ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
BÁO CÁO DỰ ÁN MÔN HỌCHọc phần: Vật Lý 2
ĐỀ TÀI:
XE SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNGMẶT TRỜI
Người hướng dẫn: LÊ VĂN THANH SƠN
Nhóm sinh viên thực hiện: HUỲNH THỊ XUÂN QUỲNH
Trang 2LỜI CAM ĐOAN
Chúng em xin cam đoan báo cáo là quá trình nghiên cứu của cả nhóm Trong quá trình đó, các thành viên chỉ nêu nhận định và tham khảo các tư liệu mà không sao chép y chang Tất cả tài liệu tham khảo đều được xuất xứ rõ ràng và trích dẫn hợp pháp.
Nhóm xin hoàn toàn chịu trách nhiệm và chịu mọi hình thức kỉ luật theo lời cam đoan.
Sinh viên thực hiện{Chữ ký, họ và tên sinh viên}
Huỳnh Thị Xuân Quỳnh
Trang 33 Cơ sở lý thuyết về nguyên lý hoạt động 8
III Thiết kế mô hình chi tiết 9
IV Đánh giá ưu, nhược điểm 11
V Kết luận 12
3
Trang 4LỜI NÓI ĐẦU Lý do lựa chọn dự án
Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng có khả năng tái tạo
Điện mặt trời là một nguồn năng lượng tái tạo, không giống như các nhiên liệu hóa thạch như than, dầu mỏ, khí đốt… là những nguồn nhiên liệu không thể phục hồi Mặt khác, năng lượng mặt trời không tốn công tìm kiếm, thăm dò và khai thác như các nguồn năng lượng khác.
Năng lượng mặt trời là năng lượng dồi dào, cung cấp năng lượng vô tận
Năng lượng mặt trời đem đến một tiềm năng khai thác cực lớn Hàng ngày, ánh sáng mặt trời đem đến trái đất nguồn năng lượng hơn 100.000 terawatts, mà chúng ta chưa khai thác hiệu quả được Nguồn năng lượng này được cho miễn phí này cao gấp 20.000 lần so với nhu cầu của cả nhân loại (1 terawatts = 1.000 tỉ Watt, một con số khổng lồ) Nguồn năng lượng mặt trời gần như là vĩnh cửu, với phát triển của công nghệ, khả năng khai thác tối đa nguồn năng lượng này là rất khả thi Dần trở thành nguồn năng lượng chính cho nhu cầu ngày một cao của nhân loại.
Năng lượng mặt trời là khả dụng trên toàn thế giới
Những nơi nào ánh sáng mặt trời chiếu đến đều có khả năng khai thác Dù là ở vùng đầy nắng gió như Châu Phi, hay vùng xa xích đạo như Nga,… đều có thể tận dụng khai thác nguồn điện mặt trời.
Năng lượng mặt trời sạch về sinh thái, không gây ô nhiễm
Để đảm bảo cho nhu cầu tiêu thụ năng lượng, điện năng cho các hoạt động của con người Mặt khác, phải đảm bảo hạn chế đến mức thấp nhất tình trạng gây ô nhiễm không khí, môi trường sống, biến đổi hệ sinh thái, hiệu ứng nhà kính Thì năng lượng mặt trời là ứng cử viên sáng giá cho nguồn cung cấp năng lượng thay thế cho các nguồn năng lượng từ khai thác hoá thạch.Việc chọn địa điểm triển khai lắp đặt, vận hành và khai thác các nhà máy sản xuất năng lượng mặt trời không gây ra ô nhiễm môi trường qua rác thải, khí xả độc hại…Và trong đó, cũng không gây ô nhiễm về tiếng ồn đo các động cơ phát điện gây ra.
Điện năng lượng mặt trời đem lại hiệu quả cao, chi phí vận hành thấp, công
nghệ hiện đại.
Trang 5Chính vì thế nhóm chúng tôi lựa chọn mô hình máy phát điện bằng năng lượng mặt trời nhằm truyền tải mục đích tốt đẹp của nó đến mọi người, cũng là để mọi người có cái nhìn khách quan về nguồn năng lượng này.
