năng lượng mới trên ô tô

Năng lượng gió trên ô tô là một ý tưởng đang được nghiên cứu và phát triển nhằm tận dụng năng lượng từ gió để giảm tiêu thụ nhiên liệu và giảm phát thải khí nhà kính. Có một số cách mà năng lượng gió có thể được áp dụng trên ô tô

NĂNG LƯỢNG MỚI TRÊN Ô TÔ

Đề tài:

TÌM HIỂU VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓỨNG DỤNG TẠO RA ĐIỆN

Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

Đồng Nai, 9/2023

Đồng nai, ngày tháng năm 2018 Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn A

Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu là của tôi, các số liệu, kết quả nêu ratrong đồ án tốt nghiệp là trung thực và chính xác.

Tôi xin cam đoan mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện đồ án tốt nghiệp này đãđược xin phép, tất cả các thông tin trích dẫn trong luận văn đều được ghi rõ nguồngốc.

Sinh viên thực hiện:

DANH MỤC HÌNH ẢNH 1CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC LOẠI NĂNG LƯỢNG MỚI TRÊN Ô

1.1 Tìm hiểu chung 1

1.1.1 Sự cần thiết của năng lượng mới trong ngành ô tô 1

1.1.2 Mục đích việc tích hợp năng lượng mới vào ngành ô tô 2

1.2 Các nguồn năng lượng mới cho tô ô 4

1.2.1 Điện 4

1.2.1.1 Ưu điểm của năng lượng điện 4

1.2.1.2 Hạn chế của năng lượng điện 5

1.2.1.3 Nguyên lý hoạt động của năng lượng điện 5

1.2.3.3 Nguyên lý hoạt động của khí nén tự nhiên 11

1.2.4 Năng lượng mặt trời 12

1.2.4.1 Ưu điểm của Năng lượng mặt trời 12

1.2.4.2 Hạn chế của Năng lượng mặt trời 13

1.2.4.3 Nguyên lý hoạt động của Năng lượng mặt trời 13

1.3 Thách thức và triển vọng của ngành năng lượng mới trên ô 14

1.3.1 Thách thức của ngành năng lượng mới trên ô tô 15

1.3.2 Triển vọng của ngành năng lượng mới trên ô tô 15CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ CẤU TẠO NĂNG LƯỢNG GIÓ VÀ ỨNG DỤNG

2.2.1 Ưu điểm của năng lượng gió: 19

2.2.2 Nhược điểm của nguồn năng lượng gió: 20

2.3 Các cách tạo ra điện gió 21

2.3.1 Lắp đặt hệ thống tuabin gió 21

2.3.2 Sử dụng cây điện gió tạo ra điện 21

2.3.3 Sử dụng diều điện gió tạo ra điện 22

2.4 Cấu tạo cơ bản của năng lượng gió (tuabin gió) 23

2.4.1 Cánh quạt (Blades) 23

2.4.2 Bộ điều khiển vận tốc (SPEED CONTROL) 24

2.4.3 Trục quay (Rotor Shaft) 26

2.4.4 Hộp số (Gearbox) 26

2.4.5 Generator( Máy phát điện) 27

2.4.6 Hệ thống kiểm soát và điều khiển(Control System) 28

2.4.7 Tháp (Tower) 29

2.5 Nguyên lý hoạt động chuyển đổi năng lượng của năng lượng gió 30

2.5.1 Bắt sóng gió 30

2.5.2 Truyền động trục quay 31

2.5.3 Generator tạo ra điện 31

2.5.4 Chuyển đổi dòng điện xoay chiều 31

2.5.5 Biến thế và điều chỉnh điện áp 31

2.5.5.1 Biến thế 32

2.5.5.2 Điều chỉnh điện áp 32

2.5.6 Nối vào lưới điện và sử dụng điện 32

2.6 Ứng dụng thực tế nguồn năng lượng gió tạo ra điện 33

2.6.1 Trạm năng lượng gió trên đất liền 33

2.6.1.1 Ưu điểm: 33

2.6.1.2 Nhược điểm: 34

2.6.1.1 Trạm năng lượng gió gia đình 34

2.7.2.2 Nhược điểm: 36

2.8 Phát triển và xu hướng mới trong tương lai của năng lượng gió 36

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG GIÓ VÀO NGÀNH Ô TÔ 383.1 Giới thiệu chung 38

3.2 Ưu điểm của việc sử dụng năng lượng gió vào ngành ô tô 39

3.3 Các phát minh ứng dụng năng lượng gió lên xe ô tô 39

3.3.1 Xe chạy bằng sức gió Wind Explorer 39

3.3.2 Xe sử dụng sức gió 40

3.4 Trạm sạc điện ứng dụng sức gió vào ngành ô tô 41

3.4.1 Các loại trụ sạc ô tô điện đang có trên thị trường 41

3.4.3 Ưu và nhược điểm của hệ thống 47

3.4.3.1 Ưu điểm của hệ thống 47

3.4.3.2 Nhược điểm của hệ thống 47

Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật trụ sạc nhanh DC 60kW.42

Bảng 3.2: Thông số kỹ thuật trụ sạc nhanh DC 30kW 43Bảng 3.3: Thông số kỹ thuật trụ sạc AC 11kW 44

