thiết kế, chế tạo mô hình xe điện sử dụng pin mặt trời phục vụ học tập

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH XE ĐIỆN SỬ DỤNG PIN MẶT TRỜI PHỤC VỤ HỌC TẬP Mã số: T2019 - 06 - 120 Chủ nhiệm đề tài: ThS Hồ Trần Ngọc Anh Đà Nẵng, 09/2020 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH XE ĐIỆN SỬ DỤNG PIN MẶT TRỜI PHỤC VỤ HỌC TẬP Mã số: T2019 06 - 120 Xác nhận quan chủ trì đề tài (ký, họ tên, đóng dấu) Chủ nhiệm đề tài (ký, họ tên) ThS Hồ Trần Ngọc Anh DANH SÁCH NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI STT Họ tên HỒ TRẦN NGỌC ANH Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp sở năm 2019 MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương 1- TỔNG QUAN 1.1 TÌNH HÌNH NHIÊN LIỆU HIỆN NAY 1.1.1 Tổng quan tình hình lượng 1.1.2 Tình hình ô nhiễm không khí 1.1.3 Tình hình phát triển xe nước 12 1.2 KHẢO SÁT Ô TÔ ĐIỆN SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 21 1.2.1 Giới thiệu chung 21 1.2.2 Nhu cầu sử dụng xe điện đời sống 21 1.2.3 Hệ thống điện điều khiển xe điện 25 1.2.4 Ơ tơ chạy lượng mặt trời 27 Chương 2: PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 30 2.1 CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI30 2.1.1 Cấu tạo 30 2.1.2 Nguyên lý hoạt động 32 2.1.3 Ứng dụng lượng mặt trời 34 2.2 TÍNH TOÁN PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 40 2.2.1 Tính chọn pin lượng mặt trời 40 2.2.2 Tính chọn điều khiển sạc lượng mặt trời 41 Chương 3: TÍNH TỐN ĐỘNG LỰC HỌC MƠ HÌNH Ơ TƠ CỠ NHỎ 42 3.1 XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ ĐIỆN 42 Chủ nhiệm đề tài: ThS Hồ Trần Ngọc Anh Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp sở năm 2019 3.2 PHÂN TÍCH, CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ BỘ ĐIỀU KHIỂN 44 3.3 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CHO BỘ NGUỒN ẮC QUY 48 Chương 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 50 4.1 CHẾ TẠO MƠ HÌNH 50 4.2 THỬ NGHIỆM, ĐO ĐẠC THÔNG SỐ 52 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 54 Chủ nhiệm đề tài: ThS Hồ Trần Ngọc Anh Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp sở năm 2019 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Biểu đồ tỉ lệ R/P [Năm] theo khu vực năm 2017 biểu đồ lịch sử thay đổi giai đoạn 1997 – 2017 Hình 1.2 Tổng lượng dầu tiêu thụ theo khu vực giới [tỉ tấn] giai đoạn từ 1992 – 2017 Hình 1.3 Nguồn khí thải cháy rừng Hình 1.4 Nguồn khí thải từ ô tô Hình 1.5 Ơ nhiễm mơi trường gây ảnh hưởng lớn đến sức khỏe người Hình 1.6 Dị thường nhiệt độ mặt đất trung bình thời gian 1999-2008 so với 1940-1980 Hình 1.7 Xu hướng phát triển ô tô Hình 1.8 Mẫu xe Mercedes-Benz E320 CDI Bluetec Hình 1.9 Động Skyactiv Mazda Hình 1.10 Xe buýt sử dụng nhiên liệu LPG Hình 1.11 Xe taxi chạy LPG hãng taxi Cửu Long Hình 1.12 Xe buýt chạy CNG Thành phố Hồ Chí Minh Hình 1.13 Mẫu xe điện Tesla model S Hình 1.14 Toyota Prius, mẫu xe hybrid bán chạy giới Hình 1.15 Mẫu xe Immortus nghiên cứu phát triển Hình 1.16 Ơ tơ điện hãng Nissan Hình 1.17 Ơ tơ điện sử dụng Chicago Hình 1.18 Xe đạp điện Vinfast sản xuất Hình 1.19 Tàu điện tự hành tốc độ cao tuyến Paris – Lyon Hình 1.20 Tàu điện ngầm tiện dụng Pháp Hình 1.21 Xe điện hãng Mai Linh Đà Lạt Hình 1.22 Xe điện sử dụng sân golf Hình 1.23 Hệ thống điện điều khiển ô tô điện đại Hình 1.24 Ngun lý làm việc tơ sử dụng lượng mặt trời Chủ nhiệm đề tài: ThS Hồ Trần Ngọc Anh Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp sở năm 2019 Hình 2.1: Một cell pin mặt trời 30 Hình 2.2 Các loại cấu trúc tinh thể pin mặt trời 31 Hình 2.3 Các vùng lượng 33 Hình 2.4 Nguyên lý hoạt động pin lượng mặt trời 34 Hình 2.5 Nhà máy nhiệt điện sử dụng lượng mặt trời sơ đồ điển hình lắp đặt hệ thống điện pin mặt trời nối lưới 36 Hình 2.6 Tháp lượng mặt trời 37 Hình 2.7 Thiết bị sấy khô dùng lượng mặt trời 38 Hình 2.8 Thiết bị chưng cất nước dùng lượng mặt trời 39 Hình 2.9 Động Stirling dùng lượng mặt trời 39 Hình 2.10 Sơ đồ hệ thống lượng mặt trời mơ hình 40 Hình 2.11 Hình ảnh cách bố trí pin mặt trời 40 Hình 2.12 Bộ điều khiển sạc lượng mặt trời 41 Hình 3.1: Sơ đồ ngoại lực tác dụng lên xe 42 Hình 3.2 Đường đặc tính loại động điện 45 Hình 3.3 Động điện 48V-350W 45 Hình 0.4 Kết cấu động điện MY1020ZX 46 Hình 0.5 Bộ điều