ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÝ THÁI BÌNH NGHIÊN CỨU , THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG THIẾT BỊ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG SÓNG BIỂN SẢN XUẤT ĐIỆN DÙNG BỘ CHUYỂN ĐỔI THỦY LỰC Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Mã số: 605204 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2013 0 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS. Cán bộ chấm nhận xét 1 :. Cán bộ chấm nhận xét 2 :.
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1. CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ 1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC ---------------------------------------- -------------------------------------------------- Tp.
HCM, ngày 01 tháng 07 năm 2013 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và tên học viên: LÝ THÁI BÌNH Phái: Nam Ngày tháng năm sinh: 09/12/1985 Nơi sinh: ĐỒNG NAI Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy MSHV: 09040361 1- TÊN ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG THIẾT BỊ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG SÓNG BIỂN SẢN XUẤT ĐIỆN DÙNG BỘ CHUYỂN ĐỔI THỦY LỰC”. 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: • Tìm hiểu các thiết bị sản xuất điện dùng năng lượng sóng biển • Tìm hiểu các bộ chuyển đổi thủy lực dùng trong các thiết bị sử dụng năng lượng sóng biển sản xuất điện • Tổng quan thiết bị chuyển đổi năng lượng sóng biển sử dụng bộ chuyển đổi thủy lực - Pelamis. • Thiết kế mô hình 1/7 thiết bị Pelamis • Mô phỏng hoạt động và dự đoán công suất thu được của cụm ống chính trên phần mềm Ansys CFX 14 2 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 02/07/2012 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 21/06/2013 5- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS. TS TRẦN DOÃN SƠN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN (Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký) KHOA QL CHUYÊN NGÀNH (Họ tên và chữ ký) 3 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, trước tiên em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến các Thầy, Cô giảng viên Khoa Cơ khí trường Đại Học Bách khoa Tp.HCM, những người đã tận tình dạy bảo và truyền đạt những kiến thức quý báu cho em trong suốt thời gian học tập tại trường.
Tiếp đến, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến giáo viên hướng dẫn - Thầy PGS.TS Trần Doãn Sơn đã trực tiếp giúp đỡ, hướng dẫn và tạo điều kiện thuận lợi nhất để em hoàn thành đề tài. Vì thời gian thực hiện đề tài không nhiều, kiến thức bản thân còn hạn chế, trong thời gian thực hiện luận văn có nhiều khó khăn nên chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong quý Thầy, Cô đóng góp ý những thiếu xót để luận văn được hoàn thiện hơn. Học viên Lý Thái Bình 4 TÓM TẮT: Năng lượng sóng biển là một trong những nguồn năng lượng mới, sạch, và có trữ lượng phong phú.
Ngày nay, nhiều nước ngày càng chú trọng vào việc khai thác nguồn năng lượng này. Thông qua nghiên cứu tổng quan một số thiết bị trên thế giới và chi tiết Pelamis, đề tài khái quát về tình hình nghiên cứu thiết bị và công nghệ chuyển đổi năng lượng sóng biển thành điện. Bên cạnh đó, đề tài cũng nghiên cứu một bộ công cụ hỗ trợ cho việc dự đoán hoạt động và công suất của mô hình bằng cách xây dựng mô hình số trên phần mềm Ansys CFX 14 nhằm giảm chi phí trong giai đoạn đầu thiết kế khi không phải chế tạo thử mô hình. ABSTRACT: Wave energy is one among renewable energy, which is clean, pollution free and abundant.
Nowadays, many governments around the world have been paying more and more emphasis on exploiting the wave energy. Thesis has researched in general kind of many wave energy converter. Specifically, there are Pelamis wave energy converter and hydraulic Power Take off of it. Additionally, in order design large-scale generation system like pelamis type in ocean, we need to study on floater motion, which was effected by the wave character.
