Tiểu luận Nhiệt mặt trời

Tiểu luận Nhiệt mặt trời MỤC LỤC: LỜI MỞ ĐẦU. PHẦN 1 : TỔNG QUAN VỀ NHIỆT MẶT TRỜI. PHẦN 2 : CÁC ỨNG DỤNG THỰC TIỄN CỦA NHIỆT MẶT TRỜI. 1. ỨNG DỤNG TRONG ĐUN NƯỚC NÓNG. 2. ỨNG DỤNG TRONG ĐUN NẤU. 3. ỨNG DỤNG TRONG SẤY, SƯỞI. 4. ỨNG DỤNG TRONG CHƯNG CẤT NƯỚC. PHẦN 3 : KẾT LUẬN. TÀI LIỆU THAM KHẢO. LỜI MỞ ĐẦU Từ thời xa xưa người cổ đại đã biết sử dụng các loại năng lượng tái tạo có sẵn trên mặt đất như sức gió,sức nước….với trình độ thô sơ và còn nhiều hạn chế để phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt hằng ngày. Hiện nay với trình độ khoa học công nghệ tiến tiến hiện đại con người ngày càng làm chủ được thiên nhiên , nhận thức rõ ràng hơn về nó.Việc các nguồn năng lượng hóa thạch đang ngày cạn kiệt(năng lượng hữu hạn)ko những thế việc sử dụng nguồn năng lượng hữu hạn này cũng để lại hậu quả tác động vào môi trường vô cùng lớn càng ngày càng phá hủy môi trường dẫn đến các tác động xấu tới con người . Chính vì vậy chúng ta cần những nguồn năng lượng mới có thể sử dụng lâu dài an toàn hơn để thay thế(năng lượng vô hạn). Trước thực trạng này con người đã và đang nghiên cứu và sử dụng các nguồn năng lượng sạch năng lượng tái tạo như năng lượng gió năng lượng mặt trời năng lượng nước năng lượng thủy triều , năng lượng địa nhiệt…… đó đều là những nguồn năng lượng sạch vô tận. Bên cạnh đó có thể nói tới nguồn nhiệt mặt trời ở nhiệt độ thấp đang được đưa vào sử dụng rộng rãi trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng. PHẦN 1 : TỔNG QUAN VỀ NHIỆT MẶT TRỜI : Năng lượng Mặt Trời là năng lượng của dòng bức xạ điện từ xuất phát từ Mặt Trời, cộng với một phần nhỏ năng lượng của các hạt hạ nguyên tử khác phóng ra từ ngôi sao này. Như chúng ta đã biết thì mặt trời chính là một lò phản ứng nhiệt hạch biến hidro thành heli và giải phóng ra năng lượng rất lớn.sau đó nguồn năng lượng này sẽ đc phát xạ dưới dạng song điện từ lan truyền vào vũ trụ .(truyền tới trái đất của chúng ta).Khoảng một nửa số năng lượng mặt trời đến được bề mặt trái đất. Trái đất nhận được 174 petawatts (PW = 1015W) của bức xạ mặt trời (sự tiếp nắng) tại tầng cao khí quyển. Khoảng 30% phản xạ trở lại vào không gian, trong khí phần còn lại được hấp thụ bởi đám mây, đại dương và các vùng đất. Quang phổ của ánh sáng mặt trời ở bề mặt của Trái đất chủ yếu truyền qua các tia có thể nhìn thấy, sóng ngắn hồng ngoại va một phần nhỏ các sóng ngắn tia cực tím. Trong đó chúng ta không thể không nhắc tới hiệu ứng nhà kính :  Định nghĩa hiệu ứng nhà kính : Hiệu ứng nhà kính do nhà vật lý người Pháp Jean Baptiste Joseph Fourier đặt tên Effet De Serre lần đầu tiên vào năm 1824 dùng để chỉ hiệu ứng xảy ra khi năng lượng bức xạ của tia sáng mặt trời,xuyên qua các cửa sổ hoặc mái nhà bằng cửa kính và làm cho toàn bộ không gian bên trong nóng dần lên. Và đã được định nghĩa cụ thể hơn : “ Hiện tượng bức xạ sóng ngắn của Mặt Trời xuyên qua bầu khí quyển đến mặt đất và được phản xạ trở lại thành các bức xạ nhiệt sóng dài rồi được một số khí trong bầu khí quyển hấp thụ để thông qua đó làm cho khí quyển nóng lên,được gọi là hiệu ứng nhà kính “  Nguyên lý hoạt động của hiệu ứng nhà kính :  Phần lớn các bức xạ mặt trời có bước sóng nhỏ hơn 0.7µm có khả năng xuyên qua lớp kính phủ trong suốt ,còn bước sóng lớn hơn 0.7 µm đều bị kính ngăn lại.  Tùy theo tính chất vật liệu và bề dày của lớp phủ trong suốt mà bức xạ mặt trời truyền qua được nhiều hay ít .  Ta khảo sát một buồng kính mô tả như hình dưới đây : mặt trên được đậy bằng một tấm kính ,thành chung quanh được làm bằng vật liệu cách nhiệt tốt ,mặt trên của đáy được phủ 1 tấm kim loại sơn đen,dẫn nhiệt tốt gọi là tấm hấp thụ.  Tia bức xạ mặt trời sau khi xuyên qua tấm kính phủ đập lên bề mặt tấm hấp thụ ,tấm này hấp thụ năng lượng bức xạ mặt trời và chuyển hóa thành nhiệt nung nóng tấm hấp thụ, khi đó nó trở thành nguồn nhiệt thứ cấp phát ra các tia bức xạ nhiệt ,hướng về mọi phía .Nhờ nhận được liên tục các bức xạ mặt trời nên nó được nung nóng liên tục và bức xạ nhiệt cũng phát ra liên tục.  Những bức xạ nhiệt hướng lên phía trên bị kính ngăn lại.Các tia bức xạ nhiệt bị phản xạ trở về tấm hấp thụ làm cho tấm hấp thụ ngày càng nóng hơn,các mặt đáy và thành bên được cách nhiệt tốt nên giảm được lượng nhiệt bị truyền dẫn ra ngoài do đó năng lượng nhiệt mặt trời hầu như bị giam trong hộp . Nhiệt của tấm càng cao phát xạ nhiệt từ mặt tấm hấp thụ càng lớn.  