Nghiên cứu lựa chọn công nghệ và thiết bị để khai thác và sử dụng các loại năng lượng tái tạo trong chế biến nông lâm thủy sản, sinh hoạt và bảo vệ môi trường nông thôn

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIEN NÔNG THÔN
BỘ KHOA
HỌC VÀ
CÔNG
VIỆN KHOA
HỌC
THỦYNGHỆ
LỘI
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh
Trung tâm Nghiên cứu Thiết bị nhiệt và Năng lượng mới

BÁO CÁO TỔNG KẾT CHUYÊN ĐE
NẢNG LƯỢNG GIÓ

THUỘC ĐỀ TẢI KC 07.04:
“NGHIÊN cúư, LựA CHỌN CÔNG NGHỆ VÀ THIÊT BỊ ĐẺ KHAI THÁC VÀ
SỬDỤNG CÁC LOẠI NĂNG LƯỢNG TAI TẠO TRONG CHẾ BIẾN NÔNG,
LÂM, THỦY SẢN, SINH HOẠT NÔNG THÔN VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG”
PHẦN NĂNG LƯỢNG GIÓ

Chủ nhiệm đề tài: KS DƯƠNG THỊ THANH LƯƠNG

5817-13
16/5/2006

httf. '

-.du.v ■
HÀ NỘI - 5/2006

LỜI MỞ ĐẦU

- 1-

LỜI MỞ ĐẦU
Việt Nam là một nước nông nghiệp với hơn 80% dân sô" đang sống và
làm việc tại nông thôn. Trong đó khoảng 47% sông ở các đồng bằng sông
Hồng và sông cửu Long với tiềm năng đâ"t đai, tài nguyên khoáng sản, rừng
biển to lớn. Do đó nông thôn luôn luôn đóng vai trò quan trọng trong sự
nghiệp
phát triển kinh tế - xã hội của đất nước. Để thúc đẩy sự phát triển của các
ngành kinh tế, nâng cao dân trí, giảm tỷ lệ gia tăng dân sô"...Nhà nước đã có
nhiều chính sách về xây dựng và phát triển nông thôn - Một trong các chính
sách lớn đó là chương trình điện khí hóa nông thôn và chương trình
KHCN
KC - 07 “ Công nghiệp hóa và hiện đại hóa nông thôn ”. Theo dự báo
về nhu cầu tiêu thụ điện ở nông thôn đến năm 2010 (trong tổng sơ đồ phát
triển điện lực Việt Nam giai đoạn IV) đã dự kiến về cơ bản công cuộc điện khí
hoá nông thôn sẽ hoàn thành vào năm 2010 với khoảng 70% sô" hộ nông thôn
được sử dụng lưới điện quốc gia.
Ngày 12/02/1999 Chính phủ đã ra quyết định sô" 22/1999 QĐTT phê
duyệt đề án điện nông thôn đến năm 2000 với nguyên tắc chỉ đạo “...Việc đưa
điện về nông thôn phải kết hợp giữa phát triển điện quốc gia và điện tại chỗ
như: thủy điện nhỏ, điện gió, điện mặt trời, hầm khí biogas...Trên cơ sở phân
tích tôi ưu các chỉ thị và các yếu tô" khác liên quan...”.
Với những vùng nông thôn xa xôi hẻo lánh, những vùng miền núi hải
đảo nơi có tiềm năng về năng lượng gió thì việc sử dụng các động cơ gió phát
điện và bơm nước phục vụ cho sản xuất và đời sông là giải pháp tôi ưu. Tuy

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KC 07 - 04 - PHAN NĂNG LƯỢNG GIÓ


bơm nước cột áp cao, động cơ gió bơm nước cột áp thấp như: bánh
xe gió, cơ cấuLỜI MỞ ĐẦUđịnh hướng...
3. Nghiên
cứu các giải pháp khoa học công nghệ.
đặt ra04là:hệlàm
thế
nàocơđểgiósửphát
dụng
4. Chế tạo nhiên
lắp đặtvấn
thử đề
nghiệm
thông
động
điệnmột
và cách có hiệu quả
nguồn

bơm

năng lượng vô tận này?
nước.
phầncông
Năng
lượng
5. Hoàn thiện thiết kếĐề
vàtài

lậpnhánh
qui trình
nghệ
chếGió
tạo thuộc
những“Đề
sảntài KC - 07 - 04” đã
được thực hiện với mục
tiêu : Xác định các giải pháp công nghệ và chế tạo
phẩm
các loại thiết bị Độngtrên.
cơ gió nhằm đáp ứng nhu cầu thị trường trong nước

Đường
kínhthác
bánhvà
xesử
gió:
= 3,5mnăng lượng gió phục vụ sản
để khai
dụng có hiệu quảDnguồn
n phẩm của đề tài •là:
• Vận tốc gió định mức:
V = 8m/s
xuất
• Sô" cánh:
B = 12
và sinh hoạt choQcác
vùng nông
Việt Nam.