In this study, we’ve realized wave generation by CFD(Computational Fluid Dynamic) in tank by Ansys CFX 14, to calculate the energy absorbed by floater also to analyze the effected variables of angle change, angular velocity and angular acceleration. 5 LỜI CAM ĐOAN Chúng tôi cam đoan rằng, ngoại trừ các kết quả tham khảo từ các công trình khác như đã ghi rõ trong luận văn, các công việc trình bày trong luận văn này là do chính chúng tôi thực hiện và chưa có phần nội dung nào của luận văn này được nộp để lấy bằng cấp ở trường này hoặc trường khác. 6 MỤC LỤC: NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ .4 LỜI CAM ĐOAN. Tính cấp thiết của đề tài.
Mục tiêu nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu. Đối tượng nghiên cứu. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
Tính mới của đề tài. ĐỊNH NGHĨA CÁC THÔNG SỐ CỦA SÓNG BIỂN VÀ PHÂN LOẠI CÁC THIẾT BỊ CHUYỂN ĐỔI NĂNG LƯỢNG SÓNG BIỂN. Các thông số của sóng biển. Phân loại thiết bị.
Phân loại theo vị trí lắp đặt so với bờ biển:. Phân loại theo đặc điểm hấp thụ năng lượng:. Các phương pháp chuyển đổi năng lượng. Dạng chuyển đổi tua bin:.
Dạng chuyển đổi thủy lực:. Dùng động cơ tuyến tính:. TỔNG QUAN CÁC BỘ CHUYỂN ĐỔI THỦY LỰC DÙNG TRONG THIẾT BỊ CHUYỂN ĐỔI NĂNG LƯỢNG. Ứng dụng hệ thống thủy lực trong các thiết bị hấp thụ năng lượng theo đường - Attenuators:.
Ứng dụng hệ thống thủy lực cho dạng hấp thụ điểm:. Ứng dụng hệ thống thủy lực cho thiết bị kiểu chắn sóng - Terminators. Yêu cầu kĩ thuật đối với hệ thống thủy lực:. THIẾT BỊ CHUYỂN ĐỔI NĂNG LƯỢNG SÓNG DÙNG BỘ CHUYỂN ĐỔI THỦY LỰC-THIẾT BỊ PELAMIS.
Bảng thiết kế mô hình tỉ lệ 1/7 của thiết bị Pelamis dùng cho thử nghiệm. Bảng thiết kế mô hình. Tính toán, thiết kế mạch thủy lực. 40 CHƯƠNG 5: CÁC LÍ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN CHO CÁC THIẾT Bị CHUYỂN ĐỔI NĂNG LƯỢNG SÓNG BIỂN.
Điều khiển pha – Latching control. Reactive loading control:. Điều khiển mạch thủy lực thiết bị Pelamis:. TÍNH TOÁN CÁC ĐẠI LƯỢNG KỸ THUẬT CỦA THIẾT BỊ BẰNG PHẦN MỀM ANSYS CFX 14.
Thông số đầu vào:. Cơ sở tính toán dự đoán công suất hấp thụ của ống chính. Giới thiệu phần mềm Ansys CFX 14. Mô phỏng trên phần mềm Ansys CFX 14.
Các bước khi tiến hành mô phỏng một bài toán trên máy tính:. Mô phỏng trên phần mềm Ansys CFX. KẾT LUẬN – HƯỚNG PHÁT TRIỂN. Hướng phát triển đề tài.
78 - Tài liệu tham khảo. Tính cấp thiết của đề tài Theo các số liệu thống kê và dự báo của Cơ quan Thông tin Năng lượng Mỹ (EIA) thì mức tiêu thụ năng lượng của thế giới sẽ tăng 57% trong thời gian từ năm 2004 đến năm 2030, trong đó mức tiêu thụ điện năng sẽ tăng với tốc độ trung bình một năm là 0,46 kW/giờ/người. Hậu quả của sự gia tăng nhu cầu năng lượng này là sự tăng rất mạnh lượng khí thải CO2. Nếu như năm 2004 có 26,9 tỷ mét khối lượng khí này thải vào khí quyển thì đến năm 2015, con số này sẽ là 33,9 và năm 2030 là 42,9 tỷ mét khối.