khiển động điện 46 Hình 0.6 Sơ đồ đấu nối mạch điện điều khiển động điện 47 Hình 0.7 Sơ đồ đấu nối tiếp bình ắcquy (12V- 35AH) 49 Hình 4.1 Sơ đồ tổng thể mơ hình 50 Hình 4.2 Sơ đồ bước thược lắp ráp mơ hình 51 Chủ nhiệm đề tài: ThS Hồ Trần Ngọc Anh Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp sở năm 2019 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Thành phần khí thải động Diesel Bảng 2.1 Cơ cấu nguồn điện lượng mặt trời theo Quy hoạch điện VII 35 Bảng 2.2 Tiềm lý thuyết lượng mặt trời 36 Chủ nhiệm đề tài: ThS Hồ Trần Ngọc Anh THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 1.Thông tin chung: học Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo mơ hình xe điện sử dụng pin mặt trời phục vụ - Mã số: T2019 - 06 - 120 - Chủ nhiệm: ThS Hồ Trần Ngọc Anh - Thành viên tham gia: Không - Cơ quan chủ trì: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật – Đại học Đà Nẵng - Thời gian thực hiện: Từ tháng năm 2019 đến tháng năm 2020 tập 2.Mục tiêu: - Chế tạo hồn chỉnh mơ hình tơ sử dụng lượng mặt trời - Chạy thử nghiệm đánh giá kết hệ thống 3.Tính sáng tạo: Kết hợp hai nguồn lượng từ ắc quy pin mặt trời để cung cấp cho hệ thống điều khiển mơ hình tơ phục vụ học tập Tóm tắt kết nghiên cứu: Thiết lập sở thiết kế hệ thống truyền động điều khiển ô tô điện cỡ nhỏ sử dụng lượng mặt trời, chế tạo mơ hình tạo tiền đề cho việc nghiên cứu chế tạo xe ô tô cỡ nhỏ sử dụng lượng mặt trời Tên sản phẩm: - Mơ hình hệ thống truyền động ô tô cỡ nhỏ sử dụng lượng mặt trời - Báo cáo tổng kết - Bài báo “Tổng quan ứng dụng lượng mặt trời cho hệ thống điều hịa khơng khí tơ” đăng Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ Tập 225, số 06, 2020 - Đại học Thái Nguyên Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết nghiên cứu khả áp dụng: Đề tài thiết lập sở thiết kế hệ thống truyền động điều khiển ô tô điện cỡ nhỏ sử dụng lượng mặt trời, chế tạo mơ hình tạo tiền đề cho việc nghiên cứu chế tạo xe ô tô cỡ nhỏ sử dụng lượng mặt trời Đề tài hướng đến việc ứng dụng thiết bị thực tế trình giảng dạy thực hành cho sinh viên chuyên ngành, đồng thời tăng cường số tín học thực hành chương trình mơn học Hình ảnh, sơ đồ minh họa Pin lượng mặt trời ?C QUY ?C QUY 12V 12V 20AH 20AH MOTOR Sơ đồ hệ thống điều khiển truyền động mơ hình xe điện sử dụng lượng mặt trời Mơ hình thực tế Hội đồng KH&ĐT đơn vị (ký, họ tên) Ngày 20 tháng 06 năm 2020 Chủ nhiệm đề tài (ký, họ tên) Hồ Trần Ngọc Anh XÁC NHẬN CỦA TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM K THUT 225(06) soT Tạp chí Khoa học Công nghƯ oµ 2020 NATURAL SCIENCE – ENGINEERING – TECHNOLOGY Ngo Minh Khoa, Doan Duc Tung - application of dynamic voltage restorer for mitigating voltage sags in distribution networks Bui Hai Le, Nguyen Tien Duy - influence of weight of fuzzy rule on control performance of structure subjected to earthquake Nguyen Duc Binh, Nguyen Kim Son, Le Thu Trang, Ho Thi Tuyen - A study of communication improvment for fleet management systems in internet of thing enviroment using message queuing telemetry transport (MQTT) Duong Ngoc Toan - Synthesis of some METHYLQUINOLIN-2(1H)-ONE −unsaturated ketones from 3-ACETYL-4-HYDROXY-1- Vu Van Tan, Nguyen Minh Trung - Optimal controller design for an active anti-roll bar system on cars Le Thanh Son, Le Cao Khai - Study on using aluminium as electrodes in an electro-coagulation system in order to remove cod of nam son landfill leachate Tran Duc Chuyen, Roan Van Hoa, Le Van Anh, Le Thi Hoan - Study to improve the quality of renewable energy electrical power in the micro - grids Ho Tran Ngoc Anh, Nguyen Minh Tien, Nguyen Le Chau Thanh - A review on solar energy applied for air cooling system in vehicle Nguyen Van Phuong, Dao Khanh Hoai, Tong Minh Duc - Efficient anomaly detection on uav images for search and rescue Bui Minh Quy, Vu Quang Tung, La Thi Cam Van - Synthesis and study adsorption characters of aluminium oxide – polyaniline composite material Tran Quang Huy, Vu Viet Dung - Research on user authentication technique using web portal intergrated firewall and radius server for wireless networking system of thai nguyen university of information and communication technology Nguyen Thi Hanh, Vuong Truong Xuan - Determining