Hình 1.2: Ưu và nhược điểm nguồn năng lượng điện 4Hình 1.3: Các bộ phận chính trên ô tô điện 5Hình 1.4: Ưu và nhược điểm nguồn năng lượng Hydrogen 6Hình 1.5: Các bộ phận chính trên ô tô Hydrogen 8Hình 1.6: Ưu và nhược điểm nguồn năng lượng của khí nén tự nhiên 9Hình 1.7: Các bộ phận chính trên ô tô khí nén tự nhiên 10Hình 1.8: Ưu và nhược điểm của hệ thống năng lượng mặt trời 11Hình 1.9: Nguyên lý hoạt động của hệ thống năng lượng mặt trời trên ô tô 13Hình 1.10: Những thách thức và triển vọng của ngành năng lượng mới trên ô tô 14Hình 2.1: Năng lượng gió là gì? 16Hình 2.2: Sự cần thiết của năng lượng gió 17Hình 2.3: Ưu và nhược điểm của nguồn năng lượng gió 18Hình 2.4: Sản xuất điện năng lượng gió từ hệ thống tuabin gió 20Hình 2.5: Cây điện gió được lắp tại các khu vực công cộng 21Hình 2.6: Diều điện gió sản xuất ra điện năng 21Hình 2.7: Các bộ phận chính của tuabin gió 22Hình 2.8: Một số kiểu cánh quạt của tuabin gió 22Hình 2.9: Pitch Control 24Hình 2.10: Stall control 24Hình 2.11: Yaw and Pitch control 25Hình 2.12: Hộp số tuabin gió lớn nhất thế giới 26Hình 2.13: Roto và Stato của tuabin gió 27Hình 2.14: Tháp tuabin gió 28Hình 2.15: Nguyên lý hoạt động của tuabin gió 29Hình 2.16: Hướng gió đi qua cánh quạt 29Hình 2.17: Máy phát điện tuabin gió 100W 30Hình 2.18: Sử dụng điện từ năng lượng tuabin gió 31

Hình 2.22: Ứng dụng năng lượng gió ngoài khơi 34Hình 3.1: Năng lượng gió được ứng dụng trên ô tô 37Hình 3.2: Wind Explorer 38Hình 3.3: Ông Tang Zhengping và chiếc xe sử dụng sức gió của ông 39Hình 3.4: Trạm sạc điện ứng dụng sức gió vào ngành ô tô 40Hình 3.5: Trụ sạc nhanh DC 60kW 40Hình 3.6: Trụ sạc nhanh DC 30kW 41Hình 3.7: Trụ sạc AC 11kW 42Hình 3.8: Các loại tuabin gió có thể sử dụng 43Hình 3.9: Bộ điều khiển sạc 43Hình 3.10: Lưu trữ năng lượng bằng pin hoặc ắc quy 44Hình 3.11: Các trạm sạc có thể sử dụng 44

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC LOẠI NĂNGLƯỢNG MỚI TRÊN Ô TÔ

1.1 Tìm hiểu chung

Năng lực mới trong ngành ô tô đang là một chủ đề quan trọng và hứa hẹn, đangthu hút sự quan tâm của người tiêu dùng và ngành công nghiệp Với tình trạng biếnđổi khí hậu và cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch, việc tìm kiếm và tích hợp cácnguồn năng lượng mới vào ô để trở thành mục tiêu quan trọng nhằm giảm thiểulượng khí thải và tạo ra hệ thống vận hành bền vững.

Những nguồn năng lượng mới này bao gồm sự phát triển mạnh mẽ của các côngnghệ như điện, hydro, khí tự nhiên nén (CNG) và năng lượng mặt trời Nhữngnguồn này mang lại những lợi ích quan trọng cho ngành ô tô và môi trường:

Hình 1.1: Năng lượng mới trên ô tô.

1.1.1 Sự cần thiết của năng lượng mới trong ngành ô tô

Nhu cầu năng lượng mới trong ngành ô tô đã trở thành một yếu tố không thể bỏqua làm sự thay đổi về môi trường, nhu cầu năng lượng và khả năng tái tạo nguồntài nguyên Dưới đây là một số điểm quan trọng về sự cần thiết này trong ô tôchuyên ngành:

Bảo vệ môi trường: Ngành ô tô truyền thống đã góp phần lớn vào khí thải nhàkính và ô tô không khí Việc chuyển đổi năng lượng mới giúp giảm thiểu lượng khí

thải như CO2, NOx và các hạt bụi độc hại, giúp bảo vệ môi trường và sức khỏe conngười.

Cơ Hội Tái Tạo Nguồn Tài Nguyên: Sự cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch đãcung cấp sự tìm kiếm các nguồn năng lượng thay thế Năng lượng mới, như điện,hydro và năng lượng mặt trời, thường dựa vào nguồn tài nguyên tái tạo, giúp đảmbảo sự bền vững trong việc cung cấp năng lượng.

Sự Tích Hợp Công Nghệ: Sự chuyển đổi sang năng lượng mới mang lại sự pháttriển và tích hợp các công nghệ tiên tiến Điều này góp phần cải thiện hiệu suất, antoàn và tích hợp các tính năng thông tin vào ô.

Giảm Thiểu Rủi Ro Năng Lượng: Sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch đưa rarủi ro về biến động giá nhiên liệu và tình hình thị trường Việc sử dụng năng lượngmới có thể làm giảm thiểu ảnh hưởng của yếu tố này, đồng thời giúp ngành ô tô ổnđịnh hơn

Ứng dụng Nhu cầu tiêu dùng: Tiêu dùng ngày càng tăng vào sản phẩm và dịchvụ thân thiện với môi trường Các hãng sản xuất ô tô cần nghi với sự thay đổi nàyđể đáp ứng nhu cầu và mong muốn của khách hàng.

