Nguyễn Hoàng Viên - đam mê nghiên cứu sáng tạo phục vụ cộng đồng

Liên tục đạt giải cao trong hai lần tham gia Hội thi Sáng tạo Kỹ thuật do Liên hiệp Hội tỉnh Phú Yên tổ chức, điều này đã cho thấy được sự đam mê sáng tạo của Nguyễn Hoàng Viên ở trường Cao đẳng Công thương Phú Yên, không chỉ đạt thành tích trong quá trình học tập, đam mê nghiên cứu khoa học mà mới đây chàng sinh viên này đã được nhà trường giữ lại làm giảng viên của trường và niềm vui nhân đôi khi tại Hội thi lần thứ 8 của Tỉnh, Nguyễn Hoàng Viên tiếp tục đạt giải cao với giải pháp “Thiết kế bộ Boost DC/DC ổn định điện áp lưới quang điện độc lập”.

Nguyễn Hoàng Viên nghiên cứu khoa học thông qua mô hình giảng dạy tại trường

Chia sẻ về giải pháp này, Nguyễn Hoàng Viên tâm sự: “Năng lượng mặt trời là một trong những nguồn năng lượng tái tạo quan trọng nhất của hành tinh chúng ta, đồng thời nó cũng là nguồn gốc của các loại năng lượng tái tạo khác như: năng lượng gió, năng lượng sinh khối vì vậy việc nghiên cứu và sử dụng năng lượng mặt trời là một trong những hướng phát triển được nhiều sự quan tâm vì có những tính chất ưu điểm của nó như: có sẵn, siêu sạch và vô tận. Do đó năng lượng mặt trời được nhiều nước trên thế giới khai thác và sử dụng. Tuy nhiên nhược điểm cố hữu của các nguồn năng lượng tái tạo là không thể dự trữ được nguyên liệu đầu vào và phụ thuộc hoàn toàn vào điều kiện môi trường bên ngoài nên phải có các phương pháp điều khiển và phương pháp vận hành hiệu quả nhất nhằm thu được hiệu suất cao nhất từ nguồn năng lượng này. Đã có nhiều công bố về vấn đề xác định điểm công suất cực đại của pin mặt trời, vấn đề nâng cao hiệu quả hoạt động của pin mặt trời bằng cách nối lưới, vấn đề nâng cao hiệu quả hoạt động trong chế độ hybrid với các nguồn năng lượng khác. Các nghiên cứu trên có ý nghĩa hết sức quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả hoạt động của pin năng lượng mặt trời. Tuy nhiên, trong tình hình nước ta hiện nay, yêu cầu cấp thiết đặt ra là phải xây dựng được phương pháp điều khiển tối ưu pin năng lượng mặt trời để áp dụng trực tiếp vào phục vụ người dân. Qua nghiên cứu cho thấy giải pháp sử dụng bus DC trong thu gom và sử dụng năng lượng mặt trời là hợp lý hơn cả bởi nguồn phát là một nguồn DC và việc hòa các nguồn DC với nhau luôn đơn giản hơn việc hòa các nguồn AC với nhau, bởi các nguồn AC muốn hòa chung phải đảm bảo yếu tố đồng bộ pha, một vấn đề cực kì phức tạp và không hiệu quả cho các hệ thống điện công suất nhỏ bởi giá thành các thiết bị này thường rất cao.

Để giải quyết các vấn đề, Nguyễn Hoàng Viên đã nghiên cứu đề xuất phương pháp điều tiết công suất phát của pin mặt trời sao cho vừa có khả năng duy trì công suất đáp ứng đủ nhu cầu trên lưới điện đồng thời vẫn có khả năng thu được công suất cực đại của hệ thống pin NLMT thông qua bộ lưu trữ điện năng. Nghiên cứu và đề xuất phương án ổn định điện áp bus DC.

Viên tính toán toán thiết kế nguyên lý mạch boost DC/DC. Điện áp Vo được tính theo công thức:

Trong đó:           Vo là điện áp đầu ra. Vi là điện áp đầu vào. Duty là độ rộng xung

Kết quả mô phỏng:

Mô phỏng ở độ rộng xung 50%

Với điện áp V _i= 37.8V, theo công thức (1) ta có V _o= 30 2V. Kết quả mô phỏng khi đạt trạng thải xác lập cũng cho ra 300V đúng như công thức (1).

Thực nghiệm và thu thập số liệu: Trong phần này điện áp cấp ở đầu vào mạch boost là 37VDC sẽ lần lượt thay đổi công suất tải để kiểm tra sự thích nghi của toàn hệ thống duy trì điện áp trên bus DC là 300V.

Thực nghiệm với tải 200W: Với tải 200W, chương trình đã tự động thích nghi bằng cách tăng độ rộng xung từ 0% đến 35% điện áp trên bus DC được duy trì ở 300VDC.

Thực nghiệm với tải 600W: Với tải 600W, chương trình đã tự động thích nghi bằng cách tăng độ rộng xung từ 35% đến 47% điện áp trên bus DC được duy trì ở 300VDC.

Qua nghiên cứu và đưa vào ứng dụng, giải pháp đã thực sự mang lại hiệu quả là nâng cao hiệu suất việc khai thác năng lượng mặt trời lên 30% nhờ thuật toán bám điểm công suất cực đại (MPPT) của từng mạch boost DC/DC gắng riêng trên từng tấm pin. Quản lí hiệu suất của từng tấm pin giúp việc bảo trì hệ thống dễ dàng, phát hiện hư hỏng kịp thời. Giúp tăng hiệu quả khai thác và sử dụng năng lượng mặt trời góp phần vào công cuộc làm sạch môi trường trái đất.

TS Trần Kim Quyên – Hiệu trưởng nhà trường đánh giá: “Nguyễn Hoàng Viên đã không ngừng nỗ lực trong học tập, nghiên cứu khoa học ngay từ khi còn là sinh viên. Suốt những năm theo học, Viên luôn là sinh viên giỏi; có nhiều sáng kiến trong nghiên cứu khoa học đạt giải tại các cuộc thi Sáng tạo khoa học kỹ thuật cấp tỉnh, như năm 2017-2018, Viên đạt giải nhất với mô hình “Pin năng lượng mặt trời tự điều chỉnh theo hướng ánh sáng”, giải nhì với mô hình “Máy in 3D”; năm 2018-2019, Viên tiếp tục đạt giải ba với mô hình “Bộ Boos DC ổn định điện áp lưới quang điện độc lập”. Hiện Viên đang tiếp tục thực hiện đề tài “Xây dựng mô hình vườn sinh học kết hợp IoT”. Với sự vươn lên trong học tập, niềm đam mê trong nghiên cứu khhoa học, nhà trường tin tưởng Nguyễn Hoàng Viên sẽ tiếp tục phát huy thế mạnh này và truyền cảm hứng ấy đến học trò trong vai trò, nhiệm vụ là người thầy”.

Tác giả bài viết: Thùy Trang