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
Tìm hiểu chung
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 bỏ qua làm sự thay đổi về môi trường, nhu cầu năng lượng và khả năng tái tạo nguồn tài nguyên Dưới đây là một số điểm quan trọng về sự cần thiết này trong ô tô chuyên ngành:
Để bảo vệ môi trường và sức khỏe con người, ngành ô tô truyền thống cần chuyển sang sử dụng năng lượng mới Quá trình này giúp giảm đáng kể lượng khí thải độc hại như CO2, NOx và các hạt bụi, góp phần cải thiện chất lượng không khí và giảm tác động tiêu cực đến biến đổi khí hậu.
Cơ Hội Tái Tạo Nguồn Tài Nguyên: Sự cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch đã cung 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 đảm bảo sự bền vững trong việc cung cấp năng lượng.
Sự Tích Hợp Công Nghệ: Sự chuyển đổi sang năng lượng mới mang lại sự phát triển và tích hợp các công nghệ tiên tiến Điều này góp phần cải thiện hiệu suất, an toàn và tích hợp các tính năng thông tin vào ô.
Giảm thiểu rủi ro năng lượng: Việc phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch khiến ngành ô tô bấp bênh do biến động giá nhiên liệu và tình hình thị trường Sử dụng năng lượng tái tạo có thể hạn chế ảnh hưởng này, mang lại sự ổn định hơn cho ngành Phù hợp với nhu cầu tiêu dùng: Nhu cầu về sản phẩm và dịch vụ thân thiện với môi trường đang gia tăng Các nhà sản xuất ô tô cần thích nghi với xu hướng này để đáp ứng mong muốn và nhu cầu của khách hàng.
Chính Sách Khuyến Khích: Nhiều quốc gia và khu vực đang cung cấp việc làm sử dụng năng lượng mới trong ngành ô tô thông qua các khuyến mại chính như hỗ trợ 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 mới đang tạo ra nhiều cơ hội nghiên cứu và phát triển trong ngành ô tô Các công ty và viện nghiên cứu có cơ sở định hình tương lai về điều kiện phát triển các công nghệ tiên tiến trong ngành.
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 ra phản 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 nhiễm khác, góp phần vào cuộc chiến chống biến đổi khí hậu và bảo vệ sức khỏe con người
Giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch: Năng lượng mới giúp giảm sự phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu hóa thạch không tái tạo và đầy rủi ro Việc sử dụng nguồn năng lượng từ tài nguyên tái tạo như gió, mặt trời và nước, giúp đảm bảo ổn định 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 với công nghệ tiên tiến hơn, giúp cải thiện hiệu suất và tích hợp các tính năng thông minh 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 ngày càng tập trung vào công việc sử dụng sản phẩm và dịch vụ có tác động tích cực đến môi trường Các hãng sản xuất ô tô cần đáp ứng nhu cầu này bằng cách cung cấp các sản phẩm sử dụng năng lượng mới
Thúc đẩy Nghiên cứu và Đổi mới Công nghệ: Việc tích hợp năng lượng mới thúc đẩy sự phát triển và đổi mới trong lĩnh vực công nghệ, như pin điện, ứng dụng nhiên liệu hydro và hệ thống năng lượng mặt trời Điều này tạo ra cơ sở cho các công 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 pháp năng lượng mới có thể tạo ra cơ hội kinh doanh mới và giúp các công ty thúc đẩy cạnh tranh trên thị trường ô tô
Tuân Thủ Chính Sách Quốc Gia và Quốc Tế: Nhiều quốc gia và tổ chức quốc tế đang đặt ra các mục tiêu giảm khí thải và khí nhà kính Việc tích hợp năng lượng mới trong ngành sẽ giúp thúc đẩy các chính sách này và đóng góp vào công việc thúc đẩy phát triển bền vững.
Các nguồn năng lượng mới cho tô ô
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 CO2 và khí thải gây ô nhiễm ô nhiễm Điều này giúp cải thiện chất lượng không khí trong khu đô thị và giảm nguy cơ tác động xấu đến sức khỏe con người.
Xe điện có hiệu suất cao nhờ sử dụng động cơ điện Động cơ điện có khả năng chuyển đổi năng lượng điện thành chuyển động trực tiếp, giúp xe có khả năng tăng tốc nhanh và phản ứng nhạy bén hơn so với động cơ đốt trong truyền thống.
Tiết Kiệm Nhiên Liệu: Xe điện có hiệu quả về tiêu thụ nhiên liệu hơn so với xe động 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 ra tiếng ồn ô tô thường thấy Điều này làm tăng cảm giác thoải mái cho người lái và môi trường xung quanh
Tích Hợp Công Nghệ Tiên Tiến: Xe điện tích hợp nhiều tính năng thông minh và kết 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 là hạ tầng chưa phát triển đầy đủ Mạng trạm trạm vẫn còn chế độ hạn chế, đặc biệt ở những 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 chuyển nhiên liệu Mặc dù công nghệ sạc nhanh đã được cải thiện nhưng vẫn còn một quy trình 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 xe động cơ đốt trong tương đương Tuy nhiên, chi phí vận hành và bảo trì thường xuyên hơn trong thời gian dài
Chế độ cách đi: Mặc dù công nghệ pin liên tục được cải thiện, nhưng cách đi của xe 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, đặc biệt 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.
Hoạt động của ô điện sử dụng động cơ điện để biến đổi năng lượng điện thành chuyển động cơ học, giúp xe di chuyển Các bước cơ bản của quá trình này bao gồm chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng từ trường, tạo ra từ thông tương tác với từ trường của rôto để tạo ra lực đẩy, từ đó làm cho xe chuyển động.
− Pin Điện Cung Cấp Năng Lượng: Xe điện sử dụng pin điện để lưu trữ năng lượng điện Pin được sạc thông qua một nguồn điện bên ngoài, hạn chế như trạm sạc hoặc bộ sạc tại nhà Pin sẽ chuyển đổi năng lượng điện từ nguồn này thành năng lượng hóa học
− Điều khiển Động Cơ Điện: Động cơ điện là bộ phận chính trong công việc biến đổi năng lượng điện thành chuyển động cơ.
− Chuyển Đổi Đổi Năng Lượng Điện Chuyển Thành Động: Động cơ điện sẽ chuyển đổi năng lượng điện từ pin thành chuyển động cơ.
− Tạo Chuyển động: Chuyển động cơ tạo ra bởi động cơ điện sẽ được truyền đến bánh xe thông qua hệ thống truyền thông Điều này làm cho bánh xe quay và đưa xe di chuyển
− Điều khiển Tốc độ và Lực Kéo: Một hệ thống điều khiển sẽ quản lý tốc độ và lực kéo của xe Người lái có thể điều chỉnh tốc độ thông ga và phanh, và hệ thống sẽ điều chỉnh cung cấp lực kéo tương ứng
− Hệ Thống Phục Hồi Năng Lượng Khi Phanh: Trong nhiều xe điện, khi người lái phanh, hệ thống sẽ chuyển đổi năng lực học thành năng lượng điện và lưu trữ vào pin.
Hydrogen
Năng lượng hydro có nhiều khả năng đáng kể nhưng cũng là đối tượng với nhiều công thức kỹ thuật, kinh tế và môi trường Sự phát triển tiếp theo của công nghệ và hạ tầng có thể giúp giải quyết một số nhược điểm này và làm cho hydro trở thành một phần quan trọng của hệ thống năng lượng tái tạo trong tương lai.
Hình 1.4: Ưu và nhược điểm nguồn năng lượng Hydrogen.
Không gây hại nhà kính: Quá trình đốt cháy hydrogen chỉ tạo ra nước, không tạo ra khí kính gây hiệu ứng nhiệt đới Điều này giúp giảm thiểu tác động đến hậu khí biến đổi cực độ
Nhiên liệu tái sinh: Hydro có thể được sản xuất từ các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời và gió thông qua quá trình điện phân nước.
Hiệu suất cao: Điểm mạnh nổi bật của nhiên liệu hydro nằm ở khả năng cung cấp năng lượng dồi dào trong khối lượng nhỏ Đặc tính này đóng vai trò thiết yếu trong việc nâng cao hiệu suất và dung lượng của các hệ thống năng lượng, góp phần tối ưu hóa hoạt động và tăng cường hiệu quả sử dụng năng lượng.