Chính Sách Khuyến Khích: Nhiều quốc gia và khu vực đang cung cấp việc làmsử dụng năng lượng mới trong ngành ô tô thông qua các khuyến mại chính như hỗtrợ tài chính chính, miễn phí và hạ tầng sạc công cộng

Tạo Cơ sở Nghiên cứu Cứu và Phát triển: Sự thay đổi mới về năng lượng mớiđang tạo ra nhiều cơ hội nghiên cứu và phát triển trong ngành ô tô Các công ty vàviện nghiên cứu có cơ sở định hình tương lai về điều kiện phát triển các công nghệtiên tiến trong ngành.

1.1.2 Mục đích việc tích hợp năng lượng mới vào ngành ô tô

Bảo vệ môi trường và giảm khí thải: Mục đích chính là giảm thiểu khí thải gây raphản ứng nhà kính và ô nhiễm không khí Việc sử dụng năng lượng mới như điện,hydro và năng lượng mặt trời, giúp giảm lượng khí CO2 và các chất gây ô nhiễmkhác, góp phần vào cuộc chiến chống biến đổi khí hậu và bảo vệ sức khỏe conngười

Giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch: Năng lượng mới giúp giảm sự phụthuộc vào nguồn nhiên liệu hóa thạch không tái tạo và đầy rủi ro Việc sử dụngnguồn năng lượng từ tài nguyên tái tạo như gió, mặt trời và nước, giúp đảm bảo ổnđịnh trong việc cung cấp lượng năng lượng cho ô tô chuyên ngành

Cải thiện Hiệu suất và Tích Hợp Công Nghệ: Năng lượng mới thường đi kèm vớicông nghệ tiên tiến hơn, giúp cải thiện hiệu suất và tích hợp các tính năng thôngminh vào ô tô Điều này mang lại sự tăng cường tiện ích và trải nghiệm lái xe

Đáp ứng nhu Cầu và mong muốn của khách hàng: Nhu cầu của khách hàng ngàycàng tập trung vào công việc sử dụng sản phẩm và dịch vụ có tác động tích cực đếnmôi trường Các hãng sản xuất ô tô cần đáp ứng nhu cầu này bằng cách cung cấpcác sản phẩm sử dụng năng lượng mới

Thúc đẩy Nghiên cứu và Đổi mới Công nghệ: Việc tích hợp năng lượng mới thúcđẩy sự phát triển và đổi mới trong lĩnh vực công nghệ, như pin điện, ứng dụngnhiên liệu hydro và hệ thống năng lượng mặt trời Điều này tạo ra cơ sở cho cáccông ty và nghiên cứu nghiên cứu thúc đẩy bộ trong ngành ô tô

Thúc đẩy Kinh Doanh và Cạnh Tranh: Việc sáng tạo và phát triển các giải phápnăng lượng mới có thể tạo ra cơ hội kinh doanh mới và giúp các công ty thúc đẩycạnh tranh trên thị trường ô tô

Tuân Thủ Chính Sách Quốc Gia và Quốc Tế: Nhiều quốc gia và tổ chức quốc tếđang đặt ra các mục tiêu giảm khí thải và khí nhà kính Việc tích hợp năng lượngmới trong ngành sẽ giúp thúc đẩy các chính sách này và đóng góp vào công việcthúc đẩy phát triển bền vững.

1.2 Các nguồn năng lượng mới cho tô ô1.2.1 Điện

Hình 1.2: Ưu và nhược điểm nguồn năng lượng điện.

1.2.1.1 Ưu điểm của năng lượng điện

Không khí thải thấp: Xe điện không có động cơ đốt trong nên không xả khí CO2và khí thải gây ô nhiễm ô nhiễm Điều này giúp cải thiện chất lượng không khítrong khu đô thị và giảm nguy cơ tác động xấu đến sức khỏe con người.

Hiệu suất Cao: Động cơ điện thường có hiệu suất cao hơn nên động cơ đốt cháytrong truyền thống Năng lượng điện chuyển đổi trực tiếp thành chuyển động, giúpxe điện có khả năng tăng tốc mạnh mẽ và đáp ứng nhanh chóng.

Tiết Kiệm Nhiên Liệu: Xe điện có hiệu quả về tiêu thụ nhiên liệu hơn so với xeđộng cơ đốt trong Điều này giúp giảm bớt hoạt động chi phí trong thời gian dài

Âm Thanh Thấp: Xe điện rất yên tĩnh so với xe động cơ đốt trong, không gây ratiếng ồn ô tô thường thấy Điều này làm tăng cảm giác thoải mái cho người lái vàmôi trường xung quanh

Tích Hợp Công Nghệ Tiên Tiến: Xe điện tích hợp nhiều tính năng thông minh vàkết nối, giúp cải thiện trải nghiệm lái xe và an toàn.

