Lý do thiếu điện: Nhu cầu tiêu thụ điện gia tăng quá nhanh; Việt Nam lệ thuộc vào thủy điện; khả năng tăng cường sản xuất điện của Việt Nam khi gặp sự cố rất khó khăn. Khắc phục: Tạo kế hoạch phát triển điện lâu dài, không phụ thuộc vào thủy điện; khai thác các nguồn năng lượng vô tận như mặt trời, gió, thủy triều. Nước ta có lợi thế là có hơn 3000km bờ biển nên nguồn năng lượng gió là rất dồi dào.Với ưu thế về vị trí địa lý này,Việt Nam hoàn toàn có thể sử dụng nguồn năng lượng gió.Và những năm gần đây, khai thác năng lượng gió đang được nhà nước quan tâm. Điện gió là nguồn năng lượng đầy tiềm lực của Việt Nam Mặt khác, với những nguồn năng lượng con người đang khai thác như thủy điện, nhiệt điện, điện hạt nhân gây hậu quả mất cân bằng hệ sinh thái, cạn kiệt tài nguyên, ô nhiễm môi trường, nguy hại tới con người. Điện gió là nguồn năng lượng tái tạo sạch; vĩnh cửu; an toàn; có tiềm năng phát triển mạnh; chi phí lắp đặt thấp, dễ bảo trì và sửa chữa; được ứng dụng rộng rãi nhiều nước trên thế giới... Với những vấn đề thực tế trên đã khiến chúng em nảy ra ý tưởng thiết kế, chế tạo ra tuabine gió phát điện trục ngang nhằm đáp ứng nhu cầu dùng điện sạch cho hộ gia đình. Ngoài ra, máy phát điện năng lượng gió của chúng em còn sử dụng cho thuyền đi biển, đèn đường, camera giám sát…
MỤC LỤC Trang MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN I - TÓM TẮT NỘI DUNG DỰ ÁN 3; II - GIỚI THIỆU VÀ TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .5 III - GIẢ THUYẾT KHOA HỌC VÀ MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU: Giả thuyết khoa học: .5 Mục đích nghiên cứu: IV - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: Nghiên cứu tài liệu: .5 Nghiên cứu thực tiễn: V - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU: Đi lái gió: Hoạt động cánh quạt gió: .6 Hoạt động máy phát điện: .6 Bộ điều khiển nạp sạc: Bình ắc quy:………………………………………………………………… VI - PHÂN TÍCH KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN: Cấu tạo: 7; 8; 9; 10 Phân tích: .10 Thảo luận: 11 VII - KẾT LUẬN: ……… .12 VIII - TÀI LIỆU THAM KHẢO: ………………………………… … 12 LỜI CẢM ƠN Trên thực tế khơng có thành cơng mà không gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp người khác Trong suốt thời gian từ bắt đầu nghiên cứu hoàn thành dự án này, để thực ý tưởng tạo sản phẩm mà mong đợi, chúng em nhận động viên, khích lệ, tạo điều kiện thuận lợi thầy cô Ban Giám hiệu, thầy cô Hội đồng sư phạm nhà trường đặc biệt thầy Phạm văn Minh - người thầy nhiệt tình, tận tâm, hướng dẫn đồng hành chúng em đến thành công ngày hôm Chúng em xin chân thành gửi tới quý thầy cô lời cảm ơn sâu sắc, xin cảm ơn Ban tổ chức thi cấp Phòng GD&ĐT, Sở GD&ĐT, Bộ GD&ĐT tạo sân chơi bổ ích, thiết thực đầy ý nghĩa để chúng em đóng góp ý tưởng mình, biến thành thực, phục vụ thân, sống chúng em Chúng em mong nhận chia sẻ góp ý chân thành quý thầy cô Ban giám khảo thi để sản phẩm chúng em tiếp tục hồn thiện hơn, sớm góp phần ứng dụng rộng rãi vào thực tế sống Trân trọng cảm ơn ! Tiên Lãng, ngày 15 tháng 10 năm 2018 NHÓM NGHIÊN CỨU: Học sinh: Vũ Đức Hoan Lương Thị Hồng Lương I - TÓM TẮT NỘI DUNG DỰ ÁN - Nhóm thực hiện: Gồm học sinh, học sinh lớp lớp 8: Vũ Đức Hoan Lương Thị Hồng Lương - GV hướng dẫn: Phạm văn Minh - Tên dự án: Máy phát điện lượng gió trục ngang cung cấp điện cho hộ gia đình - Lĩnh vực dự án: Năng lượng vật lý - Mục tiêu dự án: Thiết kế, chế tạo tuabine gió trục ngang nhằm đáp ứng nhu cầu dùng điện cho hộ gia đình - Nội dung: Sử dụng tuabin gió biến đổi động