Khả năng lưu trữ năng lượng: Hydrogen có thể được sử dụng để lưu trữ năng lượng từ các nguồn năng lượng biến đổi như năng lượng mặt trời và gió, giúp cân bằng cung cấp năng lượng.
Sản xuất hydro Yêu cầu năng lượng: Quá trình sản xuất hydro từ nước thông qua điện Phân hỏi lượng năng lượng lớn Nếu nguồn cung cấp năng lượng không thể tái tạo 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 tin qua nhiều vật liệu và Yêu cầu các phương pháp lưu trữ và vận chuyển an toàn để tránh nguy cơ cháy nổ
Hiệu suất hệ thống: Hiệu suất quá trình chuyển đổi năng lượng từ hydro thành điện năng thông qua tế bào nhiên liệu trong hệ thống có thể thấp.
Việc triển khai hydro trên diện rộng đòi hỏi phải xây dựng cơ sở hạ tầng mới để sản xuất, lưu trữ và phân phối nhiên liệu này, đòi hỏi đầu tư lớn và thời gian dài.
1.2.2.3 Nguyên lý hoạt động của Hydrogen
Hình 1.5: Các bộ phận chính trên ô tô Hydrogen.
Hoạt động của ô tô sử dụng năng lượng hydro dựa trên phản ứng điện hóa giữa hydro và oxy trong môi trường có nhiệt độ và hiệu suất cao Phản ứng này tạo ra năng lượng cung cấp cho động cơ, đồng thời tạo ra sản phẩm phụ là nước.
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 ít phổ biến hơn Trong trường hợp này, hydro được đốt trong động cơ nội đốt tương tự như đốt cháy Hydro được cung cấp vào đốt cháy, phản ứng với không 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 sự tương thích cho ô tô hydro Trong hệ thống tế bào nhiên liệu, hydro và oxy trong không khí không tương tác trong một tế bào, tạo ra điện năng thông qua phản ứng điện hóa và tạo ra nước như phụ sản phẩm Năng lượng này sau đó được 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 vào cực dương của nhiên liệu tế bào Ở cực dương, hydro phân tách thành proton và electron H2 → 2H+ + 2e-
− Dẫn điện qua bộ phận điện giải (Electrolyte): Proton di chuyển qua bộ phận điện giải (thường sử dụng polymer điện phân), trong khi electron chuyển qua một mạch ngoài tạo ra dòng điện, tạo ra năng lượng điện
Phản ứng điện phân nước diễn ra tại cực âm khi các proton di chuyển qua lớp màng điện phân để tiếp cận cực âm Tại đây, các proton phản ứng với oxy trong không khí cùng với electron từ mạch ngoài để tạo thành nước Quá trình này có thể biểu diễn bằng phương trình hóa học: 2H+ + 2e- + 1/2O2 → H2O.
− Sản xuất điện: Quá trình này tạo ra năng lượng, được sử dụng để cung cấp nguồn điện cho ô tô.
Khí nén tự nhiên
Sử dụng năng lượng khí nén tự nhiên (CNG - Compressed Natural Gas) cho ô tô là 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, giúp giảm 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 và dầu 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 này có thể giúp giảm chi phí vận hành cho người dùng
CNG được sản xuất từ nguồn khí tự nhiên dồi dào nên có thể giúp đảm bảo đa dạng hóa nguồn năng lượng Điều này sẽ làm giảm sự phụ thuộc vào dầu mỏ, góp phần vào sự ổn định và an ninh năng lượng quốc gia.
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
Việc lắp hệ thống CNG trên ô tô yêu cầu phải có một số thay đổi và cải tiến, chẳng hạn như thay đổi động cơ và hệ thống nhiên liệu Những điều chỉnh này có thể làm tăng chi phí ban đầu khi lắp đặt hệ thống CNG trên ô tô, cần cân nhắc kỹ yếu tố này trước khi đưa ra quyết định.
Chế độ và phạm vi di chuyển: Dung tích bình chứa khí CNG thường lớn hơn so với bình an lo, dẫn đến giới hạn chế độ không gian trong khoảng chứa nhiên liệu và giảm phạm vi chuyển động của ô tô.
Hạt nhỏ và dầu mỡ: CÔNG có thể chứa hạt nhỏ và dầu mỡ, dẫn đến khả năng gây 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 hạn chế 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.
Khí tự nhiên nén (CNG) là khí tự nhiên (chủ yếu là metan) được thu thập từ các nguồn tự nhiên trước khi được nén lại để giảm thể tích Quá trình nén khí ở áp suất cao nhằm mục đích tiết kiệm không gian lưu trữ trên xe ô tô.
Bình chứa khí CNG: Khí CNG được lưu trữ trong các loại bình chứa năng suất cao, thường là bình thép hoặc composite chịu lực.
Hệ thống cung cấp nhiên liệu: Khí CNG từ bình chứa được cung cấp thông qua hệ 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 toàn đảm 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 để ngăn chặn rủi ro trong trường hợp xảy ra sự cố.
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 vô tận Ánh sáng mặt trời có sẵn mỗi ngày và có khả năng cung cấp năng lượng cho ô tô 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 bởi ô tô hoạt động bằng nhiên liệu hóa thạch Điều này đóng góp vào việc bảo vệ môi trường 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 liệu từ 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 dụng năng 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 gian để gắn tấm pin mặt trời Việc hạn chế chế độ này có thể hạn chế khả năng sản xuất đủ 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 nhỏ và hiệu suất chuyển đổi năng lượng không cao bằng các hệ thống pin mặt trời lớn hơn 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 bị ảnh 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 phí ban 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 sử dụng tấm pin mặt trời để chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng Dưới đây là 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 được gọi là tấm pin năng lượng mặt trời
Khi ánh sáng chiếu vào tế bào quang điện, quá trình ứng dụng quang điện diễn ra, kích thích các electron tạo dòng điện Sự chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành điện năng này ứng dụng trong các thiết bị như pin mặt trời.
Hệ thống năng lượng mặt trời RV bao gồm bộ điều khiển và bộ chuyển đổi đóng vai trò quan trọng Bộ điều khiển theo dõi hiệu suất của hệ thống và điều chỉnh hoạt động sao cho tối ưu Bên cạnh đó, bộ chuyển đổi biến dòng điện từ các tấm pin mặt trời thành dòng điện phù hợp với các thiết bị trên xe RV.
− Sử dụng điện: Điện năng được tạo ra từ các tấm pin mặt trời có thể được sử dụng cho nhiều mục đích trên ô tô Nó có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho hệ thống đèn điện, điều hòa nhiệt độ, hệ thống âm thanh và các thiết bị điện tử khác
− Lưu trữ năng lượng: Trong một số trường hợp, hệ thống năng lượng mặt trời trên ô có thể được kết hợp với hệ thống lưu trữ năng lượng, như quy hoặc pin liti-đi-ion Điều này giúp lưu trữ năng lượng dư thừa được tạo ra từ các tấm pin mặt trời và sử dụng nó khi cần thiết, ngay cả khi ánh sáng mặt trời không có sẵn.
Thách thức và triển vọng của ngành năng lượng mới trên ô
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 hệ thống năng lượng mới để đảm bảo chúng đủ mạnh và liên quan để cung cấp đủ năng lượng cho ô tô Đồng thời, cần đảm bảo rằng các hệ thống này tương thích với thiết kế và các hệ thống khác trên ô tô
Lưu trữ năng lượng: Triển khai năng lượng mới phụ thuộc nhiều vào khả năng lưu trữ năng lượng Hiện nay, công nghệ lưu trữ năng lượng như pin lithium-ion vẫn 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 nguồn năng lượng mới đôi khi có thể gặp khó khăn Xây dựng các trạm sạc nhanh, trạm sạc năng lượng mặt trời và các cơ sở hạ tầng cần chi phí đáng kể và tương đối phức tạp
Chi phí: Chi phí ban đầu cho việc cài đặt và tích hợp các hệ thống năng lượng mới có thể cao và việc tiết kiệm chi phí trong tương lai có thể cần một khoảng thời gian dài.