Trong khi đó năng lượng bên trong hộp trao đổi với môi trường chung quanh qua các quá trình truyền nhiệt do : dẫn nhiệt,bức xạ ,đối lưu cũng tăng lên khi hộp liên tục nhận bức xạ năng lượng mặt trời thì nhiệt độ trong hộp ngày càng cao đồng thời nhiệt mất mát cho mội trường chung quanh càng nhiều. Cho tới khi năng lượng mà tầm hấp thụ nhận được cân bằng với năng lượng mất mát cho môi trường chung quanh thì trạng thái cân bằng năng lượng được thiết lập .Khi đó nhiệt độ trong hộp và tấm hấp thụ có thể đạt tới 130 đến 150 độ C. Bên cạnh đó chúng ta có 1 số các tương tác bức xạ mặt trời với chất: Khi tới bề mặt phân cách phía trên vật và môi trường,tia sáng sẽ bị phân tách ra nhiều thành phần ta có: ER+ET+Ea=E0 Trong đó : E0 – năng lượng bức xạ mặt trời. ER – phần năng lượng bị phản xạ trên bề mặt phân cách. ET – phần năng lượng truyền qua bản vật chất. Ea – phần năng lượng bị hấp thụ.  Tia phản xạ:  hệ số phản xạ: ૉ = ۳܀ ۳૙  Hệ số phản xạ: ࣋ = ࡱࡾࡱ૙ = ૚૛ ቂ࢙࢏࢔૛(ࣂ૛ିࣂ૚)࢙࢏࢔૛(ࣂ૛ାࣂ૚) + ࢚ࢍ૛(ࣂ૛ିࣂ૚)࢚ࢍ૛(ࣂ૛ାࣂ૚)ቃ → Hệ số phản xạ là trung bình cộng của các thành phần phân cực vuông góc và phân cực song song. ࣋ = ࢙࢏࢔૛(ࣂ૛ − ࣂ૚)࢙࢏࢔૛(ࣂ૛ + ࣂ૚) ࣋// = ࢚ࢍ૛(ࣂ૛ − ࣂ૚)࢚ࢍ૛(ࣂ૛ + ࣂ૚)  Tia truyền qua:  hệ số truyền qua: ૌ = ۳ૌ ۳૙  Hệ số truyền qua tính đến phản xạ: ૌܚ,૚ = (૚ − ૉ)૛∑ ૉ૛ܖ =ஶܖୀ૙ ૚ିૉ૚ାૉ Trong đó :(r,1) muốn nói đến hệ số truyền qua có tính đến phản xạ và trên 1 bản vật chất.  Trường hợp tia sáng E0=1 đi qua N bản mặt song song: ૌܚ,ۼ = (૚ − ૉ)૚ + (૛ۼ − ૚)ૉ  Chú ý:khi tính toán với ánh sáng tự nhiên thì phải lấy giá trị trung bình của 2 thành phần phân cực vuông góc và song song:  Hệ số truyền qua kể đến hấp thụ.  Cường độ sáng tại 1 điểm sâu trong lòng bản vật chất: E=E0e-kx  Độ dày khối chất là l thì có cường độ sáng truyền qua là : Eτ=E0e-kl Trong đó k:hệ số suy giảm – phụ thuộc vào bản chất vật chất và bước sóng tia bức xạ: ૌહ = ۳ૌ۳૙ = ܍ିܓܔ  Hệ số truyền qua môi trường vật chất: ૌ = ૌܚ. ૌહ = (૚ିૉ)(૚ାૉ) ܍ିܓܔ  Trường hợp truyền qua N tấm kính: ૌ = (૚ିૉ) ૚ା(૛ۼି૚)ૉ ܍ିۼܓܔ  Một phần bức xạ bị hấp thụ. Hệ số hấp thụ : α =Ea/ E0 Các công thức trên áp dụng cho tia trực xạ.đối với tia nhiễu xạ cũng dùng công thức trên với góc θ1= 60o.(vì tia nhiễu xạ tới điểm quan sát từ mọi hướng,góc θ1 đo được là do thực nghiệm)  Hệ số truyền qua tính đến hấp thụ và phản xạ:  Là phần năng lượng mà một tấm thu có thể nhận được sau khi tia bức xạ truyền qua N lớp kính phía trên tấm hấp thụ.  Năng lượng tấm thu nhận được: (ૌહ) = ૌહ෍(૚ − હ)ܖஶ ܖୀ૙ ૉ܌ ܖ = ૌહ૚ − (૚ − હ)ૉ܌ Trong đó: (τα) – tổng năng lượng tấm hấp thu nhận được. (α) – hệ số hấp thụ. (ρd) – hệ số phản xạ với thành phần nhiễu xạ. PHẦN 2 : CÁC ỨNG DỤNG THỰC TIỄN CỦA NHIỆT MẶT TRỜI Trong tất cả các nguồn năng lượng tái tạo, năng lượng mặt trời là phong phú và ít biến đổi nhất trong thời kỳ biến đổi khí hậu hiện nay. Trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng ứng dụng của nhiệt mặt trời đã và đang được áp dụng khá rộng rãi trong mọi lĩnh vực.Và ở nhiệt độ thấp của nhiệt mặt trời với cách sử dụng hiệu ứng nhà kính và dựa vào đó chúng ta có một số ứng dụng khá hiệu quả như sau : 1-NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TRONG ĐUN NƯỚC NÓNG: Từ xưa đến ngày nay, nước nóng mặt trời sử dụng cho nhu cầu sinh hoạt là một trong những ứng dụng rộng rãi và thành công nhất của năng lượng tái tạo nói chung và năng lượng mặt trời nói riêng. Đã có rất nhiều nghiên cứu, cả lý thuyết lẫn thực nghiệm, cho các hệ thống nước nóng mặt trời cho cả 2 loại: loại đối lưu tự nhiên và loại đối lưu cưỡng bức.Với điều kiện khí hậu như nước ta việc sử dụng nước nóng để phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt hằng ngày như tắm giặt… là thiết yếu. Việc sử dụng nước nóng để phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt hằng ngày như tắm giặt… là thiết yếu. Khi mức sống của người dân càng cao, nhu cầu này càng lớn. Nếu không có giải pháp thích hợp ngay từ bây giờ, lưới điện quốc gia sẽ phải gánh chịu sự gia tăng tải để phục vụ cho nhu cầu đun nước nóng do người dân gia tăng việc sử dụng các bình nước nóng dùng điện. Việc gia tăng sử dụng các bình đun nước nóng bằng điện đã, đang và sẽ gây nên những vấn đề đáng quan tâm. Nhu cầu điện gia tăng cũng đồng nghĩa với việc gia tăng đốt cháy các nguồn nhiên liệu hóa thạch đang cạn kiệt dần như: than, dầu, khí đốt… Hơn nữa, việc đốt cháy các nguồn năng lượng nói trên còn làm gia tăng các vấn đề về môi trường như: khí thải nhà kính và sự gia tăng nhiệt độ bầu khí quyển, mưa, ô nhiễm không khí, nguồn nước…Việc sử dụng các bình nước nóng bằng điện làm gia tăng cac quan ngại về an toàn điện a.Mục tiêu:  Phát triển hệ thống thiết bị thu nhiệt mặt trời dùng đun nước nóng thích hợp với điều kiện nước ta nhằm tiết kiệm năng lượng.  