thành điện - Thời gian thực hiện: Từ ngày 25/08/2018 đến ngày 25/10/2018 - Địa điểm thực hiện: Trường THCS Hùng Thắng II - GIỚI THIỆU VÀ TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Nguồn lượng vấn đề toàn cầu Cùng với phát triển ngành công nghiệp, lượng hóa thạch ngày cạn kiệt Nhu cầu tìm loại lượng mới, sạch, tái tạo được,… thay nguồn lượng hóa thạch truyền thống bào toán đặt từ lâu quốc gia phát triển Mỹ, Pháp, Anh, Đức, Nhật Bản… Cùng với việc mở cửa hội nhập kinh tế,Việt Nam gặp phải khó khăn trở ngại chung thiếu hụt lượng, nguồn lượng truyền thống dần không đủ đáp ứng Việt Nam sử dụng điện chủ yếu từ thủy điện Thiếu điện cắt điện (cắt điện luân phiên) xảy Lý thiếu điện: Nhu cầu tiêu thụ điện gia tăng nhanh; Việt Nam lệ thuộc vào thủy điện; khả tăng cường sản xuất điện Việt Nam gặp cố khó khăn Khắc phục: Tạo kế hoạch phát triển điện lâu dài, không phụ thuộc vào thủy điện; khai thác nguồn lượng vơ tận mặt trời, gió, thủy triều Nước ta có lợi có 3000km bờ biển nên nguồn lượng gió dồi dào.Với ưu vị trí địa lý này,Việt Nam hồn tồn sử dụng nguồn lượng gió.Và năm gần đây, khai thác lượng gió nhà nước quan tâm Điện gió nguồn lượng đầy tiềm lực Việt Nam Mặt khác, với nguồn lượng người khai thác thủy điện, nhiệt điện, điện hạt nhân gây hậu cân hệ sinh thái, cạn kiệt tài nguyên, ô nhiễm mơi trường, nguy hại tới người Điện gió nguồn lượng tái tạo sạch; vĩnh cửu; an toàn; có tiềm phát triển mạnh; chi phí lắp đặt thấp, dễ bảo trì sửa chữa; ứng dụng rộng rãi nhiều nước giới Với vấn đề thực tế khiến chúng em nảy ý tưởng thiết kế, chế tạo tuabine gió phát điện trục ngang nhằm đáp ứng nhu cầu dùng điện cho hộ gia đình Ngồi ra, máy phát điện lượng gió chúng em cịn sử dụng cho thuyền biển, đèn đường, camera giám sát… III - GIẢ THUYẾT KHOA HỌC VÀ MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU: Giả thuyết khoa học: - Máy phát điện lượng gió trục ngang vận hành theo nguyên lý sử dụng tuabine gió biến đổi động thành điện năng: + Tuabine gió điều chỉnh theo hướng gió nhờ lái gió + Gió thổi làm cánh quạt quay truyền động vào trục quay + Trục quay quay làm roto quay Khi máy phát điện hoạt động, sinh dịng điện Mục đích nghiên cứu: - Chúng em mong muốn tạo sản phẩm “máy phát điện lượng gió” đáp ứng nhu cầu dùng điện cho hộ gia đình - Hơn sản phẩm ứng dụng rộng rãi cho thuyền biển, khách sạn, trường học, đèn đường, camera giám sát, trạm phát sóng viễn thông… IV - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: Nghiên cứu tài liệu: - Nghiên cứu lý thuyết điều tuabine gió từ sách nguồn tài liệu internet Nắm ứng dụng tuabine gió để thiết kế chế tạo tuabine gió - Cấu tạo nguyên tắc hoạt động máy phát điện xoay chiều Nghiên cứu thực tiễn: - Hoạt động đinamô xe đạp - Nghiên cứu q trình làm việc tuabine gió.Trên sở xây dựng yêu cầu cần thiết để thiết kế tuabine gió hồn chỉnh V - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU: Đi lái gió: - Đi lái gió điều khiển tuabine gió theo hướng gió Hoạt động cánh quạt: - Tuabine gió vận hành theo quy tắc điều khiển khác tùy thuộc vào tốc độ gió - Năng lượng mà tuabine gió hấp thu là: P= Cp AtV Trong đó: P lượng hấp thu; Cp hệ số biến đổi lượng, mật độ khơng khí; At diện tích mặt cắt tuabine gió; V vận tốc gió - Khi gió thổi làm cánh quạt quay Hoạt động máy phát điện: - Cánh quạt nối trực tiếp với rotor máy phát thông qua trục truyền động(trục quay) Khi gió thổi tuabine quay, roto quay theo Khi đó, stato(các cuộn dây dẫn) máy phát điện xuất dòng điện cảm ứng xoay chiều Bộ điều khiển nạp