Đề thi học kỳ 2 môn Năng lượng tái tạo - Năm học 2011-2012

ĐỀ THI HỌC KỲ 2, NĂM HỌC 2011-2012.
MÔN THI: NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO. Thời gian: 90 phút.
Sinh viên được phép sử dụng tài liệu. Không được phép trao đổi tài liệu.
Tại TP.Hồ Chí Minh (L=10o45'0'' vĩ Bắc, 106°40'0" kinh Đông), 1 tấm pin mặt trời loại 60 tế bào ghép nối tiếp, và có thông số như hình bên dưới, được lắp đặt song song với mặt đất. Vào ngày 10 tháng 6, lúc mặt trời đứng bóng, nhiệt độ môi trường là 35oC, độ rọi là 1-sun. 
Tính góc nghiêng (tilt) của tia nắng? 	(1 đ)
Với góc nghiên trên, tính độ rọi thực lên tấm pin? 	(1 đ)
Ứng với độ rọi vừa tính được, tính nhiệt độ, điện áp hở mạch, dòng điện ngắn mạch, công suất cực đại của tấm pin? 	(1 đ)
Với điện áp hở mạch, dòng điện ngắn mạch trên, tính dòng ngược bảo hòa là I0? 	(1 đ)
Giả sử mỗi tế bào quang điện có các điện trở RS ≈ 0mΩ, RP = 7.3Ω. Tấm pin đang cấp điện trực tiếp cho acquy với điện áp 24V. Tính dòng điện và công suất mà tấm pin đang cấp cho acquy? 	(1 đ)
Trên cao nguyên có cao độ 2000m so với mặt biển. Khi khảo sát năng lượng gió ở độ cao 30m so với mặt đất, tốc độ gió trung bình là 7m/s, phân bố theo hàm Reyleigh. Tại vị trí này lắp đặt một turbin gió có đường kính cách quạt 60m ở độ cao 100m trên mặt đất bằng phẳng. Khi nhiệt độ môi trường là 35oC. 
Tính tốc độ gió trung bình ở độ cao 100m so với mặt đất?	 (1 đ)
Tính tỷ trọng không khí ở vị trí đặt turbin, và công suất gió trung bình ứng với diện tích đón gió của turbin?	(1 đ)
Giả sử turbin được lắp đặt máy phát điện hòa lưới có công suất định mức bằng công suất gió trung bình. Biết hệ số khả năng CF=0.33. Tính điện năng cung cấp của máy phát gió lên lưới điện trong một năm?	(1 đ)
Ở điều kiện tiêu chuẩn STP, pin nhiên liệu DMFC dùng nhiên liệu methanol (CH3OH) phản ứng oxi hóa tạo ra CO2 và nước ở thể lỏng.
Tính HHV của phản ứng theo kJ/mol và kJ/kg?	(1 đ)
Tính hiệu suất cực đại của pin nhiên liệu loại này?	(1 đ)
-------------------------------------------------HẾT-------------------------------------------------
Đáp án:
a) delta = 23.449783 do
a) btaN = 102.699783 do 
a) tilt = -12.699783 do
b) H = 45.000000 do
b) bta = 45.361011 do
b) phiS = 112.594859 do
c) bta_c = 41.810315 do
c) H_c = 48.904886 do
c) phiS_c = 111.939308 do
A
a) Voc = 20.624449 V
b) Vd = 0.497094 V
b) V = 17.895398 V
c) I_c = 4.718508 V
c) P_c = 66.059107 V
a) D = 0.439560
b) Tcell = 67.500000 oC
b) Voc_b = 32.806000 V
b) Isc_b = 8.233974 A
b) Pm_b = 194.100000 W
% Lop NLTT 2012
% Cau 1
% Matlab tinh goc theo rad!