• Lưu lượng nước:
< l,25m3/h
ở Hthôn
< 20m
Q < 2,5m3/h ở H < lOm ở
8m/s
2. Động cơ gió bơm nước cọt áv thấu
BP450- 12
• Đường kính bánh xe gió:
D = 4,5m
• Vận tốc gió định mức:
v = 8m/s
• Sô"Với
cánh:
B “Năng
= 12 lượng Gió” đã tiến hành
mục tiêu này, đề tài nhánh phần
• Lưu lượng nước:
Q < 40m3/h ở 8m/s
việc phân
tích
một
cách
có
hệ
thông
các yếu
về tiềm năng gió, về nhu cầu
• Cột áp:
H tô"

< 2m
năng lượng
sảnvân
xuất
đời sông
của -các
3. Đông
cơ gióphục
vhát vụ
điên
tốcvàchâm
PD 280
3 vùng nông thôn Việt Nam
cũng như
vân
đề tồn tại trong thiết kế và công
• Đường
kínhtrình
bánhđộ
xecông
gió: nghệ để tìm ra các D
= 2,8m
• Vận
tô"c
mức:
8m/s hợp có khả năng ứng dụng
nghệ
chếgió
tạođịnh
nhằm

đưa ra những mẫu thiếtvbị= thích
• Sô" cánh:
B = 3-h6
và đời
sông.
• Công suất định mức: trong thực tế sản
N xuất
= 300W
-f 500W
chất
công việc
cứu, thiết kế đề tài đã
4. Đông cơĐể
giónâng
vhátcao
điên
vânlượng
tốc nhanh
PD trong
220 - nghiên
4
tập kính
hợp được
đội ngũ chuyên gia liên
ngành
• Đường
bánh một
xe gió:
D=
2,2mnhư: điện - điện tử, công

• Vậnnghệ
tô"cthông
gió định
= lOm/s
tin,mức:
công nghệ tự động hoá, V
công
nghệ chế tạo máy và vật liệu
• Sô" cánh:
B = 2-h4
mới...
• Công suất định mức:
N = 500W -r 1000W

Trong quá trình nghiên cứu đề tài cũng tập trung nghiên cứu kỹ các
tài
liệu trong và ngoài nước, tiến hành lựa chọn một cách có chọn lọc những
mẫu
BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KC 07 - 04 - PHAN NĂNG LƯỢNGRECTERRE
GIÓ

-3-2-


N
o
1
2
3
4

5
6
7
8
9
1
01
11
21
31
41
5

Tên nước
Tổng công suất lắp đặt (MW)
Germany
6.900
USA
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH 2.568
HÌNH NGHIÊN cứu NĂNG LUỢNG GIÓ TRONG-5VÀ NGOÀI NUỚC
-4Spain
2.567
Denmark
2.346
Chương1
India
1.120
Italia
506
Netherlands

TÔNG au AN UẾ 475
TÌNH HÌNH NGHIÊN cứu
Ư.K
413
NĂNG LƠựNG GIÓ TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
China
340
Sweden
258
Greece
208
Japan
150
§ 1 -1 Ngoài nước
Canada Kể từ cuộc khủng hoảng dầu
140 lửa đầu thập niên 70, nhiều nước trên thế
Ireland
118
giới đã điều chỉnh chính sách năng
lượng hướng về các nguồn năng lượng mới
Portugal
và năng lượng tái tạo. Trong đó ở105
một sô" nước thì năng lượng gió được đánh
gía như một nguồn năng lượng có thể đóng góp một phần đáng kể trong cân
bằng năng lượng quốc gia.
1.1.1 Sự phát triển của các đông cơ giỏ công suất lởn hoà mang lưới

điên quô'c gia:
• Tổng công suất lắp đặt và sô" lượng động cơ gió được lắp đặt
giới:MW

Tổng cộng : trên toàn thế trên
giới :thế
18.600
Tổng cộng ở Châu Au
: 13.664
MW
Năm 2002, tốc độ phát triển năng lượng gió của thế giới tăng
không đáng kể, chỉ vượt trội hơn năm 2001 là 5,9 %. Riêng Châu Âu đã
Từ năm
1991 trở
về 36,1
trước,%Mỹ
luônnăm
là quốc
đầu
về tổng
lắp thêm
6.163MW,
tăng
so với
2001.giaSựdẫn
phát
triển
của
công
suất
lắp
đặt
các
tuabin

gió,
riêng
ở
bang
Caliíornia
(1991)
sô"
việc sử dụng năng lượng gió ở Châu Âu và trên toàn thế giới được biểu
lượng
diễn trên
hình 1 .
các tuabin gió được lắp đặt là 16387 cái và tổng công suất là 1679 MW.
Nhưng cho đến nay, Châu Ẩu đã vượt qua Mỹ về công suất lắp đặt và
đang có xu hướng phát triển mạnh mẽ.
Hiệp hội Năng lượng Gió Hoa Kỳ (AWEA) dự định tới năm
2007
sẽ lắp đặt trên 4.000 MW. Còn mục tiêu của Hiệp Hội Năng lượng Gió
Châu Âu đến năm 2030, tổng công suâ"t lắp đặt các tuabin gió lên đến
15.000MW.
Hiện nay, các hãng chê" tạo động cơ gió hàng đầu trên thê" giới
phần lớn thuộc về Châu Âu với hơn 80% thị phần.

