1- Phân tích các đặc tình của pin mặt trời I(V), P(V) theo nhiệt độ môi trường, cường độ bức xạ mặt trời, ảnh hưởng của bóng che
>>L.O.2.3.2- Xây dựng và phân tích các đặc tính một hệ thống pin mặt trời cho các cách ghép nối khác nhau (nối tiếp, song song, hỗn hợp) làm việc với các loại phụ tải khác nhau
>>L.O.2.3.3- Phân tích và giải các bài toán liên quan đến kĩ thuật dò tìm điểm công suất cực đại
L.O.2.4- Áp dụng, giải được các bài toán liên quan về hệ thống pin mặt trời
>> L.O.2.4.1- Tính toán, lựa chọn các phần tử của một hệ thống mặt trời độc lập cung cấp điện cho phụ tải gia dụng với nguồn điện dự trữ acqui axít-chì
Giảng viên: 
- Trình bày bài giảng của Chương 2
- Thảo luận với SV về các kĩ thuật pin mặt trời, hệ thống pin mặt trời cho các áp dụng độc lập và nối lưới
- Trình bày một video clip về sự phát triển của kĩ thuật pin mặt trời
Về nhà:
- Cung cấp các tài liệu tham khảo, bài tập về nhà, bài tập lớn theo nhóm
Sinh viên:
- Làm bài tập về nhà, bài tập lớn theo nhóm
Bài tập trên lớp #1, #2, #3, #4
3
6-7-8-9-10
CHƯƠNG III: NĂNG LƯỢNG GIÓ VÀ KĨ THUẬT PHÁT ĐIỆN GIÓ
III.1 Lịch sử phát triển năng lượng gió
III.2 Các loại turbin gió
III.3 Công suất gió
III.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên mật độ gió
III.3.2 Ảnh hưởng độ cao lên mật độ gió
III.4 Ảnh hưởng chiều cao trụ tháp 
III.5 Định luật Betz cho hiệu suất cực đại
III.6 Công suất gió trung bình
III.6.1 Biểu đồ gió rời rạc
III.6.2 Các hàm mật độ xác suất năng lượng gió
III.6.3 Thống kê Weibull và Rayleigh
III.6.4 Công suất gió trung bình tính theo hàm thống kê Rayleigh
III.6.5 Các tiêu chuẩn năng lượng gió
III.7 Ước lượng năng lượng của turbin gió
III.7.1 Tính năng lượng hàng năm theo năng suất trung bình của turbin gió
III.7.2 Cánh đồng gió
III.8 Đặc tính vận hành của turbin gió
III.8.1 Các thông số khí động lực học của cánh quạt gió
III.8.2 Đặc tính công suất của máy phát điện gió lý tưởng
III.8.3 Tối ưu đường kính cánh quạt và công suất định mức của máy phát
III.8.4 Hàm phân bố vận tốc gió
III.8.5 Khảo sát đặc tính công suất thực theo phân bố Weibull- Raleigh
III.8.6 Sử dụng hệ số khả năng CF để ước lượng năng lượng máy phát điện gió
III.9 Máy phát turbin gió
III.9.1 Máy phát đồng bộ
III.9.2 Máy phát không đồng bộ
 III.9.3 Điều chỉnh tốc độ để đạt công suất cực đại
III.9.4 Tầm quan trọng của việc điều khiển tốc độ rotor
III.9.5 Kĩ thuật turbine dùng hộp số và không dùng hộp số
III.10 Tính toán kinh tế máy phát điện dùng sức gió
III.10.1 Tính toán theo chi phí đầu tư và chi phí vốn vay phải trả hàng năm
III.10.2 Xác định chi phí hàng năm của điện năng cấp từ máy phát điện gió
III.11 Tác động môi trường của máy phát điện gió
