Đề thi môn Năng lượng tái tạo năm 2014

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:
 - lưu lượng nước trên trục ngang [0-400] được cho theo gallons/phút, 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.
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. 
Phần 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
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).
điều kiện bức xạ 1-sun (1000 W/m2) 
 I (amps)
6
5
#1
4
#2
3
2
1
-20 -18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -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 
Hình 2
Phần 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 3A ở điện áp 24 V. Cho biết hiệu suất Coulomb của bình acqui là 90% và mức xả sâu (depth of discharge) tối đa là đến 80%. 
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 Ω. 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). 
Bỏ qua các ảnh hưởng lên hoạt động của bình acqui do: nhiệt độ môi trường, tốc độ xả điện,  đến điện lượng tích trữ được khi sạc đầy.