Việc sử dụng thiết bị đun nước nóng dùng năng lượng mặt trời còn mang lại sự an toàn cho người sử dụng (do không sợ bị điện giựt như khi sử dụng bình nước nóng bằng điện) và an toàn cho môi trường do giảm khí thải nhà kính sinh ra khi đốt các dạng nhiên liệu hóa thạch để sản xuất điện. b.Các loại công nghệ được lắp đặt:  Máy đun nước nóng có bộ thu dạng tấm phẳng, panel hấp thụ bằng composit đúc sẵn.  Máy đun nước nóng có bộ thu dạng ống thủy hút chân không.  Máy đun nước nóng có bộ thu dạng tấm phẳng dập. c. Khảo sát máy đun nước nóng có bộ thu dạng ống thủy tinh hút chân không:  Nguyên lý:  Hệ thống hoạt động theo nguyên lí đối lưu tự nhiên và hiện tượng hiệu ứng lồng kính giúp biến đổi quang năng thành nhiệt năng và bẫy nhiệt .  Năng lượng mặt trời được hấp thụ tại bề mặt thiết bị sẽ đun nóng nước ,do quá trình đối lưu nhiệt ,nước trong bình bảo ôn sẽ tăng lên quá trình này diên ra liên tục cho đến khi nhiệt đọ trong bình bằng nhiệt độ của nước tại thiết bị hấp thụ.  Cấu tạo:  Bình bảo ôn .  ống hập thụ nhiệt.  Mô hình thực tế. Từ mô hình thực tế cho thấy vào buổi sáng sớm, khi nhiệt độ môi trường khoảng 17-180C, máy nước nóng NLMT vẫn cung cấp nước ở nhiệt độ 30 độ C, là nhiệt độ dễ chịu phục vụ cho nhu cầu tắm rửa.  Kết quả nghiên cứu : Theo như quá trình nghiên cứu ta thấy, vào buổi sáng sớm, khi nhiệt độ môi trường khoảng 17-18 độ C, máy nước nóng NLMT vẫn cung cấp nước ở nhiệt độ 30độ C, là nhiệt độ dễ chịu phục vụ cho nhu cầu tắm rửa. Vào buổi trưa, nguồn nước nóng được cung cấp ở 35-50độ C, hoàn toàn có thể phục vụ cho nhu cầu tắm giặt của hộ gia đình mà không sợ thiếu. Như vậy, máy nước nóng dùng NLMT hoàn toàn có thể đáp ứng cho nhu cầu cung cấp nước nóng sinh hoạt vào những tháng mùa khô mà không cần phải sử dụng các nguồn bổ sung. 2. NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TRONG ĐUN NẤU: Bếp năng lượng mặt trời hiện rất phổ biến trên thế giới. Bếp năng lượng mặt trời là dùng các thiết bị hấp thụ các tia nắng mặt trời và dùng năng lượng đó để đun nấu các loại thực phẩm hoặc đun nước,…..còn có thể giúp bảo vệ sức khoẻ, tiết kiệm chi phí nhiên liệu, và bảo vệ môi trường sinh thái. a. Nguyên tắc của bếp năng lượng mặt trời : hầu hết các bếp dùng năng lượng mặt trời đều phải tuân theo các nguyên tắc sau:  Các thiết kế dùng gương hoặc kim loại có độ phản chiếu cao (như giấy nhôm) để đưa ánh sáng và sức nóng mặt trời tập trung vào một vùng nhỏ  Chuyển ánh sáng thành sức nóng: Màu đen có tính chất hút nóng, nên người ta hay dùng màu đen bên trong các thiết kế.  Chất liệu Hội tụ ánh nắng dẫn nhiệt tốt: Dùng các kim loại có đặc tính dẫn nhiệt nhanh thì bếp mau nóng, thức ăn mau chín hơn.  Giữ nóng: Một tấm thủy tinh, một bao nylon trong suốt, hoặc một lớp chất dẻo trong suốt nào khác cũng đủ để cho ánh sáng vào trong. Một khi ánh sáng đã biến thành sức nóng rồi thì lớp thủy tinh hoặc chất dẻo không cho sức nóng thoát ra. Đó chính là hiệu ứng nhà kính nhằm giữ lại sức nóng trong bếp. Không khí bên trong càng được cách ly kỹ với không khí bên ngoài thì hiệu năng càng cao. Điều này khiến bếp có được nhiệt độ cao trong các ngày trời lạnh hoặc trời gió không kém các ngày trời trong, nắng nóng. Và cũng khiến cho bếp tiếp tục đun bình thường, đồ ăn vẫn chín nếu bếp đã nóng mà có mây kéo đến che trong hai ba mươi phút. Nhiều thiết kế với giá thành rẻ dùng tấm cac-tông bọc kim loại chẳng hạn để phản chiếu trở lại ánh sáng thoát ra từ bếp. b. Một số loại bếp dùng năng lượng mặt trời : Trên Thế Giới có rất nhiều loại bếp dùng năng lượng mặt trời khác nhau nhưng trong quá trình nghiên cứu và thử nghiêm các nhà khoa học nhận thấy có 2 loại bếp rất phù hợp với điều kiện ở Việt Nam đó là : bếp hình hộp ( nấu cơm, nấu nước và thức ăn cần nhiệt dưới 120oC như luộc rau, nấu canh,..), bếp parabol ( nấu thức ăn khi nhiệt độ cao).  