Triển vọng của ngành năng lượng mới trên ô tô .15 CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ CẤU TẠO NĂNG LƯỢNG GIÓ VÀ ỨNG DỤNG
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 tạo cơ hội cho các công ty và ngành công nghiệp liên quan
Mặc dù có chi phí ban đầu, sử dụng năng lượng tái tạo mang lại lợi ích tiết kiệm chi phí vận hành đáng kể theo thời gian Tiết kiệm tiêu thụ nhiên liệu và giảm chi phí bảo trì góp phần làm giảm đáng kể chi phí vận hành tổng thể, giúp các doanh nghiệp và cá nhân tối ưu hóa chi phí của mình hiệu quả hơn.
Nhận thức về bảo vệ môi trường: Tăng cường nhận thức về tác động của biến khí hậu 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 áp suất thấp Trên thực tế, gió tồn tại là do mặt trời làm nóng bề mặt Trái đất một cách không đều Khi không khí nóng tăng lên, không khí mát hơn di chuyển vào để lấp đầy khoảng trống Chỉ cần có nắng thì gió sẽ thổi Và gió từ lâu đã đóng vai trò là nguồn cung cấp năng lượng cho con người
Con người đã khai thác năng lượng gió trong hàng nghìn năm, từ những chiếc thuyền 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 sản xuất năng lượng quy mô lớn Trên con đường hướng tới một tương lai không có carbon, 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 trình này liên quan đến việc sử dụng cánh quạt gió (hay còn gọi là tuabin gió) để chuyển đổi năng lượng của gió thành năng lượng cơ học, sau đó thông qua máy phát điện để sản xuất năng lượng điện Đây là một phương pháp quan trọng trong việc đáp ứng nhu 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 năng lượng 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 dụng năng lượng gió giúp giảm thiểu tác động của biến khí hậu và biến nó trở thành một phần quan trọng trong chiến lược chống biến khí hậu
− Đa dạng hóa các nguồn năng lượng (Đa dạng hóa nguồn năng lượng): Sử dụng năng lượng gió giúp đa dạng hóa nguồn cung cấp năng lượng Điều này giúp giảm sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng hóa thạch như dầu, hơn và khí đốt, giúp tăng tính ổn định trong việc cung cấp năng lượng và giảm thiểu rủi ro về biến động giá.
Ngành công nghiệp năng lượng gió tạo ra nhiều cơ hội việc làm trong các lĩnh vực sản xuất, lắp đặt, bảo trì và quản lý dự án Điều này thúc đẩy sự phát triển kinh tế ở những khu vực có tiềm năng năng lượng gió mạnh mẽ, góp phần cải thiện đời sống và cơ hội việc làm cho người dân địa phương.
− 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 bao giờ cạn kiệt Sử dụng năng lượng gió giúp duy trì nguồn năng lượng trong tương 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 lượng gió 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 nhiều ngành 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.
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 nên không tạo khí CO2 hay các chất thải gây ảnh hưởng đến môi trường Do đó, dù sản xuất ra bao nhiêu điện năng từ gió cũng không gây bất kỳ một tác động xấu nào đến môi trường. năng lượng dồi dào, vô tận và có thể sử dụng quanh năm Do đó, sử dụng năng lượng gió để tạo ra điện sẽ giúp giảm sự phụ thuộc vào các nhiên liệu hóa thạch đang ngày càng 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 giảm dần 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 thể bán 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 cho các đơn vị đầu tư thuê lại đất và thu lợi nhuận.
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 ảnh hưởng 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, gây khó 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 loài chim cũng có thể gặp nguy hiểm nếu bay vào khu vực cánh quạt của tuabin, gây mất an toàn cho chúng.
Các hệ thống điện gió thường yêu cầu diện tích lớn để xây dựng, đồng thời cần vị trí có sức gió mạnh Vì vậy, nhà đầu tư cần tính toán và lắp đặt hệ thống tại khu vực thích hợp để đảm bảo sản lượng điện đáp ứng 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 gian do phải hoạt động ngoài trời Điều này có thể khiến các cánh quạt bị văng ra và gây trì thường xuyên, đảm bảo an toàn cho con người và các loài động vật.
Các cách tạo ra điện gió
Lắp đặt hệ thống tuabin gió
Tuabin gió được lắp những nơi có nhiều gió như ngoài khơi biển hoặc đất liền Sức gió càng lớn, cánh quạt quay càng nhanh, làm cho trục quay và rôto của máy phát quay nhanh hơn, từ đó tạo ra nhiều điện năng hơn Điện sẽ được tiếp tục truyền đến máy biến áp, tại đây điện áp của điện được tăng lên trước khi chuyển vào lưới điện quốc gia và phân phối đến các địa phương.
Hình 2.4: Sản xuất điện năng lượng gió từ hệ thống tuabin gió.
Sử dụng cây điện gió tạo ra điện
Hệ thống này cũng là một loại tuabin gió Tuy nhiên, khác với tuabin gió thường có tiếng ồn khá lớn thì cây điện gió lại không phát ra tiếng ồn Điều này giúp thiết bị được sử dụng rộng rãi tại các khu vực công cộng như công viên, các khu đô thị,… và không làm ảnh hưởng đến không gian & cảnh quan xung quanh.
Hình 2.5: Cây điện gió được lắp tại các khu vực công cộng.
Sử dụng diều điện gió tạo ra điện
Đây là phương pháp thường dùng để thay thế cho hệ thống tuabin gió khi việc lắp đặt tuabin gió gặp nhiều khó khăn Diều điện gió được trang bị các cảm biến để điều khiển bay quanh trạm Khi đó, 8 cánh quạt trên điều sẽ quay và kích hoạt máy phát tạo ra điện Điện năng thông qua dây neo sẽ được truyền đến lưới điện quốc gia và phân phối tới từng hộ gia đình.
Hình 2.6: Diều điện gió sản xuất ra điện năng.
Cấu tạo cơ bản của năng lượng gió (tuabin gió)
Cánh quạt (Blades)
Cánh quạt là một phần quan trọng của máy phát điện gió, thường được gắn ở đỉnh cánh gió hoặc trên các cấu trúc cao hơn Cánh quạt thường có số lượng từ ba đến nhiều hơn, và chúng có dạng tối ưu hóa để thu được hiệu ứng gió Các cánh quạt sẽ ra năng lượng cơ
Cánh quạt của máy phát điện năng lượng gió có thể được phân loại dựa trên nhiều yếu tố, bao hình bao gồm dạng, cánh số lượng, kích thước và vật liệu
Dưới đây là một số loại cơ bản của cánh quạt gió:
Hình 2.8: Một số kiểu cánh quạt của tuabin gió.
Bảng 2.1: So sánh ưu và nhược điểm của tuabin trục đứng và trục ngang.
Tuabin gió trục đứng Tuabin gió trục ngang Ưu điểm
- Có thể hoạt động với tốc độ gió thấp và không phụ thuộc vào hướng gió.
- Có trọng tâm thấp, ổn định, an toàn, giảm nguy cơ bị lật.
- Chiếm diện tích sử dụng nhỏ hơn, có thể đặt ở nhiều nơi.
- Tạo ra tiếng ồn nhỏ
- Hiệu suất cao hơn, tạo ra nhiều điện năng hơn.
- Thiết kế truyền thống nên dễ dàng lắp đặt và bảo trì.
Nhược điểm - Mất nhiều thời gian để tạo ra điện.
- Hiệu suất thấp hơn, tạo ra ít điện năng hơn.
- Tạo ra tiếng ồn lớn.
- Phải lắp đặt trên cao để không có vật cản nên dễ bị lật. nhiều diện tích.
Vật liệu chế tạo: Cánh quạt gió thường được chế tạo bằng các vật liệu nhẹ, bền và chống ăn mòn như sợi thủy tinh cường độ, sợi carbon hoặc composite bằng sợi thủy tinh và nhựa Những vật liệu này giúp cánh quạt đảm bảo độ bền và độ nhẹ, cùng với khả năng chịu lực từ luồng gió.
Bộ điều khiển vận tốc (SPEED CONTROL)
Công nghệ điện gió đã thay đổi đáng kể trong 25 năm qua Các tuabin gió công suất lớn đang được lắp đặt ngày nay có xu hướng thiết kế có thể hoạt động với nhiều tốc độ gió khác nhau Mặt khác, các tuabin nhỏ phải có bộ kiểm soát tốc độ với chi phí thấp và đơn giản Các phương pháp kiểm soát tốc độ rơi vào các loại sau:
Không có điều khiển tốc độ: Trong trường hợp này, toàn bộ hệ thống được thiết kế để chịu được tốc độ gió cực mạnh trong khu vực.
