Đề thi môn Năng lượng tái tạo (Lớp DD2012KSKT) - Năm học 2015-2016

1/4 
ĐỀ THI Năng Lượng Tái Tạo (Lớp DD2012KSKT)- 24.12.2015 
Thời gian 90 phút. SV được phép sử dụng tài liệu. 
Sinh viên giải câu 1c/ và 1d/ trực tiếp lên đề thi và nộp kèm với bài làm. 
Họ và tên 
MSSV 
PHẦN 1 - BẮT BUỘC: 
Câu 1. Mạch tương đương (đầy đủ) của một tế bào quang điện (PV cell) được cho 
trên Hình 1. Hình 2 và Hình 3 là các quan hệ I(V) của tế bào trên, ứng với bức xạ mặt 
trời 1000 W/m2. 
Hình 1 
Hình 2 tương ứng với điều kiện mạch tương đương của tế bào có điện trở nối tiếp 
Rs=0, đường nhạt nét khi điện trở song song Rp = ∞, đường đậm nét khi Rp ≠ ∞. 
Hình 2 
Hình 3 tương ứng với điều kiện mạch tương đương có Rp = ∞, đường nhạt nét khi 
Rs=0, đường đậm nét khi Rs ≠ 0. 
Hình 3 
2/4 
a/. Từ Hình 2, hãy tính giá trị Rp? (1đ) 
b/. Từ Hình 3, hãy tính giá trị Rs? (1đ) 
c/. Giải thích cách vẽ và vẽ lên Hình 4 mối quan hệ I(V) khi mạch tương đương có kể 
đến cả Rp và Rs từ những giá trị tính trong câu a/ và b/? (1đ) 
Hình 4 
d/. Hai tế bào quang điện #1 và #2 có mạch tương đương đầy đủ như trên Hình 1 với 
Rs = 0 và Rp = ∞ được mắc nối tiếp với nhau. Trong điều kiện tế bào #1 được 
chiếu nắng với bức xạ 1000 W/m2, trong khi tế bào #2 với bức xạ 500 W/m2: giải 
thích cách vẽ và vẽ lên Hình 5 mối quan hệ I(V) của hệ thống gồm 2 tế bào #1 và 
#2 nối tiếp; và chỉ ra điểm công suất cực đại trên hình vẽ? (1đ) 
Hình 5 
3/4 
Câu 2. Giả sử tại một địa điểm đặt các máy phát điện gió có phân bố gió theo phân bố 
Rayleigh, với vận tốc trung bình Vtb là 8 m/s. Hãy tính: 
a/. Bao nhiêu giờ trong năm mà gió thổi với vận tốc nhỏ hơn vận tốc gió định mức VR 
(rated wind speed) 11 m/s? (1đ) 
b/. Bao nhiêu giờ trong năm mà gió thổi với vận tốc lớn hơn vận tốc gió cắt thoát VF 
(cut-out wind speed) 23 m/s? (1đ) 
c/. Giả sử turbine gió 1000 kW có đường kính cánh quạt gió là 60 m được lắp đặt tại 
vị trí trên. Đường cong quan hệ công suất phát P (kW) theo vận tốc gió được cho 
trên Hình 6. Hãy tính năng lượng kWh trong 1 năm sản xuất bởi máy phát gió 
trên, khi vận tốc gió thay đổi trong khoảng từ 11 m/s đến 23 m/s? (1đ) 
d/. Sử dụng mối quan hệ sau CF = 0.087 Vtb- (Pđm/D2), hãy ước tính năng lượng 
kWh sản xuất được trong một năm? (1đ) 
 Với CF: hệ số khả dụng (capacity factor), Vtb: vận tốc trung bình [m/s], Pđm: 
công suất định mức [kW], D: đường kính cánh quạt [m]. 
Hình 6 
Ghi chú trên Hình 6: 
- Cut in windspeed: vận tốc gió khởi động. 
- Cut out (furling) windspeed: vận tốc gió cắt thoát. 
- Power delivered: công suất phát. 
- Rated power: công suất định mức. 
- Shedding the wind: sa thải (công suất) gió. 
PHẦN 2 – TỰ CHỌN (sinh viên chọn 1 trong 2: câu 3 hoặc câu 4): 
Câu 3. 
Một dòng suối cung cấp nước cho một máy phát thủy điện nhỏ với lưu lượng 756 
lít/phút qua một ống dẫn nước bằng nhựa PVC dài 240 m đến một turbine nằm thấp 
dưới 30 m so với dòng suối. Cho rằng tổn thất cột áp do ma sát trong ống dẫn là khá 
lớn. 
a/. Tính đường kính trong của ống dẫn để sao cho vận tốc dòng nước trong ống là 
dưới 1.5 m/s? và sau đó chọn đường kính ống dẫn PVC theo tiêu chuẩn có sẵn (với 
mức tăng đường kính là 1-inch: 2-inch/ 5 cm, 3-inch/ 7.5 cm, 4-inch/ 10 cm; )? 
 (1đ) 
4/4 
b/. Cho rằng hệ thống turbine+ máy phát có hiệu suất 40%, tính năng lượng điện sản 
xuất (kW/tháng) trong một tháng 30 ngày? (1đ) 
Chú ý: 
 - lưu lượng nước trên trục ngang [0-400] được cho theo gallons/phút, và cần 
nhân cho 3.78 lít để có lưu lượng nước tính bằng lít/phút 
- tổn thất cột áp trên trục đứng [0-24] được cho theo feet ứng với mỗi 100 feet ống 
dẫn, và cần nhân cho 0.3 m để có tổn thất cột áp tính bằng m, ứng với mỗi 30 mét 
ống dẫn. 
tổn thất cột áp (feet/100 feet ống dẫn) 
lưu lượng nước (gallons/ phút) 
Câu 4. 
Ở điều kiện tiêu chuẩn (STP: 1 atm, 25oC), pin nhiên liệu PEMFC dùng nhiên liệu 
hydro (H2) phản ứng với oxi tạo ra nước ở thể lỏng. Giả sử khí hydro được chuyển 
đổi giải phóng electron hoàn toàn. 
Khi một tế bào pin nhiên liệu tiêu thụ 60 lit hydro trong một giờ: 
a) Tính điện năng (kWh) tối đa tạo ra trong một giờ? (1đ) 
b) Tính dòng điện, công suất và điện áp thực của tế bào? Biết hiệu suất thực của pin 
bằng 70% hiệu suất lý tưởng. (1đ) 
---------------------------------------------------- ---------------------------------------------------- 
Bộ môn Thiết Bị Điện 
 Duyệt