+ Phần mềm AZTEC : Mơ phỏng, thiết kế mơ hình máy phát của chúng ta.
51
Hình 3.7. Kết quả sau khi thí nghiệm sử dụng chiếu sáng
- Thí nghiệm 1: Mơ hình thí nghiệm dùng nến hoặc ngọn đèn để tạo nhiệt và phát điện và tiến hành đo dòng, áp và thử nghiệm chạy tải.
52
Hình 3.9. Mơ hình thí nghiệm nồi nấu có bộ phát điện
Hình 3.10. Kết quả khi thí nghiệm mơ hình nồi nấu có bộ phát điện
- Thí nghiệm 2: Mơ hình thí nghiệm dùng năng lượng nhiệt từ bếp gas để đốt nóng nồi tạo điện năng. Đo dòng và áp ra trong thử nghiệm.
53
- Thí nghiêm 3: Mơ hình bếp nấu thơng minh tạo điện năng và có thể lưu trử điện năng trực tiếp từ bản thân hoặc từ nồi đun nước qua cổng micro USB. Hệ thống có bộ nghịch lưu điện áp lên 220VAC công suất khoảng 30w để phục vị cho các mục đích khác.
Hình 3.12. Bếp nấu có tận dụng gắn bộ phát điện
Hình 3.13. Bếp nấu có tận dụng gắn bộ phát điện khi gắn tải bóng đèn 3.4. Phần mềm thiết kế chuyển đổi năng lượng
- Phần mềm có tên AZTEC do công ty LairdTech nghiên cứu và phát triển cơng ty có trụ sở tại Mỹ và chun nghiên cứu phát triển nguồn năng lượng mới.
- Khởi động phần mềm gồm hai hướng.
+ Thiết kế một thiết bị giải nhiệt từ thiết bị TEG. + Thiết kế một thiết bị nhiệt điện từ TEG.
54
Hình 3.14. Phần mềm thiết kế cho TEG
- Chọn mục thiết kế một bộ nhiệt điện (Thermoelectric power generation).
55
- Trong đó:
+ “Hot Side Temperature” là nhiệt độ mặt nóng dự kiến cho máy nhiệt điện.
+ “Ambient Temperature” là nhiệt độ bên mặt mát dự kiến cho máy phát nhiệt điện. + “Cold Side Thermal Resistance For Each TEG” Điện trở mặt lạnh cho mỗi TEG.
Hình 3.16. Giá trị dịng và áp
- Giá trị yêu cầu cho máy nhiệt điện
Hình 3.17. Giá trị yêu cầu cho máy nhiệt điện
- Cách sắp xếp theo dòng, áp, năng lượng ngõ ra cho các modul …
56
- Giá trị sau khi phần mềm đã tính tốn xong gồm số lượng TEGs cần để thiết kế, tổng trở kháng, hiệu suất, tổng nhiệt đã sinh ra…
- Các dạng modul khác nhau cua TEG để chúng ta có thể tùy chọn sang cho phù hợp
- Đồ thị và các hiển thị khác với mơ hình đang thiết kế
Ví dụ: chúng ta đang cần thiết kế một bộ máy phát nhiệt điện dành cho lò sưởi với với điện áp mong muốn là 12v để chạy inveter nghịch lưu, dòng điện yêu cầu khoảng 2A, nhiệt nóng từ lị sưởi có thể cung cấp cho máy nhiệt điện là khoảng 130oC, nhiệt mặt lạnh có thể giải nhiệt là khoảng 70 oC. vậy chúng ta có thể áp dụng với các thơng số trên để đưa vào tính tốn.
Hình 3.19. Ví dụ điển hình
- Với nhiệt độ, dịng và áp mong muốn chúng ta hồn tồn có thể thiết kế được một hệ thống nhiệt điện với số lượng và loại TEG. Về mặt cơ khí và thẩm mỹ thì tùy trường hợp và hồn cảnh mà ta có thể có các cách bố trí cũng như giải pháp khác nhau để máy phát nhiệt điện chúng ta hoạt động hiệu quả hơn.
57
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 4.1. Kết luận
Trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài “Mơ hình tận dụng nguồn nhiệt năng
chuyển đổi thành điện năng”, đề tài đạt được những kết quả chính như sau:
- Nêu lên tình hình năng lượng hiện nay của Việt Nam cũng như trên toàn thế giới xu
thế phát triển nguồn năng lượng mới khi nguồn năng lượng hóa thạch đang dần cạn kiệt, và đề tài này cũng đang là chủ đề nóng cho các nhà nghiên cứu cũng như nhận được sự quan tâm của các quốc gia phát triển.