Yaw and tilt control: Quay rôto theo hướng gió Tuy nhiên, khi cánh quạt quay với những lực quán tính lớn, thường gây ra tiếng ồn lớn, đôi khi vượt quá giới hạn cho phép tại địa phương.
Pitch control: có thể thay đổi góc nghiêng của cánh quạt phù hợp với sự thay đổi của tốc độ gió để điều khiển rotor.
Stall control: Nghiêng dần dần và dịch chuyển trục rotor theo hướng gió.
Hình 2.11: Yaw and Pitch control.
Trục quay (Rotor Shaft)
Trục quay (hay còn được gọi là trục quay chính) là một thành phần chính trong cấu trúc của tuabin gió Nó chịu trách nhiệm truyền động sự quay của cánh quạt gió đến máy phát điện để tạo ra năng lượng điện.
Trục quay được thiết kế để có khả năng xoay, cho phép cánh quạt gió mặt với hướng gió tốt nhất để tối ưu hóa hiệu suất Hệ thống kiểm soát và định vị sẽ điều chỉnh trục quay để đảm bảo cánh quạt luôn đối mặt với gió.
Trục quay cần phải chịu lực xoay lớn từ cánh quạt gió, đặc biệt trong điều kiện gió mạnh Do đó, nó thường được xây dựng bền bỉ và sử dụng vật liệu chất lượng cao để đảm bảo tính an toàn và độ bền trong thời gian dài.
Hộp số (Gearbox)
Chức năng chính của hộp số:
Hộp số trong hệ thống năng lượng gió có chức năng chuyển đổi và điều chỉnh tốc độ quay từ tốc độ xoay của cánh cánh (thường khá chậm) thành tốc độ quay cần thiết để tạo ra năng lượng điện (thường cao hơn nhiều lần), thường chuyển đổi chuyển động từ 18-50 vòng/phút thành khoản 1500 vòng/phút.
Hộp số thường được thiết kế dưới dạng bộ truyền động đa cấp, với các bộ truyền thông khác nhau trong hộp số có tốc độ truyền tải khác nhau Điều này cho phép tăng tốc độ quay trong từng giai đoạn của quá trình truyền động. sẽ tự động điều chỉnh tỷ lệ truyền để đảm bảo rằng cánh quạt luôn hoạt động ở tốc độ tối ưu.
Hình 2.12: Hộp số tuabin gió lớn nhất thế giới.
Bảo trì và độ bền: Hộp số cần được bảo trì định kỳ để đảm bảo hoạt động liên tục và hiệu quả Vì nó hoạt động trong môi trường khắc nghiệt như gió mạnh và điều kiện tiết kiệm, độ bền và độ tin cậy của hộp số rất quan trọng.
Generator( Máy phát điện)
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:
Máy phát điện hoạt động dựa trên nguyên lý cơ điện từ, hay còn gọi là hiệu ứng điện từ Khi đặt một dây dẫn cuộn trong từ trường và cuộn dây này quay hoặc chuyển động, nó sẽ tạo ra dòng điện xoay chiều trong dây cuộn theo nguyên lý tạo điện từ Máy phát điện thường có một cuộn dây quấn quanh lõi từ hoặc máy biến thế từ làm từ vật liệu dễ từ hóa Một hoặc nhiều nam châm được đặt ở vị trí thích hợp, và sự chuyển động của nam châm này tạo ra dòng điện trong cuộn dây.
Hình 2.13: Roto và Stato của tuabin gió.
Máy phát điện phải được thiết kế để chịu tải các biến đổi, làm tốc độ gió thay đổi thường xuyên Hiệu suất của máy phát điện phụ thuộc vào hiệu quả của cánh quạt gió,trục quay và hộp số.
Hệ thống kiểm soát và điều khiển(Control System)
Hệ thống kiểm soát điều khiển trong nhà điện gió là một bộ phận quan trọng giúp theo dõi, điều chỉnh và tối ưu hóa hoạt động của toàn hệ thống.
Nhiệm vụ chính của hệ thống Kiểm soát là đảm bảo rằng tuabin gió hoạt động ổn định, hiệu quả và nhiều điều kiện khác nhau về thời gian và vấn đề.
Nhiệm vụ chính của hệ thống:
− Hệ thống điều khiển tự động: Hệ thống kiểm soát điều khiển trong nhà máy điện thường là một hệ thống điều khiển tự động Nó sử dụng các cảm biến để thu thập thông tin về tốc độ gió, tốc độ quay của cánh quạt, nhiệt độ và các tham số khác để quản lý và điều chỉnh hoạt động của tuabin.
− Điều chỉnh góc cánh quạt: Một phần quan trọng của hệ thống kiểm soát là điều chỉnh góc cánh quạt để tối ưu hóa hiệu suất Hệ thống kiểm soát sẽ dựa trên thông tin từ cảm biến để xác định hướng và tốc độ gió, sau đó điều chỉnh góc cánh quạt để đối mặt với gió một cách hiệu quả.
Hệ thống kiểm soát điều chỉnh tốc độ quay của cánh quạt gió để đảm bảo hiệu suất tối ưu dựa trên tốc độ gió Điều chỉnh này ngăn ngừa tình trạng thu thập dữ liệu không chính xác từ tuabin gió, đồng thời truyền dữ liệu đáng tin cậy đến trung tâm giám sát từ xa Nhờ đó, các nhà quản lý có thể giám sát hiệu suất của nhiều tuabin gió từ một vị trí trung tâm, cho phép kiểm soát và theo dõi hiệu quả tổng thể của hệ thống.
Tháp (Tower)
Chức năng và nhiệm vụ:
Tháp tua-bin gió được thiết kế để chịu tải trọng tĩnh lớn do sức gió tác động và tải trọng trực tiếp từ nacelle và cánh quạt Do đó, tháp thường được chế tạo bằng cấu trúc dạng ống bằng thép hoặc bê tông Trong một số trường hợp đặc biệt, tháp có thể có cấu trúc dạng lưới để đáp ứng các yêu cầu thiết kế cụ thể.
Khả năng chịu tải của tháp máy phát tuabin gió là rất cao vì nacelle thường nặng đến vài trăm tấn, cùng với ứng suất từ lực gió và cánh quạt.
Có hai loại tháp chính có sức gió lớn: tháp cố định và tháp treo Tháp cố định được xây dựng theo một cách thẳng đứng và cố định, trong khi tháp có thể điều chỉnh độ cao của cánh quạt để tối ưu hóa hoạt động dưới nhiều tốc độ gió khác nhau.
Chiều cao của tháp tuabin gió phụ thuộc vào loại tuabin và tốc độ gió cần thiết Tuabin gió hiện đại thường được lắp đặt trên tháp cao hơn để tận dụng tốc độ gió cao hơn ở độ cao lớn Vật liệu xây dựng tháp phổ biến là thép do tính nhẹ, dễ gia công và độ bền cao, đáp ứng yêu cầu về kết cấu và điều kiện môi trường.
Để đảm bảo an toàn và độ bền lâu dài, tháp cần được bảo dưỡng và kiểm tra định kỳ Các yếu tố tác động đến tháp bao gồm sự mòn mòn, sự ăn mòn do tác động của môi trường, và sự xuống cấp của vật liệu cách nhiệt cần được theo dõi chặt chẽ.
Nguyên lý hoạt động chuyển đổi năng lượng của năng lượng gió
Bắt sóng gió
Cánh quạt gió được thiết kế sao cho khi gió thổi qua chúng, ứng dụng giữa hai mặt của cánh sẽ khác nhau Điều này tạo ra lực nâng, tạo ra cánh quạt gió bắt đầu quay.Năng lượng từ luồng gió ban đầu được chuyển đổi thành năng lượng cơ học của việc quay cánh.
Chuyển động quay của cánh quạt gió được truyền đến trục quay thông qua hộp số. Trục quay này có thể kết nối trực tiếp với máy phát điện hoặc thông qua một hệ thống truyền động khác để tăng tốc độ quay tùy theo yêu cầu của máy phát điện.
Hình 2.17: Máy phát điện tuabin gió 100W.
Trục máy phát điện nối với động cơ nam châm hoặc cuộn dây rôto, làm chuyển động của chúng tạo ra sự thay đổi trong đường dẫn của dây dẫn cuộn stator Những thay đổi này, theo nguyên tắc cơ điện, sẽ tạo ra dòng điện xoay chiều trong dây cuộn stato.
