0

TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CHO HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ Ô TÔ

6 25 0
  • TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI  CHO HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ Ô TÔ

Tài liệu liên quan

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 14/01/2021, 14:02

Tuy nhiên, những kết quả thử nghiệm trên cho thấy tính khả thi của việc ứng dụng năng lượng mặt trời cho hệ thống điều hòa ô tô, đồng thời năng lượng dự trữ có thể dùng cho c[r] (1)TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CHO HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ Ô TÔ 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 hòa 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 ô tô 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 thông 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 hồn 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 (2)1 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 môi 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 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 250 (3)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 tơ 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 2 Sơ đồ hệ thống điều hịa tơ sử dụng năng 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 thông qua điều khiển sạc truyền không dây [6] Các cảm biến nhiệt độ phát nhiệt độ thực khoang xe thông qua điều khiển, hệ thống điều hòa hoạt động nhờ nguồn điện từ bình ắc quy Để tiện theo dõi hoạt động hệ thống điều hòa nhiệt độ khoang xe khơng có người bên xe không vận hành, số nghiên cứu kết nối điều khiển với điện thoại thơng minh thơng qua số ứng dụng tích hợp sẵn [5], [6] Tùy thuộc mục đích sử dụng cơng 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] 3 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 ô tô 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, khơng dùng môi chất lạnh nên thân thiện môi trường, 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 Bộ điều khiển sạc Ắc qui Cảm biến nhiệt độ Máy điều hòa Dàn lạnh Bộ điều khiển Hình Sơ đồ tổng quan hệ thống điều hòa sử dụng lượng mặt trời (4)khung có dạng chữ “M” thay đổi kích thước nhờ mơ tơ điện, kích thước tối đa 145mm175mm445mm Ngồi ra, quạt gió thông 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 mơ 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 80C, hai hệ thống [5], [6] có công suất nhỏ thiết kế cho xe ô tô chế độ không 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 làm mát vật liệu trao đổi nhiệt (PCM, mơ 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 500 C - 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 phòng 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 thơng minh, và (c) Xe mơ 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 1 2 3 4 5 6 (5)Hình Mơ hình thiết bị làm mát sử dụng vật liệu hấp thụ nhiệt PCM hệ thống Qi cộng [7] 1 Thùng chứa nước, Van, Bơm khơng khí thùng chứa, Bộ trao đổi nhiệt dùng PCM, Khơng 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 mơi trường đạt mức cao nhất, 900W/m2 380C 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 250 C, tương tự với hệ thống điều hòa thơng dụng tơ 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] Những kết nghiên cứu [4]-[8] tồn số hạn chế công suất nhỏ làm mát xe khơng vận hành chưa thể thay hồn tồn hệ thống điều hịa ô tô thông dụng, thay việc bố trí lắp đặt pin PV gặp khó khăn u cầu cơng 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 4 Kết luận Hệ thống điều hòa cho xe sử dụng lượng mặt trời thu hút nhiều quan tâm nhà nghiên cứu ngành công nghiệp tơ góp phần tiết kiệm lượng thân thiện với mơi 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 thơng 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 [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 (6)[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 1777-1790, 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 solar-powered air-cooling system based on phase-change materials for a vehicle cabin," Energy 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-solar-air-conditioning-trucks.html [Accessed Feb 15, 2020] [10] W Lai, "Solar-powered air-conditioning system for vehicles", 2011 [Online] Available: https://phys.org/news/2011-10-solar-powered-air-conditioning-vehicles.html [Accessed Feb 15, 2020] [11] D Loh, "Vietnam’s solar opportunities shine bright", 2019 [Online] Available: https://www.pv- magazine.com/2019/12/23/vietnams-solar-opportunities-shine-bright/ [Accessed Feb 15, 2020] https://phys.org/news/2010-10-i-cool-solar-air-conditioning-trucks.html https://phys.org/news/2011-10-solar-powered-air-conditioning-vehicles.html https://www.pv- magazine.com/2019/12/23/vietnams-solar-opportunities-shine-bright/ https://theaseanpost.com/article/vietnam-leading-aseans-solar-pv-market
- Xem thêm -

Xem thêm: TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CHO HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ Ô TÔ, TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CHO HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ Ô TÔ

Hình ảnh liên quan

Hình 1. Sơ đồ tổng quan về hệ thống điều hòa sử dụng năng lượng mặt trời - TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI  CHO HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ Ô TÔ

Hình 1..

Sơ đồ tổng quan về hệ thống điều hòa sử dụng năng lượng mặt trời Xem tại trang 3 của tài liệu.
Hình 2. (a) Bộ làm mát kiểu nhiệt-điện, (b) Ứng dụng điều khiển hệ thống AC trên điện thoại thông minh, và (c) Xe mô hình dùng để kiểm tra [5] - TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI  CHO HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ Ô TÔ

Hình 2..

(a) Bộ làm mát kiểu nhiệt-điện, (b) Ứng dụng điều khiển hệ thống AC trên điện thoại thông minh, và (c) Xe mô hình dùng để kiểm tra [5] Xem tại trang 4 của tài liệu.
Hình 3. (a) Sơ đồ hệ thống làm sử dụng năng lượng mặt trời kết hợp bộ truyền năng lượng không dây và (b) Lắp đặt thử nghiệm hệ thống trên xe ô tô [6]. - TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI  CHO HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ Ô TÔ

Hình 3..

(a) Sơ đồ hệ thống làm sử dụng năng lượng mặt trời kết hợp bộ truyền năng lượng không dây và (b) Lắp đặt thử nghiệm hệ thống trên xe ô tô [6] Xem tại trang 4 của tài liệu.
Hình 4. Mô hình thiết bị làm mát sử dụng vật liệu hấp thụ nhiệt PCM trong hệ thống của Qi và các  - TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI  CHO HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ Ô TÔ

Hình 4..

Mô hình thiết bị làm mát sử dụng vật liệu hấp thụ nhiệt PCM trong hệ thống của Qi và các Xem tại trang 5 của tài liệu.
Hình 5. Lắp đặt thử nghiệm trên xe thực tế. Nhiệt độ bên trong khoang xe được theo dõi thông qua 4  cảm biến nhiệt độ bố trí tại ghế trước, giữa, ghế  - TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI  CHO HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ Ô TÔ

Hình 5..

Lắp đặt thử nghiệm trên xe thực tế. Nhiệt độ bên trong khoang xe được theo dõi thông qua 4 cảm biến nhiệt độ bố trí tại ghế trước, giữa, ghế Xem tại trang 5 của tài liệu.

Từ khóa liên quan