Năng Lượng Gió - Ứng dụng

*
Khoa cơ khí - công nghệ
BÀI BÁO CÁO
Tìm hiểu về nguồn năng lượng gió
Huế 11/2014
Nhóm SV th c hi n (nhóm 4)ự ệ
-Phạm Lương Hoàn - Hoàng Phi Long
-Nguyễn Tất Bão - Lê Hoàng Minh Châu - Phan Văn Đông
-Nguyễn Danh Tiến
GV hướng dẫn: ThS Nguyễn Đăng Nhật
Tổng quát về năng lượng gió
Động cơ gió (Tuabin gió)
Đánh giá về nguồn Năng lượng gió
Kết luận
N I DUNG BÀI BÁO CÁOỘ
2
3
6
7
Ứng dụng trong đời sống
Ưu – Nhược điểm
Giới thiệu các nguồn Năng lượng sạch
5
4
1
1. Các nguồn năng lượng sạch
1.1 Thủy điện:
- Đã xuất hiện từ hơn
70 năm về trước đây,
và đã là nguồn hy
vọng cho nhân loại

trong thời gian dài.
- Các đập thủy điện
được tiếp nối xây
dựng ồ ạt.
1. Các nguồn năng lượng sạch
1.2 Năng lượng nguyên tử:
- Nguồn năng lượng khổng lồ,
rẻ tiền, sạch.
- Việc xây dựng và vận hành
các lò phản ứng cần phải đảm
bảo an toàn.
1. Các nguồn năng lượng sạch
1.3 Năng lượng mặt trời:
- Là nguồn năng lượng tự nhiên
không gây ô nhiễm và vô cùng
dồi dào.
1. Các nguồn năng lượng sạch
1.4 Năng lượng gió:
-Là hình thức sử dụng
năng lượng được hình
thành sớm nhất.
-Là nguồn năng hiện
đại số 1.
1. Các nguồn năng lượng sạch
1.5 Và còn nhiều nguồn năng
lượng sạch khác như: Năng
lượng sinh khối, Năng lượng địa
nhiệt, Năng lượng thủy triều và
năng lượng biển v v.
2. Tổng quát về năng lượng gió

2.1 Tổng quan
- Năng lượng gió là một nguồn năng lượng quan trọng và có tiềm
năng rất lớn. Đây là dạng năng lượng sạch, phong phú và là
nguồn cung cấp năng lượng gần như vô tận. Công nghệ và kỹ
thuật khai thác năng lượng gió phát triển vượt bậc trong 2 thập kỷ
vừa qua, ví dụ như công suất turbin gió hiện nay lớn gấp 100 lần
so với 20 năm trước. Do đó, năng lượng gió được liệt vào một
trong những dạng năng lượng hoàn nguyên sản xuất điện năng
phát triển nhanh nhất trong thời gian gần đây, với tốc độ gia tăng
trung bình mỗi năm là 26%. Cho đến cuối năm 2003, điện gió
được phát triển tại hơn 50 quốc gia trên thế giới, với tổng công
suất điện toàn cầu đạt tới 40.300 MW, trong đó Châu Âu chiếm
73%. 5 quốc gia đứng đầu về sản xuất điện gió là Đức, Mỹ, Tây
Ban Nha, Đan Mạch và Ấn Độ, chiếm 84% tổng công suất toàn
cầu.
2. Tổng quát về năng lượng gió
2.2 Khái niệm:
- Năng lượng gió là động
năng của không khí di chuyển
trong bầu khí quyển Trái Đất.
Năng lượng gió là một hình
thức gián tiếp của năng lượng
mặt trời. Sử dụng năng lượng
gió là một trong các cách lấy
năng lượng xa xưa nhất
2. Tổng quát về năng lượng gió
2.3 Sự hình thành gió
- Bức xạ Mặt Trời chiếu xuống bề mặt Trái
Đất không đồng đều làm cho bầu khí quyển,
nước và không khí nóng không đều nhau.

