ĐIỀU CHỈNH GÓC ĐÁNH LỬA SỚM ĐỘNG CƠ CHẠY BẰNG HỖN HỢP BIOGAS-SYNGAS-HYDROGEN TRONG HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO HYBRID

ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ - ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, VOL 20, NO 3, 2022 ĐIỀU CHỈNH GÓC ĐÁNH LỬA SỚM ĐỘNG CƠ CHẠY BẰNG HỖN HỢP BIOGAS-SYNGAS-HYDROGEN TRONG HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO HYBRID ADVANCE IGNITION ANGLE ADJUSTMENT FOR ENGINE FUELED WITH BIOGAS-SYNGAS-HYDROGEN IN HYBRID RENEWABLE ENERGY SYSTEM Bùi Văn Ga1, Bùi Thị Minh Tú1, Lê Minh Tiến1, Bùi Văn Hùng2*, Nguyễn Lê Châu Thành2 Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật - Đại học Đà Nẵng *Tác giả liên hệ: bvhung@ute.udn.vn (Nhận bài: 03/12/2021; Chấp nhận đăng: 18/02/2022) Tóm tắt - Áp suất, nhiệt độ cháy phát thải NO x tăng tăng góc đánh lửa sớm Cơng thị chu trình đạt giá trị cực đại ứng với góc đánh lửa sớm tối ưu phụ thuộc vào thành phần nhiên liệu Với hỗn hợp nhiên liệu biogas-hydrogen cho trước, góc đánh lửa sớm tối ưu trung bình tăng 2°TK hàm lượng syngas hỗn hợp tăng 20% Đối với hỗn hợp biogas-syngas cho trước, góc đánh lửa sớm tối ưu giảm tuyến tính theo mức tăng hàm lượng hydrogen với tốc độ giảm khoảng 0,43 (°TK /% H 2) Với góc đánh lửa sớm cho trước, NO x giảm tăng hàm lượng syngas Có thể cải tạo hệ thống đánh lửa động tĩnh truyền thống thành hệ thống đánh lửa điều khiển điện tử để tự động điều chỉnh góc đánh lửa sớm phù hợp với điều kiện làm việc động hệ thống lượng tái tạo hybrid Hệ thống đơn giản gồm cảm biến từ Hall, cụm đánh lửa tổ hợp vi điều khiển cài đặt chương trình điều chỉnh góc đánh lửa sớm theo thành phần nhiên liệu Abstract - Pressure, combustion temperature and NOx emission escalate with the increase in advance ignition angle The indicative engine cycle work reaches the maximum value corresponding to the optimal advance igntion angle which depends on the fuel compositions With a given biogas-hydrogen fuel mixture, the average optimal advance ignition angle increased by 2°TK when the syngas content in the mixture grown by 20% For a given biogassyngas mixture, the optimal advance ignition angle decreases linearly with increasing hydrogen content with a reduction rate of about 0.43 (°TK/%H2) With a given ignition advance angle, NOx decreases with increasing syngas content The ignition system of the traditional stationary engine can be converted into an electronically controlled ignition system to automatically adjust the advance ignition angle to suit the operating conditions of the engine in the hybrid renewable energy system The system simply consists of a Hall sensor, an integrated ignition cluster and a microcontroller with a program to adjust the advance ignition angle according to the fuel compositions Từ khóa - Năng lượng tái tạo; hydroxy; nhiễm khơng khí; động đánh lửa cưỡng Key words - Renewable energy; hydroxy; air pollution; SI engine Giới thiệu Thế giới đối mặt với gia tăng nhanh