- Các phương pháp tận dụng nguồn nhiệt thải lãng phí trong cơng nghiệp,có thể được
áp dụng và mang lại một công dụng khá lớn khi xã hội đang ngày càng phát triển, những phát minh nghiên cứu mới được đưa vào sản xuất. Tuy vậy, sản xuất công nghiệp vẫn là nguồn sử dụng nhiên liệu hóa thạch hàng đầu cũng như gây ra các vấn đề về ơ nhiễm tồn cầu hiện nay.
- Tận dụng thông minh việc sử dụng năng lượng nhiệt ở hộ gia đình cũng như mang
lại khá nhiều công dụng. việc tận dụng tốt nguồn nhiệt để tạo điện năng có thể mang đến nguồn năng lượng cho các khu vực vùng cao nơi mà điện lưới quốc gia chưa thể đi đến hoặc có thể cứu cánh chúng ta khi có sự cố bất ngờ hoặc thiên tai.
- Đưa ra phương pháp xây dựng một nhiệt điện tại nhà từ là Thermoelectric Generator
tên viết tắt là TEG, sau khi nắm bắt được nguyên lý hoạt động của TEG và sử dụng được phần mềm AZTEC thì mỗi người chúng ta hồn tồn có thể tự thiết kế một bộ nhiệt điện cho hộ gia đình từ nguồn nhiệt sinh ra trong quá trình sinh hoạt
- Mơ hình “Mơ hình tận dụng nguồn nhiệt năng chuyển đổi thành điện năng”
gồm một dụng cụ nhà bếp thông minh gồm bếp và nồi, chúng có thể tạo ra điện khi nấu ăn và lưu trữ vào pin sẽ được sữ dụng khi gặp sự cố cho nhiều mục đích với điện áp ra là 220V và 5V. Mơ hình thứ hai là một bộ chuyển đổi trực tiếp nhiệt từ ngọn nến hoặc đèn dầu chuyển hóa trực tiếp ra điện năng chúng ta có thể khuếch đại ánh sáng nhờ sử dụng đèn led hoặc xạc điện thoại.
Do thời gian cũng như kiến thức có hạn nên mơ hình làm ra chưa hoàn thiện về mặt thẩm mỹ và hiệu suất chưa cực đại. Việc tận dụng hiệu quả nguồn năng lượng là rất quan trọng nên cần nghiên cứu và xem sét kỹ hơn trước khi áp dụng vào thực tiễn và sản xuất đại trà . Tuy nhiên với đồ án về đề tài này sẽ một phương pháp mới và có thể áp dụng tốt vào thực tiễn giúp ích cho xã hội góp phần nhỏ vào việc tiết kiệm năng lượng.
4.2. Hướng phát triển
Tiếp tục nghiên cứu ứng dụng với mơ hình có cơng suất lớn hơn để tận dụng được nguồn nhiệt thừa đa dạng trong cuộc sống.
58
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[11]. Lê Văn Doanh (chủ biên), Phạm Văn Bình, Phạm Hùng Phi, Trần văn Tớp, Nguyễn Xuân Hoàng Việt. 2010. Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả. Trường đại học Bách khoa Hà Nội. Hà Nội. Việt Nam
[12]. Trần Đình Long. 1999. Quy hoạch phát triển năng lượng và điện lực. NXB Khoa
học và Kỹ thuật. Việt Nam
[13]. Đỗ Văn Thắng, Trương Ngọc Tuấn, 2007, Lị hơi cơng nghiệp, NXB Khoa học và
Kỹ thuật, Việt Nam
[14]. Agriculture and Agri-Food Canada, Departmental Electronic Publications. Heat Recovery for Canadian Food and Beverage Industries. 2001.
[15]. Department of Coal, Government of India. Coal and Industrial Furnaces – Efficient Utilization. 1985
[16]. Petroleum Conservation Research Association (PCRA), Ministry of Petroluem. Fuel Economy in Furnaces and Waste heat recovery. Industrial Booklet 5. 1998. www.pcra.org [17]. Reay, D.A. Low Temperature Waste Heat Recovery in the Process Industry. Good Practice Guide No. 141. 1996.
