NGHIÊN cứu và CHẾ tạo THIẾT bị sử DỤNG NĂNG LƯỢNG GIÓ để CHIẾU SÁNG KHU CÔNG CỘNG

Hiện nay, các nguồn năng lượng hóa thạch đang đứng trước nguy cơ cạn kiệt trong khi nhu cầu năng lượng ngày càng tăng. Do đó, việc nghiên cứu ứng dụng các nguồn năng lượng tái tạo để thay thể một phần nguồn năng lượng hóa thạch đang được triển khai. Thành phố Đà Nẵng đang thực hiện dự án tiết kiệm năng lượng để tiến tới đạt thành phố xanh, một trong những hướng nghiên cứu là tận dụng nguồn năng lượng gió để phát điện chiếu sáng cho các khu công cộng, khu resort dọc theo bờ biển Đà Nẵng. Ngoài ra, thiết bị tuabin gió lắp đặt ở nơi công cộng và du lịch làm cho người dân càng có ý thức sử dụng tiết kiệm năng lượng điện và mỹ quan cho Thành phố du lịch. Kết quả nghiên cứu là tính toán, thiết kế chế tạo động cơ savonius phù hợp với tốc độ gió ở Đà nẵng để chiếu sáng cục bộ, thực hiện các thí nghiệm để xác định công suất, hiệu suất thực tế của thiết bị. Từ khóa: Năng lượng gió; thay thế năng lượng hóa thạch; tiết kiệm năng lượng; động cơ savonius; tuabin gió.

GVHD: Ths Phạm Duy Vũ

Ks Nguyễn Đức Minh

SVTH : Võ Văn Pháp

Mai Trung Hùng

NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG GIÓ ĐỂ CHIẾU

SÁNG KHU CÔNG CỘNG

Nội dung chính

I Giới thiệu

II Lý thuyết tua bin gió

III Chế tạo động cơ Savonius

IV Kết quả và giải pháp

V Kết luận

1.GIỚI THIỆU

1.1 Tình hình tiêu thụ điện năng tại Thành phố Đà Nẵng 1.2 Các nguồn năng lượng tái tạo

 Năng lượng mặt trời

 Năng lượng gió

 Biogas

 Biomass

1.3 Mục đích và ý nghĩa việc tận dụng năng lượng gió

 Mục đích : Chiếu sáng khu công cộng, trạm cứu hộ, resort ven biển

 Ý nghĩa : + Tiết kiệm năng lượng

+ Giáo dục + Mỹ quan

2 LÝ THUYẾT TUABIN GIÓ

2.1 Các loại tuabin gió chính

2.1.1 Động cơ gió trục ngang

Loại 1 cánh

Loại 2 cánh

Loại 3 cánh

Loại nhiều cánh quay chậm

2.1.2 Động cơ gió trục đứng

• Động cơ gió Darrieus

• Động cơ gió Savonius

Các loại động cơ gió cải tiến

2 LÝ THUYẾT TUABIN GIÓ

2.2 Động cơ gió Savonius

2.2.1 Động cơ gió Savonius

2.2.2 Lý thuyết tính toán động cơ Savonius

Công suất luồng gió tác động vào diện tích quạt:

P Q = ½.C p  kk. v 3 2π.R.H, W π.R.H, W

• ρ kk : khối lượng riêng của không khí : ρ kk = 1,2255kg/m 3

• C p : Hệ số sử dụng năng lượng gió, chọn C p = 0,3 ứng e/d=1/6

• v: Vận tốc gió trung bình m/s, chọn v = 3,5 m/s

• H: Chiều cao cánh Savonius, m

• Khoảng cách khe hở giữa 2 cánh: e = R/5,5

• Đường kính 1 mặt cong của cánh Savonius: d = R + e/2

• Mối quan hệ giữa chiều cao và bán kính cánh: H/D = 2

2 LÝ THUYẾT TUABIN GIÓ

2.3 Máy phát điện xoay chiều 1 pha

Các thông số kỹ thuật khi thiết kế:

• Dòng điện của máy: I = ,A

• Bước cực: τ = , cm

• Chiều dài mặt cực từ ,cm

• Tiết diện dây dẫn s= mm2

os

P

2

D P



.

b  a 

i j

3.1 Các thông số kỹ thuật của động cơ

hiệu Công thức Kết quả Đơn vị

Đường kính Rotor,

Tầng

cánh I

Đường kính

Tầng

cánh II Chiều caoĐường kính h2 400 mm

cánh

Tỉ số AR AR AR= H/D 2

9,5AH

v

R

.



3 CHẾ TẠO ĐỘNG CƠ SAVONIUS

3.2 Các chi tiết chính

Cánh Savonius

Máy phát điện xoay chiều 1 pha Rotor

Stator

Mạch nạp và bình acquy

Bóng đèn LED

Thiết bị hoàn chỉnh

VIDEO ĐỘNG CƠ CHẠY THỰC NGHIỆM

4 Kết quả thực nghiệm

4.1 Bảng kết quả đo công suất theo tốc độ gió

4.2 Quan hệ giữa công suất lý thuyết và công suất thực tế theo tốc độ gió

4.3 Bàn luận

• Thời gian khởi động và công suất phụ thuộc lớn vào tốc độ gió

• Tăng số vòng dây, tiết diện, nam châm

• Công suất lý thuyết và thực tế sai lệch (30-60)%

• Tăng tốc độ quay bằng cánh hướng gió hoặc thiết kế biên dạng cánh kiểu xoắn ốc 3D

• Bố trí cánh hướng gió

• Biên dạng cánh kiểu xoắn ốc 3D

Lần đo Tốc độ gió

m/s

Công suất quạt, W

Công suất động cơ , W

Hiệu suất động cơ

Công suất

lý thuyết, W

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

4 Kết quả thực nghiệm

Bố trí cánh hướng gió

4 Kết quả thực nghiệm

Thiết kế biên dạng cánh xoắn ốc 3D

5 KẾT LUẬN

 Động cơ chạy ổn định và đạt hiệu suất cao với tốc độ gió từ 3,3-5 m/s

 Mở ra hướng nghiên cứu và hoàn thiện hơn

 Chú ý việc bảo vệ động cơ khi có gió bão

 Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo các loại động cơ khác nhau để chọn loại có hiệu suất cao nhất

Tính kinh tế

Giá thành Động cơ: cuộn dây và

nam châm

240.000 vnd

Cánh Savonius 450.000 vnd

Bình acquy 12V 250.000 vnd

Bo mạch chuyển đổi 120.000 vnd

Bóng đèn LED 150.000 vnd

Tổng chi phí đầu tư : 1.210.000 vnd

100 Bóng đèn LED công suất = 1/3 Công suất đèn đường 800-1500w

Giá điện 300x10x1350= 1.215.000vnd

CẢM ƠN CÁC THẦY CÔ ĐÃ CHÚ Ý

LẮNG NGHE