Tài liệu Nghiên cứu công nghệ nhà máy điện mặt trời dạng đĩa

1 Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -------------------- LÊ HOÀNG LÂM NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI DẠNG ĐĨA/ĐỘNG CƠ STIRLING Chuyên ngành : Thiết bị, Mạng và Nhà máy điện LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 6 năm 2008 2 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS-TS-NGUYỄN BỘI KHUÊ Cán bộ chấm nhận xét 1 : ....................................................................................... (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 2 : ....................................................................................... (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày . . . . . tháng . . . . năm . . . . . 3 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM CỘNG HOÀ Xà HỘI CHỦ NGHIà VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc ---------------- ---oOo--Tp. HCM, ngày 29 tháng 6 năm 2008 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và tên học viên: LÊ HOÀNG LÂM Giới tính : Nam Ngày, tháng, năm sinh : 02/03/1983 Chuyên ngành : Nơi sinh : Đồng Nai Thiết bị,Mạng và Nhà Máy Điện Khoá (Năm trúng tuyển) : 2006 1- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI DẠNG ĐĨA/ĐỘNG CƠ STIRLING 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: ƒ Tổng quan về nhà máy điện mặt trời dạng đĩa/động cơ Stirling ƒ Thiết kế phần dẫn quang năng được tổng hợp từ bộ tập trung xuống bên dưới để sử dụng 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 26/2/2008 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 29/6/2008 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS Nguyễn Bội Khuê Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên và chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên và chữ ký) 4 LỜI CẢM ƠN Năng lượng mặt trời cụ thể là hệ thống đĩa/động cơ Stirling dùng để tạo ra năng lượng điện là một vấn đề còn khá mới mẻ, do đó trong quá trình thực hiện luận văn tôi đã gặp khá nhiều khó khăn khi tiếp cận. Nhờ sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy Khuê cũng như các ý kiến đóng góp của các thầy trong bộ môn đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong việc hòan thành luận văn này. Tôi xin chân thành gởi lời cảm ơn đến thầy Nguyễn Bội Khuê, thầy đã hướng dẫn tận tình, mở ra những tri thức mới và hỗ trợ giúp đỡ tôi giải quyết các vấn đề khó khăn khi thực hiện luận văn. Tôi cũng xin cảm ơn các thầy trong khoa đã bỏ thời gian, công sức để góp ý và đánh giá. Chúc thầy Khuê sức khỏe, ngày càng thành công trên con đường sự nghiệp khoa học và góp phần đào tạo càng nhiều thế hệ sinh viên kế tiếp. Chúc các thầy trong khoa mạnh khỏe, cống hiến càng nhiều cho khoa học. Xin chân thành cảm ơn 5 Tóm Tắt Luận Văn Thạc Sĩ Đề tài giới thiệu các kết quả dựa trên nghiên cứu về đặc điểm, hiệu suất và hoạt động của các thành phần trong hệ thống đĩa/động cơ Stirling để tạo ra năng lượng điện từ năng lượng mặt trời. Bên cạnh đó là phần thiết kế bổ sung vào hệ thống sẵn có để dẫn ánh sáng được tập trung xuống bên dưới sử dụng trực tiếp cho ứng dụng nhiệt. 6 MỤC LỤC Chương 1 : Mở đầu ............................................................................................ 8 1.1 Tổng quan các hệ thống chuyển đổi năng lượng mặt trời.................... 9 1.2 Mục đích nghiên cứu và ý nghĩa khoa học của đề tài .......................... 