1.2.1.2 Hạn chế của năng lượng điện

Hạ tầng Chưa phát triển Đầy đủ: Một trong những công thức lớn cho xe điện làhạ tầng chưa phát triển đầy đủ Mạng trạm trạm vẫn còn chế độ hạn chế, đặc biệt ởnhững vùng xa xôi hoặc nước có kích thước lớn

Thời gian sạc dài: Thời gian sạc pin điện vẫn còn lâu hơn so với việc chuyểnnhiên liệu Mặc dù công nghệ sạc nhanh đã được cải thiện nhưng vẫn còn một quytrình chờ đợi trong thời gian chờ đợi

Giá Cả Đắt Đỏ: Xe điện thường có giá mua ban đầu cao hơn so với các loại xeđộng cơ đốt trong tương đương Tuy nhiên, chi phí vận hành và bảo trì thườngxuyên hơn trong thời gian dài

Chế độ cách đi: Mặc dù công nghệ pin liên tục được cải thiện, nhưng cách đi củaxe điện vẫn còn hạn chế đối với xe động cơ đốt trong, đặc biệt khi chuyển xa

Tái chế pin Khó khăn: Tái chế pin điện Yêu cầu quy trình phức tạp và rẻ tiền, đặcbiệt đối với các loại pin lithium-ion.

1.2.1.3 Nguyên lý hoạt động của năng lượng điện

Hình 1.3: Các bộ phận chính trên ô tô điện.

Nguyên lý hoạt động của năng lượng điện trên ô dựa vào việc sử dụng động cơđiện để chuyển đổi năng lượng điện thành chuyển động cơ học để chuyển xe Dướiđây là quá trình cơ sở của hoạt động này:

− Pin Điện Cung Cấp Năng Lượng: Xe điện sử dụng pin điện để lưu trữ nănglượng điện Pin được sạc thông qua một nguồn điện bên ngoài, hạn chế nhưtrạm sạc hoặc bộ sạc tại nhà Pin sẽ chuyển đổi năng lượng điện từ nguồn nàythành năng lượng hóa học

− Điều khiển Động Cơ Điện: Động cơ điện là bộ phận chính trong công việcbiến đổi năng lượng điện thành chuyển động cơ.

− Chuyển Đổi Đổi Năng Lượng Điện Chuyển Thành Động: Động cơ điện sẽchuyển đổi năng lượng điện từ pin thành chuyển động cơ.

− Tạo Chuyển động: Chuyển động cơ tạo ra bởi động cơ điện sẽ được truyềnđến bánh xe thông qua hệ thống truyền thông Điều này làm cho bánh xe quayvà đưa xe di chuyển

− Điều khiển Tốc độ và Lực Kéo: Một hệ thống điều khiển sẽ quản lý tốc độ vàlực kéo của xe Người lái có thể điều chỉnh tốc độ thông ga và phanh, và hệthống sẽ điều chỉnh cung cấp lực kéo tương ứng

− Hệ Thống Phục Hồi Năng Lượng Khi Phanh: Trong nhiều xe điện, khi ngườilái phanh, hệ thống sẽ chuyển đổi năng lực học thành năng lượng điện và lưutrữ vào pin.

1.2.2 Hydrogen

Năng lượng hydro có nhiều khả năng đáng kể nhưng cũng là đối tượng với nhiềucông thức kỹ thuật, kinh tế và môi trường Sự phát triển tiếp theo của công nghệ vàhạ tầng có thể giúp giải quyết một số nhược điểm này và làm cho hydro trở thànhmột phần quan trọng của hệ thống năng lượng tái tạo trong tương lai.

Hình 1.4: Ưu và nhược điểm nguồn năng lượng Hydrogen.

1.2.2.1 Ưu điểm của Hydrogen

Không gây hại nhà kính: Quá trình đốt cháy hydrogen chỉ tạo ra nước, không tạora khí kính gây hiệu ứng nhiệt đới Điều này giúp giảm thiểu tác động đến hậu khíbiến đổi cực độ

Nhiên liệu tái sinh: Hydro có thể được sản xuất từ các nguồn năng lượng tái tạonhư năng lượng mặt trời và gió thông qua quá trình điện phân nước.

Hiệu suất cao: Nhiên liệu hydro có thể cung cấp nhiều năng lượng trong một khốilượng nhỏ, giúp tăng hiệu suất và dung lượng của các hệ thống năng lượng

Khả năng lưu trữ năng lượng: Hydrogen có thể được sử dụng để lưu trữ nănglượng từ các nguồn năng lượng biến đổi như năng lượng mặt trời và gió, giúp cânbằng cung cấp năng lượng.

1.2.2.2 Hạn chế của Hydrogen

Sản xuất hydro Yêu cầu năng lượng: Quá trình sản xuất hydro từ nước thông quađiện Phân hỏi lượng năng lượng lớn Nếu nguồn cung cấp năng lượng không thể táitạo và làm sạch thì môi trường hữu ích của việc sử dụng hydro có thể bị giảm đi

Khó khăn trong quá trình vận chuyển và lưu trữ: Hydrogen có thể rò rỉ thông tinqua nhiều vật liệu và Yêu cầu các phương pháp lưu trữ và vận chuyển an toàn đểtránh nguy cơ cháy nổ

Hiệu suất hệ thống: Quá trình chuyển đổi năng lượng từ hydro thành năng lượngthông qua các tế bào nhiên liệu của hệ thống có thể có hiệu suất thấp và đỏ

Khó khăn cơ sở hạ tầng: Để sử dụng rộng rãi hydro, cần phải xây dựng hạ tầngmới để sản xuất, lưu trữ và phân phối nhiên liệu này, điều này yêu cầu đầu tư lớn vàthời gian.

1.2.2.3 Nguyên lý hoạt động của Hydrogen

Hình 1.5: Các bộ phận chính trên ô tô Hydrogen.