sạc: - Dòng điện sinh từ máy phát điện dẫn vào điều khiển nạp sạc ắc quy nạp vào ắc quy - Nhiệm vụ "điều khiển" việc sạc bình ắc quy từ nguồn điện sinh từ máy phát điện Nó làm nhiệm vụ bảo vệ ắc quy nạp đầy ngắt nguồn điện khơng cho điện áp vào 5.Bình ắc quy: - Để lưu trữ điện từ tuabine gió phát ta dùng bình ắc quy khô để dự trử nguồn điện chiều Mổi tuabin gió khơng hoạt động hay hoạt động yếu, hệ thống cung cấp điện cho phận chuyển đổi điện chiều (DC) điện xoay chiều (AC) VI - PHÂN TÍCH KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN: Cấu tạo: Máy phát điện lượng gió bao gồm phận: Cánh quạt Đi lái gió Roto máy phát Stato máy phát Trục đỡ Trục chính(trục quay) Trục cánh quạt * Cánh quạt: Gồm chiếc, làm nhựa sợi thủy tinh, có tính đàn hồi cao độ bền cao với nhiệt độ, ánh sáng mặt trời nước… * Trục cánh quạt: Làm thép chống gỉ, dùng để kế nối cánh quạt lại với nối với trục * Trục chính(trục quay): Làm thép chống gỉ, kết nối trực tiếp với roto máy phát điện * Roto máy phát: Gồm nam châm vỉnh cửu ghép lại * Stato máy phát: Gồm cuộn dây dẫn đồng, đặt lệch vòng tròn * Vỏ máy phát: Làm nhôm sơn tĩnh điện chống gỉ, dùng để chứa đựng phận như: Trục quay, roto, stato… * Đi lái gió: Làm nhựa polyester, có tác dụng điều khiển tuabine gió theo hướng gió * Trục đỡ: Làm thép chống gỉ, có độ cao 30m tùy theo ý người sử dụng, có tác dụng đỡ tuabin gió Bộ điều khiển nạp sạc *Bộ điều khiển nạp sạc: Nhiệm vụ "điều khiển" việc sạc bình ắc quy từ nguồn điện sinh từ máy phát điện có đặc tính: - Điện áp vào từ 12V-300V(AC) - Điện áp 12V(DC) - Sạc đầy tự ngắt - Bình ăc quy yếu tự sạc - Ổn định dòng điện sạc - Ổn định điện áp sạc Bình ắc quy * Bình ắc quy: Để lưu trữ điện từ tuabine gió phát ta dùng bình ắc quy khơ để dự trử nguồn điện chiều Mổi tuabin gió không hoạt động hay hoạt động yếu, hệ thống cung cấp điện cho phận chuyển đổi điện chiều (DC) điện xoay chiều (AC) *Bộ đổi điện DC12V sang AC220V: Là thiết bị chuyển đổi điện chiều 12V(DC) từ bình ắc quy điện xoay chiều 220V(AC) theo nhu cầu sử dụng điện Bộ đổi điện DC12V sang AC220V Phân tích: - Khi có gió thổi tuabine gió điều chỉnh theo hướng gió nhờ lái gió - Gió thổi làm cánh quạt quay truyền động vào trục quay - Trục quay quay làm roto quay,tạo từ trường biến thiên Khi stato(các cuộn dây dẫn) xuất dịng điện cảm ứng xoay chiều Gió thổi mạnh roto quay nhanh, dịng điện cảm ứng sinh có cường độ lớn Dòng điện dẫn tới nạp sạc, nạp vào bình ắc quy qua đổi điện dòng điện AC220V cung cấp điện theo nhu cầu sử dụng 10 Thảo luận: Với nguyên lý hoạt động trên, tuabine gió hoạt động tạo điện Gió lớn, sản lượng điện lớn Tuy nhiên hạn chế máy phát điện lượng gió phụ thuộc vào nguồn gió- đạt hiệu cao thời tiết có gió 11 VII - KẾT LUẬN: Sau thời gian tìm tòi, nghiên cứu thử nghiệm, chúng em tạo máy phát điện lượng gió trục ngang với nguyên lý hoạt động cung cấp điện sử dụng có hiệu cao Chúng em hy vọng sản phẩm chúng em ứng dụng rộng rãi sống để góp phần giảm bớt phụ thuộc vào thủy điện làm giảm phần chi phí tiêu thụ điện bối cảnh thiếu điện giá cao VIII - TÀI LIỆU THAM KHẢO: - Sách giáo khoa Vật lý - Sách giáo khoa Vật lý 12 - http://niemtin.free.fr/vnnangluong.htm - https://tailieu.vn/doc/bai-giang-ve-nang-luong-gio-878571.html -https://baodautu.vn/nang-luong-gio-chia-khoa-cua-chien-luocnang-luong-ben-vung-tai-viet-nam-d56755.html - Bài giảng: Máy phát điện xoay chiều - Bài giảng: Năng lượng gió - Giáo trình: Rolad Schmehl Năng lượng gió khơng khí Springer SingaporeS 2018 XÁC NHẬN CỦA BAN GIÁM HIỆU: 12