Bếp hình hộp: Bếp hình hộphướng các tia mặt trời vào trung tâm của bếp, đặt nồi thực phẩm vào xong đậy 1 tấm kính lên mặt bếp, có gắn tấm chiếu ở mặt sau.Và nhiệt độ sẽ tăng từ 120-1400C và sau 1-2 giờ thức ăn sẽ chín, có gía từ 200- 300 nghìn đồng/1chiếc.  Cấu tạo bếp bao gồm: 1. Hộp bảo vệ bên ngoài( bằng gỗ hoặc bằng tôn), Có thể hình vuông hoặc hình tròn. 2. Mặt phản xạ bên trong( làm bằng kim loại như: Nhôm, thép trắng hoặc Inox) đánh bong nhẵnđể đạt độ phản xạ cao. 3. Nồi chứ thức ăn (bên ngoài sơn màu đen, Dung tích nồi phù hợp với kích thước của bếp) 4. Tấm kính trong( có độ trong suốt cao). 5. Gương phản xạ( tấm gương có độ phản xạ cao,có thể xoay quanh trục xoay) 6. Trục xoay. 7. Vật liệu cách nhiệt( như rơm ,rạ,…)để giảm mất mát nhiệt khi nấu. 8. Đế đặt nồi:nhằm ngăn cách nồi với các bộ phận khác của bếp( cách nhiệt và phải chịu được nhiệt độ đến 400OC.  Ưu điểm:  Có thể làm bằng vật liệu rẻ tiền.  Không thể cháy khét.  Người dùng có nhiều thời gian hơn.  Nhược điểm:  Nhiệt độ 150 °C thấp hơn nhiệt độ của các bếp thường, nên phải đun lâu hơn(Một lít nước phải đun trong 1 giờ mới sôi).  Tuy nhiên, vì độ sôi của nước là 100 °, nên cần lưu ý với các thức ăn có hơi ẩm, không nên để lâu quá.  Không được mở trong khi đun nấu, vì hơi nóng sẽ thoát ra ngoài. Do đó không thể xào, trở, xâm khi dùng bếp này.  Khi mở nắp phải cẩn thận vì có thể bị phỏng tay.  Cứ mỗi nửa giờ (không cần chính xác 30 phút) phải xoay hướng.  Nặng khoảng 15 kg, và không chịu được mưa. Nếu để ngoài trời khi có mưa phải bưng gấ vào nhà.  Cách Sử dụng bếp:  Chuẩn bị thức ăn đầy đủ trước khi nấu.  Cho thức ăn vào nồi và đậy lắp lại và đặt nồi lên trên đế bên trong của bếp.  Đậy hệ thống tấm kính trong và gương phản xạ lên trên.  Dịch chuyển bếp và điều chỉnh góc nghiêng của gương phản xạ sao cho nồi ở hướng có thể hấp thụ nhiều ánh sáng nhất  Bếp Parabol: Bếp Parabol được nghiên cứu và cho vào sử dụng năm 2005. Gồm 1 chảo parabol nhằm tập trung tia nắng mặt trời tại 1 điểm để đun nấu. Bếp nấu rất nhanh và có thể đạt được nhiệt độ cao như đun nấu bằng nhiên liệu bình thường. Có thể dùng để xào, gián, nướng,…Bếp có giá Thành hơi cao từ 950.000 nghìn đồng trở lên/1c.  Cấu tạo: 1. Đế đặt nồi: làm bằng khung kim loại dẫn nhiệt tốt, đế được gắn với hệ thống chân đỡ( cách nhiệt với chân đỡ)và đế đặt nồi có thể di chuyển được. 2. Nồi chứa thức ăn. 3. Mặt phản xạ:làm bằng kim lại như nhôm,thép trắng, Inox,..đánh bóng nhẵn để đạt đượcphản xạ cao. 4. Khung đỡ:làm bằng kim loại, nhôm, hoặc gỗ có dạng hình tròn và có thể tháo nắp dễ dàng. 5. Thanh chóng điều chỉnh:Có thể làm bằng kim loại hoặc gỗ cứng…để điều chỉnh chảo Parabol xoay quanh trục nằm ngang. 6. Hệ thống chân đỡ: làm bằng kim loại, nhựa hoặc gỗ có thể dễ dàng tháo gỡ hoặc xếp gọn,và hệ thống chân đỡ có 4 bánh xe để dễ dàng đi chuyển và xoay theo hướng mặt trời.  Ưu điểm:  Nóng nhanh. Một lít nước có thể sôi sau nửa giờ. Có thể dùng để chiên, xào thịt.  Dùng được quanh năm.  Chịu được mưa.  Chỉ nặng khoảng 9 kg.  Nhược điểm:  Khó làm tại nhà, vì cần vật liệu đặc biệt và mức chính xác cao.  Gía thành cao.  Thức ăn có thể dễ cháy khét.  Dễ gây phỏng.  Dể chóa mắt và hại mắt, cần có kính bảo vệ mắt.  Người xử dụng bếp phải đứng ngoài nắng.  Mỗi 15 phút phải chỉnh lại hướng.  Cách sử dụng bếp:  Các thao tác giống như với bếp hình hộp. Tuy nhiên, loại bếp này còn có thể dùng để chiên, xào, rán… do nhiệt độ tại tiêu điểm có thể đạt 300 - 400 độ C. Nên trong trường hợp nướng (thịt, cá…), phải thay nồi bằng các loại lưới inox.  Dịch chuyển hệ thống bếp và điều chỉnh góc nghiêng của chảo parabol (bằng thanh chống điều chỉnh) sao cho nồi có thể nhận được nhiều ánh sáng nhất. c. Bếp năng lượng mặt trời mang lại những lợi ích về môi trường , kinh tế , sức khỏe….  Dùng ánh nắng đun nấu thay củi, trấu, than, dầu lửa, hơi đốt, ... giúp giữ được ôxy và tránh thải ra thêm điôxít cacbon vào khí quyển.  Nhiệt mặt trời là nguồn sức nóng miễn phí. Có được một hay vài cái bếp năng lượng mặt trời trong nhà thì nhẹ được khoản chi tiêu dành để mua nhiên liệu, tiền điện,..  