Năm KẾT
1997,ĐỀ
CácTÀI
Hiệp
Gió
dự tính
tổng công
BÁO CÁO TỔNG

KChội
07Năng
- 04 -lượng
PHAN
NĂNG
LƯỢNG
GIÓsuất
RECTERRE
BÁO
BÁO CÁO
CÁO TỔNG
TỔNG KẾT
KẾT ĐỀ
ĐỀ TÀI
TÀI KC
KC 07
07 -- 04
04 -- PHAN
PHAN NĂNG
NĂNG LUÔNG
LUÔNG
GIÓ
GIÓ
RECTERRE
RECTERRE


prognostizierte
installierte Leistung
Installierte Leistung

Ende 2002,
im Jahr 2002, Leistung bis
2007,
MW
MW
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN cứu
NĂNG LUỢNG GIÓ TRONG
VÀ NGOÀI NUỚC
MW
-7- -6Total Installation End
Installed Power in Prognosis until
2002, MW
2002, MW429
USA
4.674
11.574
Canada
270
56
1.220
360
h and Middle America
144
10
1.144
Sum America
5.088
495
13.938
00

Ku
11.968
3.247
24.968
Germany
315 mu
lier
Spain
5.043
1.493
13.043
te
ins
Denmark
2.880
530
3.880
00 tall
iert
806
106
2.356
Italy
e
Netherlands
727
219
1.387
270 Lei
stu

UK
570
55
3.420
ng,
M
462
104
1.362
Greece
00 W
372
55
1.422
Ac
Sweden
cu
Portugal
204
51
654
mu
225
lat
France
183
69
2.533
ed
167

38
817
Ins
Ireland (Rep.)
00
130
44
430
Austria
Norway
97
80
797
180
Poland
54
30
294
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002

45
11
335
Belgium
Abb.
1:
Entwicklung
der
Windenergienutzung
in
Europa
00
Finland
44 [1]
4
269
und weltweit
Fig. 1: 19Development of the
Turkey
0 v/ind energy
124 use in Europe
Switzerland
1 tăng trưởng của
136việc lắp đặt các
Như đã6 thấy trên hình (1) sự
r European countries
55
28
405
tuabin gió

từ 1998 là dấu hiệu6.165
cho thấy ngày càng
nhiều hơn các nước
Total Europe
23.832
58.632
quan tâm và đang phát triển việc sử dụng năng lượng gió.
India
1.702
220
4.052
Kết luận
dự đoán về sự phát
Japan
486 này hoàn toàn được
129 củng cô' bằng
1.686
P.R. China
473
67
1.373
triển năng lượng gió cho đến năm 2007. Theo dự đoán này , năng
her Asian countries
26
8
356
lượng
Sum Asia
2.687
424

7.467
được sản xuất từ các tuabin gió có triển vọng tăng từ 32.037MW đến
hơn
83.000MW trên toàn
năm 2007 [2].
tralia & New Zealand
225
119thế giới đến 1.775
North Atrica
148
11
778
Middle East
32Châu Âu, tới năm15
Riêng ở
2007, công suất 432
được lắp đặt có triển
GUS
22
2
292
vọng tăng đến 58.000MW. Điều này có nghĩa là sự phát triển năng
other countries
5
0
5
lượng gió 432
hàng năm trên thế giới
m other continents
147sẽ là 6.960MW/năm.

3.282 Theo dự tính
trên, Châu
Âu sẽ chiếm 68%
tổng công suất83.319
lắp đặt trên toàn cầu.
Sum worldwide
32.039
7.231
Cũng trên hình 1 ta có thể thấy: công suất lắp đặt tích lũy từ
WTs
(tuabin gió) ở Châu Ẩu là 23.832MW vào cuối năm 2002 và trên toàn
thế giới là 32.037MW. Như vậy cho thấy hiện nay Châu Âu nắm giữ 1


BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KC 07 - 04 - PHAN NĂNG LUÔNGRECTERRE
GIÓ


Chương 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN cứu NĂNG LUỢNG GIÓ TRONG VÀ NGOÀI NUỚC

ở Châu Mỹ, công suất lắp đặt các WTsđã giảm đi:
. Năm 2000 : 180MW
. Năm 2001 : 1.745MW
. Năm 2002 : 495MW
Ở Châu Á cũng vậy, công suất lắp đặtgiảm đi 17%, năm 2001
(511MW) xuống 424MW năm 2002. Ở những Châu Lục khác, công
suất
lắp đặt mới tăng từ 42MW (2001) tới 147MW (2002). Ba nước ở Châu
Ẩu: Đức, Tây Ban Nha, Đan Mạch vẫn là những nước hàng đầu trong
việc lắp đặt WTs. Trong tổng sô" 6.163MW lắp đặt ở Châu Âu năm

2002
có 5270MW được lắp đặt ở 3 nước này. Hiện nay các công ty sản xuâ"t
Ecotècnia

(ES)

Others

11,5%
Abb. 3:
Anteile der Anbieter von WEA auí dem VVeltmarkt
bézogen auf die installierte Leistung der im Jahr 2002 verkauíten
WEA
Fig. 3: Shares of the suppliers of WTGS at the world market v/ith

Tab. 1:
Windenergienutzung weltweit (Stand 31
12.2002) und Prognosen bis 2007 [1]
Tab.
1:
Wind energy use worldwide (Status
31.12.2002) and prognosis until 2007 [1]
BÁO
BÁO
CÁO
CÁO
TỔNG
TỔNG
KẾTKẾT
ĐỀ ĐỀ

TÀITÀI
KC KC
07 -07
04--04
PHAN
- PHAN
NĂNG
NĂNG
LUỐNG
LUỐNG
GIÓ
GIÓ
RECTERRE
RECTERRE


Chương 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN cứu NĂNG LUỢNG GIÓ TRONG -9VÀ NGOÀI NUỚC