[18]. www.agr.gc.ca/cal/epub/5181e/images/5181e_pic85.gif [19]. www.agr.gc.ca/cal/epub/5181e/5181-0007_e.html
59
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Trang
Bảng 1.1. Các phương pháp để một hình thức năng lượng có thể được chuyển đổi thành
dạng năng lượng khác 5
Bảng 1.2 Các nước sản xuất dầu thô hàng đầu năm 2007 6
Bảng 1.3 Các nước tiêu thụ dầu khí hàng đầu năm 2006 7
Bảng 1.4 Trữ lượng than và các nước sản xuất than chủ yếu 8
Bảng 1.5 Tổng lượng tiêu thụ năng lượng điện trên thế giới (2010) 9
Bảng 1.6 Tiềm năng năng lượng sơ cấp của Việt Nam 11
Bảng 1.7 Tình hình sản xuất than Việt Nam giai đoạn 2000-2008 12
Bảng 1.8 Tình hình khai thác dầu khí Việt Nam 12
60
DANH MỤC HÌNH VẼ
Trang Hình 1.1. Tỉ lệ điện năng hằng năm trên thế giới (đến năm 2011) 6 Hình 2.1. Nhà máy tận dụng lượng nhiệt thải trong quá trình sản xuất 19 Hình 2.2. Thiết bị thu hồi nhiệt bức xạ 20 Hình 2.3. Thiết bị thu hồi nhiệt đối lưu 21 Hình 2.4. Thiết bị thu hồi nhiệt kiểu kếtt hợp 21
Hình 2.5. Máy thu phát nhiệt 22
Hình 2.6. Tuabin nhiệt 23
Hình 2.7. Bộ hâm nóng nhiệt 24
Hình 2.8. Thiết bị trao đổi kiểu ống bọc 25 Hình 2.9. Nồi hơi thu hồi nhiệt thải dạng ống nước hai đường 26
Hình 2.10. Sơ đồ bơm nhiệt 27
Hình 2.11. Máy nén nhiệt 28
Hình 2.12. Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm 29 Hình 2.13. Nhiệt từ lị thải chưa được tận dụng tối đa 30 Hình 2.14. Nhiệt thải từ khói xe ơ tơ 31 Hình 2.15. Tận dụng năng lượng nhiệt thải từ lị đất 31
61
Hình 2.17. Thiết bị TEC1-12706 33
Hình 2.18. Thiết bị HZDZ 33
Hình 2.19. Linh kiện TEC1 - 12706 34 Hình 2.20. Cánh tản nhiệt cho máy phát 35 Hình 2.21. Bề mặt bên ngồi của TEG 35
Hình 2.22. Thơng số TEC1-12706 36
Hình 2.23. Cấu tạo bên trong TEC1-12706 36 Hình 2.24. Cấu tạo chi tiết của TEG1-12706 37 Hình 2.25. Liên kết bán dẫn loại P 37 Hình 2.26. Liên kết bán dẫn loại N 38
Hình 2.27. Data sheet của TEG 39
Hình 2.28. Lắp nối tiếp nhiều thiết bị TEG 39 Hình 2.29. Hiệu ứng nhiệt điện Seebeck 40 Hình 2.30. Hiệu ứng nhiệt điện Peltier 42 Hình 2.31. Đường di chuyển p-type tới bán dẫn n-type 43
Hình 3.1. Máy phát điện mi ni 45
Hình 3.2. Bếp ga tận dụng nhiệt 45
Hình 3.3. TEG 46
62
Hình 3.5. Quạt làm mát 46
Hình 3.6. Kết quả sau khi thí nghiệm sạc vào điện thoại di động 47 Hình 3.7. Kết quả sau khi thí nghiệm sử dụng chiếu sáng 48 Hình 3.8. Điện áp khi đo trong thí nghiệm khơng tải 48 Hình 3.9. Mơ hình thí nghiệm nồi nấu có bộ phát điện 49 Hình 3.10. Kết quả khi thí nghiệm mơ hình nồi nấu có bộ phát điện 49 Hình 3.11. Chiếu sáng khi thí nghiệm mơ hình nồi nấu có bộ phát điện 49 Hình 3.12. Bếp nấu có tận dụng gắn bộ phát điện 50 Hình 3.13. Bếp nấu có tận dụng gắn bộ phát điện khi gắn tải bóng đèn 50 Hình 3.14. Phần mềm thiết kế cho TEG 51 Hình 3.15. Màn hình hiển thị nhập thơng số 51
Hình 3.16. Giá trị dịng và áp 52
Hình 3.17. Giá trị yêu cầu cho máy nhiệt điện 52
Hình 3.18. Giá trị hiển thị 52