total content of Ca, Fe and Zn in hibiscus sabdariffa calyxes by using atomic absorbtion spectroscopy method Vuong Truong Xuan - Analyzing the total content of copper, lead, cadmium and zinc in verbesina calendulacea L plant using ICP-MS method Kieu Quoc Lap, Nguyen Thi Hong - Assessing the quality of water sources for daily-life activities in Tam Duong district, Lai Chau province Le Viet Bau, Trinh Thi Huyen, Trinh Thi Chung, Tran Thi Duyen, Nguyen Van Dang - Critical parameters in perrovskite La0.7Sr0.3Mn1-xMxO3 (x=0, 0.05; M=Al, Ti) Vu Van Nhuong - Synthesis, characterization of Fe-Ti/hydrotalcite materials and using as photocatalysts for Rhodamine-b degradation from aqueous solution Vu Duc Thai, Duong Thi Nhung, Ngo Duc Vinh - A technique for pedestrian detection based on motion features Luu Tuan Duong, Le Thanh Son - Post-treatment of glyphoaste in water by membrane bioreactor (MBR): Study of the parameters effect on the efficiency Duong Hong Viet, Ha Van Tuyen, Tran Hai Dang, Chu Thi Tho - A study on impacts of mining activities on land resources in Trai Cau, Dong Hy commune, Thai Nguyen Roan Van Hoa, Dinh Tho Long - Robotic arm control by using computer vision algorithms with convolutional neural network Phung Thai Duong, Ton Son - Assessment of mangrove forest change in Kien Giang province province according to satellite images in the period of 1988-2018 Content Chu Tien Dung - Multifunctional nanocomposites Fe3O4/ZnO: Synthesis, characteristic for wastewater treatment Mai Manh Trung, Le Trung Thuc, Dao Thi Phuong Anh - Data analysis application and Naïve bayes supervised classification in online payment Chu Duc Toan - Application of anfis controller based on PID for nonlinear objects Tran Quang Huy, Vu Viet Dung, Pham Xuan Kien - Network perfomance analysis of healthcare monitor wireless sensor network Luong Thi Thao Hieu, Le Thi Thu Hien - research iffective of gop struct on quality of H.265 in WLAN enviroment Tran Thi Ngan, Nguyen Thi Dung, Nguyen Long Giang, Tran Manh Tuan - Using complex fuzzy inference system in liver disease diagnosis support Do Thi Ma - SCADA system and application in industrial wastewater treatment Nguyen Anh Tuan - Research on improving some measurements in crude theoretical of incomplete decision tables Nguyen Thi Thu Thuy, Vuong Truong Xuan, Nguyen Ngoc Tung, Pham Thi Thu Ha - analyzing the total content of lead, cadmium and arsenic in artemisia vulgaris L using ICP-MS method Nguyen Thi Thao, Vu Van Nhuong - Research on the possibility of methylene blue degradation on synthesized materials Fe-Ti/hydrotalcite under led light Nguyen Quynh Hoa - General quasi-equilibrium problem and economic significance Tran Huu Tinh, Vo Ngoc Dieu, Quyen Huy Anh - Overview of transmission expansion planning Le Duc Tung - Eigenvalue method for subsynchronous resonance analysis Application for IEEE FIRST BENCHMARK model Nguyen Thi Thu Hien, Chu Duc Thanh, Hoang Van Hoan, Tran Quoc Hoan, Nguyen Duc Tuong, Nguyen Duy Cuong - Synthesis of Cu(Zn,Sn)Se2 nanoparticles for absorber layer applications in solar cells Chu Manh Nhuong, Nguyen Thi Anh Tuyet, Nguyen Van Que - Liquid-liquid extration of Zirconium (IV) using high amine CTBA/n-HEXAN from sunfuric acid media Pham Duc Long - Oriented morphology and application to count the number of steelbars in the bunches by image processing Tran Hue Minh, Nguyen Van Ninh - The higher topological complexity of a complement of complex lines arrangement Ho Mau Viet, Mac Thi Phuong, Le Hoang Hiep, Dinh Van Nam - Designing a surveillance, measurement and control system for supplying livestock and farm labview platform - based Tran Hai Dang, Duong Hong Viet, Vu Thi Hong Hanh, Nguyen The Hung - Research the ability of fog harvesting into clean water from some natural yarns Le Thi Giang, Nguyen Thi My Ninh - Testing bioactive and determination of jatrorrhizine content by using LC/MS method in the stem of Mahonia Nepaulensis DC in Dai Tu, Thai Nguyen Page Hoang Van Thuc - Designing rice warning system based on iot platform application for northern mountains Ha Thanh Tung - Optimizing the usage schedule for air conditioning load based on load aggregator Nguyen Thi Khanh Van, Nguyen Thi