Thiết Kế, Chế Tạo Hệ Thống Thu Hồi Năng Lượng Sử Dụng Turbine Gió Trên Ô Tô Điện

• Tác giả: Nguyễn Hoài Ân
• Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Hoàng Việt
• Trường học: Trường Đại Học Nam Cần Thơ
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô
• Đề tài: Thiết Kế Hệ Thống Thu Hồi Năng Lượng Bằng Turbine Gió Trên Ô Tô Điện
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Cần Thơ

• LỜI NÓI ĐẦU
• LỜI CẢM TẠ
• TRANG CAM KẾT
• 1. CHƯƠNG 1: Lý do chọn đề tài
• 1.1. Mục đích của đề tài
• 1.2. Phạm vi nghiên cứu
• 1.3. Đối tượng nghiên cứu
• 1.4. Nhiệm vụ đề tài
• 1.5. Phương pháp nghiên cứu
• 1.6. Nội dung nghiên cứu và tiến độ thực hiện đề tài
• 1.7. Tính mới của đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG ĐIỆN GIÓ
• 2.1. Lịch sử phát triển năng lượng gió
• 2.2. Quá trình hình thành năng lượng gió
• 2.3. Quá trình sử dụng năng lượng gió
• 2.4. Sơ lược phát triển năng lượng điện gió trên thế giới
• 2.5. Nhu cầu và hiện trạng phát triển năng lượng gió trên thế giới
• 2.6. Các công nghệ điện gió hiện nay
• 2.7. Các nghiên cứu và ứng dụng năng lượng gió trên thế giới
• 2.8. Tình hình nghiên cứu và phát triển năng lượng gió ở Việt Nam
• 2.9. Chế độ gió ở Việt Nam
• 2.10. Tiềm năng của năng lượng gió ở Việt Nam
• 2.11. Các nghiên cứu và ứng dụng năng lượng gió ở Việt Nam
• 3. CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH TURBINE GIÓ
• 3.1. Kết cấu cơ bản của máy phát điện gió
• 3.2. Cấu tạo và hoạt động của turbine gió
• 3.3. Hiệu suất của turbine gió
• 3.4. Các loại turbine gió
• 3.4.1. Các kiểu turbine gió trục đứng VAWTs (Vertical axis wind turbines)
• 3.4.2. Savonius kiểu dùng lực đẩy
• 3.4.3. Darrieus, kiểu dùng lực nâng
• 3.4.4. Darrieus, kiểu dùng lực nâng khác
• 3.4.5. Các kiểu turbine trục ngang
• 3.5. So sánh turbine trục đứng và trục ngang
• 3.6. Ưu điểm của VAWT so với HAWT
• 3.7. Hạn chế của VAWT
• 3.8. Các kiểu dáng hình học của cánh turbine gió
• 3.8.1. Kiểu dáng chén
• 3.8.2. Kiểu Darrieus – Rotor và H – Rotor
• 3.9. Đặc điểm chung của máy phát điện chạy bằng sức gió
• 3.10. Những lợi ích khi sử dụng gió để sản xuất điện gió
• 3.11. Các yếu tố ảnh hưởng sản lượng điện của turbine gió
• 3.11.1. Cách xác định sản lượng điện của một turbine
• 3.11.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến sản lượng điện
• 3.12. Năng lượng và sự chuyển đổi năng lượng gió trong turbine gió
• 4. CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG THU HỒI NĂNG LƯỢNG
• 4.1. Ý tưởng mô hình
• 4.2. Ưu điểm của ý tưởng
• 4.3. Nhược điểm của ý tưởng
• 4.4. Kết cấu cơ bản của mô hình
• 4.5. Tính toán và lựa chọn máy phát điện
• 4.6. Tính sức bền cánh turbine gió
• 4.7. Thiết kế hệ thống
• 4.7.1. Thiết kế giá đỡ mui
• 4.7.2. Thiết kế khung hóc gió
• 4.7.3. Thiết kế và gia công hóc thu hồi năng lượng gió
• 4.7.4. Bản thiết kế mô hình tối ưu
• 4.7.5. Thiết kế và gia công kính chắn gió
• 4.7.6. Vị trí đặt máy phát điện trong hóc gió
• 5. CHƯƠNG 5: THỰC NGHIỆM MÔ HÌNH - KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
• 5.1. Mục tiêu thực nghiệm
• 5.2. Bố trí thực nghiệm
• 5.3. Sơ đồ mạch điện tổng quát hoạt động hệ thống
• 5.4. Bộ điều khiển sạc PWM VT2048 20A
• 5.5. Bộ chỉnh lưu điện áp xoay chiều 3 pha
• 5.6. Cảm biến đo tốc độ gió dạng cốc RS 485
• 5.7. Cảm biến Hall đo tốc độ cánh turbine
• 5.8. Thiết kế hệ thống lập trình điều khiển cánh đón gió bằng Arduino
• 5.8.1. Giới thiệu các phần cứng, khái niệm liên quan
• 5.8.2. Code lập trình Arduino điều khiển cánh đón gió
• 5.9. Giám sát tốc độ gió - Ứng dụng của Module USB 6001 và Phần mềm LabVIEW
• 5.9.1. Giới thiệu phần mềm LabVIEW
• 5.9.2. Bảng giao diện
• 5.9.3. Ứng dụng phần mềm LabVIEW
• 5.9.4. Giới thiệu về Module USB 6001
• 5.9.5. Sơ đồ mạch điện thu thập tín hiệu của hệ thống
• 5.10. Kết quả của hệ thống được tổng hợp trên phần mềm LabVIEW
• 5.11. Thử nghiệm xác định khả năng hoạt động của turbine
• 5.12. Kết quả thực nghiệm của turbine gió
• 5.13. So sánh kết quả mô phỏng với kết quả thực nghiệm mô hình
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về thiết kế hệ thống thu hồi năng lượng bằng turbine gió