Khai thác nguồn năng lượng tái tạo để từng bước thay thế các nguồn năng lượng truyền thống đang ngày càng cạn kiệt và giảm thiểu ô nhiễm, hiệu ứng nhà kính, là chiến lược về năng lượng của các nước trên thế giới, đặc biệt là các nước có nền công nghiệp phát triển. Một số nguồn năng lượng đang được nghiên cứu nhằm đáp ứng một phần năng lượng trên thế giới như: năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng Sóng Biển, năng lượng Địa nhiệt, năng lương sinh thái…Trong các nguồn năng lượng trên thì nguồn năng lượng sóng biển cũng đang là một hướng đang được nhiều nước trên thế giới tập trung nghiên cứu. Sử dụng sóng như một nguồn năng lượng tái tạo cung cấp lợi thế đáng kể so với các phương pháp khác của thế hệ năng lượng bao gồm những điều sau đây: - Sóng biển cung cấp mật độ năng lượng cao nhất trong số các nguồn năng lượng tái tạo. Sóng được tạo ra bởi gió, mà gió tạo ra bởi năng lượng mặt trời.
Năng lượng mặt trời cường độ thường của 0.3kW/m2 bề mặt ngang được chuyển đổi thành 2-3kW/m2 mặt phẳng thẳng đứng hướng của làn sóng truyền ngay dưới bề mặt nước - Hạn chế tiêu cực tác động môi trường trong sử dụng - Đáp ứng nhu cầu dùng điện theo mùa - Sóng biển có thể truyền đi một quãng đường dài mà vẫn ít bị tổn thất năng lượng. 10 - Năng lượng sóng biển có thể tạo ra trong 90% thời gian trong ngày trong khi năng lượng gió và năng lượng mặt trời khoảng 20-30%. Tiềm năng năng lượng sóng biển ở Việt Nam: Chiến lược biển Việt Nam đến năm 2020 đã xác định rõ, biển có vị trí quan trọng trong phát triển kinh tế, và chiến lược phát triển năng lượng biển Việt Nam bước đầu được triển khai, tuy còn chưa được một cách hệ thống, chưa có cơ quan đầu mối trong việc lập quy hoạch, chiến lược ngành năng lượng-điện biển. Việt Nam có diện tích biển rộng hơn 1 triệu km2 và có tiềm năng về năng lượng biển như mặt trời, gió, sóng, thủy triều, gradient nhiệt,… nếu được quy hoạch tổng thể cả về không gian, thời gian khai thác đồng bộ, hợp lý, sẽ có đóng góp hữu ích trong sự phát triển bền vững kinh tế xã hội và bảo đảm an ninh quốc phòng Việt Nam.
Những vùng có mật độ năng lượng biển lớn nhất là vùng biển Trung Bộ và Đông Nam Bộ Việt Nam. Biển Việt Nam được chia làm 54 vùng theo mật độ năng lượng sóng biển Quảng Ninh đến Nghệ An, Thanh Hóa đến Dung Quất, Quảng Ngãi, Dung Quất-đến Ninh Thuận, Ninh Thuận – Cà Mau, Cà Mau-Kiên Giang. Vào mùa gió Đông Bắc công suất điện sóng đat cực đại 40kW/m phía Bắc bờ biển Việt Nam và 30kW/m vùng phía Nam. Trung bình năm 25kW/m vùng ven biển ngoài khơi Nam Trung Bộ.
Mật độ cao nhất tại vùng biển Phú Quý đạt 40 kW/m. Vào mùa gió Tây Nam công suất đạt 20 kW/m vào tháng 7, 8 tại các vùng Nam Trung Bộ và Đông Nam Bộ, các vùng khác công suất trung bình đạt 10 kW/m.