L.O.3- Phân tích và giải quyết bài toán hệ thống phát điện gió
1.3; 2.1; 3.1; 3.2; 4.3.1
L.O.3.1- Giải thích và so sánh các kĩ thuật turbine gió 
L.O.3.2- Giải thích bản chất vật lí của năng lượng gió, biều thức tính công suất gió và phân tích lực tác động lên cánh quạt gió
L.O.3.3- Giải thích, áp dụng định luật Betz trong tính toán công suất gió, quan hệ hiệu suất rotor Cp theo hệ số TSR, quan hệ công suất điện phát ra theo tốc độ gió thay đổi trong các miền làm việc I, II, III, IV
L.O.3.4- Phân tích các hàm xác suất phân bố mật độ gió Weibull, Raleigh, biểu thức tính toán công suất gió theo vận tốc trung bình
L.O.3.5- Phân tích nguyên lí làm việc của các loại máy phát gió khác nhau (máy phát không đồng bộ rôto lồng sóc, DFIG, máy phát đồng bộ) và các bộ biến đổi công suất liên quan
L.O.3.6- Tính toán, ước lượng công suất và năng lượng điện/ năm phát ra của turbine gió tại một địa điểm với các thông số cho trước
L.O.3.7- Nhận dạng và xác định vấn đề điều khiên turbien gió để đạt công suất cực đại trong miền làm việc II và phát ra công suất định mức trong miền III
L.O.3.8- Minh họa các kĩ thuật liên quan đến phần cơ học và kinh tế của turbie gió: cánh quạt, kĩ thuật hộp số và không hộp số, trụ tháp, kĩ thuật phát điện gió gần bờ và xa bờ, ước lượng kinh tế của một dự án phát điện gió
Giảng viên: 
- Trình bày bài giảng của Chương 3
- Thảo luận với SV về các kĩ thuật turbine, máy phát gió làm việc độc lập hay với hệ thống điện
- Trình bày một video clip về sự phát triển của các kĩ thuật phát điện gió
Về nhà:
- Cung cấp các tài liệu tham khảo, bài tập về nhà, bài tập lớn theo nhóm
Sinh viên:
- Làm bài tập về nhà, bài tập lớn theo nhóm
Bài tập trên lớp #5, #6, #7, #8, #9
4
9-10
CHƯƠNG IV: CÁC LOẠI NĂNG LƯƠNG TÁI TẠO KHÁC
IV.1 Thuỷ điện nhỏ 
IV.2 Năng lượng thủy triều
IV.3 Năng lượng đại dương
IV.4 Năng lượng địa nhiệt
IV.5 Năng lượng sinh khối
IV.6 Tiềm năng ứng dụng các nguồn năng lượng tái tạo 
L.O.4- Mô tả và giải thích nguyên lí làm việc của hệ thống khai thác năng lượng từ các dạng khác của năng lượng tái tạo
1.3; 2.1; 3.1; 3.2
L.O.4.1- Phân tích, tính toán công suất khả dụng từ nguồn thủy điện nhỏ với các thông số được cho
L.O.4.2- So sánh các mặt ưu, nhược điểm của kĩ thuật thủy điện cột nước cao và cột nước thấp
Bài tập trên lớp #10, #11 
5
11, 12-13
CHƯƠNG V: TÍCH TRỮ NĂNG LƯỢNG 
V.1. Các loại Acqui
 	V.1.1. Giới thiệu acqui
 	V.1.2. Các loại acqui 
 	V.1.3. Dung lượng tích trữ của acquy
 	V.1.4. Đặc tính nạp xả và hiệu suất của acquy
 	V.1.5. Tính toán thiết kế hệ acquy
V.2. Acquy chì – axit
V.3. Acquy lithium
V.4. Pin nhiên liệu
	V.4.1. Giới thiệu tích trữ năng lượng dùng pin nhiên liệu