Ha, Vu Hong Hanh, Nguyen Thi Hien, Ha Xuan Linh - Research of optical exploitation on the use of TiO filter materials manufactured by electrophoresis method Doan Trong Hieu, Trinh Van Ha, Hoang Van Linh - Fixed point theorems for Kannan type mappings in cone metric spaces Nguyen Hien Trinh, Vu Vinh Quang - The application of range clustering method in community detecting problem Duong Quoc Hung, Nguyen Huu Cong, Nguyen The Cuong - Starting the large synchronous motor by speed method Dam Bao Loc, Nguyen Duy Cuong - An experiment for combination of the accurate linear controller and an input disturbance estimator based on time receding optimization for trms in the laboratory Cao Truong Son, Nguyen The Binh, Nguyen Thi Minh Thanh, Luong Duc Anh, Nguyen Thanh Lam Environmental impact auditing for khe giang solid waste treatment factory in Uong Bi city, Quang Ninh province Content Nguyen Thanh Ha, Pham Thi Ngoc Dung, Ha Thanh Tung - Some issues about planning, operating, and comunication in low voltage intelligent distribution network Pham Thanh Long, Vũ Van Tien, Le Manh Dat, Lam Van Thien - Research, design, manufacture and application of non-contact body thermometer gauges for prevention of Covid-19 infection Ngo Thi Tu Quyen, Nguyen Nhu Trang - Exploiting mathematics - informatics interdisciplinary relationship in teaching about solving exercises on the relations between the quantities of arithmetic sequences Nguyen Thi Nham Tuat - Evaluating current status and proposing solutions for domestic solid wastes management in Bacninh province Trinh Ngoc Hien, Mai Huu Thuan, Nguyen Duc Thang - The design, manufacure and application blood vessels detection device in defining the children’s veins Pham Thi Lien, Tran Tuan Viet, Nguyen Quang Hiep, Nguyen Thu Phuong, Tran Thi Tuyet - Tools collect customer data from social networks, applications for small and medium enterprises Chu Manh Nhuong, Pham Van Huan, Nguyen Thi Minh Tam, Ly Thi Van, Bui Van Ly - synthesis of nanocomposite ZrO2/ZnO and ZrO2/CuO doped Ce4+ applications in photocatalytic Dinh Quy Long, Nguyen The Dung, Pham Xuan Kien - Researching and designing power supplies for telecommunications stations using solar energy Le Hoang Hiep, Nguyen Lan Oanh, Do Dinh Luc, Nguyen Thi Bich Nga - Study to improve of automatic control system in tea black production ferment processing by applying of digital image processing technology Ngo Van Gioi, Cao Minh Chinh, Nguyen Thi Nham Tuat - The current situation and solutions to improve the efficiency of domestic solid waste management in Dien Bien district, Dien Bien province Lai Van Trung, Hoang Phuong Khanh, Quach Mai Lien, Nguyen Viet Hoang - Solving system of nonlinear equations by the third – oder Newton – Krylov method Nguyen Van Tuan - Investigating performance (BER, SNR) of analog radio-over-fiber (ARoF) and digital radio-over-fiber (DRoF) systems Mai Van Tuan, Le Thi Phuong, Vu Anh Duc, Nguyen Xuan Bach, Mai Xuan Dung - Enhanced energy transfer in carbon quantum dot solids Dinh Van Tiep, Pham Thi Thu Hang - Constructing the implimentation to the continuous block BDF methods Vatsana Inthapasong, Vu Thi Hau - Preparation of charcoal from soybean residue and study on absorption capacity for Cr(VI) Nguyen Van Phu - Continuity of the complex hessian operator on cegrell’s classes of msubharmonic functions and its application Nguyen Tat Thang, Vu Thi Thu Loan - Iterative method for solving a minimum norm solution of split feasibility problem Le Huu Ton, Nguyen Hoang Ha - Character recognition for license plate recognition traffic camera in Vietnam Page Tran Dinh Hung, Nong Quynh Van - Using quasi-uniform grids for solving the biharmonic equation with dirichlet boundary conditions in semistrip Giap Thi Thuy Trang, Phan Dinh Quang - Design virtual experiment about resistor bridge circuit and rectified current circuit by Matlab 8.0 software to support teaching and learning program at high school Nguyen Van Manh - The relationship between extremal principle with Farkas lemma in infinite dimensons Banach space Dang Xuan Bao, Tran Thi Xuyen, Hoang Thu Phuong, Nguyen Thi Hong Ha - Research and building multi factor authentication system for website Nguyen