Abb. 4: Anteil der
VVindenergie
nach
Kontinenten
in
%
• Sự phát triển về công nghệ sản xuất tuabin gió [2]:
Bắt đầu từ những năm 1970, những cơ quan hàng không lớn trên thế
giới
ngay từ đầu đã thử thiết kế những tuabin gió vài MW mà không đi theo con
đường mòn là nâng đường kính bánh xe gió lên từ từ và họ đã phạm phải sai
lầm khi nghĩ với trình độ công nghệ cao của họ sẽ thích hợp cho việc thiết kế

các động cơ gió.
Trong khi đó những người “tiên phong” trong lĩnh vực năng lượng gió
của thế giới đã đi bằng con đường khác :
Do thiếu trình độ công nghệ cao và đội ngũ kỹ sư quan trọng họ đã bắt
đầu bằng việc nghiên cứu những động cơ gió công suất nhỏ mà cũng đã đầy
khó khăn. Công nghệ bắt đầu là công nghệ mượn : dạng khí động từ sổ tay cũ
của NASA, cánh được thiết kế như cánh máy bay, thông sô" vật liệu từ cơ sở
của hàng không, hộp sô", máy phát, hệ thông định hướng từ những động cơ gió
bơm nước cũ...
Với việc hoàn thiện, cải tiến và nâng kích thước (công suất) một cách
từ
từ . Con đường bắt đầu của đội “tiên phong” với việc mượn công nghệ đã được
chứng minh một cách thành công trong thực tê".
Từ những năm 1980, các hãng sản xuâ"t động cơ gió trên thê" giới mới
chỉ
sản xuất được các động cơ gió có đường kính bánh xe gió là 20m (100kW),
BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KC 07 - 04 - PHAN NĂNG LUÔNGRECTERRE
GIÓ


Chương 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN cứu NĂNG LUỢNG GIÓ TRONG -VÀ
10-NGOÀI NUỚC
xuất hiện khoảng 14 động cơ gió với đường kính 50m (750kW) đến 80m (3.000
kW) - Tuy nhiên những mẫu này chỉ mang tính thử nghiệm.
Sau hơn 25 năm phát triển công nghệ tuabin gió, cho đến nay các
hãng
sản xuất của Đan Mạch, Đức, Mỹ, Hà Lan, Tây Ban Nha... đã đưa ra thị
trường
thương mại các loại động cơ gió tiêu chuẩn với công suất từ 500 -r 1.500 kw.
Các hãng sản xuất đã chế tạo các động cơ gió ngày càng lổn hơn và giá

thành 1 kWh ngày càng rẻ đi. Hiện Hà Lan đang thử nghiệm những mẫu động
cơ gió từ 3 -i-4 MW, hãng ENERON (Đức) sẽ cho ra đời loại động cơ gió
5MW
trong khoảng 1 vài năm tới. Với sự phát triển của nền công nghiệp sản xuất
động cơ gió hiện nay, việc lắp đặt các động cơ gió ngoài biển đã mở ra một
triển vọng lớn cho các quốc gia có tiềm năng gió ngoài khơi nhưng diện tích
đất liền bị hạn chế như Hà Lan, Đan Mạch...
Nếu trên đất liền nhà máy điện gió công suất vài chục MW được cho là
lớn thì đối với ngoài khơi nó là mức tối thiểu để đạt được hiệu quả. Với công
trình trên đất liền : thiết bị chiếm 75% kinh phí, còn ở ngoài khơi thiết bị chỉ
chiếm 40% vốn đầu tư; chi phí lớn nhất dành cho nền móng và nối với lưới
điện - Hơn nữa, khai thác và bảo trì cũng tốn kém hơn. Tuy nhiên, với cùng
công suất lắp đặt, sản lượng điện phát ra trên biển khơi sẽ lớn hơn nhiều so với
việc lắp đặt trên đất liền.
Trong 40 năm tới, nếu chương trình được thực hiện, người Đan Mạch
có
thể tự hào là những người đầu tiên trên thế giới đã sản xuất Vi sản lượng điện
từ biển cả.
Với một nguồn than quá ô nhiễm, với một ý thức mạnh mẽ đối với
vấn
đề môi trường, một tiềm năng về phong điện trên bờ bị hạn chế nhưng cực
lớn
trên biển và một nền công nghệ về quạt gió có kỹ năng tốt nhất trên thế giới,
những điều kiện này đã hội tụ cho Đan Mạch là quốc gia đứng đầu trong lĩnh
vực phong điện ngoài biển khơi.
Năm 1991, Đan Mạch đã lắp 11 động cơ gió của hãng BONUS (Đan
BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KC 07 - 04 - PHAN NĂNG LUÔNGRECTERRE
GIÓ

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN cứu NĂNG LUỢNG GIÓ TRONG -VÀ
NUỚC
11 NGOÀI
Tháng 10/1995, nhà máy thứ 2 của Đan Mạch trên biển khơi
(TUNOKNOB) bắt đầu vận hành với 10 động cơ gió công suất 500 kw/cái của
hãng VESTAS (Đan Mạch). Theo Bộ trưởng Môi trường Đan Mạch đã thông
báo: đến năm 2005 Đan Mạch sẽ xây dựng 5 nhà máy phong điện “trên mặt
biển” với tổng công suất là 750 MW, đến năm 2015 công suất lắp đặt trên biển
sẽ đạt 2.300 MW ở 5 vị trí trên và đến năm 2030 sẽ đạt 4.000MW hoặc có thể
lớn hơn con sô" nêu trên từ 1.000 -r 2.000 MW.
Tại hội nghị Kyoto về việc kiểm soát các loại khí thải lồng kính, Đan
Mạch đã cam kết mức khí C02 thải ra không gian vào năm 2005 sẽ giảm 20%
so với mức năm 1998 dựa trên việc khai thác tiềm năng gió ngoài khơi nhằm
thay thế các nhà máy nhiệt điện đốt than.
1.1.2 sư phát triển các đông cơ giỗ công suất nhỏ :