Hoạt động của hệ thống năng lượng hydro trong ô tô chủ yếu dựa vào phản ứngđiện hóa của hydro và oxy trong môi trường nhiệt độ và hiệu suất cao, tạo ra nănglượng để cung cấp cho động cơ và sản phẩm sản xuất nước là sản phẩm phụ

Có hai cách chính để sử dụng hydro trong ô tô:

− Động cơ đốt trong (Động cơ đốt trong - ICE): Đây là cách truyền thống và ítphổ biến hơn Trong trường hợp này, hydro được đốt trong động cơ nội đốttương tự như đốt cháy Hydro được cung cấp vào đốt cháy, phản ứng vớikhông khí và được đốt cháy để tạo ra sức mạnh và thúc đẩy ô tô

− Pin nhiên liệu hydro: Đây là phương pháp phổ biến hơn và được coi là sựtương thích cho ô tô hydro Trong hệ thống tế bào nhiên liệu, hydro và oxytrong không khí không tương tác trong một tế bào, tạo ra điện năng thông quaphản ứng điện hóa và tạo ra nước như phụ sản phẩm Năng lượng này sau đóđược sử dụng để cung cấp nguồn điện cho ô tô, giúp nó chạy.

Cách hoạt động Pin nhiên liệu hydro:

− Phản ứng điện hóa ở cực dương: Hydro từ bình chứa được cung cấp vàocực dương của nhiên liệu tế bào Ở cực dương, hydro phân tách thànhproton và electron H2 → 2H+ + 2e-

− Dẫn điện qua bộ phận điện giải (Electrolyte): Proton di chuyển qua bộphận điện giải (thường sử dụng polymer điện phân), trong khi electronchuyển qua một mạch ngoài tạo ra dòng điện, tạo ra năng lượng điện − Phản ứng với oxy tại cực âm: Proton di chuyển qua bộ phận điện giải đến

cực âm, nơi nó kết hợp với oxy trong không khí và electron từ mạch ngoàiđể tạo ra nước: 2H+ + 2e- + 1/2O2 → H2O

− Sản xuất điện: Quá trình này tạo ra năng lượng, được sử dụng để cung cấpnguồn điện cho ô tô.

1.2.3 Khí nén tự nhiên

Sử dụng năng lượng khí nén tự nhiên (CNG - Compressed Natural Gas) cho ô tôlà một phương pháp tiềm năng để giảm khí thải và tiêu thụ nhiên liệu

Hình 1.6: Ưu và nhược điểm nguồn năng lượng của khí nén tự nhiên.

1.2.3.1 Ưu điểm của khí nén tự nhiên

Ít khí thải tổn hại: CNG chứa ít chất gây ô nhiễm so với xăng và dầu diesel, giúpgiảm lượng khí thải gây nhiễm ô nhiễm khí và tác động đến sức khỏe con người

Hiệu quả nhiên liệu: CNG có thể cung cấp hiệu suất nhiên liệu tốt hơn xăng vàdầu diesel Điều này có thể dẫn đến việc tiết kiệm chi phí vận hành

Giá thấp hơn: Thường thì giá CTG thấp hơn so với xăng và dầu diesel, điều nàycó thể giúp giảm chi phí vận hành cho người dùng

Dự trữ nguồn năng lượng: CNG được sản xuất từ nguồn khí tự nhiên phong phú,nên có thể giúp đảm bảo đa dạng hóa nguồn năng lượng và giảm sự phụ thuộc vàodầu mỏ

Tiết kiệm dầu mỏ: Sử dụng CNG cho ô tô giúp giảm lượng dầu mỏ xúc xúc,đóng góp vào bảo vệ môi trường và giảm áp lực khai thác tài nguyên dầu mỏ.

1.2.3.2 Hạn chế của khí nén tự nhiên

Loại khởi động đầu tiên: Việc cài đặt hệ thống CNG trên ô yêu cầu một số thayđổi và cải tiến, bao gồm việc thay đổi động cơ và hệ thống nhiên liệu, điều này cóthể làm tăng chi phí ban đầu

Chế độ và phạm vi di chuyển: Dung tích bình chứa khí CNG thường lớn hơn sovới bình an lo, dẫn đến giới hạn chế độ không gian trong khoảng chứa nhiên liệu vàgiảm phạm vi chuyển động của ô tô.

Hạt nhỏ và dầu mỡ: CÔNG có thể chứa hạt nhỏ và dầu mỡ, dẫn đến khả nănggây tắc và làm hỏng hệ thống nhiên liệu

Không phải tất cả các khu vực đều có đủ điểm nạp lại CNG, điều này có thể hạnchế cơ chế phát triển của phương thức vận hành chuyển đổi này.

1.2.3.3 Nguyên lý hoạt động của khí nén tự nhiên

Hình 1.7: Các bộ phận chính trên ô tô khí nén tự nhiên.

Nén khí tự nhiên: Khí tự nhiên (chủ yếu là metan) được thu thập từ các nguồnkhí tự nhiên và sau đó được nén để giảm thể tích Khí được nén ở áp suất cao để tiếtkiệm không lưu trữ trên ô tô

Bình chứa khí CNG: Khí CNG được lưu trữ trong các loại bình chứa năng suấtcao, thường là bình thép hoặc composite chịu lực.

