Nghiên cứu máy phát điện gió trục đứng tự điều chỉnh cánh tại HCMUTE

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT

1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1.1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

1.2. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

1.2.1. Ý nghĩa khoa học

1.2.2. Ý nghĩa thực tiễn

1.3. MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

1.4. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

1.4.1. Đối tượng nghiên cứu

1.4.2. Phạm vi nghiên cứu

1.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1.6. BỐ CỤC CỦA ĐỀ TÀI

2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN

2.1. TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ

2.1.1. Năng lượng gió

2.1.2. Đơn vị và hướng gió

2.1.3. Khảo sát bản đồ gió Việt Nam

2.1.4. Tình hình sử dụng năng lượng gió trên thế giới

2.2. TIỀM NĂNG PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG GIÓ CÔNG SUẤT NHỎ TẠI VIỆT NAM

2.3. TỔNG QUAN VỀ MÁY PHÁT ĐIỆN GIÓ

2.3.1. Phân loại máy phát điện gió công suất nhỏ

2.3.2. Tuabin gió trục ngang (HAWT)

2.3.3. Tuabin gió trục đứng (VAWT)

2.3.4. Điều chỉnh cánh tuabin theo hướng gió của VAWT

2.3.4.1. Nguyên lý vòng quay lệch tâm

2.3.4.2. Nguyên lý điều chỉnh cánh bằng đòn bẩy lò xo

2.3.4.3. Sử dụng động cơ bước, động cơ servo

2.3.4.4. So sánh các giải pháp điều chỉnh cánh gió

2.4. CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI

2.4.1. Các nghiên cứu trong nước

2.4.2. Các nghiên cứu ở ngoài nước

2.5. CÁC VẤN ĐỀ CÒN TỒN TẠI TRONG NGHIÊN CỨU HIỆN NAY

2.5.1. CÔNG SUẤT VÀ HIỆU SUẤT GIÓ TUABIN

2.5.2. TỈ SỐ TỐC ĐỘ GIÓ ĐẦU CÁNH (TSR)

2.5.3. ĐỘNG LỰC HỌC CÁNH VAWT

2.5.4. CƠ SỞ KHÍ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA ĐUÔI LÁI

2.5.5. SỰ THAY ĐỔI KHÍ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA ĐUÔI LÁI

2.5.6. PHÂN TÍCH VỊ TRÍ THAY ĐỔI GÓC CÁNH THEO HƯỚNG GIÓ

2.5.7. MỘT SỐ KIỂU BIÊN DẠNG CÁNH CỦA VAWT

2.5.7.1. Kiểu dạng cánh Savonius

2.5.7.2. Kiểu dạng cánh Darrieus Rotor

2.5.7.3. Kiểu dạng cánh NACA

2.5.7.4. So sánh các kiểu biên dạng cánh VAWT

2.8. PHÂN TÍCH CÁC THÔNG SỐ HÌNH HỌC BIÊN DẠNG CÁNH NACA

4. CHƯƠNG 4: Ý TƯỞNG THIẾT KẾ VÀ PHƯƠNG ÁN

4.1. PHÂN TÍCH VÀ CHỌN KIỂU TUABIN

4.2. CÁC YÊU CẦU VỀ VAWT TỰ ĐIỀU CHỈNH CÁNH

4.3. CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VAWT CÔNG SUẤT NHỎ

4.3.1. Phương án chọn số cánh cho VAWT

4.3.2. Phương án chọn biên dạng cánh cho VAWT

4.3.3. Phương án thiết kế kết cấu cánh cho VAWT

4.3.4. So sánh chọn phương án thiết kế kết cấu cánh cho VAWT

4.5. Điều chỉnh cánh đón gió bằng lệch tâm (Cam) dùng biên dạng cánh NACA

5. CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY PHÁT ĐIỆN GIÓ TRỤC ĐỨNG CÔNG SUẤT NHỎ

5.1. THÔNG SỐ THIẾT KẾ MÁY PHÁT ĐIỆN GIÓ

5.2. CÁC CÔNG VIỆC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

5.2.1. Tính toán các thông số làm việc của VAWT

5.2.2. Tính toán các thông số thiết kế cánh VAWT theo dạng cánh NACA

5.2.3. Tính toán khoảng lệch tâm e cho cơ cấu điều chỉnh cánh đón gió

5.2.4. Mô phỏng hướng gió thổi qua cánh VAWT

5.2.5. Kết cấu đuôi lái (chong chóng gió)

6. CHƯƠNG 6: CHẾ TẠO VÀ KIỂM NGHIỆM

6.1. CHẾ TẠO CÁC BỘ PHẬN

6.1.1. Chế tạo bộ phận cánh

6.1.2. Chế tạo tay gân cánh

6.1.3. Chế tạo cơ cấu điều chỉnh cánh theo hướng gió

6.1.4. Chế tạo hoàn chỉnh máy

6.1.5. Chế tạo cột lắp máy

6.1.6. Lắp hoàn chỉnh máy thực tế

6.2. THỰC NGHIỆM – ĐÁNH GIÁ

6.2.1. Thực nghiệm xác định giá trị lệch tâm e

6.2.2. Thực nghiệm xác định khả năng hoạt động của tuabin

7. CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về máy phát điện gió