13 1.3 Số liệu về tiềm năng năng lượng mặt trời ở khu vực phía Nam và số liệu dùng trong tính tóan ................................................................. 14 Chương 2 : Hệ thống Đĩa/Động cơ Stirling ....................................................... 15 2.1 Mô tả hệ thống...................................................................................... 15 2.2 Bộ tập trung năng lượng....................................................................... 18 2.2.1 Bộ tập trung mặt thủy tinh ........................................................... 24 2.2.2 Bộ tập trung bề mặt parabol hoàn toàn ........................................ 26 2.2.3 Bộ tập trung dạng màng kéo căng................................................ 27 2.2.3.1 Bộ tập trung đơn ............................................................... 28 2.2.3.2 Bộ tập trung kép................................................................ 29 2.2.4 Hệ thống đón hướng mặt trời....................................................... 30 2.2.4.1 Bộ đón hướng Azimuth-Elevation.................................... 31 2.2.4.2 Bộ đón hướng cực............................................................. 32 2.3 Bộ nhận nhiệt ....................................................................................... 33 2.3.1 Bộ nhận trực tiếp.......................................................................... 36 2.3.2 Bộ nhận gián tiếp ......................................................................... 37 2.4 Động cơ Stirling ................................................................................... 41 2.4.1 Chu trình họat động của động cơ Stirling.................................... 41 2.4.2 Phân lọai động cơ Stirling............................................................ 46 2.4.2.1 Kiểu động học ..................................................................... 46 2.4.2.2 Kiểu piston tự do ................................................................. 50 2.5 Máy phát điện tuyến tính ..................................................................... 52 7 Chương 3 : Tính tóan thiết kế và chương trình.................................................. 55 3.1 Thực hiện phần dẫn quang năng xuống bên dưới ............................... 55 3.2 Bộ tổng hợp nhiệt dùng trong thiết kế................................................. 57 3.3 Tính tóan kích thước đĩa phản xạ 2 ..................................................... 58 Chương 4 : Kết luận ........................................................................................... 61 Chương 5 : Tài liệu tham khảo........................................................................... 62 Chương 6 : Phụ Lục ........................................................................................... 63 8 Chương 1: Mở Đầu ˆ Năng lượng có lẽ là yếu tố quan trọng nhất tác động đến xã hội trong thế kỷ 21. Giá thành và khả năng dự trữ năng lượng tác động mạnh mẽ đến chất lượng cuộc sống, sự phồn thịnh của nền kinh tế ,mối quan hệ giữa các quốc gia và tính ổn định của môi trường. ˆ Con người đã biết đến dầu mỏ cả ngàn năm nhưng dầu mỏ chỉ được sử dụng nhiều từ giữa thế kỷ 19. Từ đó đến nay mới chỉ gần 200 năm nhưng con người đã dùng phần lớn năng lượng hóa thạch như dầu mỏ,than đá mà tích tụ cả hàng chục triệu năm mới có được ˆ Để giảm bớt tình trạng phụ thuộc vào năng lượng hóa thạch con người đã tiến hành sử dụng thêm các nguồn năng lượng khác bao gồm : năng lượng hạt nhân, năng lượng mặt trời, năng lượng gió v.v.. ˆ Trong các dạng năng