chóng nhiệt độ bầu khí phát thải CO Nếu ngưỡng gia tăng nhiệt độ vượt 2°C vào cuối kỷ nhân loại khơng cịn hội để điều chỉnh q trình biến đổi khí hậu Theo thỏa thuận khung chống biến đổi khí hậu tồn cầu COP 21, Paris 2015, để đạt mục tiêu giữ cho nhiệt độ bầu khí khơng tăng q 2°C từ giới cần hành động cắt giảm phát thải chất khí gây hiệu ứng nhà kính để đưa mức phát thải mức thời kỳ tiền công nghiệp vào năm 2050 Mới đây, họp Đại hội đồng Liên hiệp quốc năm 2021, Tổng thư ký Liên hiệp quốc nói chưa muộn để thực mục tiêu cánh cửa khép lại nhanh chóng Tháng 11-2021, Hội nghị thượng đỉnh thường niên chống biến đổi khí hậu COP 26, lãnh đạo quốc gia đề chiến lược Net-Zero (tức chiến lược trung hòa carbon, mức độ phát thải chất khí gây hiệu ứng nhà kính thấp mức độ loại bỏ chúng từ môi trường) Tại hội nghị này, nước ta cam kết giảm phát thải CO 2, CH4 đạt mục tiêu Net-Zero vào năm 2050 [1] Để hướng tới mục tiêu Net-Zero, lĩnh vực sản xuất lượng, từ nhiều năm qua, quốc gia có xu hướng chuyển sang sử dụng lượng tái tạo thay cho loại nhiên liệu hóa thạch truyền thống [2] Nhiều quốc gia đưa sách ưu tiên khuyến khích để tăng công suất lắp đặt hệ thống lượng tái tạo Sản lượng điện toàn giới từ nguồn lượng tái tạo tăng hàng năm [3] Tuy nhiên, không giống lượng hóa thạch, nhược điểm lượng tái tạo hầu hết trường hợp phụ thuộc trực tiếp vào điều kiện thời tiết điều kiện khí hậu [4-5] Nếu sử dụng nguồn lượng tái tạo đơn lẻ theo kiểu truyền thống khơng đảm bảo việc cung cấp lượng liên tục [6] Ngược lại, công suất điện hệ thống vượt q cơng suất sử dụng cần có hệ thống tích trữ lượng dư thừa Do đó, hệ thống quản lý phụ tải thiết bị lưu trữ lượng phải tích hợp vào hệ thống lượng tái tạo Điều làm tăng chi phí lượng nhà máy nói chung Hệ thống lượng tái tạo hybrid (HRES) khắc phục trở ngại hệ thống lượng tái tạo sử dụng nguồn đơn lẻ [3] HRES bao gồm nhiều The University of Danang - University of Science and Technology (Bui Van Ga, Bui Thi Minh Tu, Le Minh Tien) The University of Danang - University of Technology and Education (Bui Van Hung, Nguyen Le Chau Thanh) Bùi Văn Ga, Bùi Thị Minh Tú, Lê Minh Tiến, Bùi Văn Hùng, Nguyễn Lê Châu Thành hỗn hợp với biogas góc đánh lửa sớm tối ưu giảm [1617] Trên động tĩnh đánh lửa cưỡng bức, góc đánh lửa sớm động thường cố định nên điều chỉnh linh hoạt theo thành phần nhiên liệu Các nghiên cứu công bố gần cho thấy động tĩnh truyền thống cải tạo thành động điều khiển điện tử nhờ sử dụng ECU mở cảm biến xe gắn máy phun xăng [19-20] Hệ thống phức tạp, khó bố trí động tĩnh có sẵn Bài báo này, nghiên cứu mơ hình điều chỉnh góc đánh lửa sớm đơn giản tin cậy để cải tạo động tĩnh truyền thống thành động kéo máy phát điện phù hợp với điều kiện làm việc hệ thống lượng tái tạo hybrid lượng mặt trời - sinh khối Nghiên cứu mơ Hình 1a giới thiệu ảnh hưởng góc đánh lửa sớm đến biến thiên áp suất xi lanh động chạy hỗn hợp syngas-biogas-hydrogen Khi tăng góc đánh lửa sớm, đỉnh đường cong áp suất tiến gần đến điểm chết (ĐCT), giá trị cực đại áp suất nhiệt độ cực đại trình cháy tăng (Hình 1b) Hình 1a cho thấy, áp suất cực đại tăng từ 37 bar lên 58 bar góc đánh lửa sớm tăng từ 20°TK (độ tính theo góc quay trục khuỷu) đến 45°TK Khi đỉnh đường cong áp suất xuất gần ĐCT, tổn thất lượng cho q trình nén tăng nên cơng thị chu trình Wi khơng tăng tỷ lệ thuận với áp suất cực đại Nhiệt độ cháy cực đại tăng từ 2200K lên 2500K phạm vi thay đổi góc đánh lửa sớm nêu Sự gia tăng nhiệt độ với gia tăng thời gian hỗn hợp tồn nhiệt độ cao tăng góc đánh lửa sớm làm tăng nồng độ NO x khí thải Hình 1c cho thấy, nồng độ NOx khí xả tăng từ 2400ppm lên 5300ppm góc đánh lửa sớm tăng từ 20°TK đến 45°TK 2500 60 js (TK) 50 2100 30 20 T (K) 20 25 30 35 40 45 40 js (TK) 1700 20 25 30 35 40 45 1300 900 10 500 120 0 40 80 120 160 V (cm3) 200 180 240 j (TK) 240 (a) 300 360 (b) 5600 4800 4000 NOx (ppm) nguồn lượng thường bao gồm hai nguồn tái tạo hay hóa thạch HRES làm giảm dao động cơng suất phát điện, giúp giảm nhu cầu tích trữ lượng [6] Chi phí lượng hệ thống lượng tái tạo hybrid rẻ khoảng 30% so với chi phí lượng nhà máy chạy nhiên liệu hóa thạch [7] Mặt khác, thành phần HRES tối ưu hóa, giảm chi phí đầu tư vận hành [8-9] Nhiều nhà nghiên cứu chứng minh rằng, HRES giải pháp công nghệ phù hợp để phát triển ứng dụng lượng tái tạo [10] Trong số dạng lượng tái tạo khác nhau, sinh khối nguồn lượng lớn thứ [11] Sinh khối lưu trữ nên cơng suất phát điện điều chỉnh để đáp ứng nhu cầu phụ tải [12] Hệ thống phát điện lượng mặt trời - sinh khối tích hợp trở thành lựa chọn phổ biến cho vùng sâu vùng xa vùng thiếu điện lưới [13] Các nước vùng nhiệt đới có nguồn sinh khối lượng mặt trời dồi Do đó, kết hợp hai nguồn lượng lượng hệ thống HRES có tiềm phát triển lớn bối cảnh nước thực chiến lược Net-Zero HRES lượng mặt trời - sinh khối bao gồm pin mặt trời PV, chuyển đổi điện máy phát điện chạy nhiên liệu khí [7] Hệ thống hoạt động ổn định hiệu điều kiện đấu lưới hay lưới điện Mặc dù, hệ thống lượng có nhiều lợi nghiên cứu chuyên sâu hạn chế [14] Các cơng trình nghiên cứu HRES chủ yếu tập trung vào tính kinh tế - kỹ thuật, tính tốn kích thước giải pháp điều phối tối ưu nguồn lượng hệ thống [15] Điều quan trọng cấp bách nghiên cứu phát triển mô-đun HRES để người sử dụng lắp đặt thuận lợi mà khơng cần hỗ trợ kỹ thuật đặc biệt Hiện tại, thành phần để lắp đặt HRES lượng mặt trời - sinh khối pin mặt trời PV, biến tần, máy điện phân hydrogen thương mại hóa rộng rãi thị trường Tuy nhiên, động đốt chạy nhiên liệu khí linh hoạt (tương tự động sử dụng nhiên liệu lỏng linh hoạt ô tô FFV) chưa phổ biến Trong thực tế, đặc tính động phụ thuộc vào thành phần nhiên liệu điều kiện vận hành Trong HRES lượng mặt trời-sinh khối, việc lưu trữ lượng mặt trời thực thơng qua hydrogen thay dùng accu Sinh khối chuyển thành biogas chất hữu dễ phân hủy hay thành syngas (khí tổng hợp) thơng qua q trình khí hóa chất hữu khó phân hủy Do đó, động kéo máy phát điện hệ thống chạy hỗn hợp syngas-biogas-hydrogen