Khóa Luận Tốt Nghiệp: Thiết Kế Hệ Thống Trạm Sạc Năng Lượng Mặt Trời Độc Lập Cho Xe Điện

• Tác giả: Phạm Trần Đình Hiếu
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Trung
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Năng Lượng Tái Tạo
• Đề tài: Thiết Kế Hệ Thống Trạm Sạc Năng Lượng Mặt Trời Độc Lập Cho Xe Điện, Theo Dõi Bằng Thiết Bị Từ Xa
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.2. Giới hạn đề tài
• 1.3. Nội dung nghiên cứu đồ án
• 1.4. Khái quát về đồ án
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Sự phát triển xe điện và tầm quan trọng của cơ sở hạ tầng
• 2.1.1. Sự phát triển của xe điện
• 2.1.2. Tầm quan trọng của hạ tầng sạc xe điện
• 2.1.3. Xe máy điện trên thị trường Việt Nam
• 2.2. Tình hình phát triển trạm sạc xe điện ở nước ta
• 2.2.1. Tình hình phát triển
• 2.2.2. Tình hình phát triển trạm sạc xe máy điện của Vinfast ở nước ta
• 2.2.3. Ưu, nhược điểm của hệ thống sạc hiện nay
• 2.3. Giải pháp phát triển
• 2.3.1. Khái niệm trạm sạc xe điện năng lượng mặt trời
• 2.3.2. Chế độ hoạt động của trạm sạc xe điện năng lượng mặt trời
• 2.3.3. Hệ thống giám sát điện mặt trời độc lập
• 2.3.4. Cấu tạo của trạm sạc xe điện mặt trời
• 2.3.5. Ưu nhược điểm của trạm sạc xe điện mặt trời độc lập
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MÔ HÌNH ĐỒ ÁN
• 3.1. Nguyên lý hoạt động của mô hình
• 3.2. Linh kiện mô hình đồ án
• 3.2.1. Pin mặt trời
• 3.2.2. Mô-đun wifi ESP8266 NODE MCU
• 3.2.3. Cảm biến dòng điện ACS712 20A
• 3.2.4. Cảm biến DHT22
• 3.2.5. Cảm biến điện áp
• 3.2.6. Mô-đun chuyển đổi nguồn dự phòng 5-48VDC YX850
• 3.2.7. Mạch bảo vệ Acquy XH-M609
• 3.2.8. Màn hình LCD I2C 1602A
• 3.2.9. Mạch sạc acquy tự ngắt XH-M604 6VDC - 60VDC
• 3.2.10. Mô đun hạ áp DC-DC XL4015
• 3.3. Mô phỏng trên phần mềm Proteus 8 professional
• 3.4. Mô hình thực tế
• 4. CHƯƠNG 4: GIẢI PHÁP CHO TRẠM SẠC XE ĐIỆN
• 4.1. Bố trí trạm sạc
• 4.1.1. Trạm sạc công cộng
• 4.1.2. Trạm sạc dọc các tuyến đường
• 4.1.3. Trạm sạc nhanh
• 4.1.4. Các tiêu chí để lựa chọn các địa điểm đặt trạm sạc
• 4.2. Thiết kế trạm sạc
• 4.2.1. Chọn bố trí và thiết kế cho trạm sạc
• 4.2.2. Thiết kế trụ sạc
• 4.2.3. Hệ thống giám sát và điều khiển hệ thống trạm sạc độc lập
• 4.2.4. Nhiệm vụ của hệ thống giám sát
• 4.3. Lựa chọn thiết bị phần cứng
• 4.3.1. Pin mặt trời PV
• 4.3.2. Bộ điều khiển sạc. Bộ điều khiển lập trình
• 4.3.3. Khối truyền thông và khối máy chủ trung tâm
• 4.4. Tính toán và lựa chọn thiết bị phần cứng
• 4.4.1. Nhu cầu sạc xe trong một ngày của trạm sạc
• 4.4.2. Thiết kế và lựa chọn pin mặt trời
• 4.4.3. Tính toán và lựa chọn Acquy
• 4.4.4. Tính toán và lựa chọn bộ điều khiển sạc
• 4.4.5. Tính toán và lựa chọn cảm biến
• 4.5. Hệ thống trạm sạc năng lượng mặt trời độc lập cho xe điện và theo dõi bằng thiết bị từ xa
• 4.5.1. Giải pháp khi acquy lưu trữ đầy
• 4.5.2. Giải pháp cố định dòng điện trạm sạc xe điện
• 4.5.3. Giám sát và điều khiển trong trạm sạc điện mặt trời
• 4.5.4. Mô phỏng tính toán của hệ thống giám sát và điều khiển
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• 5.1. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về trạm sạc năng lượng mặt trời cho xe điện

Trạm sạc năng lượng mặt trời độc lập cho xe điện đang trở thành một giải pháp hiệu quả trong bối cảnh ô nhiễm môi trường và nhu cầu sử dụng năng lượng tái tạo ngày càng tăng. Việc thiết kế hệ thống này không chỉ giúp giảm thiểu khí thải mà còn đảm bảo nguồn năng lượng bền vững cho các phương tiện giao thông. Hệ thống này sử dụng năng lượng mặt trời để cung cấp điện cho xe điện, đồng thời tích hợp công nghệ giám sát từ xa để theo dõi hiệu suất và tình trạng hoạt động.