clc
clear all
do_rad=pi/180
rad_do=180/pi
L = 10+45/60
Lg = 106+40/60 % do Kinh Tay
GMT = 7
n = 152-1+21
ST = 9 % AM
m = 1.5
% Cau a
delta = 23.45*sin((360/365*(n-81))*do_rad)
btaN1 = 90-L+delta
tilt = 90-btaN1
% Cau b
H = 15*(12-ST)
sin_bta = cos(L*do_rad)*cos(delta*do_rad)*cos(H*do_rad)+sin(L*do_rad)*sin(delta*do_rad)
bta = rad_do*asin(sin_bta)
sin_phiS= cos(delta*do_rad)*sin(H*do_rad)/cos(bta*do_rad)
cos_H = cos(H*do_rad)
tandpL = tan(delta*do_rad)/tan(L*do_rad)
if(cos_H>=tandpL)
 phiS = rad_do*asin(sin_phiS)
else 
 phiS = 180-rad_do*asin(sin_phiS)
end 
% Cau c
sin_bta_c = 1/m
bta_c = rad_do*asin(sin_bta_c)
cos_H_c = (sin_bta_c-sin(L*do_rad)*sin(delta*do_rad))/cos(L*do_rad)/cos(delta*do_rad)
H_c = rad_do*acos(cos_H_c) % Buoi sang: H_c > 0
sin_phiS_c= cos(delta*do_rad)*sin(H_c*do_rad)/cos(bta_c*do_rad)
if(cos_H_c>=tandpL)
 phiS_c = rad_do*asin(sin_phiS_c)
else
 phiS_c = 180-rad_do*asin(sin_phiS_c)
end 
disp('Ket qua _________________________________________________________')
TEXT = sprintf('a) delta = %f do', delta); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('a) btaN = %f ', btaN1); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('a) tilt = %f do', tilt); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('b) H = %f do', H); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('b) bta = %f do', bta); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('b) phiS = %f do', phiS); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('c) bta_c = %f do', bta_c); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('c) H_c = %f do', H_c); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('c) phiS_c = %f do', phiS_c); disp(TEXT)
% Lop NLTT 2012
% Cau 2
clc
clear all
n=36
Io=1e-9
Isc=4.8
I=4.55
Rs=0
Rp=5
Vaq=14
% Cau a
Voc=0.0257*log(Isc/Io+1)
% Cau b
Id=Isc-I
Vd=1/38.9*log(Id/Io+1)
V=n*Vd
% Cau c
Vd_c=Vaq/n % vi Rs=0
I_c=Isc-Io*(exp(38.9*Vd_c)-1)-Vd_c/Rp
P_c=Vaq*I_c
disp('Ket qua ____________________')
TEXT = sprintf('a) Voc = %f V', Voc); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('b) Vd = %f V', Vd); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('b) V = %f V', V); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('c) I_c = %f V', I_c); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('c) P_c = %f V', P_c); disp(TEXT)
% Lop NLTT 2012
% Cau 3
clc
clear all
Pm=240
Voc=37.6
Vm=30.6
Isc=8.22
Im=7.87
NOCT=46
TCIsc=0.004
TCVoc=-0.3
TCPm=-0.45
S=1 % sun
Vaq=24
Tamb=35 % nhiet do moi truong, oC
Io=Isc/(exp(Voc/72/0.0257)-1) % => 1.23e-8
% Cau a
%Vout/Vin=D/(1-D)=Vaq/Vm
D=Vaq/(Vm+Vaq)
% Cau b
Tcell=Tamb+(NOCT-20)/0.8*S
Voc_b=Voc*(1+TCVoc/100*(Tcell-25))
Isc_b=Isc*(1+TCIsc/100*(Tcell-25))
Pm_b=Pm*(1+TCPm/100*(Tcell-25))
disp('Ket qua ________________________')
TEXT = sprintf('a) D = %f', D); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('b) Tcell = %f oC', Tcell); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('b) Voc_b = %f V', Voc_b); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('b) Isc_b = %f A', Isc_b); disp(TEXT)
TEXT = sprintf('b) Pm_b = %f W', Pm_b); disp(TEXT)