với thành phần nhiên liệu thay đổi Mặt khác, máy phát điện cung cấp lượng bổ sung cho HRES nên chế độ tải động thường xuyên thay đổi Các đặc tính động cần nghiên cứu để nâng cao hiệu tổng thể HRES Các cơng trình nghiên cứu Bùi Văn Ga cộng [16-18] cho thấy, góc đánh lửa sớm ảnh hưởng đáng kể đến tính kỹ thuật mức độ phát thải ô nhiễm động chạy biogas làm giàu hydrogen hay HHO Khi tăng hàm lượng hydrogen hay HHO p (bar) 3200 2400 js (TK) 1600 800 20 25 30 35 40 45 120 180 240 j (TK) 300 360 (c) Hình Ảnh hưởng góc đánh lửa sớm đến biến thiên áp suất (a), nhiệt độ cháy (b) nồng độ NO x (c) động chạy hỗn hợp nhiên liệu (60% biogas + 20% syngas + 20% hydrogen) 100% tải, n=3000 vòng/phút, hệ số tương đương ϕ=1 ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ - ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, VOL 20, NO 3, 2022 Ứng với chế độ vận hành thành phần nhiên liệu cho trước, tăng góc đánh lửa sớm nồng độ NO x khí thải tăng (Hình 4) Điều tăng thời gian hỗn hợp khí cháy tồn mơi trường nhiệt độ cao giải thích Ứng với góc đánh lửa sớm cho trước, pha syngas vào biogas nồng độ NO x khí thải giảm giảm nhiệt độ cháy Ngược lại, pha hydrogen vào biogas nồng độ NOx tăng tăng nhiệt độ cháy 245 240 W (J/ct) Wi (J/ct) 240 235 235 230 230 225 0% H2 10% H2 20% H2 30% H2 225 0% H2 10% H2 20% H2 30% H2 220 220 20 25 30 js (TK) 35 40 20 45 25 30 js (TK) 35 40 45 (a) (b) Hình Ảnh hưởng thành phần hydrogen đến biến thiên công thị chu trình theo góc đánh lửa sớm trường hợp động chạy Biogas (a), 80% Biogas + 20% Syngas (b) tốc độ 3000 vòng/phút, ϕ=1, 100% tải Hình 2a 2b cho thấy, ảnh hưởng hàm lượng đến biến thiên cơng thị chu trình Wi theo góc đánh lửa sớm động chạy biogas 80% biogas-20% syngas Có thể thấy rằng, hỗn hợp nhiên liệu nào, đường cong Wi (φs) có giá trị cực đại tương ứng với góc đánh lửa sớm tối ưu Vì biogas-syngas có chứa CO2 nên tốc độ cháy thấp so với nhiên liệu truyền thống khác Như vậy, để nâng cao hiệu trình cháy phải tăng góc đánh lửa sớm động Khi hỗn hợp biogas-syngas làm giàu hydrogen góc đánh lửa sớm tối ưu giảm tốc độ cháy tăng Hình 2a cho thấy, góc đánh lửa sớm tối ưu động chạy biogas biogas làm giàu 10%, 20% 30% hydrogen tương ứng 37°TK, 32°TK, 27°TK 22°TK Tương tự, động chạy hỗn hợp 80% biogas-20% syngas, góc đánh lửa trước tối ưu 38°TK, 34°TK, 28°TK 24°TK tương ứng với 0%, 10%, 20% 30% hydrogen hỗn hợp với nhiên liệu biogas-syngas Kết cho thấy góc đánh lửa sớm tối ưu giảm tăng hàm lượng CH4 hoặc/và H2 hỗn hợp nhiên liệu góc đánh lửa sớm tối ưu tăng theo hàm lượng syngas 40 js (TK) 35 30 25 60%Biogas+40%Syngas 20 6000 80%Biogas+20%H2 60%Biogas+20%Syngas+20%H2 5000 NOx (ppm) 250 245 80%Biogas+20%Syngas 4000 3000 2000 1000 20 25 30 35 40 45 js (TK) Hình Ảnh hưởng hàm lượng hydrogen đến biến thiên nồng độ NOx theo góc đánh lửa sớm động chạy hỗn hợp biogas-syngas-hydrogen tốc độ 3000 vòng/phút, ϕ=1, 100% tải Kết nghiên cứu mơ cho thấy, góc đánh lửa sớm tối ưu phụ thuộc vào thành phần nhiên liệu