Một nửa bề mặt của Trái Đất, mặt ban đêm,
bị che khuất không nhận được bức xạ của
Mặt Trời và thêm vào đó là bức xạ Mặt Trời
ở các vùng gần xích đạo nhiều hơn là ở các
cực, do đó có sự khác nhau về nhiệt độ và vì
thế là khác nhau về áp suất mà không khí
giữa xích đạo và 2 cực cũng như không khí
giữa mặt ban ngày và mặt ban đêm của Trái
Đất di động tạo thành gió.
2. Tổng quát về năng lượng gió
2.3 Sự hình thành gió
- Trái Đất xoay tròn cũng góp phần vào việc làm xoáy không
khí và vì trục quay của Trái Đất nghiêng đi (so với mặt phẳng
do quỹ đạo Trái Đất tạo thành khi quay quanh Mặt Trời) nên
cũng tạo thành các dòng không khí theo mùa.
- Do bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng Coriolis được tạo thành từ sự
quay quanh trục của Trái Đất nên không khí đi từ vùng áp cao
đến vùng áp thấp không chuyển động thắng mà tạo thành các
cơn gió xoáy có chiều xoáy khác nhau giữa Bắc bán cầu và
Nam bán cầu. Nếu nhìn từ vũ trụ thì trên Bắc bán cầu không khí
di chuyển vào một vùng áp thấp ngược với chiều kim đồng hồ
và ra khỏi một vùng áp cao theo chiều kim đồng hồ. Trên Nam
bán cầu thì chiều hướng ngược lại.
2. Tổng quát về năng lượng gió
2.3 Sự hình thành gió
- Ngoài các yếu tố có tính toàn cầu trên gió cũng bị ảnh
hưởng bởi địa hình tại từng địa phương. Do nước và đất có
nhiệt dung khác nhau nên ban ngày đất nóng lên nhanh hơn
nước, tạo nên khác biệt về áp suất và vì thế có gió thổi từ biển
hay hồ vào đất liền. Vào ban đêm đất liền nguội đi nhanh hơn

nước và hiệu ứng này xảy ra theo chiều ngược lại.
2. Tổng quát về năng lượng gió
2.4 Phân loại gió:
- Nguời ta thường phân biệt 3 loại gió chính:
- Gió geostrophic (hay còn gọi là gió toàn cầu: global wind): gây ra bởi sự
chênh lệch về nhiệt độ và áp suất, thổi ở độ cao khoảng 1000 m so với mặt đất,
không phụ thuộc nhiều vào bề mặt Trái Đất. Đây chính là loại gió được đề cập
ở trên. Loại gió này không là nguồn năng lượng cho điện gió.
- Gió bề mặt (surface wind): thổi trên mặt đất cho đến độ cao 100 m. Loại gió
này phụ thuộc mật thiết vào điều kiện mặt đất, địa hình (giảm vận tốc gió). Lưu
ý là hướng gió thổi gần mặt đất khác rất xa hướng gió thổi trên cao (hướng gió
geostrophic). Gió bề mặt là nguồn năng lượng chính yếu cho điện gió.
- Gió địa phương (gió biển, gió bờ ): gió bề mặt phụ thuộc mật thiết vào điều
kiện khí hậu tại địa phương. Gió địa phương hầu hết được sử dụng tại các hệ
thống điện gió, đặc biệt là gió biển (sea breeze) và gió bờ (land breeze)
2. Tổng quát về năng lượng gió
2.5 Vật lý học về năng lượng gió
2. Tổng quát về năng lượng gió
2.6 Các lợi thế chính của năng lượng gió:
- Sạch, không gây ô nhiễm: năng lượng gió không thải khí và suy kiệt theo thời
gian
- Tăng cường phát triển kinh tế địa phương: các nông trại gió có khả năng nâng
cao thu nhập của chủ đất qua các hình thức cho thuê đất để phát triển trại gió,
đưa tới việc tăng lợi tức từ thuế cho cộng đồng địa phương.
- Đa dạng về hình thức và qui mô: ứng dụng năng lượng gió gồm nhiều hình
thức và qui mô từ nhỏ đến lớn, từ các trại gió tập trung đến các hệ thống phát
điện gia dụng.
- Ổn định giá năng lượng: với khả năng đóng góp và đa dạng hóa năng lượng,
năng lượng gió có thể góp phần giảm sự phụ thuộc vào các dạng năng lượng
truyền thống (năng lượng hóa thạch) vốn thay đổi theo giá thành và khả năng

cung cấp.
- Giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu nhập khẩu, góp phần giữ vốn đầu tư nội địa
và hạn chế sự phụ thuộc vào nguồn cung cấp nguyên liệu từ nước ngoài.
3. Động cơ gió (Tuabin gió)
3.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:

3.1.1 Cấu tạo:
+ Blades (Cánh quạt)
Gió thổi qua các cánh
quạt làm nó chuyển động
và quay.
+ Rotor
Bao gồm cánh quạt và
trục.
3. Động cơ gió (Tuabin gió)
3.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:
3.1.1 Cấu tạo:
+ Pitch (Bước răng)
Cánh được xoay hoặc làm nghiêng một ít để giữ cho rotor quay với
tốc độ hợp lý nhất nhằm đạt hiệt suất sinh điện cao nhất. Nó bảo vệ
cánh quạt và rotor trong điều kiện gió quá lớn.
+ Blake (Phanh đĩa)
Có thể áp dụng máy móc, điện, thủy lực để dừng rotor trong
trường hợp khẩn cấp.
+ Low – speen shaft (Trục tốc độ thấp)
Rotor quay trục tốc độ thấp ở khoảng 30 đến 60 vòng trong một
phút.
3. Động cơ gió (Tuabin gió)
3.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:
3.1.1 Cấu tạo:

+ Gear box (Hộp số)
Kết nối các trục tốc độ thấp với trục tốc độ cao và tăng tốc độ quay từ
khoảng 30-60 vòng/phút lên tới 1000-1800 vòng/phút.
+ Generator (Máy phát điện)
Thông thường, một máy phát điện cảm ứng sản xuất 60 chu kỳ AC điện.
+ Controller (Bộ điều khiển)
Khởi động máy với tốc độ gió khoảng 8-16 dặm/giờ và tắt máy lại khoảng
55 dặm/giờ. Tuabin không hoạt động ở tốc độ gió ở trên khoảng 55 dặm/giờ
vì nó có thể bị hư hỏng bởi những cơn gió bão.
+ Anemometer (Máy đo gió)
Bộ đo lường tốc độ gió và truyền dữ lệu tốc độ gió tới bộ điều khiển.
3. Động cơ gió (Tuabin gió)
3.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:
3.1.1 Cấu tạo:
+ Wind vane (Gió cánh)
Để xử lý hướng gió và kiên lạc với các ổ đĩa Yaw để định hướng
tuabin gió.
+ Nacelle (Thùng máy bay)
Thùng máy bay nằm trên đỉnh tháp và bao gồm hộp số, trục thấp và
tốc độ cao, máy phát điện, bộ điều khiển và phanh
+ High – speen shaft (Trục quay tốc độ cao)
Ổ đĩa máy phát điện. Là trục truyền động của máy phát ở tốc độ cao.
3. Động cơ gió (Tuabin gió)
3.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:
3.1.1 Cấu tạo:
+ Yaw drive (Ổ đĩa Yaw)
Dùng để giữ cho rotor luôn luôn hướng về hướng gió chính khi có sự
thay đổi hướng gió.
+ Yaw motor (Động cơ Yaw)
Động cơ cung cấp cho “Yaw drive” định hướng được gió.

+ Tower (Cột chống)
Tower được làm từ thép ống, bê tông. Hoặc lưới thép. Bởi vì tốc độ
gió tăng lên với chiều cao, tháp cao cho phép tuabin dễ nắm bắt năng
lượng hơn và tạo ra nhiều điện.
3. Động cơ gió (Tuabin gió)
3.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:
3.1.2 Nguyên lý hoạt động:
- Turbin luôn được định hướng về hướng gió chính
- Năng lượng của gió làm cho 2 hoặc 3 cánh quạt quay quanh 1 rotor.
Mà rotor được nối với trục chính và trục chính sẽ truyền động làm
quay trục quay máy phát để tạo ra điện.
- Dòng điện sinh ra được hòa vào lưới điện hoặc nạp vào ắc quy.
3. Động cơ gió (Tuabin gió)
3.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:
3.1.2 Nguyên lý hoạt động:

Cánh qu t ạ
quay
Rotor quay
Tr c t c đ ụ ố ộ
th p quayấ
H p sộ ố
Tr c t c đ ụ ố ộ
cao quay
Máy phát đi n ệ
ho t đ ngạ ộ
Đi n s n sinh ra đi vào m t bi n áp, ệ ả ộ ế
chuy n đ i đi n c a máy phát đi n kho ng ể ổ ệ ủ ệ ả
700V cho h th ng phân ph iệ ố ố
Đi nệ

Gi
ã
3. Động cơ gió (Tuabin gió)
Sơ đồ cấu tạo
Click to edit Master text styles
Second level
Third level
Fourth level
Fifth level
3.2 Mô hình hệ thống điện gió
3. Động cơ gió (Tuabin gió)