5
Trang 6NỘI DUNG I Tổng quan
- Năng lượng mặt trời là năng lượng được chuyển hóa từ ánh nắng mặt trời Dựa trên hiệu ứng quang điện của các chất bán dẫn bên trong tấm pin mặt trời Từ đó, biến đổi quang năng của mặt trời thành điện năng.
II Xe sử dụng năng lượng mặt trời1 Khái niệm
- Xe sử dụng năng lượng mặt trời là xe sử dụng nguồn năng lượng từ ánh sáng mặt trời để hoạt động Điều này có thể bao gồm việc sử dụng pin năng lượng mặt trời để cung cấp điện cho xe điện, sử dụng hệ thống năng lượng mặt trời để sạc pin xe hoặc sử dụng công nghệ năng lượng mặt trời khác để giảm thiểu sự tiêu tốn năng lượng từ nguồn năng lượng truyền thống Việc sử dụng năng lượng mặt trời trong xe hơi giúp giảm thiểu khí thải và tiêu tốn nhiên liệu, đồng thời giúp bảo vệ môi trường.
2 Cấu tạo
Để chế tạo được một xe năng lượng mặt trời cở nhỏ bao gồm có 2 phần: phần cơ khí và điện điều khiển Phần cơ khí bao gồm: khung xe, các bánh xe, cơ cấu lái, trang trí xe Phần điện điều khiển bao gồm phần cứng điện và lập trình điều khiển Phần cơ khí: Sử dụng vật liệu càng nhẹ mà bền càng tốt, các bánh xe nên chọn sao cho đi tốt ở đường gồ ghề, thiết kế khung xe chú ý tránh va chạm và kẹt vào xe khác, kẹt vào hàng rào của đường đua.
Phần điện điều khiển: bao gồm phần cứng và lập trình điều khiển • Phần cứng:
- Pin mặt trời: nhận năng lượng từ bức xạ mặt trời chuyển thành điện năng một chiều (DC), thông số tấm pin 5.2V - 1A (5.2W), 2 tấm có thể ghép nối tiếp hoặc song song.
- Siêu tụ điện: 1F-5.5V, tích trữ một phần nhỏ năng lượng mặt trời giúp xe chạy qua bóng râm và khởi động dễ dàng hơn.
- Mạch driver L298N: mạch điều khiển đảo ON/OFF, đảo chiều, thay đổi tốc độ của động cơ.
Trang 7- Động cơ DC: truyền động chính trong xe, nên chọn động cơ có điện áp định mức 6-12V.
- Board bluetooth HC05: nhận tín hiệu bluetooth từ điện thoại, truyền cho vi xử lý để điều khiển xe
- Vi xử lí arduino Nano: nhận tín hiệu từ HC 05, xuất tín hiệu cho mạch kích để điều khiển xe, đồng thời xuất tín hiệu điều khiển góc quay của động cơ servo - Động cơ servo: điều khiển góc quy vi chỉnh để điều hướng cho xe.
- Mạch giảm áp 5V: ổn áp nguồn pin sạc về 5V ổn định cung cấp cho board hc 05, vi xử lý.
- Pin sạc: cấp nguồn cho hệ thống điều khiển.
- Công tắc: ON/OFF nguồn điều khiển cho cả hệ thống - Đấu dây: xem hình bên dưới:
7
Trang 8Hình ảnh minh họa xe sử dụng năng lượng mặt trời
3 Cơ sở lý thuyết về nguyên lý hoạt động
Xe chạy bằng năng lượng mặt trời sử dụng các tấm pin quang điện để chuyển
đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng điện Sau đó được sử dụng để cung cấp năng lượng cho toàn bộ hoặc một phần động cơ của xe và các chức năng phụ trợ khác.
Một số công thức liên quan
Bước sóng giới hạn của ánh sáng:
Tính toán phụ tải yêu cầu cho pin năng lượng mặt trời
Giả sử hệ cần cấp điện cho các tải T1, T2, T3,… có các công suất tiêu thụ tương ứng P1,P2,P3,… và thời gian làm việc hàng ngày của chúng là t1, t2,t3,…
Tổng điện năng phải cấp hàng ngày cho các tải để duy trì : Năng lượng điện mặt trời cần thiết
Trang 9III Thiết kế mô hình chi tiết
3 Nối đầu dương của tấm pin năng lượng mặt trời vào đầu dương của độngcơ xe, và nối đầu âm của tấm pin vào đầu âm của động cơ.