lượng trên năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng có các tính chất vô cùng qúi báu đó là : tồn tại mãi với thời gian, tĩnh, miễn phí, không ô nhiễm và ở đâu cũng có. ˆ Việt Nam có số giờ nắng trung bình khoảng 1800-2500h/năm với cường độ bức xạ trung bình 4.59 kWh/m2/ngày. Rõ ràng với tiềm năng như vậy nước ta có thể ứng dụng năng lượng mặt trời vào sản xuất điện năng. ˆ Vậy có bao nhiêu kỹ thuật chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện năng? Kỹ thuật nào có hiệu suất chuyển đổi cao nhất và có thể áp dụng được vào thực tiễn Việt Nam 9 1.1 Tổng quan về các hệ thống chuyển đổi năng lượng mặt trời ˆ Năng lượng mặt trời đến trái đất được sử dụng dưới 2 dạng :Trực tiếp và gián tiếp . ƒ Năng lượng mặt trời gián tiếp liên quan chủ yếu đến năng lượng gió, sự quang hợp, năng lượng thủy triều, thủy điện,sự chuyển đổi vi sinh từ các chất hữu cơ thành nhiên liệu lỏng ƒ Năng lượng mặt trời trực tiếp dùng đốt nóng nước (dùng trong gia đình,công nghiệp,thương mại), dùng làm khô các sản phẩm nông nghiệp, dùng chưng cất( chủ yếu là muối từ qúa trình bốc hơi của nước biển) và tạo ra điện năng ˆ Kỹ thuật chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng điện bao gồm 2 lọai chính là : Quang điện và Nhiệt điện ƒ Quang điện (Photovoltaic): Kỹ thuật này liên quan đến việc chuyển đổi trực tiếp ánh sáng mặt trời thành điện được thực hiện thông qua các môđun pin quang điện Hình 1.1 : Các module quang điện 35 Kw ở Arizona [3] ƒ Nhiệt điện : kỹ thuật này liên quan đến việc tổng hợp bức xạ nhiệt mặt trời trực tiếp để chuyển thành điện. 4 kỹ thuật chủ yếu được dùng là : Bộ tổng hợp dạng máng Parabol, Hệ thống Fresnel, Tháp năng lượng và Hệ thống Đĩa parabol kết hợp động cơ Stirling 10 • Bộ tổng hợp dạng máng Parabol và Hệ thống Fresnel: Cả hai hệ thống này tập trung năng lượng bức xạ dọc theo đường tiêu tạo bởi các tấm gương đón hướng mặt trời quay theo 1 trục • Tháp năng lượng : Hệ thống tháp năng lượng sử dụng hàng ngàn tấm gương quay theo 2 trục xếp theo hàng (gọi là Heliostat) để phản chiếu ánh sáng mặt trời lên một bộ nhận đặt ở trung tâm của tháp Năng lượng tổng hợp được từ các hệ thống trên dùng để đốt nóng môi chất chảy qua phần nhận nhiệt. Môi chất có nhiệm vụ chuyển năng lượng này đi để truyền nhiệt cho turbin hơi nước làm quay máy phát điện • Hệ thống đĩa Parabol kết hợp động cơ Stirling : hệ thống này sử dụng các bộ tập trung năng lượng dạng đĩa. Năng lượng phản xạ được hấp thụ bởi một bộ nhận và dùng để chạy động cơ Stirling Máng prabol Hệ thống Fresnel Đĩa/động cơ stirling Tháp năng lượng Hình 1.2 : Các hệ thống tổng hợp nhiệt mặt trời [3] 11 Chỉ tiêu\Hệ thống Hiệu suất Pin quang điện 10-15% Máng parabol/hệ thống fresnel 14-18% Đĩa+ Tháp động cơ stirling năng lượng 18-23% 14-19% Bảng 1.3 Hiệu suất của các hệ thống chuyển đổi [3] ˆ Theo bảng trên ta có thể thấy rằng kỹ thuật chuyển đổi năng lượng điện dùng nhiệt mặt trời chiếm ưu thế hơn hẳn so với pin quang điện. Hiệu suất của pin quang điện chỉ có thể cải thiện cùng với thời gian khi các công nghệ vật liệu mới được áp dụng. ˆ Một vài so sánh giữa các hệ thống chuyển đổi dùng nhiệt mặt trời: • Hiệu suất : Các hệ trên đều kết hợp với động cơ nhiệt, điều đó có nghĩa là nhiệt độ nguồn nhiệt càng cao thì hiệu suất càng lớn. Nó liên quan đến cường độ bức xạ tập trung trên bộ nhận, luôn được thể hiện dưới dạng không thứ nguyên “suns” .1 sun có nghĩa là không có sự tập trung. Hệ thống đĩa/động cơ stirling đạt được tỉ lệ 3000 suns, tháp