2.5.4 Chuyển đổi dòng điện xoay chiều
Dòng điện xoay chiều do máy phát điện thường không thích hợp cho việc sử dụng trong mạng điện hoặc các thiết bị tiêu điểm vì chúng có tính không ổn định do sức gió thay đổi Do đó, dòng điện này thường cần được biến đổi thành dạng xoay ổn định hơn thông qua các bộ biến đổi điện học.
2.5.5 Biến thế và điều chỉnh điện áp
Trong hệ thống năng lượng gió, biến thế đóng vai trò quan trọng trong việc thay đổi điện áp đầu ra của máy phát điện để phù hợp với tiêu chuẩn lưới điện Điều chỉnh điện áp đảm bảo rằng điện được tạo ra đáp ứng các đặc tính điện học và có thể tích hợp liền mạch vào hệ thống truyền tải phân phối Nhờ vậy, điện năng được truyền đi hiệu quả và an toàn, đáp ứng nhu cầu tiêu thụ của người dùng.
Chức năng: Biến thế trong tuabin gió được sử dụng để tăng hoặc giảm áp dụng cho dòng điện xoay Chức năng chính của biến thế là chuyển đổi ứng dụng từ năng lực được tạo ra bởi trình tạo thành một mức độ phù hợp để truyền tải và phân phối điện. Ứng dụng: Điện áp được tạo ra bởi máy phát điện quá thấp với tiêu chuẩn hoặc yêu cầu của mạng điện, thì biến thế tăng cường sẽ được sử dụng để tăng cường điện áp. Nếu điện áp quá cao, biến thế giảm để thay đổi sử dụng để giảm điện áp xuống.
Chức năng: Điều chỉnh điện áp là quá trình duy trì ứng dụng ổn định ở mức mong muốn trong hệ thống Điều quan trọng này là đảm bảo rằng năng lượng từ tuabin gió có thể được tích hợp vào mạng điện mà không gây ảnh hưởng đến các thiết bị tiêu điểm và mạng lưới hệ thống. Ứng dụng: Điều chỉnh hệ thống thường được thiết kế để tự động theo dõi và điều chỉnh điện áp dựa trên sự thay đổi trong mạng lưới nhu cầu và trạng thái của hệ thống.
2.5.6 Nối vào lưới điện và sử dụng điện
Dòng điện được điều chỉnh và ổn định sau đó được đưa vào mạng điện, nơi nó được sử dụng để cung cấp năng lượng cho người tiêu dùng.
Generator tạo ra điện
Hình 2.17: Máy phát điện tuabin gió 100W.
Trục kết nối với máy phát điện, làm chuyển động của động cơ nam châm hoặc cuộn dây rôto tạo ra sự thay đổi trong đường dẫn của dây dẫn cuộn ở stator Sự thay đổi này tạo ra dòng điện xoay chiều trong stato dây cuộn theo nguyên tắc cơ điện.
Chuyển đổi dòng điện xoay chiều
Dòng điện xoay chiều do máy phát điện thường không thích hợp cho việc sử dụng trong mạng điện hoặc các thiết bị tiêu điểm vì chúng có tính không ổn định do sức gió thay đổi Do đó, dòng điện này thường cần được biến đổi thành dạng xoay ổn định hơn thông qua các bộ biến đổi điện học.
Biến thế và điều chỉnh điện áp
Trong hệ thống năng lượng gió, biến thế và điều chỉnh điện áp đóng vai trò quan trọng để đảm bảo rằng điện được tạo ra từ máy phát điện đáp ứng tiêu chuẩn điện học và có thể tích hợp vào mạng điện.
Chức năng: Biến thế trong tuabin gió được sử dụng để tăng hoặc giảm áp dụng cho dòng điện xoay Chức năng chính của biến thế là chuyển đổi ứng dụng từ năng lực được tạo ra bởi trình tạo thành một mức độ phù hợp để truyền tải và phân phối điện. Ứng dụng: Điện áp được tạo ra bởi máy phát điện quá thấp với tiêu chuẩn hoặc yêu cầu của mạng điện, thì biến thế tăng cường sẽ được sử dụng để tăng cường điện áp. Nếu điện áp quá cao, biến thế giảm để thay đổi sử dụng để giảm điện áp xuống.
Chức năng: Điều chỉnh điện áp là quá trình duy trì ứng dụng ổn định ở mức mong muốn trong hệ thống Điều quan trọng này là đảm bảo rằng năng lượng từ tuabin gió có thể được tích hợp vào mạng điện mà không gây ảnh hưởng đến các thiết bị tiêu điểm và mạng lưới hệ thống. Ứng dụng: Điều chỉnh hệ thống thường được thiết kế để tự động theo dõi và điều chỉnh điện áp dựa trên sự thay đổi trong mạng lưới nhu cầu và trạng thái của hệ thống.
Nối vào lưới điện và sử dụng điện
Dòng điện được điều chỉnh và ổn định sau đó được đưa vào mạng điện, nơi nó được sử dụng để cung cấp năng lượng cho người tiêu dùng.
Ứng dụng thực tế nguồn năng lượng gió tạo ra điện
Trạm năng lượng gió trên đất liền
Hình 2.19: Ứng dụng năng lượng gió trên đất liền. Đây là ứng dụng phổ biến nhất của năng lượng gió Các cụm tuabin gió được xây dựng trên đất liền, thường trên các đồng cỏ mở rộng hoặc trên đồi cao Điện sản xuất từ các tuabin này sau đó được đưa vào mạng điện để cung cấp năng lượng cho các ngôi nhà, doanh nghiệp và cả khu vực đô thị.
Nguồn năng lượng sạch và tái tạo: Trạm năng lượng gió trên đất liền sử dụng gió để tạo ra điện, là nguồn năng lượng sạch và không tạo ra khí kính nhà kính Điều này giúp giảm phát khí thải nhà kính và ảnh hưởng đến hậu biến khí hậu.
Chi phí sản xuất sản phẩm thấp: với nhiều nguồn năng lượng tái tạo khác, chẳng hạn như năng lượng mặt trời, việc xây dựng và vận hành trạm năng lượng gió trên đất liền có thể có chi phí sản xuất sản phẩm tái chế thấp hơn Tua bin gió trên đất liền thường có tuổi thọ dài và yêu cầu ít bảo trì. Đa dạng về vị trí: Trạm năng lượng gió trên đất liền có thể xây dựng ở nhiều địa điểm khác nhau, kể cả trên đồi cao, đồng cỏ mở rộng và khu vực quê hương Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển năng lượng gió ở nhiều quốc gia và khu vực. vực đó, giúp phát triển kinh tế địa phương và cung cấp thuế thu nhập cho cơ sở địa phương.
Tác động lên vị trí: Xây dựng và vận hành các trạm năng lượng gió trên đất liền có thể tác động đến hoạt động của môi trường, bao gồm sự tác động lên động vật hoang dã và đôi khi thay đổi cảnh quan xung quanh. Ảnh hưởng âm thanh: Tua bin gió tạo ra tiếng ồn, tiếng ồn này có thể gây phiền toái cho dân địa phương, đặc biệt là khi tuabin được xây dựng gần khu dân cư.
Tác động của gió: Một nhược điểm lớn của năng lượng gió là nó phụ thuộc vào sự hiện diện của gió Không có gió hoặc gió yếu có thể làm giảm hiệu suất sản xuất năng lượng.
Việc xây dựng một trang trại điện gió trên đất liền đòi hỏi diện tích đất lớn, đặc biệt là khi cần nhiều tuabin để tạo ra đủ điện năng.
2.6.1.1 Trạm năng lượng gió gia đình
Trạm năng lượng gió gia đình là một hệ thống năng lượng gió được thu nhỏ cài đặt tại gia đình để cung cấp điện cho các thiết bị trong nhà và chiếm một diện tích nhỏ.Chúng tôi giúp tiết kiệm tiền điện, giảm phát thải khí nhà kính, đồng thời cung cấp nguồn năng lượng sạch và đáng tin cậy cho gia đình.
Trạm năng lượng gió công nghiệp là hệ thống tuabin gió được xây dựng với quy mô lớn để sản xuất nguồn năng lượng điện lớn, cung cấp nguồn năng lượng sạch với quy mô lớn cho nhiều người sử dụng góp vào hệ thống năng lượng tái tạo của quốc gia hoặc khu vực.