Thi Bich Diep, Dinh Quy Long, Doan Manh Cuong - Research and design of braille learning aids for visually impaired people applying IOT technology Nguyen Thanh Tung, Do Thi Loan - Application of internet of things into the construction of air quality management and supervision system Content Nguyen Thi Thanh Thuy, Cao Thi Thanh Hai, Nguyen Thi Hue, Dinh Hung Manh, Vu Hong Ky, Do Khanh Tung, Nguyen Thanh Huong, Nguyen Thi Ngoc Anh - enhancement of perpendicular exchange bias in [Co/Pd]/IrMn system by ultrathin CoFe insertion layer Cao Xuan Tuyen, Nguyen Thi Huong - Design, construction of digital over votage protection relay with independent time characteristics for teaching at the department of electrical engineering at University of Technology - Thai Nguyen University Le Son Thai, Luong Thi Ngoc Ha, Do Thi Phuong, Nguyen Thi Thanh Tam, Dinh Xuan Lam - Applying spatial partitioning technique for smoke simulation in virtual reality Le Thi Thu Phuong, Dang Thi Loan Phuong - Sliding mode control for asynchronour Pham Thi To Oanh - Assessment on management of domestic solid wastes and solutions in Dong Hung district, Thai Binh Le Trieu Tuan, Ly Thu Trang - Overview of big data analytics in e-commerce Nguyen Thi Thanh Nhan - A late fusion method for multi-organ plant identification Dinh Dieu Hang, Tran Van Su, Nguyen Thuy Trang, Pham Van Ngoc - Necessary efficiency conditions for the local henig efficient solutions of vector equilibrium problems with constraints in terms of Studniarski’s derivatives TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CHO HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ Ơ TƠ Hồ Trần Ngọc Anh, Nguyễn Minh Tiến*, Nguyễn Lê Châu Thành Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật - ĐH Đà Nẵng TÓM TẮT Việc đậu xe trời làm nhiệt độ bên xe tăng cao, dẫn đến tiêu tốn nhiều nhiên liệu cho hệ thống điều hịa sinh nhiều loại khí thải có hại Do cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch tình trạng báo động hiệu ứng nhà kính nên việc làm mát cho xe mà động không cần hoạt động vấn đề quan tâm lớn từ nhà nghiên cứu công ty sản xuất tơ Với nóng lên tồn cầu chủ đề trở nên nóng hết Vì vậy, báo cáo nhằm mục đích khái quát số nghiên cứu sử dụng lượng mặt trời cho hệ thống điều hịa tơ Hơn nữa, báo cáo số vấn đề tồn tại, ưu nhược điểm nghiên cứu Đồng thời, sở để nghiên cứu áp dụng cho phương tiện giao thơng vận tải Việt Nam, quốc gia có tiềm lớn lượng tái tạo nói chung đặc biệt lượng mặt trời Từ khóa: Hệ thống làm mát khơng khí dùng lượng mặt trời; lượng tái tạo; điều hịa tơ; pin quang điện; hiệu ứng nhà kính Ngày nhận bài: 01/3/2020; Ngày hoàn thiện: 27/4/2020; Ngày đăng: 04/5/2020 A REVIEW ON SOLAR ENERGY APPLIED FOR AIR COOLING SYSTEM IN VEHICLE Ho Tran Ngoc Anh, Nguyen Minh Tien*, Nguyen Le Chau Thanh DNU - University of Technology and Education ABSTRACT The temperature increases rapidly inside the vehicles when they park under the blazing sun, leading to more fuel consumption for air conditioners and harmful emissions from the internal combustion engine (ICE) Due to the depletion of fossil fuel and the serious greenhouse effect, cooling the vehicle cabin without running the ICE or the electric motor has attracted many researchers and automotive manufacturers Furthermore, due to global warming, this topic currently becomes hot and requires more attention Hence, this report aims to review the most exciting studies of the solar-powered air condition system for vehicle cabins Moreover, the report also reveals some major issues, advantages, and disadvantages of the aforesaid studies Meanwhile, the information in this report could be a baseline for researching and applying similar solar-powered air cooling system into transportation in Vietnam, a potential country with substantial renewable energy such as wind, biomass, and solar energy Keywords: Solar-powered air cooling system; renewable energy; air condition system; photovoltaic cell; greenhouse effect Received: 01/3/2020; Revised: 27/4/2020; Published: 04/5/2020 * Corresponding author Email: minhtien.dct.udn@gmail.com 52 http://jst.tnu.edu.vn; Email: jst@tnu.edu.vn Hồ Trần Ngọc Anh Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ ĐHTN