năng lượng là 1000 suns và máng parabol/hệ thống Fresnel là khỏang 100 suns. Không có gì ngạc nhiên khi hiệu suất của hệ thống đĩa+động cơ Stirling là cao nhất. • Diện tích/MW : đối với hệ máng/hệ thống Fresnel là 5 acres/MW, hệ thống đĩa+động cơ Stirling là 4 acres/MW và tháp năng lượng là 8acres/MW. (1 acre = 4046.85 m2) • Độ tin cậy : một vấn đề tổng quát đáng quan tâm đối với các hệ thống năng lượng mặt trời đó là nó có thể cung cấp điện bất cứ khi nào ta cần hay không. Các hệ thống trên đều có thể dùng nhiên liệu phụ trợ nên khả năng 12 này là như nhau. Một vấn đề khác liên quan đến độ tin cậy đó là khả năng lưu trữ nhiệt,về điểm này thì hệ thống tháp năng lượng và máng parabol/hệ thống Fresnel có uu thế hơn hệ thống đĩa+động cơ Striling vì trữ nhiệt vẫn tốt hơn là dùng nhiên liệu đốt ngòai. • Giải nhiệt : Các hệ thống tập trung năng lượng thường đặt ở các vùng nhiều nắng, nếu hệ thống đặt trong sa mạc thì việc giảm thiểu lượng nước làm mát là đáng quan tâm. Về vấn đề này thì hệ thống đĩa+động cơ Sirling không cần nước làm mát có lợi điểm hơn hẳn các thiết kế máng và tháp hiện tại. Hệ thống đĩa/động cơ Stirling cũng gây rất ít tiếng ồn nên có thể đặt gần khu vực dân cư • Công suất kinh tế: Hệ thống tháp năng lượng từ 10-200MW, máng parabol/hệ thống Fresnel từ 30-80 MW, trong khi hệ thống đĩa/động cơ Stirling thích hợp với 5-25KW mỗi cái. ˆ Qua các so sánh trên ta thấy rằng hệ thống đĩa/động cơ Stirling có nhiều ưu điểm nổi trội hơn so với các kỹ thuật còn lại. Có lẽ ưu điểm lớn nhất của hệ thống này chính là việc nó có thể họat động riêng lẻ từng cái như là nguồn cấp điện dùng cho hệ thống phân phối. Còn khi nối lưới ta có thể kết nối hàng ngàn chiếc đĩa như vậy để tạo ra nhà máy điện với công suất mong muốn. 13 1.2 Mục đích nghiên cứu và ý nghĩa khoa học của đề tài Qua các tài liệu tham khảo về các dạng đĩa/động cơ Stirling, năng lượng mặt trời được bộ tập trung năng lượng (hình dạng đĩa parabol) tổng hợp lên Bộ nhận nhiệt (kết hợp động cơ Stirling và máy phát điện) nằm ở tiêu cự của đĩa là rất lớn với nhiệt độ họat động khoảng 650-8000C . Hướng nghiên cứu vạch ra là ta có thể dẫn phần quang năng được tổng hợp này xuống bên dưới để sử dụng trực tiếp cho mục đích Nhiệt Từ đây đề tài nghiên cứu về nhà máy điện mặt trời dạng đĩa/động cơ Stirling gồm 2 phần ˆ Tổng quan về nhà máy điện mặt trời dạng Đĩa/động cơ Stirling ˆ Đề xuất thiết kế phần dẫn quang năng xuống bên dưới Bảng 1.3 thể hiện hiệu suất của các bộ chuyển đổi năng lượng mặt trời, ta thấy rằng hiệu suất lớn nhất như hệ thống đĩa/động cơ Stirling cũng chỉ đạt 1823%. Nếu chuyển đổi nguồn năng lượng nhiệt tổng hợp từ năng lượng mặt trời ra năng lượng điện, sau đó dùng năng lượng điện này để đốt nóng các lò luyện kim thì sẽ không hiệu quả bằng sử dụng trực tiếp nguồn năng lượng mặt trời được tổng hợp để đốt nóng các lò luyện. Hệ thống đĩa/động cơ Stirling với ưu điểm tập trung năng lượng nhiệt cao tại tiêu điểm của đĩa, đề tài sẽ đóng góp 1 phần đó là cách để truyền dẫn phần năng lượng tập trung này xuống bên dưới, phần còn lại là truyền dẫn nguồn năng lượng này đến lò nhiệt sẽ tiếp tục được thực hiện với các nghiên cứu tiếp theo. 14 1.3 Các số liệu về tiềm năng năng lượng mặt trời ở khu vực phía Nam và số liệu dùng trong tính toán ˆ Số liệu tiềm năng năng lượng mặt trời ở khu vực phía Nam Tên địa phương Cường độ bức xạ trung bình Số giờ nắng trung kWh/m2/ngày kWh/m2/năm bình trong năm 4.8 1799 2411 5.61 2084 Các tỉnh Miền Đông Nam Bộ, TP. Hồ Chí