1.1. Khái niệm về trạm sạc năng lượng mặt trời

Trạm sạc năng lượng mặt trời là hệ thống cung cấp điện cho xe điện thông qua việc sử dụng pin mặt trời. Hệ thống này bao gồm các tấm pin mặt trời, bộ điều khiển sạc và thiết bị lưu trữ điện năng. Việc sử dụng năng lượng tái tạo giúp giảm thiểu chi phí và bảo vệ môi trường.

1.2. Lợi ích của trạm sạc độc lập

Trạm sạc độc lập mang lại nhiều lợi ích như giảm thiểu ô nhiễm không khí, tiết kiệm chi phí điện năng và đảm bảo tính bền vững cho hệ thống giao thông. Hệ thống này cũng giúp giảm tải cho lưới điện quốc gia, đặc biệt trong giờ cao điểm.

II. Thách thức trong việc phát triển trạm sạc xe điện

Mặc dù trạm sạc năng lượng mặt trời mang lại nhiều lợi ích, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức trong việc phát triển và triển khai. Các vấn đề như chi phí đầu tư ban đầu, công nghệ giám sát và bảo trì hệ thống cần được giải quyết để đảm bảo hiệu quả hoạt động lâu dài.

2.1. Chi phí đầu tư và bảo trì

Chi phí đầu tư cho hệ thống trạm sạc năng lượng mặt trời có thể cao, đặc biệt là trong giai đoạn đầu. Tuy nhiên, chi phí này có thể được bù đắp qua việc tiết kiệm điện năng và giảm thiểu ô nhiễm môi trường trong dài hạn.

2.2. Công nghệ giám sát từ xa

Công nghệ giám sát từ xa là yếu tố quan trọng để theo dõi hiệu suất của trạm sạc. Việc sử dụng các thiết bị như ESP8266 giúp thu thập dữ liệu và cung cấp thông tin cần thiết cho người sử dụng và quản lý hệ thống.

III. Phương pháp thiết kế hệ thống trạm sạc năng lượng mặt trời

Thiết kế hệ thống trạm sạc năng lượng mặt trời cần tuân thủ các nguyên tắc kỹ thuật và tiêu chuẩn an toàn. Việc lựa chọn thiết bị phù hợp và tính toán chính xác các thông số kỹ thuật là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất tối ưu.

3.1. Lựa chọn thiết bị cho trạm sạc

Việc lựa chọn thiết bị như pin mặt trời, bộ điều khiển sạc và cảm biến là rất quan trọng. Các thiết bị này cần phải đảm bảo chất lượng và hiệu suất cao để đáp ứng nhu cầu sử dụng của xe điện.

3.2. Tính toán hiệu suất hệ thống

Tính toán hiệu suất của hệ thống trạm sạc là cần thiết để đảm bảo rằng hệ thống có thể cung cấp đủ điện năng cho xe điện. Các yếu tố như cường độ ánh sáng mặt trời và dung lượng acquy cần được xem xét kỹ lưỡng.

IV. Ứng dụng thực tiễn của trạm sạc năng lượng mặt trời

Trạm sạc năng lượng mặt trời đã được triển khai tại nhiều địa điểm và mang lại hiệu quả cao trong việc cung cấp điện cho xe điện. Các ứng dụng này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tạo ra một mô hình bền vững cho tương lai.

4.1. Các mô hình trạm sạc hiện có

Nhiều mô hình trạm sạc năng lượng mặt trời đã được phát triển và áp dụng tại các thành phố lớn. Những mô hình này không chỉ cung cấp điện cho xe điện mà còn tích hợp các công nghệ thông minh để theo dõi và quản lý hiệu suất.

4.2. Kết quả nghiên cứu và triển khai

Các nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng trạm sạc năng lượng mặt trời giúp giảm thiểu chi phí điện năng và tăng cường khả năng cung cấp điện cho xe điện. Điều này đã được chứng minh qua các dự án thực tế tại nhiều địa phương.

V. Kết luận và hướng phát triển tương lai

Trạm sạc năng lượng mặt trời độc lập cho xe điện là một giải pháp bền vững cho vấn đề ô nhiễm môi trường và nhu cầu năng lượng. Hướng phát triển trong tương lai cần tập trung vào việc cải tiến công nghệ và mở rộng quy mô triển khai.

5.1. Tương lai của trạm sạc năng lượng mặt trời

Với sự phát triển của công nghệ, trạm sạc năng lượng mặt trời sẽ ngày càng trở nên phổ biến và hiệu quả hơn. Các nghiên cứu và phát triển mới sẽ giúp tối ưu hóa hiệu suất và giảm chi phí đầu tư.

5.2. Đề xuất giải pháp cải tiến

Để nâng cao hiệu quả của trạm sạc, cần nghiên cứu và phát triển các giải pháp mới như tích hợp công nghệ lưu trữ năng lượng và cải tiến hệ thống giám sát từ xa. Điều này sẽ giúp đảm bảo tính bền vững và hiệu quả cho hệ thống trong tương lai.