Bếp năng lượng mặt trời không thải ra khói,bụi nên đỡ cay mắt và hại phổi. Tổ chức Y tế Thế giới cho biết đun bếp bằng củi cho hai bữa ăn hàng ngày gây thiệt hại cho phổi tương đương như hút hai gói thuốc lá.  Các kiểu bếp bằng thùng, hộp cac-tông không gây phỏng cho trẻ em sờ mó trong lúc đang đun. Các kiểu này, vì không có lửa ngọn, cũng khó phát cháy nếu bị quên trông chừng. d.Điều kiện sử dụng bếp:  Diện tích: có 2 hệ thống:  Dùng trong Kinh Doanh kích cỡ bếp từ 10-16m2 ,cần diện tích rộng nhất định. Và thường dùng cho Nhà Hàng, Trường Học, Khách Sạn,…  Dùng cho gia đình kích cỡ bếp từ 1-3m2 và diện thích nhỏ.  Không gian đặt bếp: Thường đặt ngoài trời hoặc trên sân thượng, nơi có ánh nắng mặt trời chiếu tới được Ngoài 2 loại bếp hiện nay được sử dụng rộng rãi , chúng ta còn có các loại bếp khác như: • Bếp làm bằng hộp Pizza. • Bếp Pano. • Bếp dùng 2 lớp nồi. • Bếp hỗ hợp. 3. ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TRONG SẤY SƯỞI: Sấy là quá trình tách ẩm từ vật liệu. Điều kiện cần thiết để sấy khô là phải cấp nhiệt làm bay hơi nước trong vật sấy, đồng thời dùng không khí thổi vào để mang hơi nước đi. Bẫy nhiệt từ năng lượng mặt trời (NLMT) sử dụng nguyên lý hiệu ứng nhà kính. Hơi nước sinh ra được mang đi bởi không khí đi ngang qua vật sấy. Không khí chuyển động nhờ quá trình đối lưu tự nhiên hoặc do cưỡng bức (sử dụng quạt). Thực trạng :Nước ta là nước nông nghiệp, nhu cầu phơi sấy để bảo quản nông sản và nguyên liệu là rất lớn. Một số ngành công nghiệp khác nhu cầu phơi sấy hàng cũng đang tiêu thụ nhiều nhiên liệu như ngành chè, gốm, gỗ, thủ công mỹ nghệ..và các nhu cầu dân sinh khác. Và cũng từ rất lâu nhiệt năng từ bức xạ mặt trời đã được dùng để phơi sấy, sưởi ấm,... một cách tự nhiên. Hiện nay nhờ các thiết bị mới nên nhiệt mặt trời được sử dụng hiệu quả hơn. Một số ứng dụng khá phổ biến trong thực tiễn : a.Tủ sấy dùng năng lượng mặt trời : Thiết bị này có hình dạng một cái tủ,một mặt của tủ là để thu bức xạ mặt trời chuyển thành năng lượng nhiệt làm tăng nhiệt độ của không khí,buồng sấy và sản phẩm sấy,còn các mặt khác được bọc cách nhiệt.Thường thì ánh sáng mặt trời chiếu trực tiếp đến vật sấy và ẩm thoát ra được không khí lưu thông cuốn đi.Vật sấy được nằm trên các khay với từng lớp mỏng được đặt trong tủ sấy..Thiết bị dùng để sấy các loại trái cây,ngũ cốc như nho,lúa thóc……… b. Máy sấy theo kiểu nhà kính dùng năng lượng mặt trời :  Thiết bị sấy nhà kính sự đặc trưng là có các mặt hướng về phía mặt trời được làm bằng kính.Còn các mặt khác được cách nhiệt tốt và làm bằng các vật liệu chịu nhiệt và không ảnh hưởng tới chất lượng sấy....  Nhà kính có thể giữ được nhiệt độ cần thiết cho môi trường bêntrong vào những ngày nhiều mây hay vào ban đêm k có ánh nắng và k đủ nhiệt độ...hay con người đã áp dụng hiệu ứng nhà kính với nhiệt mặt trời để làm ra các nhà kính trồng rau có ưu thế lớn. Vườn dâu tây trong nhà kính Nhà kính tạo ra môi trường thuận lợi cho cây xanh, khác hẳn với môi trường khắc nghiệt bên ngoài, tuy nhiên không tách khỏi sự ảnh hưởng của môi trường bên ngoài mang giá trị tốt :  Bức xạ mắt trời sưởi ấm các bề mặt và không khí bên trong nhà kính.  Không khí lưu chuyển từ trong ra và từ ngoài vào qua các chỗ hở và cửa thông gió.  Gió lấy bớt nhiệt từ nhà kính.  Ánh sáng trong nhà kính bị giảm bớt do vật liệu không trong suốt Nhà kính (Green house) là nhà được bao quanh bới các tấm kính hay các loại vật liệu trong suốt như nilon, tấm nhựa trong PE … Nhà kính được dùng để duy trì nhiệt độ ban đêm tối ưu. Điều này thường được thực hiện với một hệ thống sưởi. Vào ban ngày, bản thân cấu trúc nhà kính có thể thực sự tác động tới việc kiểm soát nhiệt bởi đặctính bẫy nhiệt của nó. Không những thế,nhà kính còn được duy trì nhiệt ở 1 số nước có khí hậu lạnh. Ngoài ra chúng ta có: hầm sấy bằng nhiệt mặt trời Lò sấy dùng Năng lượng mặt trời Đây là thiết bị sấy sử dụng NLMT gián tiếp, bức xạ mặt trời không trực tiếp chiếu vào sản phẩm sấy mà thông qua không khí được làm nóng bởi bộ thu nhiệt từ NLMT, quá trình tuần hoàn không khí thường sử dụng quạt cưỡng bức, sẽ làm chonhiệt độ sấy cao hơn, thời gian sấy ngắn hơn và chất lượng sản phẩm sấy được tốt hơn. Thiết bị sấy quay dùng nhiệt mặt trời : Đây là loại máy sấy nhiệt mặt trời dùng để sấy khô nông sản với quy mô hộ gia đình và sản xuất nhỏ. 1-Gương parabol 5-Khung đỡ 2-Ống kính 6-Vật liệu vào 3-Ống hấp thụ 7-Vật liệu ra 4-Động cơ 8-Không khí vào. Thiết bị sấy quay dùng nhiệt mặt Các bộ phận chính máy sấy quay dùng nhiệt mặt trời bao gồm một bộ thu NLMT,một ống hấp thụ bên ngoài đc bao phủ bởi một ống kính,động cơ ,khung đỡ ...bố trí như mô tả ở hình vẽ.