Minh, Đồng Bằng sông Cửu Long Đăk Lăk, Lâm Đồng, Khánh Hòa, Ninh Thuận, Bình Thuận, Bà Rịa Vũng Tàu Kon Tum, Gia Lai, Đăk Lăk, Lâm Đồng Phan Thiết (Bình Thuận) 2431 2961 Bảng 1.4 : Tiềm năng năng lượng mặt trời khu vực phía Nam [1] ˆ Số liệu dùng trong tính tóan : Cường độ bức xạ tính toán : 1000W/m2 15 Chương 2 : Tổng Quan Hệ Thống Đĩa/Động Cơ Stirling 2.1 Mô tả hệ thống ˆ Một hệ thống đĩa/động cơ stirling dùng năng lượng nhiệt mặt trời để phát điện bao gồm các phần chính : ƒ Một bộ tập trung năng lượng bức xạ dạng đĩa (Concentrator) ƒ Một bộ nhận nhiệt (receiver) ƒ Một bộ động cơ Stirling kết hợp máy phát điện (Stirling Engine and Aternator) ƒ Hệ thống khung đỡ Hình 2.1 : Một hệ thống đĩa/động cơ stirling 16 ˆ Vai trò của các thành phần chính này như sau : ƒ Bộ tập trung năng lượng dạng đĩa : tổng hợp năng lượng bức xạ mặt trời lên bộ nhận nhiệt đặt tại tiêu điểm của đĩa. ƒ Bộ nhận nhiệt : nhận năng lượng mặt trời được tổng hợp từ bộ tập trung. Năng lượng nhiệt này dùng để đốt nóng khí làm việc trong động cơ Stirling ƒ Động cơ Stirling : động cơ Stirling là động cơ đốt ngòai có hiệu suất cao nhất trong việc chuyển đổi nhiệt thành cơ, nhiệt độ phần nóng càng cao hiệu suất động cơ càng tăng. Do bởi bộ tập trung nhiệt có thể tạo ra nhiệt độ cao một cách dễ dàng nên động cơ Stirling luôn hoạt động ở giới hạn nhiệt độ của vật liệu chế tạo, khỏang nhiệt độ từ 6500-8000C tạo ra hiệu suất chuyển đổi khoảng 30%-40%. Chuyển động nâng lên hạ xuống của piston có thể chuyển thành chuyển động quay làm quay máy phát điện hoặc dùng trong hệ động cơ Stirling/Máy phát điện tuyến tính ƒ Hệ thống khung đỡ : nâng đỡ hệ thống và chống lại các lực tác động từ bên ngòai, chủ yếu là lực gió ˆ Phương trình cân bằng năng lượng cho hệ thống đĩa/động cơ Stirling Phương trình mô tả lý thuyết liên quan đến thiết kế bộ nhận nhiệt và bộ tập trung năng lượng. [4] 4 4 Quseful =I b, nAapp E(cosθi ) ρφτα − Arec[U (Trec − Tamb ) + σF (Trec − Tamb )] (1) (2) Với : (1) Là năng lượng ánh sáng từ bộ tập trung đến bộ nhận nhiệt (2) Là tổn thất năng lượng do dẫn nhiệt và đối lưu (3) Là tổn thất năng lượng dưới dạng bức xạ (3) 17 Trong đó: Quseful Aapp Arec E F Ib,n Tamb Trec U α τ θi ρ σ φ : Năng lượng nhiệt đi vào động cơ từ bộ nhận nhiệt (Q có ích) : Diện tích bộ tổng hợp nhiệt : Diện tích bộ nhận nhiệt : phân số của phần diện tích bộ tổng hợp nhiệt không bị che khuất bởi bộ nhận nhiệt, các thanh đỡ. (E=Snoshaded/Aapp) : Độ dẫn bức xạ nhiệt tương đương : Cường độ bức xạ rọi : Nhiệt độ môi trường xung quanh : Nhiệt độ của bộ nhận nhiệt : Hệ số tổn thất nhiệt. Gồm tổn thất do truyền nhiệt-đối lưu (Đối lưu: trong không khí bên trong lỗ bộ nhận. Truyền nhiệt : qua vách của bộ nhận) : Hệ số hấp thụ của bộ nhận : Hệ số truyền qua, (của những thứ ở giữa bộ phản xạ và bộ nhận, chẳng hạn như cửa sổ bao bên ngòai bộ nhận) : Góc tia tới ( góc giữa tia mặt trời và pháp tuyến của mặt phẳng nghiêng,đối với hệ thống đĩa thì góc này = 0) : Hệ số phản xạ của bộ tập trung : Hằng số Stefan-Boltzmann = 5,67.10-8(Wm-2K-4) : Phân số của phần năng lượng rời khỏi bộ phản xạ tới bộ nhận trên tổng năng lượng rời khỏi bộ phản xạ (phân số thu hút) 18 2.2 Bộ tập trung năng lượng:(Concentrator) ˆ Bộ tập trung năng lượng Parabol và các thông số cơ bản: Bộ tập trung năng lượng có hình dạng lý tưởng là phần cụt của mặt parabol và được mô tả trong hệ tọa độ x,y,z : x 2 + y 2 = 4 fz f: tiêu cự Hình 2.2 : Bộ tập trung dạng Parabol [3] Tiêu cự f : Khỏang cách từ đỉnh của đĩa đến