Hệ thống cung cấp nhiên liệu: Khí CNG từ bình chứa được cung cấp thông quahệ thống nhiên liệu đến động cơ ô tô Hệ thống này bao gồm các bộ phận như van,bộ lọc, bộ điều chỉnh hiệu suất và ống dây

Động cơ đốt trong: Động cơ ô tô được thiết kế để hoạt động với nhiên liệu CNG.Khí CNG được tiêm vào cơ sở thông tin qua hệ thống nhiên liệu Trong động cơ,khí cụ CNG tinh hợp với không khí và sau đó được đánh lửa để tạo ra sự cháy nổ,tạo ra năng lượng cơ học để thúc đẩy ô tô chuyển hướng

Hệ thống kiểm soát và mức độ an toàn: Hệ thống kiểm soát và mức độ an toànđảm bảo rằng ứng dụng khí CNG được duy trì ở mức độ an toàn và cấu hình đúng.Nó bao gồm các cảm biến áp suất và nhiệt độ, van điều khiển và hệ thống bảo vệ đểngăn chặn rủi ro trong trường hợp xảy ra sự cố.

1.2.4 Năng lượng mặt trời

Hình 1.8: Ưu và nhược điểm của hệ thống năng lượng mặt trời.

Sử dụng năng lượng mặt trời trên ô tô là một khái niệm đầy tiềm năng, nhưng cũng đi kèm với nhiều ưu điểm và nhược điểm Dưới đây là một số điểm mạnh và điểm yếu của việc sử dụng năng lượng mặt trời trên ô tô.

1.2.4.1 Ưu điểm của Năng lượng mặt trời

Nguồn năng lượng tái tạo: Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng tái tạo vôtận Ánh sáng mặt trời có sẵn mỗi ngày và có khả năng cung cấp năng lượng cho ôtô mà không gây ra tác động tiêu hao tài nguyên hóa thạch

Giảm khí thải: Sử dụng năng lượng mặt trời giúp giảm lượng khí thải gây ra bởiô tô hoạt động bằng nhiên liệu hóa thạch Điều này đóng góp vào việc bảo vệ môitrường và làm giảm tác động của hậu khí biến đổi

Tiết kiệm nhiên liệu: Sử dụng năng lượng mặt trời giúp giảm tiêu thụ nhiên liệutừ các nguồn hóa thạch, giúp tiết kiệm chi phí vận hành

Tính đa dạng của năng lượng: Khi ô được trang bị hệ thống năng lượng mặt trời,nó sẽ không phụ thuộc vào hệ thống truyền tải nguyên liệu mà vẫn có thể sử dụngnăng lượng mặt trời để cung cấp năng lượng.

1.2.4.2 Hạn chế của Năng lượng mặt trời

Hạn chế của diện tích: Bề mặt ô có giới hạn, vì vậy không có nhiều không gianđể gắn tấm pin mặt trời Việc hạn chế chế độ này có thể hạn chế khả năng sản xuấtđủ lượng chế độ để duy trì hoạt động của ô tô

Khả năng sản xuất năng lượng thấp: Pin mặt trời trên ô thường có diện tích nhỏvà hiệu suất chuyển đổi năng lượng không cao bằng các hệ thống pin mặt trời lớnhơn trên mặt đất hoặc trên mái nhà Do đó, năng lượng có thể bị giới hạn

Ảnh hưởng bởi điều kiện thời tiết: Hiệu suất của hệ thống năng lượng mặt trời bịảnh hưởng bởi điều kiện thời tiết như đám mây che phủ hoặc ánh sáng yếu

Chi phí ban đầu: Cài đặt hệ thống năng lượng mặt trời trên ô để có thể hỏi chi phíban đầu cao, bảo việc sản xuất và gắn tấm pin mặt trời và các thiết bị liên quan

1.2.4.3 Nguyên lý hoạt động của Năng lượng mặt trời

Hình 1.9: Nguyên lý hoạt động của hệ thống năng lượng mặt trời trên ô tô.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống năng lượng mặt trời trên ô tô dựa vào việc sửdụng tấm pin mặt trời để chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng Dưới đâylà mô tả cơ sở về nguyên tắc hoạt động của hệ thống này:

− Tấm pin mặt trời: Ô tô được trang bị với các tấm pin mặt trời, còn đượcgọi là tấm pin năng lượng mặt trời

− Chuyển đổi ánh sáng thành điện năng: Khi ánh sáng mặt trời chiếu vàotấm mặt trời, các tế bào quang điện bắt đầu tạo ra điện năng Quá trình nàyđược gọi là ứng dụng quang điện, trong đó kích thích các nguyên tử tửtrong tế bào nhẹ hơn, tạo ra các dòng điện đi lại

− Bộ điều khiển và bộ chuyển đổi: Hệ thống bao gồm các bộ điều khiển vàbộ chuyển đổi Trợ giúp điều khiển theo dõi hiệu suất của hệ thống và điềuchỉnh hoạt động của nó Bộ chuyển đổi chuyển đổi dòng điện được tạo ratừ các tấm pin thành dòng điện phù hợp để sử dụng cho các thiết bị trên ôtô

− Sử dụng điện: Điện năng được tạo ra từ các tấm pin mặt trời có thể đượcsử dụng cho nhiều mục đích trên ô tô Nó có thể được sử dụng để cungcấp năng lượng cho hệ thống đèn điện, điều hòa nhiệt độ, hệ thống âmthanh và các thiết bị điện tử khác

− Lưu trữ năng lượng: Trong một số trường hợp, hệ thống năng lượng mặttrời trên ô có thể được kết hợp với hệ thống lưu trữ năng lượng, như quyhoặc pin liti-đi-ion Điều này giúp lưu trữ năng lượng dư thừa được tạo ratừ các tấm pin mặt trời và sử dụng nó khi cần thiết, ngay cả khi ánh sángmặt trời không có sẵn.