Mặc dù các nước công nghiệp tiên tiến tập trung phát triển các động cơ
gió công suâ"t lớn hòa mạng điện quốc gia nhưng bên cạnh đó kỹ thuật công
nghệ sản xuất động cơ gió nhỏ vẫn được chú trọng nhằm phục vụ cho các
vùng
xa xôi, hẻo lánh đặc biệt là trợ giúp về kỹ thuật và công nghệ cho các nước
đang phát triển.
Trong khu vực Châu Á, Trung Quốc là một điển hình về việc phát triển
các động cơ gió phát điện công suất nhỏ. Trong kế hoạch 5 năm lần 5,6,7
(1981
- 1995) Trung Quốc đã đầu tư kinh phí lớn cho việc nghiên cứu và phát triển
hàng loạt các các động cơ gió công suất nhỏ. Các chính quyền địa phương đã
có những biện pháp khuyến khích sản xuất chế tạo và hỗ trợ giá. Phần lớn
những tuabin gió mini đang hoạt động ở Nội Mông được trợ cấp 20% kinh
phí.

Đến cuối năm 2000 đã có khoảng 180.000 động cơ gió phát điện được
lắp đặt ở Trung Quốc. Trong sô" đó khoảng 80% ở Nội Mông. Khả năng hàng
năm Trung Quô"c có thể sản xuất 20.000 cái. Nếu tính về khả năng sản xuất
và
sô" lượng những động cơ gió phát điện công suất nhỏ đã được lắp đặt thì
Trung
Quốc hiện đang giữ vị trí hàng đầu trên thê" giới.
Hiện Trung Quô"c có khoảng 10 nhà máy sản xuất động cơ gió. Trong
đó, điển hình là nhà máy SLMW. Khả năng sản xuất của nhà máy này là
BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KC 07 - 04 - PHAN NĂNG LUÔNGRECTERRE
GIÓ


Chương 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN cứu NĂNG LUỢNG GIÓ TRONG -VÀ
12-NGOÀI NUỚC
Năm 1988 nhà máy SAHMF đã hợp tác với Công ty SVIAB (Thụy
Điển)
để nhập công nghệ chế tạo các động cơ gió 100W, 300W, 500W và 750W đáp
ứng được thị trường trong nước và xuất khẩu.
Cho đến nay họ đã chế tạo được 30 chủng loại động cơ gió từ 50W đến
5kW. Con đường phát triển của họ cũng bắt đầu từ những động cơ gió công
suất cực nhỏ 50W đến 100W. Sau đó là việc hợp tác với các công ty nước
ngoài để nhập công nghệ tiến tiến nhằm nâng từ từ công suất động cơ gió lên
300W, 500W, 750W và tới 5 kW. Trong số đo loại 100W, 300W va 500W là
loại được người tiêu dùng ưa chuông nhất.
1.1.3 sư phát triển các đông cơ giỏ bơm nứđc trên thế giởi:

Động cơ gió bơm nước được chia thành 3 loại:
a.
/ Thế hê đẩu tiên :

Các loại bơm gió cổ điển, loại nhiều cánh, động cơ gió của Mỹ,
loại bơm gió cỡ nhỏ với hộp giảm tốc.
•
Ưu điểm : tỉ tốc đầu mút cánh thấp (Ằ-0 < 1), độ tin cậy
cao (hơn 20 năm), bảo dưỡng ít.
•
Khuyết điểm : trọng lượng lớn, giá thành đầu tư cao,
lắp đặt phức tạp.
b. / Thế hê thứ hai:

Bơm gió loại mới, nhẹ nhàng hơn đã được lắp đặt trong 20 năm
gần đây. Sô" cánh ít hơn, tỉ tốc đầu mút cánh (k0 =1 - 2).
•
Ưu điểm : nhẹ hơn, dễ chế tạo, có hiệu quả trong kinh
tế và ứng dụng.
•
Khuyết điểm
: độ tin cậy không cao bằng loại đầu,
công nghệ chưa được hoàn chỉnh, bị hạn chế đôi với
những
giếng có chiều sâu lớn.
c. / Loai giá thành thấp :

Thiết kế đơn giản, có thể chế tạo tại địa phương với các phương
tiện đơn giản từ các vật liệu rẻ tiền của địa phương
•
Ưu điểm : vốn ban đầu thấp, có khả năng sử dụng vật
liệu địa phương.
•
Khuyết điểm

: yêu cầu bảo dưỡng cao, tuổi thọ thấp,
giá thành nước cao.