hỗn hợp biogas-syngas-hydrogen Khi động cháy biogas hay syngas cần tăng góc đánh lửa sớm Khi làm giàu hỗn hợp nhiên liệu biogas-syngas hydrogen góc đánh lửa sớm tối ưu giảm Phát thải NO x giảm giảm góc đánh lửa sớm Để đảm bảo hiệu động kéo máy phát điện hệ thống HRES lượng mặt trời-sinh khối, góc đánh lửa sớm động cần điều chỉnh cách linh hoạt Nghiên cứu thực nghiệm 3.1 Thiết lập mơ hình Như trình bày phần giới thiệu, động tĩnh truyền thống, góc đánh lửa sớm cố định Do đó, việc điều chỉnh góc đánh lửa sớm theo nhiên liệu sử dụng thực cách linh hoạt Giải pháp xử lý vấn đề chuyển hệ thống đánh lửa kiểu truyền thống sang hệ thống đánh lửa điều khiển điện tử 80%Biogas+20%Syngas 100%Biogas 15 10 15 % H2 20 25 30 Hình Biến thiên góc đánh lửa sớm tối ưu theo hàm lượng hydrogen động chạy hỗn hợp biogas-syngas tốc độ 3000 vịng/phút, ϕ=1, 100% tải Hình cho thấy hàm lượng hydrogen cho trước hỗn hợp nhiên liệu biogas-syngas góc đánh lửa sớm tối ưu trung bình tăng 2°TK hàm lượng syngas hỗn hợp với biogas tăng 20% Đối với hỗn hợp biogas-syngas cho trước, góc đánh lửa sớm tối ưu biến thiên gần tuyến tính với hàm lượng hydrogen bổ sung vào hỗn hợp nhiên liệu Độ dốc đường cong φs (% H2) khoảng 0,43 (°TK /% H2) Kết cần thiết để thiết kế hệ thống điều chỉnh góc đánh lửa sớm theo thành phần nhiên liệu Hình Sơ đồ bố trí hệ thống thí nghiệm thay đổi góc đánh lửa sớm động tĩnh Bùi Văn Ga, Bùi Thị Minh Tú, Lê Minh Tiến, Bùi Văn Hùng, Nguyễn Lê Châu Thành Thực nghiệm tiến hành mơ hình vật lý giới thiệu Hình Mơ hình gồm động điện chiều có tốc độ điều chỉnh thông qua vi điều khiển Động quay đĩa trịn có gắn hai nam châm vĩnh cửu Hai nam châm bố trí lệch góc 5° so với đường đối xứng tâm để mơ lệch pha kỳ nạp-nén nổ-thải động kỳ Một vòng quay đĩa tương ứng với chu trình động Cảm biến từ kiểu Hall cố định giá đỡ Mỗi nam châm quay qua cảm biến phát xung Cụm đánh lửa tổ hợp ô tô sử dụng để kiểm tra hoạt động hệ thống Cụm đánh lửa tích hợp bơ-bine, mạch kích hoạt vào đầu chụp cao áp nến đánh lửa Hệ thống cung cấp điện 12V chiều Toàn hoạt động hệ thống điều khiển chương trình cài đặt vi điều khiển Arduino Hình 6a ảnh chụp thực tế mơ hình thí nghiệm Hình 6b ảnh chụp hộp điều khiển hộp công suấtlọc nhiễu Hộp công suất bao gồm mạch cách ly quang, mosfet, mạch xử lý nhiễu tín hiệu nguồn cung cấp điện cho thiết bị ngoại vi Hộp điều khiển gồm vi điều khiển Arduino Uno, biến trở điều khiển thơng số, hình LCD để hiển thị thơng số đèn led báo hiệu tình trạng hoạt động hệ thống xung đánh lửa chưa áp dụng biện pháp xử lý nhiễu Chúng ta thấy tín hiệu dao động mạnh khiến vi điều khiển không xác định đâu tín hiệu Hall thật để tính tốn thời điểm đánh lửa phù hợp Vì hệ thống hoạt động ổn định, cần loại bỏ nhiễu khỏi tín hiệu Điều quan trọng để đảm bảo cho động không bị tắt máy chừng hay điều khiển Hình 7b giới thiệu tín hiệu nhận xử lý nhiễu tín hiệu tụ điện Với phương án này, tín hiệu vào hay vi điều khiển mắc song song với tụ điện Giải pháp hạn chế nhiễu lớn