Ống hấp thụ được sơn đen có chiều dài L=1,m và đường kính D=0,4m.Vật liệu sấy cấp vào thùng sấy qua cửa (6) rồi được các cánh dẫn hướng vào thùng sấy.Nhiệt độ dùng để sấy tạo ra do parabol thu bức xạ NLMT sau đó phản xạ qua tấm kính vào ống hấp thụ và ống hấp thụ làm nóng không khí bên trong.Không khí nóng trao đổi nhiệt và trao đổi chất với vật liệu cần sấy,quá trình trao đổi được tăng lên nhờ chuyển động quay của ống hấp thụ và các cánh đảo bên trong.Hơi ẩm trong vật liệu sấy thoát ra và được quạt hút ra ngoài quađường thoát ẩm .Vật liệu sau khi sấy đảm bảo đúng độ ẩm được đưa ra ngoài qua cửa (7).Tốc độ quay của máy sấy khoảng 10-15 vòng/phút. Ứng dụng cho công nghệ này khoa kỹ thuật hóa học, trường Đại học Bách Khoa TPHCM đã chế tạo thành công máy sấy cà phê bằng năng lượng mặt trời.. Thiết bị sấy nông sản bằng NLMTkết hợp biomass Máy sấy cà phê bằng nhiệt mặt trời Nguyên lý hoạt động của máy :cấu tạo của máy gồm các ống thu nhiệt của máy nước nóng năng lượng mặt trời, bồn chứa lưu chất để lưu trữ lại năng lượng mặt trời để phục vụ cho công việc sấy. Khí nóng sẽ qua buồng trao đổi nhiệt kết hợp với khí từ việc đốt các loại phế phẩm nông nghiệp để vào buồng sấy. Sau đó, khí sẽ được thoát ra cùng hơi nước. Công suất của máy này khoảng 200 kg/mẻ cà phê, độ ẩm của cà phê sau khi sấy là 12%. Giá tiền một máy hơn 100 triệu đồng. Ngoài việc sử dụng năng lượng mặt trời để sấy cà phê, thiết bị này còn có thể sử dụng các nguyên liệu khác là phế phẩm nông nghiệp như vỏ trấu, vỏ cà phê, bã mía, rơm rạ, gỗ vụn… c. Những ứng dụng thực tiễn của quá trình sưởi: Trong thực tiễn chúng việc sưởi ấm bằng nhiệt mặt trời đã diễn ra khá phổ biến.Việc này có thể giúp tiết kiệm được nhiên liệu đốt,kinh phí thi công.  Công nghệ dùng nhiệt mặt trời sưởi ấm hồ nuôi tôm cá do Trung tâm Vật liệu và Môi trường khắc nghiệt, Viện KH&CN Việt Nam nghiên cứu thành công :  Các nhược điểm của việc làm ấm hồ nuôi tôm cá bằng điện đã gặp phải không ít khó khăn, đèn chiếu sáng đầm nuôi tôm cá đều sử dụng điện xoay chiều 220V. Ngoài việc sử dụng điện lưới đòi hỏi dây dẫn điện khá dài, điều này còn không an toàn, không phù hợp cho những vùng sâu, vùng xa.  Việc sử dụng năng lượng mặt trời sẽ giải quyết được vấn đề trên đồng thời góp phần tiết kiệm điện. Đồng thời không chỉ thích hợp với vùng sâu vùng xa mà còn thích hợp với nhiều vùng kênh rạch như Đồng bằng sông Cửu Long, một vùng nhiều nắng. Việc lưu trữ năng lượng mặt trời vào ắc quy cho phép sử dụng điện trong cả những ngày mưa kéo dài.  Tấm tế bào quang điện hấp thụ năng lượng mặt trời chuyển thành điện năng. Năng lượng điện này được kích lên đủ thế hiệu, nạp tự động vào bộ lưu điện để sử dụng vào ban đêm hoặc những nơi không có lưới điện.  Điện thế sử dụng là rất thấp nên an toàn, không gây điện giật hay cháy nổ, không sử dụng điện lưới, thích hợp với những đầm nuôi tôm cá ở xa khu dân cư, xa mạng lưới điện.  Công suất đèn compact cũng giống như các loại đèn thông thường, đủ chiếu sáng cho đầm nuôi tôm trong khoảng thời gian trên 4h, tùy theo công suất của ắc quy và diện tích tấm tế bào quang điện được sử dụng.  Dùng thiết bị này để chiếu sáng đầm nuôi tôm cá không chỉ tiết kiệm một lượng điện đáng kể mà còn an toàn, thích hợp cho mọi điều kiện địa hình,  Sưởi ấm bằng Năng lượng mặt trời:  Các tấm ngói bằng kính có khối lượng tương đương với các tấm ngói thông thường và được lợp trên mái nhà. Bên dưới tấm ngói là một lớp hấp thụ nhiệt màu đen có chức năng hấp thu nhiệt từ ánh nắng Mặt Trời và làm nóng luồng không khí bên dưới lớp ngói. Sau đó, luồng không khí nóng này được truyền dẫn đến hệ thống sưởi ấm chung và làm nóng nước trong thùng chứa lên, từ đó sưởi ấm cho cả ngôi nhà. Vào mùa hè, nhu cầu sưởi ấm không cao, các luồng không khí nóng sẽ được dẫn trực tiếp xuống nền nhà và lưu trữ bên dưới đó để giữ cho ngôi nhà luôn được thoáng mát.  