Hình 2.21: Mô hình tuabin gió ứng dụng công nghiệp.
2.7.2 Trạm năng lượng gió ngoài khơi
Hình 2.22: Ứng dụng năng lượng gió ngoài khơi.
Ưu điểm vượt trội của điện gió ngoài khơi so với điện gió trên đất liền về mặt tính ổn định và giảm thiểu tác động môi trường:- Gió biển thường mạnh và ổn định hơn gió đất liền, giúp nâng cao hiệu suất sản xuất năng lượng của tuabin gió ngoài khơi.- Các trạm điện gió ngoài khơi thường được đặt cách xa khu vực dân cư, do đó không gây ra tiếng ồn như các trạm điện gió trên đất liền, góp phần giảm thiểu ô nhiễm âm thanh.
Không chiếm diện tích đất: Xây dựng trạm năng lượng gió ngoài khơi không sử dụng diện tích đất như trên đất liền và không ảnh hưởng đến việc sử dụng đất cho các mục tiêu khác Ứng dụng tốt: Vì tuabin gió ngoài khơi được đặt trên biển, họ có thể xây dựng ở các khu vực mà các loại hình khác có năng lượng tái tạo khác không thể hoạt động Năng lượng sạch và bền vững: Năng lượng gió ngoài khơi giúp giảm phát khí khí nhà kính và đóng góp vào nỗ lực giảm biến khí hậu.
Chi phí cao hơn: Xây dựng và vận hành các tuabin gió ngoài khơi đòi hỏi đầu tư ban đầu lớn và có chi phí bảo trì cao hơn so với các trạm năng lượng gió trên cạn Khó khăn trong công việc bảo trì: Truy cập và bảo trì tuabin gió ngoài khơi có thể khó khăn và nguy hiểm làm điều kiện biển khơi
Tác động môi trường: Xây dựng trạm phun năng lượng gió ngoài khơi có thể ảnh hưởng đến các hoạt động của các động vật biển, thủy sản và môi trường biển khơi Phức tạp về hệ thống truyền tải điện: Năng lượng được sản xuất ngoài khơi cần được vận chuyển đến đất liền qua hệ thống truyền tải dưới biển, điều này có thể yêu cầu đầu tư lớn và độ phức hợp cao.
Phát triển và xu hướng mới trong tương lai của năng lượng gió
Tua bin lớn hơn và hiệu quả hơn: Tua bin gió ngày càng lớn và hiệu quả hơn, với cánh quạt dài và vòng quay lớn hơn Điều này giúp tăng năng suất sản xuất và giảm chi phí sản xuất
Năng lượng gió ngoài khơi phát triển mạnh mẽ: Năng lượng gió ngoài khơi ngày càng phát triển với cường độ lớn hơn và tua-bin gió Điều này giúp tận dụng lợi thế của gió mạnh và ổn định trên biển phép năng lượng gió được lưu trữ và sử dụng khi không có gió Điều này giúp đảm bảo nguồn cung cấp năng lượng liên tục
Sử dụng trí tuệ nhân tạo và dữ liệu lớn: Công nghệ trí tuệ nhân tạo và dữ liệu lớn (AI và Big Data) được ứng dụng để tối ưu hóa vận hành các luồng năng lượng gió. Điều này giúp dự đoán và quản lý hiệu suất của tuabin một cách hiệu quả hơn
Phát triển trong việc tái sử dụng và tái chế các tuabin gió: Công ty năng lượng gió đang tập trung vào công việc thiết kế tuabin gió sao cho có thể tái sử dụng và tái chế các thành phần thành phần, giúp giảm phát thải và lãng phí
Tích hợp năng lượng mặt trời vào dự án năng lượng tái tạo đang trở nên phổ biến, giúp tối ưu hóa việc sử dụng nguồn năng lượng này Sự kết hợp giữa năng lượng gió và năng lượng mặt trời trong các dự án tái tạo lai mang lại hiệu quả cao, tận dụng được thế mạnh của cả hai nguồn năng lượng tái tạo.
Ứng dụng năng lượng gió tại khu vực đô thị đang được triển khai với sự phát triển của các tuabin gió kích thước nhỏ và trạm năng lượng gió trên cạn quy mô nhỏ Những hệ thống này có tiềm năng cung cấp năng lượng cho các tòa nhà, cơ sở công ty và các khu vực đô thị nói chung, góp phần giảm sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng hóa thạch và thúc đẩy mục tiêu năng lượng sạch.
ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG GIÓ VÀO NGÀNH Ô TÔ 38
Giới thiệu chung
Ngày nay thế giới ngày càng phát triển, con người đang hướng tới sử dụng các nguồn năng lượng sạch không gây ảnh hưởng cho môi trường Trước tình hình đó các kỹ sư và các hãng ô tô đang ngày phát triển các loại năng lượng mới tránh gây ảnh hưởng đến môi trường, các nhà sản xuất ô tô và nhà nghiên cứu tìm kiếm cách tích hợp lượng gió vào hệ thống các phương tiện giao thông tiện lợi Điều này có thể giúp cải thiện hiệu suất và làm cho ô tô trở nên thân thiện hơn với môi trường.
Việc sử dụng năng lượng gió trong xe chuyên ngành bao gồm các phương pháp như sử dụng hệ thống sạc điện dựa trên nguyên lý chuyển đổi năng lượng gió thành điện, dùng gió để cung cấp điện cho các thiết bị điện tử trên xe, hoặc thậm chí là dùng năng lượng gió để tạo ra nguồn lực cho động cơ xe Điều này giúp giảm tải cho hệ thống điện chính, từ đó tăng hiệu suất hoạt động của phương tiện, đồng thời giảm thiểu mức tiêu thụ nhiên liệu cũng như lượng khí thải.
Trong bối cảnh ngày càng tăng cường yêu cầu về sự bền vững và cơ sở của các phương tiện tiện ích đường bộ, ứng dụng năng lượng gió trong ô tô chuyên ngành để trở thành một điểm sáng trong việc tạo ra sự kết hợp giữa công nghệ và môi trường.Bằng cách tận dụng tài nguyên năng lượng tự nhiên và không gây ô nhiễm môi trường, lĩnh vực này có tiềm năng cao để giúp chúng ta xây dựng một tương lai giao thông sạch sẽ, tiết kiệm và bền vững.
Thân thiện với môi trường: Sử dụng năng lượng gió là nguồn năng lượng tái tạo và không gây ô nhiễm môi trường Nó giúp giảm tác động đến môi trường và đóng góp vào việc bảo vệ các nguồn tài nguyên tự nhiên.
Giảm thiểu khí thải: Năng lượng gió giúp giảm tiêu tốn nhiên liệu và làm giảm lượng khí thải từ các phương tiện tiện ích Điều này đóng góp vào cuộc chiến chống biến đổi khí hậu và cải thiện chất lượng không khí
Sử dụng tài nguyên tái tạo: Năng lượng gió là nguồn tài nguyên tái tạo và không đốt cháy nhiên liệu hóa thạch Điều này giúp giảm thiểu sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và giảm khí nhà kính.
Tiết kiệm nhiên liệu: Hệ thống năng lượng gió có thể được sử dụng để cung cấp điện cho các thiết bị điện tử trong xe như hệ thống điều hòa không khí, đèn chiếu sáng và giải trí hệ thống Điều này giúp giảm tiêu thụ nhiên liệu và tăng hiệu suất nhiên liệu của xe.
Cải thiện hiệu suất và độ bền của xe: Ứng dụng năng lượng gió có thể giúp cải thiện hiệu suất tổng thể của xe và giảm tiêu hao nhiên liệu Ngoài ra, việc tích hợp năng lượng gió có thể cung cấp nguồn năng lượng dự phòng khi cần thiết, giúp đảm bảo tính bền vững của hệ thống và giảm nguy cơ hỏng hóc.