nhiễu nhỏ ngẫu nhiên khơng thể loại trừ Hình 7c kết xử lý nhiễu cấp độ cao Trong trường hợp này, giao tiếp tín hiệu từ cảm biến tín hiệu điều khiển đánh lửa với vi điều khiển thông qua cổng cách ly quang nguồn kích hoạt đánh lửa cách ly với nguồn điện cung cấp cho vi điều khiển Việc cách ly triệt để nguồn tín hiệu cho phép nhận tín hiệu vng nét để sở xác định thời điểm đánh lửa xác (a) (b) a) (c) Hình Tín hiệu cảm biến Hall tín hiệu đánh lửa chưa xử lý nhiễu (a), tín hiệu xử lý nhiễu cổng kết nối tụ điện (b) tín hiệu sau xử lý nguồn cách ly quang học (c) b) Hình Ảnh chụp mơ hình thí nghiệm điều chỉnh góc đánh lửa sớm (a) hộp điều khiển, hộp cơng suất (b) 3.2 Xử lý nhiễu tín hiệu Một khó khăn thử nghiệm hệ thống đánh lửa vấn đề xử lý nhiễu tín hiệu Nhiễu mạnh tia lửa điện nến đánh lửa gây Nhiễu mạnh gây rối loạn hệ thống làm cho vi điều khiển bị treo Hình 7a giới thiệu xung cảm biến Hall 3.3 Xử lý nhiễu tín hiệu Sau thực xử lý nhiễu tín hiệu cách phần cứng, nhiễu ngẫu nhiên tiếp tục loại bỏ nhờ phần mềm Như trình bày Hình 7c, tín hiệu cảm biến Hall tín hiệu vng, trạng thái HIGH, FALLING, LOW RISING Bề rộng tín hiệu thật thay đổi theo tốc độ động không bé Trên sở xác định bề rộng xung hai trạng thái HIGH/LOW hay FALLING/RISING loại bỏ xung ngẫu nhiên có bề rộng bé, giữ lại xung thật cho cảm biến Hall Chương trình điều chỉnh góc đánh lửa sớm cài đặt vào vi điều khiển trình bày Hình 8a Chương trình bắt đầu với việc khai báo tham số thư viện sử dụng, gán chân INPUT/OUTPUT vi điều khiển Tín hiệu cảm biến Hall đưa vào chân số vi điều khiển sau qua mạch cách ly để xử lý nhiễu Mỗi tín ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ - ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, VOL 20, NO 3, 2022 hiệu thay đổi trạng thái, chương trình kích hoạt để xác định để xác định vị trí chuẩn chu trình Trên sở độ xác định thời điểm bắt đầu thời điểm kết thúc đánh lửa (Hình 8b) (a) (b) Hình Lược đồ chương trình cài đặt vào vi điều khiển để điều chỉnh góc đánh lửa sớm (a) độ lệch xung tín hiệu Hall xung đánh lửa (b) Hình biểu diễn kết mơ biến thiên góc đánh lửa sớm theo hàm lượng hydrogen hỗn hợp biogassyngas-hydrogen theo kết tính tốn mơ trình bày Hình Thời điểm bắt đầu xuất xung tín hiệu Hall trước ĐCT 30°TK Tia lửa điện xuất sau bắt đầu xung Hall góc φi Như vậy, góc đánh lửa sớm φs=30-φi Trong chương trình điều khiển, thời điểm đánh lửa xác định thời thời gian từ mốc xuất tín hiệu cảm biến Hall, tính micro giây φi = φi.106/(6n) Khi hàm lượng hydrogen hỗn hợp nhiên liệu tăng góc đánh lửa sớm điều chỉnh giảm (φi tăng), xung đánh lửa dịch chuyển dần phía ĐCT Trong thực nghiệm thay đổi góc đánh lửa sớm thực thơng qua biến trở Khi áp dụng thực tiễn, góc đánh lửa sớm điều chỉnh cách tự động theo hỗn hợp nhiên liệu cảm biến hydrogen cung cấp Các kết nghiên cứu trình bày cơng trình nghiên cứu Hình Mơ thay đổi góc đánh lửa sớm theo hàm lượng hydrogen pha vào hỗn hợp biogas-syngas Kết luận Kết nghiên cứu cho phép rút kết luận