Tùy vào điều kiện thời tiết, góc lợp ngói và hướng của ngôi nhà, hệ thống sưởi này có thể cung cấp một lượng nhiệt tương đương 350 kWh trên mỗi mét vuông. Hệ thống sưởi của Soltech Energy cũng đã giành được huy chương vàng tại hội chợ thương mại Nordbygg 2010, Thụy Điển. 4. NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TRONG CHƯNG CẤT NƯỚC SẠCH: Ứng dụng hiệu ứng nhà kính để chưng cất nước chúng ta có thể lợi dụng năng lượng mặt trời để tạo ra nước ngọt có thể sử dụng được từ nước mặn ,nước lợ….Như chúng ta đã biết vai trò quan trọng của nước như thế nào? Nhưng trước thực trạng nguồn nước ngọt nước ngầm dần cạn kiệt, nhiễm bẩn…. dẫn tới nhiều nơi thiếu nước sạnh một cánh trầm trọng ,trước thực trạng đó cần tìm ra những giải pháp xử lí nhu cầu cấp bách nay. a.Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:  Cấu tạo: b.Nguyên lý hoạt động:  Nước bẩn hoặc nước mặn được đưa vào khay ở dưới và được đun nóng bởi sự hấp thụ của năng lượng mặt trời. Phần dưới của đáy được sơn 1 lớp đen để tăng quá trình hấp thụ bức xạ mặt trời . Bề mặt hấp thụ nhận nhiệt bức xạ mặt trời và truyền nhiệt cho nước.Khi nhiệt độ tăng, sự chuển đọng của các phần tử nước trở lên rất mạnh và chúng có thể tách ra bởi bề mặt thoáng và số lượng tăng dần. Đối lưu của không khí phía trên bề mặt mang theo hơi nước và ta có quá trình bay hơi. Sự bốc lên của dòng không khí chứa đầy hơi ẩm, sự làm mát của bề mặt tấm phủ bởi không khí đối lưu bên ngoài làm cho các phần tử nước ngưng tụ lại và chảy xuống máng chứa ở góc phía dưới. Không khí lạnh chuyển động xuống dưới tạo thành dòng khí đối lưu.  Để đạt được sự ngưng tụ cao thì nước phải được ngưng tụ bên dưới tấm phủ. Tấm phủ phải có đọ dốc vừa để cho các giọt nước chảy xuống dễ dàng. Qúa trình ngưng tụ của nước dưới tấm phủ có thể là quá trình ngưng giọt hoặc ngưng màng, điều này phị thuộc vào quan hệ giữa sức của bề mặt nước và tấm phủ. Hiện nay người ta dùng tấm phủ làm tấm kính để thuận lợi cho quá trình ngưng giọt. Ở 1 số nơi vùng khí hậu nhiệt đới người ta thấy rằng hệ thống chưng cất nước có thể sản xuất ra 1 lượng nước ngưng tương đương với lượng mưa 0.5cm/ngày. c. Các thông số đặc trưng:  Các thông số bên ngoài:  Thông số về thời gian ngắn.  Thông số khí tượng thủy văn, thời tiết đặc biệt là vận tốc gió thổi trên mặt kính.  Các thông số bên ngoài bao gồm các thông số hình học là: độ nghiêng của tấm kính và chiều dày của lớp nước cần chưng cất.  Độ nghiêng của tấm kính:  Độ nghiêng của tấm kính to thì phần bóng che của nó trên mặt nước sẽ tăng .  Độ nghiêng của tấm kính quá nhỏ thì những giọt nước sẽ tách khỏi tấm kính trước khi đến cạnh đáy. Do đó cần phải chọn độ nghiêng phù hợp , không quá lớn mà cũng mà không nhỏ quá.  Chiều dày của lớp nước chưng cất: Năng xuất nước cất sẽ tăng khi cường độ bức xạ tăng và chiều dày của lớp nước chưng cất giảm.  Cách nhiệt đối với mặt chưng cất: Mặt đáy thường được sơn một lớp màu xám họặc màu đen và phía sau được lót một lớp cách nhiệt để giảm hao tổn nhiệt( không có lớp cách nhiệt thì năng xuất nhiệt gỉam 4-6%).  Trạng thái bề mặt trong của thiết bị:  Bên trong thiết bị cũng có thể gây ra phản xạ hay hấp thụ .  Người ta nhận thấy trong thiết bị chưng cất nên là mặt phản xạ nếu không năng suất của hệ có thể giảm đi 25%.  Ngoài ra điều kiện khí quyển cũng ảnh hưởng tới năng xuất: - năng xuất tăng tuyến tính với sự gia tăng cường đọ bức xạ - về vận tốc gió.gió mạnh cũng ảnh hưởng nhiều tới năng xuất(nhưng trong thực tế nó không ảnh hưởng nhiều tới hiêu xuất chưng cất nước)  Ảnh hưởng thời tiết đến đặc trưng của thiết bị: Các đặc trưng có giá trị thay đổi tùy thuộc vào thời tiết đặc biệt là nhiệt độ môi trường và vận tốc gió.  Một số giá trị thực tế: Góc tới tiabức xạ (độ) 0-30 45 60 Kính Hệ số phản xạ(%) Hệ số hấp thụ (%) Hệ số truyền qua(%) 5 5 90 6 5 89 10 5 85 Lớp nước Hệ số phản xạ(%) Hệ số hấp thụ (%) Hệ số truyền qua(%) 2 30 68 3 30 67 6 30 64 Tấm đáy Hệ số phản xạ(%) Hệ số hấp thụ(%) Hệ số truyền qua(%) 5 95 0 5 95 0 5 95 0 d. Một số mô hình chưng cất nước :  Giếng nước mặt trời: Người ta gọi là giếng mặt trời vì xưa kia ở sa mạc người ta đào một cái hố, đặt ở giữa hố một lon hứng nước, phủ trên mặt hố một tấm không thấm, chèn tấm đó xung quanh hố bằng vài viên đá để tấm không rơi hay bay đi và đặt một viên đá ở trên tấm đó ở chỗ dưới có lon hứng nước. Như vậy tấm sẽ có hình nón đặt ngược. Nước thấm trong đất bốc hơi, ngưng ở tấm, chảy xuống và tụ ở nơi chũng có viên đá và rơi xuống lon hứng nước. Dùng để chưng cất nước mặn thành nước ngọt  Cách làm: 1. Đào một hố hình tròn sâu 30 cm và đường kính 60 cm (diện tích đáy hố xấp xỉ một mét vuông). 