3.3 Các phát minh ứng dụng năng lượng gió lên xe ô tô
3.3.1 Xe chạy bằng sức gió Wind Explorer
Hình 3.2: Wind Explorer. những người thiết kế chiếc xe chạy bằng sức gió mang tên Wind Explorer đã thay phiên nhau lái xe qua các hoang mạc của Australia
Chiếc xe được trang bị ắc quy lithium-ion công suất 8kWh, giống như nhiều chiếc xe ô tô điện đang sử dụng trên thị trường hiện nay, nhưng không phải lấy điện năng từ ổ cắm mà là từ một tuabin gió di động Turbine gió này hoạt động dựa vào một chiếc
“cột buồm” bằng tre gồm những đoạn lồng vào nhau
Wind Explorer không phát thải khí CO2 gây hiệu ứng nhà kính và được thiết kế nhỏ gọn Nó chỉ nặng khoảng 200kg.dòng xe này.
3.3.2 Xe sử dụng năng lượng gió
Metro cho biết, xe của ông Tang Zhengping, một nông dân tại thành phố Bắc Kinh, hoạt động nhờ hai pin và hai máy phát điện Một pin sẽ được sạc khi pin kia đang cấp điện cho xe Cơ chế tương tự cũng được áp dụng với hai máy phát điện. Ông Tăng lắp thêm hai tấm pin mặt trời ở hai bên thành xe và cánh quạt ở đầu. Cánh quạt và hai tấm pin mặt trời bổ sung thêm điện khi xe đang chạy Điện trong hai quả pin đủ để xe sử dụng trong hai hoặc ba ngày Xe của ông có thể chạy với vận tốc tối đa 140Km/h
Hình 3.3: Ông Tang Zhengping và chiếc xe sử dụng năng lượng gió của ông.
Trạm sạc điện trên ô tô để kết hợp năng lượng gió là một ý tưởng quan trọng trong việc phát triển xe điện và năng lượng tái tạo Đây là một phương pháp vững chắc để cung cấp điện cho xe điện và giảm thiểu tác động tiêu cực cho môi trường.
Hình 3.4: Trạm sạc điện ứng dụng sức gió vào ngành ô tô.
3.4.1 Các loại trụ sạc ô tô điện đang có trên thị trường
3.4.1.1 Trụ sạc loại nhanh DC 60kW
Trụ sạc DC 60kW được thiết kế dưới dạng tủ đứng chuyên cung cấp dòng điện một chiều để sạc trực tiếp và nhanh chóng cho các loại pin xe ô tô Mỗi trụ sạc sẽ có 2 cổng sạc Mỗi cổng sạc có công suất 60W Thời gian sạc đầy pin trên 80% pin xe sẽ trong khoảng 30 phút - 90 phút tùy từng dòng xe khác nhau.
Hình 3.5: Trụ sạc nhanh DC 60kW.
Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật trụ sạc nhanh DC 60kW.
Kiểu dáng Tủ đứng Điện áp vào 3 pha, 304 - 456 VAC
Công suất >= 60kW/cổng sạc
Giao thức trực tuyến CAN Protocol
Số lượng đầu ra 2 cổng/tủ sạc
Bảo vệ Bảo vệ quá nhiệt, bảo vệ quá tải, bảo vệ ngắn mạch IP:54
3.4.1.2 Trụ sạc nhanh DC 30kW
Trụ sạc nhanh DC 30kW ra đời để sạc pin cho ô tô điện tại trạm dừng công cộng, chỉ mất 40-120 phút để sạc đầy trên 80%, tùy thuộc vào từng dòng xe.
Kiểu dáng Treo tường và trụ đứng Điện áp vào 3 pha, 304 - 456 VA
Công suất >= 30kW/cổng sạc
Giao thức trực tuyến CAN Protocol
Số lượng đầu ra 1 cổng/trụ sạc
Bảo vệ Bảo vệ quá nhiệt, bảo vệ quá tải, bảo vệ ngắn mạch IP:54
Trụ sạc AC 11kW được xây dựng để sạc cho ô tô điện tại các nơi dừng chân công cộng hoặc trạm nghỉ trong thời gian dài.
Hình 3.7: Trụ sạc AC 11kW.
Bảng 3.3: Thông số kỹ thuật trụ sạc AC 11kW.
Kiểu dáng Treo tường và trụ đứng Điện áp vào 3 pha, 304 - 456 VA
Công suất >= 1.2kW/cổng sạc
Giao thức trực tuyến CAN Protocol
Số lượng đầu ra 1 cổng/trụ sạc
Bảo vệ Bảo vệ quá nhiệt, bảo vệ quá tải, bảo vệ ngắn mạch IP:54
3.4.2 Cấu tạo trụ sạc ứng dụng năng lượng gió
Tuabin gió là thành phần quan trọng trong mô hình này, nó có nhiệm vụ thu thập các năng lượng gió và biến từ cơ năng sang điện năng
Tùy vào từng khu vực, địa hình và chi phí khác nhau mà sử dụng các dạng tuabin gió khác nhau. trên ô tô điện.
Tùy vào khu vực mà tuabin có thể làm vật trang trí
Hình 3.8: Các loại tuabin gió có thể sử dụng.
Hình 3.9: Bộ điều khiển sạc.
Có nhiệm vụ kiểm soát dòng sạc từ tuabin gió vào bộ lưu trữ năng lượng.
Tùy vào từng loại tuabin gió và bộ lưu trữ năng lượng khác nhau mà có bộ sạc Để đảm bảo trạm sạc luôn luôn có điện để sạc cho xe vào bất kỳ thời điểm nào thì trạm sạc cần một bộ lưu trữ năng lượng.
Bộ lưu trữ năng lượng có thể sử dụng từ pin hoặc ắc quy tùy theo chi phí và khu vực sử dụng trạm sạc.
Bộ lưu trữ có dung lượng càng cao thì thời gian sử dụng càng lâu và ngược lại.
Vì bộ lưu trữ năng lượng phải sử dụng nạp vào nhiều lần và xả ra liên tục hoặc sâu nên phải sử dụng các loại tốt và độ bền cao.
Hình 3.10: Lưu trữ năng lượng bằng pin hoặc ắc quy.
3.4.2.4 Hệ thống sạc ô tô điện
Có nhiệm vụ biến đổi dòng điện từ bộ lưu trữ năng lượng và sạc vào cho xe
Tùy vào từng trạm sạc mà có thể thay đổi dòng điện khác nhau.
Hệ thống sử dụng 2 nguồn điện song song khi bộ lưu trữ năng lượng hết pin có thể sử dụng năng lượng từ mạng lưới điện.
Hình 3.11: Các trạm sạc có thể sử dụng.
Các phát minh ứng dụng năng lượng gió lên xe ô tô
3.3.1 Xe chạy bằng sức gió Wind Explorer
Hình 3.2: Wind Explorer. những người thiết kế chiếc xe chạy bằng sức gió mang tên Wind Explorer đã thay phiên nhau lái xe qua các hoang mạc của Australia
Chiếc xe được trang bị ắc quy lithium-ion công suất 8kWh, giống như nhiều chiếc xe ô tô điện đang sử dụng trên thị trường hiện nay, nhưng không phải lấy điện năng từ ổ cắm mà là từ một tuabin gió di động Turbine gió này hoạt động dựa vào một chiếc
“cột buồm” bằng tre gồm những đoạn lồng vào nhau
Wind Explorer không phát thải khí CO2 gây hiệu ứng nhà kính và được thiết kế nhỏ gọn Nó chỉ nặng khoảng 200kg.dòng xe này.
3.3.2 Xe sử dụng năng lượng gió
Metro cho biết, xe của ông Tang Zhengping, một nông dân tại thành phố Bắc Kinh, hoạt động nhờ hai pin và hai máy phát điện Một pin sẽ được sạc khi pin kia đang cấp điện cho xe Cơ chế tương tự cũng được áp dụng với hai máy phát điện. Ông Tăng lắp thêm hai tấm pin mặt trời ở hai bên thành xe và cánh quạt ở đầu. Cánh quạt và hai tấm pin mặt trời bổ sung thêm điện khi xe đang chạy Điện trong hai quả pin đủ để xe sử dụng trong hai hoặc ba ngày Xe của ông có thể chạy với vận tốc tối đa 140Km/h
Hình 3.3: Ông Tang Zhengping và chiếc xe sử dụng năng lượng gió của ông.
Trạm sạc điện ứng dụng sức gió vào ngành ô tô
Hình 3.4: Trạm sạc điện ứng dụng sức gió vào ngành ô tô.
