Luận Văn Thạc Sĩ Về Mô Hình Phát Điện Gió Sử Dụng Tuabin Cánh Kép

• Tác giả: Phan Văn Thưởng
• Người hướng dẫn: PGS.TS Trương Việt Anh
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Tp. HCM
• Chuyên ngành: Điện - Điện Tử
• Đề tài: Mô Hình Phát Điện Gió Hiệu Quả Với Tuabin Cánh Kép
• Loại tài liệu: Luận văn
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Bình Dương

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Sơ lược lịch sử phát triển của tuabin gió
• 1.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
• 1.2.1. Tình hình nghiên cứu hệ thống điện gió cánh đơn ngoài nước
• 1.2.2. Tình hình nghiên cứu hệ thống điện gió cánh đơn trong nước
• 1.2.3. Tình hình nghiên cứu hệ thống điện gió cánh kép ngoài nước
• 1.2.4. Tình hình nghiên cứu hệ thống điện gió cánh kép trong nước
• 1.3. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 1.5. Mục đích nghiên cứu luận văn
• 1.6. Nhiệm vụ nghiên cứu và giới hạn luận văn
• 1.7. Phương pháp nghiên cứu
• 1.8. Kế hoạch thực hiện luận văn
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Giới thiệu tuabin gió
• 2.1.1. Tuabin gió trục đứng (Savonius, Darieus)
• 2.1.2. Tuabin gió trục ngang
• 2.1.3. Giới thiệu tuabin gió trục ngang hệ 2 lớp cánh ghép đồng trục
• 2.2. Công suất của một tuabin gió
• 2.3. Khí động học tuabin gió trục ngang
• 2.3.1. Các yếu tố lý thuyết của tuabin gió cánh đơn
• 2.3.2. Thuyết động lượng và hệ số công suất của rotor cho cánh tuabin đơn
• 2.3.3. Số Betz giới hạn
• 2.3.4. Các yếu tố lý thuyết của tuabin gió cánh kép (cánh thứ hai)
• 2.3.5. Các yếu tố lý thuyết của tuabin gió cánh kép
• 2.3.6. Các đồ thị biểu diễn điểm cực đại n theo các giá trị của x,y
• 3. CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH
• 3.1. Cơ sở lý thuyết thiết kế cánh tuabin gió
• 3.2. Xây dựng cánh tuabin bằng phần mềm Siemens NX
• 3.2.1. Kích thước cánh
• 3.2.2. Dựng cách tuabin
• 3.2.3. Các bước dựng cánh
• 3.3. Chọn máy phát cho tuabin
• 3.3.1. Cấu tạo của máy phát điện xoay chiều
• 3.4. Chọn trục cho hệ thống tuabin
• 3.4.1. Cột tháp dạng khung giàn
• 3.4.2. Cột thép hình ống
• 3.4.3. Cột thép dạng dây nối đất
• 3.5. Tính toán và chọn tải tiêu thụ
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM MÔ HÌNH
• 4.1. Kết quả thí nghiệm khoảng cách (k) giữa hai lớp cánh
• 4.1.1. Kết quả thí nghiệm trên mô hình máy phát điện gió cánh kép với k=4
• 4.1.2. Kết quả thí nghiệm trên mô hình máy phát điện gió cánh kép với k=5
• 4.1.3. Kết quả thí nghiệm trên mô hình máy phát điện gió cánh kép với k=6
• 4.1.4. Kết quả thí nghiệm trên mô hình máy phát điện gió cánh kép với k=7
• 4.1.5. Kết quả thí nghiệm trên mô hình máy phát điện gió cánh kép với k=8
• 4.2. Các thí nghiệm trên mô hình máy phát điện gió cánh kép với vận tốc gió thay đổi
• 4.2.1. Kết quả thí nghiệm trên mô hình máy phát điện gió cánh kép với vận tốc gió 5,5 m/s
• 4.2.2. Kết quả thí nghiệm trên mô hình máy phát điện gió cánh kép với vận tốc gió 6 m/s
• 4.2.3. Kết quả thí nghiệm trên mô hình máy phát điện gió cánh kép với vận tốc gió 6,5 m/s
• 4.2.4. Kết quả thí nghiệm trên mô hình máy phát điện gió cánh kép với vận tốc gió 7 m/s
• 4.2.5. Kết quả thí nghiệm trên mô hình máy phát điện gió cánh kép với vận tốc gió 8 m/s
• 4.2.6. Kết quả thí nghiệm trên mô hình máy phát điện gió cánh kép với vận tốc gió 9 m/s
• 4.3. Nhận xét hiệu suất tăng thực tế từ thí nghiệm mô hình phát điện gió cánh kép
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 5.1. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về mô hình phát điện gió với tuabin cánh kép

Mô hình phát điện gió với tuabin cánh kép đang trở thành một trong những giải pháp hiệu quả nhất trong việc khai thác năng lượng tái tạo. Năng lượng gió là một nguồn tài nguyên dồi dào và có thể tái tạo, giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Việc phát triển mô hình này không chỉ mang lại hiệu suất cao mà còn góp phần vào việc bảo vệ môi trường. Mô hình này sử dụng công nghệ tuabin gió cánh kép, cho phép thu được nhiều năng lượng hơn so với các mô hình truyền thống.

1.1. Lịch sử phát triển của tuabin gió

Lịch sử phát triển của tuabin gió bắt đầu từ những năm 1970, với nhiều nghiên cứu và cải tiến công nghệ. Các thiết kế ban đầu chủ yếu tập trung vào việc tối ưu hóa hiệu suất và giảm chi phí sản xuất. Đến nay, công nghệ đã phát triển mạnh mẽ, đặc biệt là trong việc sử dụng tuabin cánh kép.