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KC 07 - 04 - PHAN NĂNG LUÔNGRECTERRE
GIÓ


Chương 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN cứu NĂNG LUỢNG GIÓ TRONG -VÀ
13-NGOÀI NUỚC
Hiện nay có khoảng 100 hãng sản xuất động cơ gió bơm nước
trên
thế giới. Các hãng sản xuất ở các nước có truyền thông như Mỹ, Uc,
Nam Phi, Tây Ban Nha vẫn còn sản xuất các loại bơm gió thế hệ đầu
tiên (trước 1850). Trên thế giới có khoảng 20% động cơ gió bơm nước
được sản xuất tại các nước đang phát triển như Ân Độ, Trung Quốc,
Kênia, Nam Phi, Bắc Phi, Indonesia, Philippines, Srilanka, Achentina...
Cho tới nay An Độ được đánh giá là một trong những quốc gia
điển hình trong việc nghiên cứu, thử nghiệm và sản xuất kinh doanh
A.'
,
động cơ gío bơm nước. Ngay từ những năm 1950 An Độ đã nhập khấu
160 động cơ gió Southerncross nhưng sau vài ba năm những động cơ
gió
này đều bị bỏ rơi do thiếu đội ngũ chuyên môn được đào tạo và thiếu
các bộ phận thay thế - Động cơ gió hầu như bị lãng quên.
Sau cuộc khủng hoảng dầu lửa năm 1973, Ấn Độ lại quan tâm
trở
lại với chương trình quốc gia về năng lượng gió bằng dự án thứ 6 (1980
1985). Kết quả của dự án này là hơn 1700 động cơ gió được lắp đặt,
chủ

yếu là mẫu 12 - PU 500 của tổ chức CWD (Hà Lan). Rút kinh nghiệm
từ
những động cơ gió này năm 1985 - 1990 ( dự án thứ 7) được soạn thảo
và thực hiện với việc tập trung kinh phí để giới thiệu những thiết kế
mới,
hỗ trợ lắp đặt, bảo quản và sửa chữa thiết bị. Việc sản xuất kinh doanh
động cơ gió bơm nước tăng nhanh vào cuối năm 1992 và đã lắp đặt
được
3.500 cái.
Dự án thứ 8 (1992 - 1997) nhằm thực hiện lắp đặt 5.000 động cơ
gió bơm nước vớ việc thương mại hóa trọn vẹn.
Dự án thứ 9 (1997 - 2002) của""n Độ nhằm triển khai các mục
tiêu
•

Thực hiện việc nghiên cứu phát triển, cải tiến thiết kế và
tăng hiệu suất làm việc của động cơ gío bơm nước.

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KC 07 - 04 - PHAN NĂNG LUÔNGRECTERRE
GIÓ


Chương 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN cứu NĂNG LUỢNG GIÓ TRONG -VÀ
14-NGOÀI NUỚC
khẩu các thiết bị nước ngoài, cải tiến cho phù hợp và sản xuất trong
nước hoặc cộng tác với công ty nước ngoài để sản xuất trong nước.
§ 1 - 2 Trong nước
Có thể nói Việt Nam khởi đầu việc nghiên cứu năng lượng gió không
muộn hơn nhiều quốc gia Châu Á khác. Việc nghiên cứu năng lượng gió được
đề xuất 1972 tại Bộ Đại Học và đến năm 1974 đã thành lập nhóm nghiên cứu

đầu tiên về phong điện. Việc nghiên cứu năng lượng gió ở nước ta có thể chia
thành những thời kì sau:
. Năm 1975-1978:

Nhóm đề tài liên bộ (Bộ Đại Học - Bộ Giao Thông Vận Tải) động
cơ gió sạc bình accu công suất l,5kW với đường kính 5m và đã lắp đặt thử
nghiệm tại ty Bảo Đảm Hàng Hải - Hải Phòng, sau một vài năm thì ngừng
hoạt động.
Năm 1976: Chi cục muôi Nam Hà cũng lắp đặt 20 động cơ gió
bơm
nuớc với đường kính 3,6 m và sô" cánh là 6 để phục vụ việc sản xuất
muôi.
Sau vài ba năm những động cơ này cũng ngừng hoạt động do bị ăn mòn
và
thiếu bảo trì sữa chữa.
Năm 1978: Nhóm nghiên cứu Viện NCKH KT Điện - Bộ Điện Lực
cũng bắt tay vào nghiên cứu một sô" mẫu động cơ gió đơn giản như: động
cơ
gió trục ngang cánh vải, động cơ gió savonius. Hai mẫu này hiệu suất
thấp,
kết câu cồng kềnh, năng suất bơm nhỏ, không có cơ câu an toàn nên
không
đáp ứng được nhu cầu sử dụng. Những động cơ gió này đã ngừng hoạt
động
sau một thời gian thử nghiệm.
BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KC 07 - 04 - PHAN NĂNG LUÔNGRECTERRE
GIÓ


Chương 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN cứu NĂNG LUỢNG GIÓ TRONG -VÀ

NUỚC
15NGOÀI
Năm 1985-1990: Chương trình năng lượng mới đổi sang mã sô"
52C
và do Bộ Giáo Dục và Đào Tạo chủ trì.
Trong thời gian này đã có thêm nhiều cơ quan tham gia nghiên cứu
về năng lượng gió như: Viện Kỹ Thuật Quân Sự (Bộ Quốc Phòng), Viện
Kỹ Thuật Giao Thông (Bộ Giao Thông Vận Tải), Trường Đại Học Cơ
Điện,
Trường Đại Học Bách Khoa Tp. HCM, Trung tâm Phát Thanh và Truyền
Hình Tp. HCM, Xí nghiệp Cơ Khí 2-9 Tp. HCM.
Những cơ quan này đã nghiên cứu, thiết kế chế tạo và lắp đặt thử
nghiệm một sô" mẫu động cơ gió phát điện công suất nhỏ và động cơ gió
bơm nước. Tất cả những mẫu này chỉ mang tính chất thử nghiệm chứ chưa
triển khai được vào thực tê" ứng dụng .
• Từ năm 1990 đến nay:
Trung tâm Nghiên Cứu Thiết Bị Nhiệt và Năng Lượng Mới là cơ
quan duy nhất chủ trì thực hiện các dự án, đề tài câ"p nhà nước về năng
lượng gió đã được đánh giá xuâ"t sắc.
♦ Đề tài câ"p nhà nước: “Nghiên cứu thiết kê" chê" tạo động cơ