Giới thiệu Sự cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch với nóng lên tồn cầu bắt buộc nhà sản xuất ô tô phải cải tiến công nghệ tìm kiếm nguồn lượng thay Rất nhiều nghiên cứu tập trung vào phát triển xe ô tô hybrid ô tô điện (EVs) nhằm tiết kiệm lượng giảm thiểu lượng khí thải động đốt (ĐCĐT) [1] Tuy nhiên tất loại ô tô gặp phải vấn đề phổ biến nhiệt độ bên xe tăng lên đáng kể xe đậu đỗ trời nắng nóng gây hại đến tuổi thọ thiết bị nội thất tơ, giải phóng nhiều loại khí độc từ sản phẩm da, nhựa xe bị làm nóng Nguy hiểm trẻ em bị chết ngạt trường hợp bị bỏ quên xe Đồng thời, lượng lớn nhiên liệu lượng điện cần tiêu thụ cho máy điều hòa cần làm mát xe tạo nhiều khí thải có hại từ ĐCĐT Vì vậy, làm mát cho khoang xe sử dụng nguồn lượng thay cho lượng từ ĐCĐT thu hút nhiều ý nhà nghiên cứu nhà sản xuất ô tô Năng lượng mặt trời biết đến nguồn lượng tái tạo, ứng dụng rộng rãi để cung cấp nhiệt điện [2] Dễ thấy nay, sử dụng lượng mặt trời cho hệ thống điều hịa khơng khí (AC) quan tâm tồn cầu [3]-[8] vừa tiết kiệm lượng vừa thân thiện mơi trường Các hệ thống có hai loại chuyển đổi lượng chủ yếu: (1) quang điện (PV) (2) quang nhiệt [3], loại PV sử dụng phổ biến giá thành thấp Trong lĩnh vực tơ, có nhiều nghiên cứu thử nghiệm sử dụng lượng mặt trời cho hệ thống điều hịa tơ Abraham cộng [4] chế tạo ứng dụng dàn lạnh nhiệt - quang điện để tản nhiệt cho xe Kết cho thấy, nhiệt độ bên khoang xe giảm tới nhiệt độ mơi trường xung quanh Tương tự, nhóm Pan [6] Qi [7] thiết kế hệ thống điều hịa tơ dùng lượng mặt trời dựa truyền lượng không dây http://jst.tnu.edu.vn; Email: jst@tnu.edu.vn 225(06): 52 - 57 Pang cộng [8] thiết kế hệ thống điều hòa lượng mặt trời có cơng suất tối thiểu 1500W dùng máy nén điện chiều Kết cho thấy nhiệt độ bên khoang xe giảm xuống xấp xỉ 250C Năm 2010, hệ thống "i-Cool Solar" cho xe tải giới thiệu hợp tác sản xuất 03 công ty Mitsubishi Chemical Corporation, ICL Nippon Fruehauf [9] Theo pin PV Mitsubishi lắp khung Nippon Fruehauf chúng gắn cố định đỉnh thùng chứa xe tải, để nạp điện cho máy điều hịa khơng khí cabin xe khơng chuyển động Sử dụng "i-Cool Solar" tiết kiệm khoảng 1,8 lít dầu nhẹ xe không di chuyển xe di chuyển khoảng 1% nhiên liệu năm, tùy thuộc vào tình hình thời tiết điều kiện lái xe Cụ thể, xe tải 10 tiết kiệm khoảng 1.500 lít dầu nhẹ Cơng suất tối đa pin 900W điện thừa lưu trữ pin để sử dụng vào ngày thời tiết u ám Tương tự, hệ thống điều hòa dùng lượng mặt trời sử dụng rộng rãi phương tiện giao thông công cộng số dịng xe tải Hồng Kơng [10] Tất nghiên cứu [4], [6]-[10] chứng tỏ hệ thống điều hịa tơ dùng lượng mặt trời thực chủ đề nóng, thu hút quan tâm nhà nghiên cứu công ty sản xuất ô tô việc cố gắng giảm mức độ tiêu thụ nhiên liệu lượng khí thải Theo Daine Loh, nhà phân tích nghiên cứu Fitch Solutions, Việt Nam có tiềm lớn việc phát triển lượng tái tạo, lượng mặt trời động lực chưa khai thác đáng kể [11] Daine Loh dự đoán trữ lượng lượng mặt trời Việt Nam khoảng 8GW vào năm 2028 Theo báo cáo Jason Thomas [12], Việt Nam nước đứng đầu thị trường lượng mặt trời Trữ lượng trạm lượng mặt trời lắp đặt thêm tăng nhanh chóng từ năm 2010 đến 86MW vào năm 2018 53 Hồ Trần Ngọc Anh Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ ĐHTN 4,45GW năm 2019 Với tiềm lượng mặt trời, việc ứng dụng chúng vào phương tiện giao thông vận tải, cụ thể hệ thống điều hịa tô khả thi Việt Nam Theo hiểu biết tác giả, vấn đề thu hút nhiều quan tâm nhà nghiên cứu chưa nghiên cứu, ứng dụng Việt Nam Vì vậy, báo nhằm mục đích khái quát số nghiên cứu công nghệ ứng dụng lượng mặt trời cho hệ thống điều hịa tơ giới Đồng thời, báo cáo số vấn đề tồn tại, ưu nhược điểm nghiên cứu Đây sở để nghiên cứu áp dụng cho phương tiện giao thông vận tải Việt Nam, quốc gia có tiềm lớn lượng mặt trời Sơ đồ hệ thống điều hịa tơ sử dụng lượng mặt trời Hệ thống điều hịa sử dụng lượng mặt trời thơng thường bao gồm ba phần (1) pin mặt trời (PV), (2) truyền lưu trữ lượng (3) kiểm soát nhiệt độ khoang xe hệ thống điều hịa mơ tả hình Nguồn điện từ pin PV lưu trữ bình ắc qui thơng qua điều khiển sạc truyền không dây [6] Các cảm biến nhiệt độ phát nhiệt độ thực khoang xe thơng qua điều khiển, hệ thống điều hịa hoạt động nhờ nguồn điện từ bình ắc quy Để tiện