sau: - Khi tăng góc đánh lửa sớm áp suất, nhiệt độ cực đại phát thải NOx tăng Công thị chu trình đạt giá trị cực đại ứng với góc đánh lửa sớm tối ưu Ở chế độ vận hành cho trước, góc đánh lửa sớm tối ưu phụ thuộc vào thành phần nhiên liệu Góc đánh lửa sớm động làm việc hệ thống lượng tái tạo hybrid cần điều chỉnh cách linh hoạt để đảm bảo hiệu trình cháy giảm phát thải nhiễm - Hydrogen có tốc độ cháy cao, cịn biogas-syngas có tốc độ cháy thấp diện chất khí trơ CO2, N2 Với hàm lượng hydrogen cho trước hỗn hợp nhiên liệu biogas-syngas góc đánh lửa sớm tối ưu trung bình tăng 2°TK hàm lượng syngas hỗn hợp với biogas tăng 20% Đối với hỗn hợp biogassyngas cho trước, góc đánh lửa sớm tối ưu giảm tuyến tính theo mức tăng hàm lượng hydrogen với tốc độ giảm khoảng 0,43 (°TK /% H2) - Có thể cải tạo hệ thống đánh lửa động tĩnh truyền thống thành hệ thống đánh lửa điều khiên điện tử để tự động điều chỉnh góc đánh lửa sớm, phù hợp với điều kiện làm việc hệ thống lượng tái tạo hybrid lượng mặt trời-sinh khối Hệ thống đơn giản gồm cảm biến từ Hall, cụm đánh lửa tổ hợp vi điều khiển cài đặt chương trình điều chỉnh góc đánh lửa sớm theo thành phần nhiên liệu Lời cảm ơn: Nghiên cứu tài trợ Quỹ Phát triển Khoa học Công nghệ - Đại học Đà Nẵng đề tài có mã số B2019-DN06-19, tên đề tài “Nghiên cứu hệ thống phun LPG điều khiển điện tử động xe gắn máy hệ cũ tạo hỗn hợp chế hịa khí” TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] VNA/VNS, “Việt Nam strives to achieve ‘net zero’ by 2050, with international support: PM”, Việt Nam News, November, 02/2021 [2] https://vietnamnews.vn/environment/1071075/viet-nam-strives-toachieve-net-zero-by-2050-with-international-support-pm.html [3] Yousefi H, Ghodusinejad MH, Kasaeian A., “Multi-objective optimal component sizing of a hybrid ICE + PV/T driven CCHP microgrid”, Appl Therm Eng, 2017 [4] Shaopeng Guo, Qibin Liu, Jie Sun, Hongguang Jin., “A review on the utilization of hybrid renewable energy”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol 91, 2018, 1121–1147 [5] Chouaib Ammari, Djamel Belatrache, Batoul Touhami, Salim Makhlouf, “Sizing, optimization, control and energy management of hybrid renewable energy system- a review”, Energy and Built Environment, 2021 [6] E.I Come Zebra, Henny J van der Windt, Geraldo Nhumaio et al., “A review of hybrid renewable energy systems in mini-grids for offgrid electrification in developing countries”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol 144, 2021, 111036 [7] Marek Jaszczur, Qusay Hassan, Patryk Palej, Jasim Abdulateef, “Multi-Objective optimisation of a micro-grid hybrid power system for household application”, Energy, 202, 2020, 117738 [8] Ifegwu Eziyi, Anjaneyulu Krothapalli, “Sustainable Rural Development: Solar/Biomass Hybrid Renewable Energy System” Energy Procedia, 57, 2014, 1492-1501 [9] Ismail MS, Moghavvemi M, Mahlia TMI, Muttaqi KM, [10] [11] [12] [13] [14] [15] Bùi Văn Ga, Bùi Thị Minh Tú, Lê Minh Tiến, Bùi Văn