1.3 Thách thức và triển vọng của ngành năng lượng mới trên ô

Ngày nay có nhiều công thức trẻ, phát triển triển vọng của ngành năng lượng mớitrên ô tô rất hứa hẹn, đặc biệt trong việc giảm khí thuận lợi và tiêu thụ nhiên liệu,cũng như cung cấp sự đổi mới công nghệ và bảo vệ môi trường.

Hình 1.10: Những thách thức và triển vọng của ngành năng lượng mới trên ô tô.1.3.1 Thách thức của ngành năng lượng mới trên ô tô

Hiệu suất và tương thích: Một công thức chính đã cải thiện hiệu suất của các hệthống năng lượng mới để đảm bảo chúng đủ mạnh và liên quan để cung cấp đủ nănglượng cho ô tô Đồng thời, cần đảm bảo rằng các hệ thống này tương thích với thiếtkế và các hệ thống khác trên ô tô

Lưu trữ năng lượng: Triển khai năng lượng mới phụ thuộc nhiều vào khả nănglưu trữ năng lượng Hiện nay, công nghệ lưu trữ năng lượng như pin lithium-ionvẫn cần được phát triển để cải thiện chất lượng và tuổi thọ, đồng thời giảm chi phí

Hạ tầng và tiện ích: Xây dựng hạ tầng và tiện ích để hỗ trợ phát triển các nguồnnăng lượng mới đôi khi có thể gặp khó khăn Xây dựng các trạm sạc nhanh, trạmsạc năng lượng mặt trời và các cơ sở hạ tầng cần chi phí đáng kể và tương đối phứctạp

Chi phí: Chi phí ban đầu cho việc cài đặt và tích hợp các hệ thống năng lượngmới có thể cao và việc tiết kiệm chi phí trong tương lai có thể cần một khoảng thờigian dài.

1.3.2 Triển vọng của ngành năng lượng mới trên ô tô

Bảo vệ môi trường: Sử dụng các nguồn năng lượng mới có thể giảm thiểu ô nhiễm không khí và biến đổi khí hậu Điều này có tác động tích cực nhằm bảo vệ môi trường và sức khỏe con người

Giảm sự phụ thuộc vào dầu mỏ: Sử dụng năng lượng mới giúp giảm sự phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu hóa thạch, đảm bảo năng lượng và cung cấp đa dạng nguồn hóa chất

Sự thay đổi công nghệ mới: Phát triển các nguồn năng lượng mới Yêu cầu sự thay đổi mới và phát triển công nghệ, điều này có thể thúc đẩy sự tăng trưởng và tạocơ hội cho các công ty và ngành công nghiệp liên quan

Tiết kiệm chi phí vận hành: Mặc dù có chi phí ban đầu, việc sử dụng năng lượng mới có thể giảm chi phí vận hành trong thời hạn dài để giảm tiêu thụ nhiên liệu và bảo trì

Nhận thức về bảo vệ môi trường: Tăng cường nhận thức về tác động của biến khíhậu và ô nhiễm môi trường đã tạo ra sự quan tâm ngày càng lớn về việc chuyển đổi sang các nguồn năng lượng sạch và tái tạo trên ô điện.

VÀ ỨNG DỤNG TẠO RA ĐIỆN 2.1 Tìm hiểu chung về năng lượng gió

2.1.1 Giới thiệu về năng lượng gió

Hình 2.1: Năng lượng gió là gì?

Gió là sự chuyển động của không khí từ khu vực có áp suất cao đến khu vực có ápsuất thấp Trên thực tế, gió tồn tại là do mặt trời làm nóng bề mặt Trái đất một cáchkhông đều Khi không khí nóng tăng lên, không khí mát hơn di chuyển vào để lấp đầykhoảng trống Chỉ cần có nắng thì gió sẽ thổi Và gió từ lâu đã đóng vai trò là nguồncung cấp năng lượng cho con người

Con người đã khai thác năng lượng gió trong hàng nghìn năm, từ những chiếcthuyền buồm đầu tiên cho đến hệ thống thông gió có từ năm 300 trước Công nguyên.Đây là một nguồn năng lượng tái tạo và không phát thải, rất thích hợp cho việc sảnxuất năng lượng quy mô lớn Trên con đường hướng tới một tương lai không cócarbon, năng lượng gió sẽ ngày càng đóng một vai trò quan trọng.

Năng lượng gió là một dạng năng lượng tái tạo được tạo ra từ sức gió Quá trìnhnày liên quan đến việc sử dụng cánh quạt gió (hay còn gọi là tuabin gió) để chuyểnđổi năng lượng của gió thành năng lượng cơ học, sau đó thông qua máy phát điện đểsản xuất năng lượng điện Đây là một phương pháp quan trọng trong việc đáp ứngnhu cầu về năng lượng và giảm thiểu tác động của hậu biến khí hậu.

Hình 2.2: Sự cần thiết của năng lượng gió.