theo dõi hoạt động hệ thống điều hịa nhiệt độ khoang xe khơng có người bên xe không vận hành, số nghiên cứu kết nối điều khiển với điện thoại thông minh thông qua số ứng dụng tích hợp sẵn [5], [6] Tùy thuộc mục đích sử dụng công suất pin PV, hệ thống điều hịa loại quạt gió thơng thường [6], loại làm mát kiểu nhiệt - điện [5] loại dùng máy nén sử dụng dòng điện chiều [8] 225(06): 52 - 57 đậu đỗ trời nắng nóng Khác với dịng sản phẩm điều hịa thương mại, tài xế điều khiển quạt gió theo dõi nhiệt độ bên khoang xe thiết bị ngoại vi máy tính, điện thoại thơng minh thơng qua mạng khơng dây Ngồi phận hình 1, hệ thống sử dụng làm mát kiểu nhiệt điện phần mềm giao tiếp hình Bộ làm mát kiểu nhiệt điện (TEC) hình 2(a) có cơng suất tiêu thụ khoảng 240W Ưu điểm TEC có kết cấu nhỏ gọn, không dùng môi chất lạnh nên thân thiện mơi trường, khơng có phần chuyển động nên bảo dưỡng dễ dàng Kết thử nghiệm mơ hình xe tơ (hình 2c) với pin PV có cơng suất 5W cho thấy nhiệt độ trung bình bên xe giảm khoảng 14,8% sau 15 phút so với nhiệt độ ban đầu Tuy nhiên, hệ thống áp dụng xe mơ hình tích khoang xe nhỏ, áp dụng xe không vận hành Một số nghiên cứu tiêu biểu Nhóm nghiên cứu Shams [5] thiết kế hệ thống làm mát với giá thành thấp để làm giảm nhiệt độ bên khoang xe tơ Hình Sơ đồ tổng quan hệ thống điều hòa sử dụng lượng mặt trời Tương tự trên, nhóm Pan [6] dùng truyền khơng dây để chuyển lượng điện từ pin PV tới siêu tụ điện Đặc biệt, pin PV lắp đặt 54 http://jst.tnu.edu.vn; Email: jst@tnu.edu.vn Hồ Trần Ngọc Anh Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ ĐHTN khung có dạng chữ “M” thay đổi kích thước nhờ mơ tơ điện, kích thước tối đa 145mm175mm445mm Ngồi ra, quạt gió thơng thường sử dụng để làm mát khoang xe Với thiết kế này, công suất tối đa sau chuyển đổi khoảng 2.181W với hiệu suất 60,3% Kết mô cho thấy, nhiệt độ trung bình bên khoang xe giảm xuống khoảng 4,20C cao khoảng 80C Hệ thống Pan (hình 3) sử dụng xe không vận hành phải tháo xe chạy Mặc dù nhiệt độ khoang xe giảm từ 30C đến 0C, hai hệ thống [5], [6] có cơng suất nhỏ thiết kế cho xe ô tô chế độ khơng vận hành, chưa thay hồn tồn hệ thống điều hịa tơ thơng dụng trường hợp xe vận hành Sử dụng hệ thống Pan [6], Qi cộng [7] thay quạt 225(06): 52 - 57 làm mát vật liệu trao đổi nhiệt (PCM, mô tả hình 4) để hấp thụ nhiệt từ khơng khí nóng tạo khơng khí mát thổi vào khoang xe Kết cho thấy, với nhiệt độ khơng khí nóng đầu vào PCM dao động mức 500C - 600C [7], nhiệt độ khơng khí mát đầu giảm mức 320C thời gian trì khơng khí mát phụ thuộc vào nhiệt độ khơng khí nóng đầu vào vận tốc dịng khí lưu thơng PCM Nhiệt độ khơng khí đầu vào tốc độ lưu thơng cao thời gian trì khơng khí mát ngắn Tuy nhiên, nghiên cứu kiểm tra trao đổi nhiệt thiết bị làm mát sử dụng PCM phịng thí nghiệm chưa cho thấy độ giảm nhiệt độ bên khoang xe so với nhiệt độ môi trường xung quanh (a) (b) (c) Hình (a) Bộ làm mát kiểu nhiệt-điện, (b) Ứng dụng điều khiển hệ thống AC điện thoại thông minh, (c) Xe mô hình dùng để kiểm tra [5] (a) (b) Hình (a) Sơ đồ hệ thống làm sử dụng lượng mặt trời kết hợp truyền lượng không dây (b) Lắp đặt thử nghiệm hệ thống xe ô tô [6] 1.Năng lượng mặt trời, Tấm pin PV giá đỡ (có thể gấp-mở được), Bộ truyền lượng không dây, Siêu tụ điện, Quạt làm mát, Vùng nhiệt độ cao, Vùng nhiệt độ thấp http://jst.tnu.edu.vn; Email: jst@tnu.edu.vn 55 Hồ Trần Ngọc Anh Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ ĐHTN Hình Mơ hình thiết bị làm mát sử dụng vật liệu hấp thụ nhiệt PCM hệ thống Qi cộng [7] Thùng chứa nước, Van, Bơm khơng khí thùng chứa, Bộ trao đổi nhiệt dùng PCM, Không khí vào, Khơng khí Gần nhóm Pang [8] thử nghiệm máy nén điện chiều cho hệ thống điều hòa sử dụng lượng mặt trời Để chọn cơng suất pin PV thích hợp, xạ mặt trời nhiệt độ môi trường đo đạc cẩn thận Quá trình thử nghiệm thực vào lúc 12:30 pm đến 14:00 pm xạ mặt trời nhiệt độ môi trường đạt mức cao nhất, 900W/m2 38 0C Tấm pin PV sử dụng nghiên cứu có kích thước 1661mm  661mm, cơng suất đầu 165W (ở 250C 1000 W/m2) Kết thử nghiệm trực tiếp xe (như hình 5) cho thấy, nhiệt độ bên khoang xe giảm đến 250C, tương tự với hệ thống điều hịa thơng dụng tô 225(06): 52 - 57 Những kết nghiên cứu [4]-[8] tồn số hạn chế cơng suất nhỏ làm mát xe khơng vận