2. Lót trong hố một tấm nhựa đen. 3. Đổ chừng 5 lít nước mặn vào hố. 4. Đặt ở giữa hố một bình có thể chứa 3 lít nước. 5. Phủ hố bằng một tấm nhựa trong, chặn tấm nhựa đó với đất hay những viên đá xung quanh bờ hố. 6. Đặt một cục đất hay một viên đá ở giữa tấm nhựa ở vị trí thẳng đứng của cái bình. 7. Sáng sớm hôm sau, trước khi trời mọc, bóc tấm nhựa trong, lấy nước ngọt trong bình. 8. Tát nước mặn hãy còn trong hố ra,rửa tấm nhựa đen và, nếu muốn, lấy muối kết tinh trên tấm nhựa đen, sâu đó đặt lại bình ở vị trí cũ. 9. lăp lại những tác động từ bước 3 ở trên. Giếng mặt trời xây như vậy rất dễ nhưng chỉ có thể dùng tạm bợ vì những tấm nhựa sẽ chóng bị ánh sáng mặt trời hủy. Công suất tùy ở thời tiết. Mỗi mét vuông hố có thể cung cấp từ một lít rưỡi đến hơn hai lít nước ngọt mỗi ngày.  Hộp kính chưng cất nước:  Cách làm: 1. Đào một hố xây có thể chứa được một bể nước hình chữ nhật rộng một mét, có tiết diện hình thang, một vách dọc cao 50 cm, vách dọc đối diện cao 30 cm và dài 100/200 cm và xây bể bằng mọi vật liệu bền vững. 2. Lớp bề trong với đá hay gạch hoa, đáy và vách bể cho tới 10 cm tính từ đáy bể phải có màu đen hay một màu thâm đậm, phần vách ở trên màu trắng hay một màu rất sáng. 3. Dọc vách thấp của bể gắn một máng nước dùng để hứng nước ngọt, một đầu máng có gắn một ống dùng để chiết nước ngọt ra ngoài. 4. Phủ bể bằng một tấm kính trong đóng khung thành một cửa kính. Mỗi buổi sáng, trước khi mặt trời mọc : 1. Mở cửa kính, lau chùi những vết nước để cho kính trong trở lại. 2. tát nước mặn còn lại và múc muối ra khỏi đáy bể. 3.đổ nước mặn để trong bể có 3/4 cm nước, 4. đóng cửa kính và đặt một thùng rỗng ở đầu ống của máng để hứng nước ngọt chảy ra ngoài.  Chôn bể nước sẽ tránh cho thiết bị bị thiệt hại khi có bão. Thêm vào đó, vật liệu xây bể và đất xung quanh bể tích trữ năng lượng mặt trời làm cho thiết bị tiếp tục chạy đều đặn khi trời mưa hay có mây. Màu đen ở đáy bể hấp thụ ánh sáng mặt trời biến thành nhiệt năng dùng để hâm nóng nước trong bể. Màu trắng ở phần trên những vách bể phản xạ chiếu ánh sáng mặt trời xuống đáy bể tăng cường hiệu suất của thiết bị. Mọi người đều có thể tự xây lấy thiết bị này mà không cần phải có tay nghề và vật liệu gì đặc biệt cả. Thiết bị xây như vậy sẽ kiên cố nên thích ứng với những nơi có người cư trú thường trực và trong một thời gian lâu. Công suât của thiết bị sẽ tùy ở thời tiết. Mỗi mét vuông bể có thể cung cấp từ 1,5 lít đến hơn 2lít nước ngọt mỗi ngày.  Ví Dụ như mô hình chưng cất nước ngọt hình hộp và hình tháp của 2 sinh viên đến từ ĐH Cần Thơ, và 2 mô hình này đã được tôn vinh là ý tưởng sáng tạo về phát triển bền vững , và đoạt giải nhất cuộc thi Holcim Prize 2011(cuộc thi hàng năm dành cho sinh viên có những đề án sáng tạo mang tính phát triển bền vững). Thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời, là hai hình hộp chữ nhật và hình tháp có khả năng chưng cất từ 90 tới 150 lít nước một ngày. Sử dụng cho hộ gia đình: Theo tính toán và thực nghiệm của hai tác giả sinh viên, cứ một m2 bề mặt tiếp xúc của thiết bị sẽ thu được khoảng 5 lít nước một ngày. Nếu tính toán lắp đặt một m2 thiết bị có giá 400.000 đồng, thì một hộ gia đình dùng khoảng 120 lít nước mỗi ngày sẽ cần đầu tư thiết bị trị giá khoảng 9 triệu đồng. Thời gian sử dụng thiết bị từ 5 đến 10 năm. PHẦN 3: KẾT LUẬN: Nhiệt mặt trời là nguồn năng lượng tự nhiên và đã được tận dụng trong công nghệ cũng như đời sống của con người,…Tuy nhóm chúng em đã cố gắng tìm hiểu về đề tài nhưng do trình độ và kiến thức còn có hạn. Nên mong cô đọc và cho nhóm chúng em thêm ý kiến để đè tài của nhóm em hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn cô! TÀI LIỆU THAM KHẢO: 1. Sách giáo trình Năng lượng mới và tái tạo. 2. Sách giáo trình năng lượng mặt trời lý thuyết và ứng dụng . 3. 1 số trang Web như: tailieu.vn sachdientu.edu.vn ebook.edu.vn nagluongmattroi.com vi.wikipedia.org. nangluongxanh.com…