9
Trang 104 Gắn tấm pin năng lượng mặt trời vào trên thân xe, sao cho bề mặt phẳngcủa tấm hướng về phía trời mặt trời.
5 Kết nối động cơ và tấm pin năng lượng mặt trời với bộ điều khiển, đảm bảochúng hoạt động chính xác.
Trang 116 Kiểm tra mọi kết nối và đảm bảo rằng tất cả các bộ phận đều được lắp đặtđúng cách.
7 Đặt xe dưới ánh sáng mặt trời và thử nghiệm.IV Đánh giá ưu, nhược điểm
- Ưu điểm:
+ Xe năng lượng mặt trời giúp giảm phát thải khí ra môi trường Các phương tiện chạy bằng năng lượng mặt trời có động cơ điện, chúng chuyển đổi quang năng thành năng lượng điện Điều đó có nghĩa là chúng có thể hoạt động mà không thải khí độc hại ra môi trường.
+ Tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên Sử dụng năng lượng mặt trời giúp giảm sự phụ thuộc vào dầu mỏ Bên cạnh đó, xe máy điện năng lượng mặt trời không cần bảo dưỡng nhiều như xe chạy bằng khí đốt Do đó, một khi chúng ta chuyển sang sử dụng các phương tiện chạy bằng năng lượng mặt trời, chúng ta có thể tiết kiệm chi phí bảo hành và bảo dưỡng.
+ Xe điện năng lượng mặt trời rất an toàn, tiết kiệm và bền bỉ Các tấm pin được trang bị trên xe rất bền bỉ, tuổi thọ có thể kéo dài tận 30 năm Chưa dừng lại ở đó, xe sử dụng năng lượng mặt trời để hoạt động nên bạn sẽ không phải mất chi phí nạp nhiên liệu cho xe.
- Nhược điểm:
+ Mọi thứ đều trở nên "đắt" khi nói đến năng lượng mặt trời Trong những năm qua, các nhà sản xuất chắc chắn rằng sẽ giảm giá thành nhưng đó là câu chuyện của tương lai Và bây giờ, xe năng lượng mặt trời có giá rất cao.
+ Phụ thuộc vào thời tiết Xe chạy bằng năng lượng mặt trời cần có ánh sáng mặt trời chiếu trực tiếp, khi không có ánh sáng mặt trời sẽ gặp sự cố nhỏ Các tấm pin mặt trời cần ánh nắng trực tiếp, và khi trời mưa, năng lượng không đáp ứng đủ + Cần có những loại pin đắt tiền để tích trữ năng lượng mặt trời cho phương tiện để có thể chạy vào ban đêm mà không lo hết nhiên liệu.
+ Trên mỗi chiếc xe điện năng lượng mặt trời đều được trang bị các tấm pin Sau một thời gian sử dụng, các tấm pin hư hỏng thải ra môi trường nếu không có biện pháp xử lý sẽ gây hại cho bầu khí quyển.
11
Trang 12V Kết luận
Xe sử dụng năng lượng mặt trời có thể sẽ phát triển mạnh trong tương lai
Nhưng hiện tại xe chạy bằng năng lượng mặt trời lại chưa thể hiện thực hoá được Vì:
Độ hiệu quả của các tấm pin mặt trời cũng rất hạn chế Các tấm pin phổ biến hiện nay chỉ có giới hạn chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện năng khoảng 33,7% Điều đó có nghĩa là hầu hết ánh sáng mặt trời chiếu vào chúng đều không được chuyển hóa thành điện năng
Chi phí cao: Chi phí ban đầu để mua hệ thống năng lượng mặt trời rất cao gồm: các tấm pin mặt trời, biến tần, pin, hệ thống dây điện và lắp đặt Tuy nhiên, các công nghệ năng lượng mặt trời đang được phát triển và ứng dụng nhiều hơn nên sẽ giá thành sẽ giảm trong tương lai.