tiêu điểm Tỷ số tiêu cự/đường kính (tỉ số quang) f/d : Định nghĩa hình dáng và vị trí tiêu điểm của nó Góc mở ψrim (rim angel): Góc đo tại tiêu điểm giữa trục z và đường nối tiêu điểm với vành ngòai của đĩa. Cho các ứng dụng mặt trời thì góc này từ 100-900 Quan hệ giữa f/d và góc vành như sau : 1 f /d = 4 tan(ψ rim / 2) Tỷ lệ tập trung hình học : CRs = Aapp Arec 19 Tỷ lệ này phản ánh kích thước của bộ nhận nhiệt. Tỷ lệ này càng lớn có nghĩa là diện tích của bộ nhận nhiệt càng nhỏ, tất nhiên là bộ nhận nhiệt càng nhỏ thì bộ tập trung năng lượng càng phải được chế tạo một cách chính xác dẫn đến chi phí thực hiện bộ tập trung năng lượng càng lớn. Do đó phải cân nhắc giữa yếu tố chính xác và kinh phí khi thiết kế hệ thống ˆ Hiệu suất của bộ tập trung Phép đo hiệu suất của bộ tập trung được gọi là Hiệu suất quang ηconc = E(cosθi )ρφ • Phân số E đặc trưng cho phần diện tích không bị che khuất thường > 95% trong hầu hết các thiết kế.Do ánh sáng tới luôn thẳng góc với bộ tập trung nên ta có thể bỏ qua số hạng lấy cos trong phương trình trên. • Hệ số phản xạ ρ là phần trăm ánh sáng tới được phản xạ từ bề mặt bộ tập trung (hệ số này sẽ bàn tới trong phần sau). • Hệ số thu hút φ: Phân số của phần năng lượng rời khỏi bộ phản xạ tới bộ nhận trên tổng năng lượng rời khỏi bộ phản xạ (phân số thu hút), nó được xác định bởi diện tích của bộ nhận nhiệt và bị ảnh hưởng bởi các lỗi quang của bộ tập trung, độ chính xác đón hướng mặt trời,độ chính xác của việc sắp xếp các tấm gương và bộ nhận và kích thước biểu kiến của mặt trời. Để có φ cao thì ta phải giảm lỗi quang và tăng kích thước của bộ nhận. Tuy nhiên, tăng kích cỡ bộ nhận đồng nghĩa với tăng tổn thất nhiệt do đó trong thiết kế phải có sự cân bằng giữa 2 yếu tố này. ƒ Bộ tập trung năng lượng thứ 2 Một bộ tổng hợp năng lượng thứ 2 được đặt tại bộ nhận nhiệt dùng để tăng phân số thu hút năng lượng φ mà không làm tăng kích thước của bộ nhận nhiệt hay để giảm đường kính mở với một phân số thu hút đã cho. Hình dạng của bộ này là “phễu” với bề mặt dạng kèn,phản xạ cao bức xạ vào bộ nhận lỗ trống. 20 Hình 2.3 : Bộ tập trung năng lượng thứ 2 [4] Ngòai ra bộ tổng hợp nhiệt thứ 2 này còn có thể giảm các lỗi quang. Tuy nhiên, bộ tổng hợp nhiệt thứ 2 này làm tăng chi phí thực hiện. Ngòai ra do đặt ở vùng có mật độ năng lượng cao nó phải có hệ số phản xạ cao và thiết kế làm mát tốt ˆ Bộ tập trung năng lượng mặt trời dùng cho ứng dụng đĩa/động cơ stirling một cách tổng quát là bộ tập trung năng lượng vào 1 điểm có hình dạng đĩa parabol. Một bề mặt phản xạ -- chất dẻo hoặc thủy tinh phủ kim loại -- phản xạ ánh sáng tới lên một vùng nhỏ gọi là tiêu điểm. ˆ Bộ tập trung năng lượng dùng các bề mặt phản xạ là nhôm hay bạc lắng đọng ở mặt trước hoặc mặt sau của thủy tinh hay chất dẻo. Các tấm gương thủy tinh phủ bạc ở mặt sau được sử dụng trong quá khứ, một vài thiết kế hiện nay dùng màng polymer phủ bạc hay nhôm. ˆ Bề mặt lý tưởng cho một bề mặt phản xạ là parabol tuy nhiên trong thực tế thường là dễ dàng hơn khi chế tạo nhiều bề mặt dạng cầu. Khả năng tập trung của các tấm gương có dạng cầu gần như là một tấm gương có dạng parabol khi vùng tập trung là nhiều tấm gương liên tục tạo thành bề mặt phản xạ. ˆ Một thiết kế khác đó là sử dụng màng kéo căng (stretched membrane). Một màng phản xạ mỏng được kéo căng theo một vành kim loại, với một màng thứ hai sát bên ngòai khỏang trống phía sau. Một phần chân không được đưa vào khỏang trống này làm cho màng phản xạ xấp xỉ dạng hình cầu. Nếu chỉ dùng