1.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

Nghiên cứu về mô hình phát điện gió đã được thực hiện rộng rãi trên thế giới. Các nghiên cứu tại Đan Mạch và Nga đã chỉ ra rằng tuabin cánh kép có thể tăng hiệu suất thu năng lượng lên đến 1,5 lần so với tuabin cánh đơn. Tuy nhiên, tại Việt Nam, nghiên cứu về công nghệ này vẫn còn hạn chế.

II. Vấn đề và thách thức trong phát triển mô hình phát điện gió

Mặc dù mô hình phát điện gió với tuabin cánh kép có nhiều ưu điểm, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức cần giải quyết. Chi phí đầu tư ban đầu cao và yêu cầu kỹ thuật phức tạp là những vấn đề chính. Ngoài ra, việc lắp đặt và bảo trì cũng đòi hỏi nguồn nhân lực có chuyên môn cao.

2.1. Chi phí đầu tư và hiệu quả kinh tế

Chi phí lắp đặt cho tuabin gió cánh kép hiện nay vẫn cao hơn so với các mô hình khác. Theo dự báo, chi phí này sẽ giảm trong tương lai nhờ vào sự phát triển của công nghệ và quy mô sản xuất. Tuy nhiên, việc tối ưu hóa chi phí vẫn là một thách thức lớn.

2.2. Yêu cầu kỹ thuật và công nghệ

Công nghệ tuabin cánh kép yêu cầu các tiêu chuẩn kỹ thuật cao hơn so với tuabin cánh đơn. Việc thiết kế và chế tạo các bộ phận của tuabin cần phải đảm bảo tính chính xác và độ bền cao để hoạt động hiệu quả trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt.

III. Phương pháp tối ưu hóa hiệu suất cho tuabin cánh kép

Để nâng cao hiệu suất của mô hình phát điện gió, nhiều phương pháp đã được nghiên cứu và áp dụng. Việc tối ưu hóa thiết kế cánh tuabin, cải tiến vật liệu và công nghệ sản xuất là những yếu tố quan trọng. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng công nghệ tuabin cánh kép có thể giúp tăng hiệu suất lên đến 1,5 lần.

3.1. Thiết kế cánh tuabin tối ưu

Thiết kế cánh tuabin là yếu tố quyết định đến hiệu suất của tuabin gió. Việc áp dụng các nguyên lý khí động học trong thiết kế giúp tối ưu hóa khả năng thu năng lượng từ gió. Các mô hình cánh mới với hình dạng và kích thước khác nhau đã được thử nghiệm để tìm ra giải pháp tối ưu nhất.

3.2. Sử dụng vật liệu tiên tiến

Việc sử dụng vật liệu nhẹ và bền có thể giúp giảm trọng lượng của cánh tuabin, từ đó tăng hiệu suất hoạt động. Các nghiên cứu hiện tại đang tập trung vào việc phát triển các vật liệu composite mới có khả năng chịu lực tốt và chống ăn mòn.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu

Mô hình phát điện gió với tuabin cánh kép đã được áp dụng thành công tại nhiều địa điểm trên thế giới. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng mô hình này không chỉ giúp tăng hiệu suất mà còn giảm thiểu chi phí vận hành. Các dự án thực tế đã chứng minh rằng tuabin cánh kép có thể hoạt động hiệu quả trong nhiều điều kiện gió khác nhau.

4.1. Các dự án thành công trên thế giới

Nhiều dự án phát điện gió sử dụng tuabin cánh kép đã được triển khai tại châu Âu và Bắc Mỹ. Các dự án này không chỉ mang lại hiệu quả kinh tế mà còn góp phần vào việc bảo vệ môi trường. Kết quả cho thấy hiệu suất thu năng lượng cao hơn so với các mô hình truyền thống.

4.2. Kết quả nghiên cứu tại Việt Nam

Tại Việt Nam, một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng tuabin cánh kép có thể giúp tăng hiệu suất phát điện gió lên đáng kể. Tuy nhiên, việc triển khai vẫn còn gặp nhiều khó khăn do thiếu nguồn lực và công nghệ.

V. Kết luận và hướng phát triển tương lai

Mô hình phát điện gió với tuabin cánh kép hứa hẹn sẽ là một giải pháp hiệu quả cho việc khai thác năng lượng tái tạo. Với những ưu điểm vượt trội về hiệu suất và khả năng hoạt động trong điều kiện gió thấp, mô hình này có tiềm năng lớn trong tương lai. Việc tiếp tục nghiên cứu và phát triển công nghệ sẽ giúp giảm chi phí và nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng gió.

5.1. Tiềm năng phát triển công nghệ

Công nghệ tuabin cánh kép có tiềm năng phát triển mạnh mẽ trong tương lai. Các nghiên cứu mới về thiết kế và vật liệu sẽ giúp cải thiện hiệu suất và giảm chi phí sản xuất. Điều này sẽ tạo ra cơ hội lớn cho ngành công nghiệp năng lượng gió.

5.2. Định hướng chính sách hỗ trợ

Để phát triển mô hình phát điện gió, cần có các chính sách hỗ trợ từ chính phủ. Việc đầu tư vào nghiên cứu và phát triển công nghệ sẽ giúp nâng cao năng lực cạnh tranh của ngành năng lượng tái tạo tại Việt Nam.