Năng lượng gió đóng vai trò quan trọng trong công việc đáp ứng nhu cầu nănglượng của thế giới và giải quyết nhiều vấn đề toàn cầu

Dưới đây là một số lý do tại sao năng lượng gió cần thiết:

− Giảm phát khí thải nhà kính: Năng lượng gió là nguồn năng lượng sạch,không tạo ra khí thải nhà kính như CO2 trong quá trình sản xuất Sử dụngnăng lượng gió giúp giảm thiểu tác động của biến khí hậu và biến nó trởthành một phần quan trọng trong chiến lược chống biến khí hậu

− Đa dạng hóa các nguồn năng lượng (Đa dạng hóa nguồn năng lượng): Sửdụng năng lượng gió giúp đa dạng hóa nguồn cung cấp năng lượng Điều nàygiúp giảm sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng hóa thạch như dầu, hơn và khíđốt, giúp tăng tính ổn định trong việc cung cấp năng lượng và giảm thiểu rủiro về biến động giá.

− Tạo việc làm và phát triển kinh tế: Ngành công nghiệp năng lượng gió tạo ranhiều cơ hội làm việc, từ công việc sản xuất, lắp đặt, bảo trì và quản lý dự ánnăng lượng gió Điều này có thể đóng góp vào sự phát triển kinh tế ở nhữngkhu vực có tiềm năng mạnh

− Bảo vệ môi trường và sinh thái: Có nhiều nguồn năng lượng khác nhau,nhưng năng lượng gió ít gây ô nhiễm nhiễm không khí, nước và đất đai.

nhiên

− Khả năng tái tạo và bền vững: Gió là một nguồn tài nguyên tái tạo không baogiờ cạn kiệt Sử dụng năng lượng gió giúp duy trì nguồn năng lượng trongtương lai mà không cần lo lắng về việc cạn kiệt tài nguyên

− Cơ sở nghiên cứu và phát triển: Phát triển và cải tiến công nghệ năng lượnggió mang lại cơ hội cho sự nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực kỹ thuật,khoa học và công nghệ Các tiến trình này có thể được áp dụng trong nhiềungành công nghiệp khác nhau.

2.2 Ưu và nhược điểm của năng lượng gió

Hình 2.3: Ưu và nhược điểm của nguồn năng lượng gió.

2.2.1 Ưu điểm của năng lượng gió:

Giảm thiểu phát thải khí CO2: Khác với các nhiên liệu hóa thạch thường phải

đốt cháy để tạo ra điện, gió là một nguồn năng lượng sạch, không cần đốt cháy nênkhông tạo khí CO2 hay các chất thải gây ảnh hưởng đến môi trường Do đó, dù sảnxuất ra bao nhiêu điện năng từ gió cũng không gây bất kỳ một tác động xấu nào đếnmôi trường.

năng lượng dồi dào, vô tận và có thể sử dụng quanh năm Do đó, sử dụng năng lượnggió để tạo ra điện sẽ giúp giảm sự phụ thuộc vào các nhiên liệu hóa thạch đang ngàycàng khan hiếm và đắt đỏ hiện nay.

Chi phí ngày càng giảm: Với xu hướng sử dụng năng lượng tái tạo thay thế nhiên

liệu hóa thạch đang ngày càng tăng thì chi phí lắp đặt và sử dụng điện gió cũng giảmdần Điều này giúp người dùng tiết kiệm tối ưu chi phí đầu tư vào điện gió.

Các lợi nhuận khác: Nếu lắp đặt hệ thống tuabin gió có công suất lớn, lượng điện

tạo ra không chỉ cung cấp đủ cho nhu cầu sử dụng của các hộ gia đình mà còn có thểbán lại cho lưới điện quốc gia nếu dư thừa.

Ngoài ra, việc lắp đặt tuabin gió tốn rất nhiều diện tích, nên người dân có thể chocác đơn vị đầu tư thuê lại đất và thu lợi nhuận.

2.2.2 Nhược điểm của nguồn năng lượng gió:

Bị ảnh hưởng bởi thời tiết: Sản lượng điện tạo ra từ các trạm điện gió phụ thuộc

nhiều vào tốc độ gió Đối với những ngày không có gió, hoặc gió quá yếu sẽ làm ảnhhưởng không nhỏ đến khả năng sản xuất điện của hệ thống.

Gây tiếng ồn: Thông thường các tuabin gió sẽ quay và vận hành với mức âm

thanh khá lớn, khoảng 50-60 dB, đây là mức âm thanh mà tai người có thể nghe được.Do đó, khi cả một hệ thống tuabin hoạt động, chúng có thể tạo ra âm thanh lớn, gâykhó chịu cho những khu vực xung quanh.

Ảnh hưởng đến động vật hoang dã: Việc xây dựng các trạm điện gió có thể làm

thay đổi môi trường sống và ảnh hưởng đến động vật hoang dã Bên cạnh đó, các loàichim cũng có thể gặp nguy hiểm nếu bay vào khu vực cánh quạt của tuabin, gây mấtan toàn cho chúng.

Cần diện tích lắp đặt lớn: Hầu hết các hệ thống điện gió đều cần diện tích lớn để

xây dựng Ngoài ra, vị trí lắp đặt điện gió cũng yêu cầu về sức gió lớn Do đó, nhàđầu tư cần tính toán và lắp đặt hệ thống tại khu vực phù hợp để tạo ra sản lượng điệncần thiết cho nhu cầu sử dụng.

Có thể gây nguy hiểm cho dân cư gần đó: Trong trường hợp gặp thời tiết khắc

nghiệt như gió bão, mưa lớn, cùng việc các tuabin cũng bị xuống cấp theo thời giando phải hoạt động ngoài trời Điều này có thể khiến các cánh quạt bị văng ra và gây