3.4.1 Các loại trụ sạc ô tô điện đang có trên thị trường
3.4.1.1 Trụ sạc loại nhanh DC 60kW
Trụ sạc DC 60kW được thiết kế dưới dạng tủ đứng chuyên cung cấp dòng điện một chiều để sạc trực tiếp và nhanh chóng cho các loại pin xe ô tô Mỗi trụ sạc sẽ có 2 cổng sạc Mỗi cổng sạc có công suất 60W Thời gian sạc đầy pin trên 80% pin xe sẽ trong khoảng 30 phút - 90 phút tùy từng dòng xe khác nhau.
Hình 3.5: Trụ sạc nhanh DC 60kW.
Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật trụ sạc nhanh DC 60kW.
Kiểu dáng Tủ đứng Điện áp vào 3 pha, 304 - 456 VAC
Công suất >= 60kW/cổng sạc
Giao thức trực tuyến CAN Protocol
Số lượng đầu ra 2 cổng/tủ sạc
Bảo vệ Bảo vệ quá nhiệt, bảo vệ quá tải, bảo vệ ngắn mạch IP:54
3.4.1.2 Trụ sạc nhanh DC 30kW
Trụ sạc nhanh DC 30kW ra đời với mục đích sạc pin cho ô tô điện tại các bãi đỗ xe công cộng hoặc trạm nghỉ chân trong khoảng thời gian ngắn Để sạc pin đầy trên 80% sẽ cần khoảng 40 phút - 120 phút tùy dòng xe.
Kiểu dáng Treo tường và trụ đứng Điện áp vào 3 pha, 304 - 456 VA
Công suất >= 30kW/cổng sạc
Giao thức trực tuyến CAN Protocol
Số lượng đầu ra 1 cổng/trụ sạc
Bảo vệ Bảo vệ quá nhiệt, bảo vệ quá tải, bảo vệ ngắn mạch IP:54
Trụ sạc AC 11kW được xây dựng để sạc cho ô tô điện tại các nơi dừng chân công cộng hoặc trạm nghỉ trong thời gian dài.
Hình 3.7: Trụ sạc AC 11kW.
Bảng 3.3: Thông số kỹ thuật trụ sạc AC 11kW.
Kiểu dáng Treo tường và trụ đứng Điện áp vào 3 pha, 304 - 456 VA
Công suất >= 1.2kW/cổng sạc
Giao thức trực tuyến CAN Protocol
Số lượng đầu ra 1 cổng/trụ sạc
Bảo vệ Bảo vệ quá nhiệt, bảo vệ quá tải, bảo vệ ngắn mạch IP:54
3.4.2 Cấu tạo trụ sạc ứng dụng năng lượng gió
Tuabin gió là thành phần quan trọng trong mô hình này, nó có nhiệm vụ thu thập các năng lượng gió và biến từ cơ năng sang điện năng
Tùy vào từng khu vực, địa hình và chi phí khác nhau mà sử dụng các dạng tuabin gió khác nhau. trên ô tô điện.
Tùy vào khu vực mà tuabin có thể làm vật trang trí
Hình 3.8: Các loại tuabin gió có thể sử dụng.
Hình 3.9: Bộ điều khiển sạc.
Có nhiệm vụ kiểm soát dòng sạc từ tuabin gió vào bộ lưu trữ năng lượng.
Tùy vào từng loại tuabin gió và bộ lưu trữ năng lượng khác nhau mà có bộ sạc Để đảm bảo trạm sạc luôn luôn có điện để sạc cho xe vào bất kỳ thời điểm nào thì trạm sạc cần một bộ lưu trữ năng lượng.
Bộ lưu trữ năng lượng có thể sử dụng từ pin hoặc ắc quy tùy theo chi phí và khu vực sử dụng trạm sạc.
Bộ lưu trữ có dung lượng càng cao thì thời gian sử dụng càng lâu và ngược lại.
Vì bộ lưu trữ năng lượng phải sử dụng nạp vào nhiều lần và xả ra liên tục hoặc sâu nên phải sử dụng các loại tốt và độ bền cao.
Hình 3.10: Lưu trữ năng lượng bằng pin hoặc ắc quy.
3.4.2.4 Hệ thống sạc ô tô điện
Có nhiệm vụ biến đổi dòng điện từ bộ lưu trữ năng lượng và sạc vào cho xe
Tùy vào từng trạm sạc mà có thể thay đổi dòng điện khác nhau.
Hệ thống sử dụng 2 nguồn điện song song khi bộ lưu trữ năng lượng hết pin có thể sử dụng năng lượng từ mạng lưới điện.
Hình 3.11: Các trạm sạc có thể sử dụng.
3.4.2.5 Hệ thống quản lý Để đảm bảo tính an toàn và tính ổn định cho hệ thống trạm sạc bằng tuabin gió, hệ thống quản lý có nhiệm vụ giám sát dòng điện đi vào bộ lưu trữ năng lượng của tuabin gió và quá trình sạc ô tô điện của trạm sạc.
Nếu bộ lưu trữ năng lượng đầy thì hệ thống sẽ đẩy dòng điện dư về mạng lưới điện nhà nước để tiết kiệm điện.
Trong quá trình hoạt động nếu hệ thống gặp vấn đề về quá tải hay gặp các lỗi khác thì hệ thống sẽ báo về cho quản lý.
3.4.3 Ưu và nhược điểm của hệ thống
3.4.3.1 Ưu điểm của hệ thống
Bảo vệ môi trường: vì không sử dụng nguồn năng lượng hóa thạch trong hệ thống mà chỉ sử dụng sức gió từ tự nhiên và không tạo ra khí thải gây ô nhiễm môi trường nên rất thân thiện cho người sử dụng.
Trang trí đô thị: Tận dụng tua-bin gió trong các khu đô thị vừa có tác dụng tạo ra nguồn điện năng, vừa đóng vai trò như một điểm nhấn thẩm mỹ, góp phần thu hút du khách.
Không phụ thuộc nhiều vào mạng lưới điện: Vì hệ thống sử dụng bộ lưu trữ năng lượng nên khi mạng lưới điện gặp vấn đề thì trạm sạc vẫn có thể hoạt động trong một khoản thời gian thành điện cho người tiêu dùng và giảm áp lực về thiếu nguồn điện cho nhà nước.
3.4.3.2 Nhược điểm của hệ thống
Chi phí ban đầu: Vì hệ thống tích hợp thêm hệ thống tuabin gió và hệ thống lưu trữ năng lượng nên chi phí ban đầu cao và thời gian thu hồi chi phí có thể kéo dài
Phụ thuộc vào môi trường: Vì hệ thống sử dụng năng lượng gió để lưu trữ năng lượng nên biên độ gió có thể ảnh hưởng đến hiệu xuất lưu trữ có thể sẽ bị thay đổi.Bảo dưỡng và sửa chữa: Hệ thống sử dụng tuabin gió nên phải kiểm tra định kỳ để không ảnh hưởng nhiều đến hiệu suất hoạt động của hệ thống.
Tìm hiểu về năng lượng gió và ứng dụng của nó trong công việc tạo ra điện đã mang lại cái nhìn rõ ràng về một năng lượng sạch và bền vững tương lai Năng lượng gió không chỉ đại diện cho một nguồn năng lượng tái tạo vô tận mà còn là một khả năng quan trọng trong công việc giảm tác động của biến đổi khí hậu và bảo vệ môi trường tự nhiên.
Ngoài những lợi ích về lượng và môi trường, năng lượng gió còn có khả năng đóng góp vào việc cung cấp năng lượng đa dạng Kết hợp với các nguồn năng lượng tái tạo khác như năng lượng mặt trời và năng lượng thủy điện, nó có thể tạo ra một hệ thống năng lượng đa dạng và ổn định, giúp đảm bảo rằng nguồn cung cấp năng lượng không bị gián đoạn
Nhưng để thực hiện mục tiêu này, cần hành động và cam kết toàn cầu về năng lượng tái tạo Cần có sự hỗ trợ chính sách và tư vấn về phát triển và phát triển hệ thống năng lượng gió Cần khuyến khích nghiên cứu và đổi mới để tối ưu hóa hiệu suất và giảm chi phí năng lượng gió.
Tương lai, năng lượng gió không đơn thuần chỉ là phương thức tạo ra điện mà còn là biểu tượng cho sự đổi mới và mối liên kết của con người trong hành trình bảo vệ môi trường Chắc hẳn, năng lượng gió sẽ đóng vai trò quan trọng và bền vững cho tương lai của chúng ta.