hành chưa thể thay hồn tồn hệ thống điều hịa tơ thơng dụng, thay việc bố trí lắp đặt pin PV gặp khó khăn yêu cầu công suất đầu pin phải đủ lớn để dẫn động máy nén chiều Tuy nhiên, kết thử nghiệm cho thấy tính khả thi việc ứng dụng lượng mặt trời cho hệ thống điều hịa tơ, đồng thời lượng dự trữ dùng cho hệ thống điện trang thiết bị tiện nghi khác xe Kết luận Hệ thống điều hòa cho xe sử dụng lượng mặt trời thu hút nhiều quan tâm nhà nghiên cứu ngành cơng nghiệp tơ góp phần tiết kiệm lượng thân thiện với môi trường, đồng thời bảo vệ nội thất xe trạng thái tốt Có thể nói, chủ đề nóng quan tâm Mặc dù tồn số nhược điểm với phát triển công nghệ tương lai, tồn giải khắc phục Những thông tin khái quát nghiên cứu ứng dụng báo sử dụng để làm sở nghiên cứu cho điều kiện thực tế Việt Nam, quốc gia có tiềm lớn lượng mặt trời Lời cám ơn Nghiên cứu tài trợ quỹ phát triển khoa học công nghệ Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật - Đại học Đà Nẵng đề tài cấp sở T2019-06-120 TÀI LIỆU THAM KHẢO/ REFERENCES Hình Lắp đặt thử nghiệm xe thực tế Nhiệt độ bên khoang xe theo dõi thông qua cảm biến nhiệt độ bố trí ghế trước, giữa, ghế sau bên hông xe [8] 56 [1] F Fazelpour, M Vafaeipour, O Rahbari, and M A Rosen, "Intelligent optimization to integrate a plug-in hybrid electric vehicle smart parking lot with renewable energy resources and enhance grid characteristics," Energy Conversion and Management, vol 77, pp 250-261, 2014 http://jst.tnu.edu.vn; Email: jst@tnu.edu.vn Hồ Trần Ngọc Anh Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ĐHTN [2] S Mekhilef, R Saidur, and A Safari, "A review on solar energy use in industries," Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol 15, no 4, pp 17771790, 2011 [3] R Gugulothu, N S Somanchi, H B Banoth, and K Banothu, "A Review on Solar Powered Air Conditioning System," Procedia Earth and Planetary Science, vol 11, pp 361-367, 2015 [4] A G Abraham, B Jacob, D G Vinu, and D J Vinu, "Photovoltaic driven thermoelectric refrigerator for car heat dissipation during sunny days," International Journal for Innovative Research in Science & Technology, vol 1, no 11, pp 337-342, 2015 [5] S Shams, K Poon, A Aljunaibi, M Tariq, F Salem, and D Ruta, "Solar powered air cooling for idle parked cars: Architecture and implementation," presented at the 2015 11th International Conference on Innovations in Information Technology (IIT), 2015 [6] H Pan et al., "A portable renewable solar energy-powered cooling system based on wireless power transfer for a vehicle cabin," Applied Energy, vol 195, pp 334-343, 2017 [7] L Qi et al., "A portable solarpowered air-cooling system based on phasechange materials for a vehicle cabin," Energy 225(06): 52 - 57 Conversion and Management, vol 150, pp 148-158, 2017 [8] W Pang, H Yu, Y Zhang, and H Yan, "Solar photovoltaic based air cooling system for vehicles," Renewable Energy, vol 130, pp 25-31, 2019 [9] L Edwards, "Introducing the i-Cool Solar air conditioning for trucks", 2010 [Online] Available: https://phys.org/news/2010-10-i-cool-solarair-conditioning-trucks.html [Accessed Feb 15, 2020] [10] W Lai, "Solar-powered airconditioning system for vehicles", 2011 [Online] Available: https://phys.org/news/2011-10solar-powered-air-conditioning-vehicles.html [Accessed Feb 15, 2020] [11] D Loh, "Vietnam’s solar opportunities shine bright", 2019 [Online] Available: https://www.pvmagazine.com/2019/12/23/vietnams-solaropportunities-shine-bright/ [Accessed Feb 15, 2020] [12] J Thomas, "Vietnam leading ASEAN’s solar PV market", 2019 [Online] Available: https://theaseanpost.com/article/vietnamleading-aseans-solar-pv-market [Accessed Feb 15, 2020] http://jst.tnu.edu.vn; Email: jst@tnu.edu.vn 57 ... cạnh mơ hình xe điện sử dụng pin lượng mặt trời sinh viên thực tập trường đại học nhiều hạn chế Chính đề tài Thiết kế, chế tạo mơ hình xe điện sử dụng pin mặt trời phục vụ học tập thực cấp thiết. .. điện cỡ nhỏ sử dụng lượng mặt trời, chế tạo mô hình tạo tiền đề cho việc nghiên cứu chế tạo xe ô tô cỡ nhỏ sử dụng lượng mặt trời Tên sản phẩm: - Mơ hình hệ thống truyền động ô tô cỡ nhỏ sử dụng. ..ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH XE ĐIỆN SỬ DỤNG PIN MẶT TRỜI PHỤC VỤ HỌC TẬP Mã số: T2019