Đề thi cuối học kỳ môn Năng lượng tái tạo - Năm học 2014-2015

Sinh viên vào địa chỉ  để xem đáp án. 1/3 
 (cuối c ) 
 t n 
Môn thi: NĂNG LƯỢNG Á ẠO 
 g thi 11/12/2014 
 h i gi n thi p 
 inh vi n ph p s ng i i u i c ) 
 n ...................................................................................................................................................................................................... MSSV: ......................................................................... 
 . P ẦN BẮ BUỘC ( in vi n p ải làm cả bài 1 và bài 2 của p ần này) 
Bài 1. Ở một địa điểm được khảo sát, người ta đo được phân bố vận tốc gió như trong bảng, tại độ 
cao 10 m. Người ta dự kiến sẽ đặt một tuabin gió trục ngang với độ cao tâm trục là 50 m. Giả sử hệ 
số ma sát của bề mặt khu vực lắp đặt là  = 0,18, và khối lượng riêng của không khí tại độ cao tâm 
trục là 1,22 kg/m3. 
v10 (m/s) v50 (m/s) Hours (v50)
3 
v50*Hours Pwind Ewind Pelec Eelec 
0 24 
1 90 
2 140 
3 365 
4 640 
5 877 
6 1110 
7 1230 
8 1220 
9 976 
10 720 
11 470 
12 330 
13 220 
14 145 
15 100 
16 45 
17 30 
18 12 
19 7 
20 5 
21 2 
22 1 
23 1 
24 0 
a) Tính vận tốc gió trung bình (thống kê) và công suất gió trên đơn vị diện tích trung bình (thống kê) 
tại độ cao tâm trục. (1 đ) 
b) Tính mật độ năng lượng gió (trên đơn vị diện tích) sẽ nhận được mỗi năm. (1 đ) 
c) Nếu sử dụng một tuabin gió trục ngang có đường kính rôto là 55,6 m, hiệu suất chuyển đổi năng 
lượng gió thành điện năng là 30%, vận tốc gió vào là 5 m/s, vận tốc định mức là 15 m/s, và vận 
tốc cắt thoát là 25 m/s. Tính công suất định mức của máy phát điện và tổng thời gian mà tuabin 
gió này phát điện ở công suất định mức trong 1 năm. Biết rằng vận tốc gió được phân bố như 
trên. (1 đ) 
d) Tính tổng điện năng mà tuabin sản xuất ra trong 1 năm, và hệ số sử dụng (CF) tương ứng. (1 đ) 
Chú inh vi n l m thẳng v o bảng số liệu tr n, hú ghi ơn vị ho á ột số liệu, và nộp kèm ề 
thi với b i l m.
Sinh viên vào địa chỉ  để xem đáp án. 2/3 
Bài 2. Khảo sát một hệ thống phát điện mặt trời (Hình 1) gồm: i/ 2 tấm pin mặt trời (solar panel) #1 và 
#2 (mắc nối tiếp) ii/ 2 bình acqui (mắc nối tiếp) và iii/ tải là hệ thống chiếu sáng đèn LED. 
P ần A 
Các đặc tính I(V) của 2 tấm pin mặt trời #1 và #2 là không giống nhau hoàn toàn, được cho tương 
ứng trên Hình 2, trong điều kiện bức xạ mặt trời là 1-sun (1000 W/m2). 
Hình 1 
Điều kiện bức xạ 1-sun (1000 W/m2) 
 I (amps) 
 6 
 5 
 4 
 3 
 2 
 1 
 Hình 
a) Vẽ đặc tính I(V) của hệ thống gồm 2 tấm pin mặt trời #1 và #2, trong điều kiện làm việc nói trên?
 (1 đ) 
b) Nếu đầu ra của hệ thống với 2 tấm pin mặt trời bị ngắn mạch, giải thích hiện tượng gì sẽ xảy ra? 
Công suất tiêu tán trên tấm pin #2? (1 đ) 
P ần B 
Thay tấm pin #2 bằng tấm pin #2’ có đặc tính I(V) hoàn toàn giống của tấm pin #1. 
- Vào ban ngày, hệ thống pin mặt trời gồm 2 tấm pin #1 và # 2’ nạp (sạc) đầy năng lượng cho 2 x 
bình acqui acid-chì loại xả sâu (deep-discharge lead-acid batteries) với dung lượng (12 Ah ở điện áp 
12 V)/bình acqui. 
- Vào buổi tối, 2 bình acqui này cấp điện cho hệ thống đèn chiếu sáng LED làm việc ở điều kiện định 
mức tiêu thụ 3 A ở điện áp 24 V. Cho biết hiệu suất Coulomb của bình acqui là 90% và mứ xả sâu 
(depth of discharge) tối đa là đến 80%. 
Bỏ qu á ảnh h ởng l n hoạt ộng ủ bình qui o nhiệt ộ môi tr ng, tố ộ xả iện,  ến 
 iện l ng tí h trữ khi sạ ầ . 
-20 -18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 
#1 
#2 
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 
 V (Volts) Hình 2 
Sinh viên vào địa chỉ  để xem đáp án. 3/3 
c) Điện áp hở mạch của bình acqui khi gần xả hết là VB= 11,5 V (giả sử điện áp này không thay đổi 
nhiều trong suốt quá trình sạc điện), điện trở trong RB= 0,25 . Tính điện áp và dòng điện mà hệ 
thống PV gồm 2 tấm pin #1 và # 2’ nạp cho 2 bình acqui? (1 đ) 
d) Tính số giờ mà hệ thống chiếu sáng trên có thể làm việc vào mỗi buổi tối, giả sử khi vào ban 
ngày 2 bình acqui đều đã được sạc đầy? (1 đ) 
II. P ẦN Ự C ỌN (Sinh viên c n bài 3 oặc bài 4 của p ần này) 
Bài 3. Giả sử một bộ pin nhiên liệu 2 MW có điểm làm việc của mỗi cell là 0,6 V và 0,4 A/cm2. 
a) Cần tổng diện tích cell bằng bao nhiêu? (1 đ) 
b) Nếu mỗi cell có diện tích 1 m2 và có 280 cell trên mỗi dãy, sẽ cần bao nhiêu dãy để tạo ra bộ pin 
2 MW này? (1 đ) 
Bài 4. Một dòng suối cung cấp nước cho một máy phát thủy điện nhỏ với lưu lượng 756 lít/phút qua 
một ống dẫn nước PVC dài 2400 m với đường kính Ф7,6 cm đến một turbine nằm thấp dưới 30 m 
so với dòng suối. 
a) Cho rằng hệ thống turbine+máy phát có hiệu suất 40%, tính công suất điện của hệ thống. (1 đ) 
b) Năng lượng điện sản xuất trong một tháng 30 ngày? (1 đ) 
Chú ý: 
 - L u l ng n ớ tr n tr ng ng [0-400] cho theo g llons/phút, ần nhân ho 3,78 lít ể ó l u 
l ng n ớ tính bằng lít/phút 
- Tổn thất ột áp tr n tr ứng [0-24] ho theo feet ứng với mỗi 100 feet ống ẫn, v ần nhân 
cho 0,3 m ể ó tổn thất ột áp tính bằng m, ứng với mỗi 30 m t ống ẫn. 
------------------------------------------------ Ế ------------------------------------------------