Hùng, Nguyễn Lê Châu Thành Moghavvemi S., 2015 “Effective utilization of excess energy in standalone hybrid renewable energy systems for improving comfort ability and reducing cost of energy: a review and analysis”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 42, 726–734 Williams NJ, Jaramillo P, Taneja J, Ustun TS., “Enabling private sector investment in microgrid-based rural electrification in developing countries: A review”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 52, 2015 1268-1281 Soumya Mandal, Hosna Yasmin, M R I Sarker, and M R A Beg., “Prospect of solar-PV/biogas/diesel generator hybrid energy system of an off-grid area in Bangladesh” AIP Conference Proceedings 1919, 2017, 020020 M.R Borges Neto, P.C.M Carvalho, J.O.B Carioca, F.J.F Canafistula, 2010, “Biogas/photovoltaic hybrid power system for decentralized energy supply of rural areas”, Energy Policy, 38, 2010, 4497-4450 Katharina Bär, Stefanie Wagender, Felix Solka, Abdessamad Saidi, Prof Wilfried Zörner, “Flexibility Potential of Photovoltaic Power Plant and Biogas Plant Hybrid Systems in the Distribution Grid”, Chemical Engineering & Technology, 2020, pp 1-12 Tamoor M, M Suleman Tahir, Muhammad Sagir et al., “Design of kW integrated power generation system from solar and biogas”, International Journal of Hydrogen Energy, vol 45, 2020, 12711-12720 Y.S Mohammed, M.W Mustafa, N Bashir, “Hybrid renewable energy systems for off-grid electric power: Review of substantial issues”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 35, 2014, 527–539 [16] Krishna KS, Kumar KS., “A review on hybrid renewable energy systems”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 52, 2015, 907-916 [17] Trần Văn Nam, Bùi Văn Ga, Phan Minh Đức, Bùi Thị Minh Tú, “Cung cấp nhiên liệu biogas-hydrogen cho động đánh lửa cưỡng kéo máy phát điện hệ thống lượng tái tạo hybrid”, Tuyển tập Cơng trình Hội nghị khoa học Cơ học Thủy khí tồn quốc lần thứ 21, Quynhon 19-21/7/2018, pp 448-458 [18] Bui Van Ga, Bui Thi Minh Tu, Nguyen Van Dong, Bui Van Hung, “Analysis of combustion and NOx formation in a SI engine fueled with HHO enriched biogas”, Environmental Engineering and Management Journal, May 2020, Vol 19, No 5, 317-327 [19] Bùi Văn Ga, Trần Thanh Hải Tùng, Lê Minh Tiến, Bùi Thị Minh Tú, Đặng Văn Nghĩa, Tơn Nguyễn Thành Sang, “Tính kỹ thuật phát thải ô nhiễm động phun biogas-HHO đường nạp”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ - Đại học Đà Nẵng, Vol 18, No 1, 2020, pp 43-48 [20] Van Ga Bui, Van Nam Tran, Anh Tuan Hoang, Thi Minh Tu Bui & Anh Vu Vo, “A simulation study on a port-injection SI engine fueled with hydroxy-enriched biogas”, Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 2020, 1-17 [21] Bùi Văn Ga, Bùi Thị Minh Tú, Trương Lê Bích Trâm, Nguyễn Đức Hồng, Phạm Văn Quang, “Thiết lập giản đồ cung cấp nhiên liệu cho động biogas-xăng”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ - Đại học Đà Nẵng, Vol 17, No 9, 2019, pp 33-39