Máy phát điện gió trục đứng (mái phát điện gió) là một trong những giải pháp hiệu quả để khai thác năng lượng tái tạo. Đặc biệt, máy phát điện gió trục đứng có khả năng hoạt động tốt trong điều kiện gió yếu, với tốc độ gió nhỏ hơn 6 m/s. Điều này rất quan trọng trong bối cảnh Việt Nam, nơi mà nhiều khu vực, đặc biệt là thành phố Hồ Chí Minh, có tốc độ gió không ổn định. Việc nghiên cứu và phát triển các máy phát điện gió trục đứng công suất nhỏ có thể giúp tăng cường khả năng sử dụng năng lượng gió, đồng thời giảm thiểu chi phí đầu tư và bảo trì. Theo nghiên cứu, máy phát điện gió trục đứng có cấu trúc đơn giản, dễ lắp đặt và bảo trì, phù hợp với điều kiện địa lý và khí hậu của Việt Nam.

1.1. Tính năng và ưu điểm của máy phát điện gió trục đứng

Máy phát điện gió trục đứng (trục đứng) có nhiều ưu điểm nổi bật. Đầu tiên, thiết kế của nó cho phép hoạt động hiệu quả hơn trong các điều kiện gió không ổn định. Thứ hai, máy có khả năng tự điều chỉnh cánh theo hướng gió, giúp tối ưu hóa hiệu suất phát điện. Việc sử dụng các vật liệu nhẹ cho cánh quạt cũng giúp giảm trọng lượng và tăng độ bền cho máy. Hơn nữa, máy phát điện gió trục đứng có thể được chế tạo từ các nguyên liệu sẵn có tại Việt Nam, góp phần giảm chi phí sản xuất và tạo ra nhiều cơ hội việc làm cho người dân địa phương.

II. Nghiên cứu và phát triển công nghệ

Nghiên cứu về máy phát điện gió trục đứng tự điều chỉnh cánh tại HCMUTE đã chỉ ra rằng việc áp dụng công nghệ mới có thể nâng cao hiệu suất hoạt động của máy. Các giải pháp như tối ưu hóa biên dạng cánh (cánh quạt) và sử dụng cơ cấu tự điều chỉnh cánh theo hướng gió đã được thử nghiệm và cho thấy hiệu quả rõ rệt. Cụ thể, cơ cấu tự điều chỉnh cánh với độ lệch tâm 50 mm đã giúp máy phát điện gió hoạt động hiệu quả ở tốc độ gió chỉ 2,5 m/s. Điều này chứng tỏ rằng việc nghiên cứu và phát triển công nghệ là rất cần thiết để nâng cao hiệu suất và khả năng cạnh tranh của máy phát điện gió trong thị trường năng lượng hiện nay.

2.1. Các phương pháp nghiên cứu

Để đạt được những kết quả khả quan trong nghiên cứu, các phương pháp nghiên cứu khoa học đã được áp dụng. Phương pháp lý thuyết được sử dụng để phân tích các thông số kỹ thuật và hiệu suất của máy phát điện gió. Đồng thời, phương pháp thực nghiệm cũng được triển khai để kiểm tra và đánh giá khả năng hoạt động của máy trong điều kiện thực tế. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng máy phát điện gió trục đứng có thể hoạt động ổn định và hiệu quả trong các điều kiện gió khác nhau, từ đó khẳng định giá trị thực tiễn của nghiên cứu này.

III. Ứng dụng và triển vọng

Máy phát điện gió trục đứng tự điều chỉnh cánh không chỉ có giá trị trong việc cung cấp năng lượng sạch mà còn có tiềm năng lớn trong việc phát triển kinh tế địa phương. Việc ứng dụng công nghệ này có thể giúp cung cấp điện cho các khu vực vùng sâu, vùng xa, nơi mà lưới điện quốc gia chưa thể vươn tới. Hơn nữa, với sự phát triển của công nghệ, giá thành sản xuất máy phát điện gió sẽ ngày càng giảm, tạo điều kiện thuận lợi cho việc mở rộng ứng dụng. Điều này không chỉ góp phần bảo vệ môi trường mà còn thúc đẩy sự phát triển bền vững cho nền kinh tế Việt Nam.

3.1. Tác động đến môi trường và kinh tế

Việc phát triển máy phát điện gió trục đứng có thể giảm thiểu sự phụ thuộc vào các nguồn năng lượng hóa thạch, từ đó giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Năng lượng gió là nguồn năng lượng tái tạo, sạch và vô tận, giúp bảo vệ môi trường sống. Hơn nữa, việc phát triển công nghệ này sẽ tạo ra nhiều cơ hội việc làm cho người dân địa phương, từ khâu sản xuất, lắp đặt đến bảo trì máy móc. Điều này không chỉ giúp cải thiện đời sống của người dân mà còn góp phần vào sự phát triển kinh tế bền vững của đất nước.

Luận văn thạc sĩ HCMUTE: Nghiên cứu phát triển máy phát điện gió trục đứng tự điều chỉnh cánh theo hướng gió