	V.4.2. Bộ điện phân - Electrolyser
	V.4.3. Pin nhiên liệu – Fuel cell
	V.4.4. Mô hình tích trữ pin nhiên liệu
	V.4.5. Ứng dụng pin nhiên liệu
	V.4.6. Phân tích pin nhiên liệu
V.5 Các kĩ thuật tích trữ năng lượng khác
L.O.5- Mô tả và giải thích nguyên lí làm việc của các kĩ thuật tích trữ năng lượng
1.3; 2.1; 3.1; 3.2
L.O.5.1- Phân tích nguyên lí làm việc của các loại acqui khác nhau
L.O.5.2- Phân tích nguyên lí làm việc của các kĩ thuật pin nhiên liệu
L.O.5.3- So sánh các kĩ thuật tích trữ năng lượng khác nhau dựa trên biểu đồ Ragone
Giảng viên: 
- Trình bày bài giảng của Chương 5
- Thảo luận với SV về các kĩ thuật tích trữ năng lượng tiềm năng 
Về nhà:
- Cung cấp các tài liệu tham khảo
Sinh viên:
- Nắm vững 
Thảo luận trên lớp
6
14,
15
CHƯƠNG VI: ỨNG DỤNG CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO VÀ LƯỚI ĐIỆN NHỎ (MICROGRID)
VI.1 Một số mạch biến đổi năng lượng
	VI.1.1 Mạch DC/DC
	VI.1.2Mạch sạc acquy từ pin mặt trời
	VI.1.3 Mạch sạc acquy từ turbin gió
	VI.1.4 Mạch nghịch lưu (DC/AC)
	VI.1.5 Mạch nghịch lưu hòa lưới
VI.2 Tính toán thiết kế sử dụng điện mặt trời 
	VI.2.1. Hệ điện mặt trời độc lập
	VI.2.1. Hệ điện mặt trời hòa lưới
VI.3 Tính toán thiết kế sử dụng turbin gió
VI.4 Hệ thống cung cấp điện từ các nguồn năng lượng điện phân tán- Giới thiệu về Kĩ thuật lưới điện nhỏ (Microgrid)
VI.5 Ứng dụng các nguồn năng lượng mới trong dân dụng, công nghiệp, giao thông vận tải 
L.O.6- Phân tích và giải quyết bài toán ứng dụng các nguồn năng lượng tái tạo và lưới điện nhỏ
1.3; 2.1; 3.1; 3.2; 4.3.1
L.O.6.1- Phân tích, tính toán các mạch biến đổi công suất DC-DC, DC/AC làm việc với hệ thống pin mặt trời
L.O.6.2- Phân tích một cấu trúc của lưới điện nhỏ
Giảng viên: 
- Trình bày bài giảng của Chương 6
- Thảo luận với SV về các kĩ thuật biến đổi công suất khác nhau, cấu trúc của các lưới điện nhỏ
Về nhà:
- Cung cấp các tài liệu tham khảo, bài tập về nhà
Sinh viên:
- Làm bài tập về nhà
- Bài tập trên lớp #12, #13
- Ôn tập các chủ đề chính trong môn học
Hướng dẫn cách học - chi tiết cách đánh giá môn học
Tài liệu được đưa lên BKEL. Sinh viên tải về, in ra và mang theo khi lên lớp học. Điểm tổng kết môn học được đánh giá xuyên suốt quá trình học
Bài tập/ Bài tập lớn: 20%
Kiểm tra: 30%
Thi: 50%
Dự kiến danh sách Cán bộ tham gia giảng dạy
- CBGD thuộc Khoa Điện – Điện tử
Thông tin liên hệ
Khoa phụ trách
Khoa Điện – Điện tử
Giảng viên trưởng nhóm môn học
Nguyễn Hữu Phúc
Email
nhphuc@hcmut.edu.vn
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng 8 năm 2014
TRƯỞNG KHOA
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
CB PHỤ TRÁCH LẬP ĐỀ CƯƠNG
Nguyễn Hữu Phúc