Hệ thống thu hồi năng lượng bằng turbine gió trên ô tô điện đang trở thành một xu hướng mới trong ngành công nghiệp ô tô. Công nghệ này không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Việc thiết kế hệ thống này đòi hỏi sự kết hợp giữa kỹ thuật cơ khí và công nghệ điện tử, nhằm tối ưu hóa hiệu suất và khả năng hoạt động của turbine gió.

1.1. Lịch sử phát triển năng lượng gió và ứng dụng trên ô tô

Năng lượng gió đã được sử dụng từ hàng ngàn năm trước. Tuy nhiên, việc ứng dụng năng lượng gió vào ô tô điện chỉ mới bắt đầu trong những năm gần đây. Các nghiên cứu cho thấy việc tích hợp turbine gió vào ô tô có thể tạo ra nguồn điện bổ sung, giúp tăng quãng đường di chuyển.

1.2. Tại sao cần thiết kế hệ thống thu hồi năng lượng gió

Việc thiết kế hệ thống thu hồi năng lượng gió là cần thiết để giảm thiểu phụ thuộc vào năng lượng hóa thạch. Hệ thống này không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn góp phần bảo vệ môi trường, giảm phát thải carbon.

II. Vấn đề và thách thức trong thiết kế hệ thống turbine gió

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc thiết kế hệ thống thu hồi năng lượng bằng turbine gió cũng gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như hiệu suất turbine, vị trí lắp đặt và khả năng tương thích với ô tô điện cần được xem xét kỹ lưỡng.

2.1. Hiệu suất turbine gió và các yếu tố ảnh hưởng

Hiệu suất của turbine gió phụ thuộc vào nhiều yếu tố như tốc độ gió, thiết kế cánh quạt và vị trí lắp đặt. Nghiên cứu cho thấy, việc tối ưu hóa thiết kế cánh quạt có thể tăng hiệu suất lên đến 30%.

2.2. Thách thức trong việc tích hợp vào ô tô điện

Việc tích hợp turbine gió vào ô tô điện đòi hỏi phải có sự cân nhắc về không gian và trọng lượng. Hệ thống cần phải được thiết kế sao cho không làm ảnh hưởng đến hiệu suất và an toàn của xe.

III. Phương pháp thiết kế hệ thống thu hồi năng lượng gió

Để thiết kế hệ thống thu hồi năng lượng bằng turbine gió, cần áp dụng các phương pháp khoa học và công nghệ hiện đại. Việc sử dụng phần mềm mô phỏng và các công cụ thiết kế sẽ giúp tối ưu hóa quy trình này.

3.1. Sử dụng phần mềm mô phỏng trong thiết kế

Phần mềm mô phỏng như Inventor và MATLAB giúp các kỹ sư có thể mô phỏng và tối ưu hóa thiết kế turbine gió trước khi chế tạo thực tế. Điều này giúp tiết kiệm thời gian và chi phí.

3.2. Quy trình chế tạo và thử nghiệm mô hình

Quy trình chế tạo mô hình bao gồm việc lựa chọn vật liệu, gia công các bộ phận và lắp ráp hệ thống. Sau khi hoàn thành, mô hình sẽ được thử nghiệm để đánh giá hiệu suất và khả năng hoạt động.

IV. Ứng dụng thực tiễn của hệ thống thu hồi năng lượng gió

Hệ thống thu hồi năng lượng bằng turbine gió có thể được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp ô tô. Việc sử dụng năng lượng gió không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn nâng cao hiệu suất hoạt động của ô tô điện.

4.1. Tăng cường hiệu suất cho ô tô điện

Hệ thống turbine gió có khả năng cung cấp nguồn điện bổ sung cho các thiết bị trong ô tô, giúp tăng cường hiệu suất và giảm tải cho pin chính của xe.

4.2. Giảm thiểu tác động đến môi trường

Việc sử dụng năng lượng gió giúp giảm thiểu lượng khí thải carbon và ô nhiễm môi trường, góp phần vào mục tiêu phát triển bền vững trong ngành công nghiệp ô tô.

V. Kết luận và tương lai của hệ thống thu hồi năng lượng gió

Hệ thống thu hồi năng lượng bằng turbine gió trên ô tô điện là một giải pháp tiềm năng cho tương lai. Với sự phát triển của công nghệ, khả năng ứng dụng và hiệu suất của hệ thống này sẽ ngày càng được cải thiện.

5.1. Triển vọng phát triển công nghệ turbine gió

Công nghệ turbine gió đang phát triển nhanh chóng, với nhiều nghiên cứu mới về thiết kế và vật liệu. Điều này hứa hẹn sẽ mang lại những cải tiến đáng kể cho hệ thống thu hồi năng lượng.

5.2. Hướng đi cho ngành công nghiệp ô tô

Ngành công nghiệp ô tô cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các giải pháp năng lượng tái tạo, trong đó có năng lượng gió, để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về năng lượng sạch và bền vững.