gió
bơm nước cột áp cao” - 1991.
♦ Đề tài câ"p nhà nước: “Động cơ gió phát điện vận tô"c chậm” 1992. Được Hội Đồng Bộ Trưởng khen thưởng.
♦ Dự án p cấp nhà nước: “Dây chuyền chê" tạo động cơ gió phát
điện công suất nhỏ sạc bình accu” - 1994.
♦ Đề tài câ"p Bộ: “ Động cơ gió trục đứng kiểu Darrieus” - 1994.
♦ Dự án p cấp nhà nước: “Động cơ gió trục đứng cánh mềm”1994- 1995.
♦ Dự án hỗ trợ khoa học và công nghệ: “Xây dựng mô hình làng
năng lượng gió cho phường đảo Vĩnh Nguyên Nha Trang, lắp đặt

50 hệ thông động cơ gió phát điện PD 170-6”.
♦ Đề tài khoa học câ"p thành phô": “Xây dựng mô hình làng năng
lượng gió cho Ấp Thiềng Liềng Cán Gáo - Huyên cần Giờ, lắp
đặt 50 hệ thông động cơ gió phát điện PD 170-6”.
♦ Đề tài câ"p nhà nước: “Nghiên cứu khả năng khai thác và sử
dụng
năng lượng gió ở khu vực miền núi và hải đảo phía Nam”.
BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KC 07 - 04 - PHAN NĂNG LUÔNGRECTERRE
GIÓ


Chương 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN cứu NĂNG LUỢNG GIÓ TRONG -VÀ
16-NGOÀI NUỚC
động cơ gió phát điện PD 170-6 cho các tỉnh khu vực phía Nam
(1995 - 1996).
♦ Đề tài cấp Bộ: “Nghiên cứu khả năng ứng dụng Tổ Hợp Gió Diesel công suất 100kW”.
♦ Đề tài cấp Bộ: “Nghiên cứu khả năng điện khí hoá các vùng quần
đảo hải đảo Việt Nam bằng Tổ Hợp Gió - Diesel”.
♦ Tham gia đề tài cấp nhà nước: “Giải pháp cung cấp điện cho
vùng
sâu, vùng xa của ĐBSCL”.
Ngoài ra còn nhiều công trình dự án về năng lượng gió mà
RECTERE đã làm cho các tỉnh .
Nhìn lại khoảng thời gian qua ở Việt Nam, việc nghiên cứu năng
lượng gió được tiến hành theo 3 xu hướng sau:
1. Xu hướng tiến ngay vào thiết kế chế tạo động cơ gió có kích

thước và công suất lớn (10kW). Xu hướng này đã bị thất bại
ngay
khi đang lắp đặt dở dang (động cơ gió 10kW ở cần Giờ), hay

động cơ gió tại Cà Ná, Minh Hải, Đà Nấng chỉ hoạt động trong
thời gian rất ngắn đã bị hỏng.
2. Xu hướng sao chép nguyên mẫu mã nước ngoài hoặc nhập

thẳng
thiết bị và chỉ cần ứng dụng. Xu hướng này cũng đã được
chứng
minh trong thực tế là không đạt kết quả tốt.
3. Xu hướng nghiên cứu phân tích các mẫu của nước ngoài, lắp đặt

thử nghiệm để cải tiến hay để xuất mẫu mã cho phù hợp với
công
nghệ Việt Nam, chế độ gió và nhu cầu sử dụng.
Xu hướng thứ 3 đã được RECTERE kiên trì theo đuổi từ năm 1990
đến nay và thu được một sô" kết quả đáng khích lệ nhưPD 170-6 chính là
được cải tiến từ mẫu KOALA của Ba Lan sau một thời gian lắp đặt thử
nghiệm và cải tiến hoàn thiện thiết kế và công nghệ.
Cho đến nay, RECTERE đã lắp đặt được hơn 900 động cơ gió PD
170-6 và hơn 100 động cơ gió trục đứng cánh mềm HL 250, HL 300, HL
BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KC 07 - 04 - PHAN NĂNG LUÔNGRECTERRE
GIÓ


Chương 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN cứu NĂNG LUỢNG GIÓ TRONG -VÀ
17-NGOÀI NUỚC
Ngoài ra , RECTERE đã hợp tác với một sô" Công ty của Mỹ, Đan
Mạch để tiến hành nghiên cứu khả năng ứng dụng Tổ Hợp Gió - Diesel
công suất lớn với công nghệ nuớc ngoài phục vụ cho việc điện khí hoá các
vùng nông thôn quần hải đảo Việt Nam.
RECTERE đã lắp đặt một sô" trạm đo gió ở độ cao 30m (ở Cà Ná,

Mũi Né, Phú Quốc, Bạch Long Vỹ) để thu thập sô" liệu gió bằng máy đo
gió
tự ghi nhằm tiến hành các nghiên cứu tiền khả thi cho các dự án lắp đặt
những động cơ gió lớn hòa mạng điện quốc gia (vùng ven biển nơi có lưới
điện quô"c gia) hoặc hòa mạng điện diesel (như ở Huyện đảo Bạch Long
Vỹ, Huyện đảo Phú Quô"c).
Nói chung cho đến nay, chúng ta mới đạt được một sô" kết quả nhất
định trong việc nghiên cứu triển khai các động cơ gió công suất nhỏ và
động cơ gió bơm nước. Trong vân đề khai thác sử dụng năng lượng gió ở
quy mô công nghiệp điều quan trọng là phải tiến hành các nghiên cứu tiền
khả thi, tức là phải đo đạc tốc độ gió, hước gió, áp suất v.v... trong vòng ít
nhất là 1 năm bằng máy đo gió tự ghi.


BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KC 07 - 04 - PHAN NĂNG LUÔNGRECTERRE
GIÓ


Chương 2: LựA CHỌN Đối TƯỢNG NGHIÊN cứu
Chương2
LƯA CHỌN DỐI TƯƠNG NGHIÊN CƯU

§ 2 - 1 Cơ sở chon đối tương nghiên cứu, cách tiếp cân và thiết kế
nghiên cứu
Đôi tượng nghiên cứu của đề tài được lựa chọn xuất phát từ việc
phân
tích nhu cầu sử dụng, trình độ công nghệ và chế độ gió ở các vùng nông
thôn
Việt Nam.
• Tiềm năng về Năng lương Gió ở Viêt Nam:

Nước ta với 3000km bờ biển và nằm trong khu vực gió mùa được
đánh
giá là có khả năng sử dụng hiệu quả nguồn năng lượng gió.
Năng lượng gió được tính gần đúng bằng công thức :
E = 0,6V3.K
V- vận tốc gió trung
bình
K- hệ sô" lưu lượng - Đó là tỷ lệ giữa năng lượng thực của gió với năng

lượng
được tính toán từ tốc độ gió trung bình.
Trong thời gian vừa qua, Viện khí tượng thủy văn cũng đã hoàn thành
các bản đồ phân vùng gió đánh giá mật độ gió ở nhiều nơi trên đất nước (xem
phụ lục 1).
Trên quan điểm khai thác năng lượng gió thì các sô" liệu của khí tượng
BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KC 07 - 04 - PHAN NĂNG LƯỢNGRECTERRE
GIÓ

- 18-


Chương 2: LựA CHỌN Đối TƯỢNG NGHIÊN cứu
năng lượng gió tính toán giảm đi. Cũng theo kết quả nghiên cứu trong tài liệu
[4] thì tổng năng lượng tính toán với tập hợp tốc độ trung bình một giờ một và
ba giờ một so với tốc độ trung bình 10 phút 1 lần nhỏ hơn lần lượt là 5,3% và
10,6%. Còn nếu tập hợp tốc độ gió 6 giờ 1 lần thì sẽ nhỏ hơn tới 14,8%.
Sự chênh lệch này phụ thuộc vào mức độ dao động gió ở từng vùng,
tốc
độ gió dao động càng nhiều thì độ chênh lệch càng lớn và ngược lại.

Trong khi đó năng lượng gió được tạo ra tỷ lệ với lập phương của vận
tốc gió. Ví dụ với cùng chế độ gió cấp 3 (v=3.4m/s - 5.4m/s) thì năng lượng
gió
thu được ở 5m/s lớn hơn gấp 2 lần năng lượng gió thu được ở vận tốc gió 4m/s
với cùng một diện tích hứng gió.
Bản đồ phân bô" tốc độ gió trung bình được xây dựng trên sô" liệu của
206
trạm khí tượng thủy văn toàn quốc., và cho một hình ảnh khái quát về tình hình
phân bô" tốc độ gió trên lãnh thổ Việt Nam như sau :
• Ngoài khơi gió thổi mạnh và giảm dần khi vào đất liền. Tại các hải
đảo phía đông nước ta có tốc độ gió trung bình năm từ 6-8 m/s. Ớ xa
bờ và gần bờ là 5-6 m/s. Riêng các hải đảo phía Tây và Tây Nam chỉ
3-4 m/s.
• Vùng duyên hải tiếp giáp với đồng bằng Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ từ
Diễn Châu đến cửa Tùng có tô"c độ gió trung bình năm trên 4 m/s.
• Khu vực từ đèo Hải Vân đến Quảng Ngãi do khuât gió Tây Nam nên
tô"c độ gió trung bình của vùng này chỉ khoảng 1-2 m/s.
Khi đánh giá tiềm năng gió cần lưu ý đến hệ sô" K (hệ sô" ảnh hưởng).
Giá trị K ở một sô" vùng đặc trưng như sau :
• Cao nguyên : K = 4 - 4,5
• Đồng bằng Bắc Bộ : K < 2,5
• Đồng bằng Nam Bộ : K = 3,5 - 4
Như vậy với cùng tốc độ gió trung bình thì năng lượng sinh ra ở đồng
bằng Nam Bộ lớn gâ"p 1,3-1,5 lần so với đồng bằng Bắc Bộ.
Khu vực Tây Bắc và phần phía Bắc Trung Bộ có hệ sô" ảnh hưởng
tương
đôi lớn K = 3-3,5. Đặc biệt ở vùng Tây Nguyên phần lớn đều có K = 4-4,5, đây
BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KC 07 - 04 RECTERRE
PHAN NĂNG LƯỢNG GIÓ

- 19-


Chương 2: LựA CHỌN Đối TƯỢNG NGHIÊN cứu
thì hệ sô" K càng lớn. Đôi với Bắc Bộ, ở nửa miền đồng bằng nằm sâu trong đất
liền có mật độ năng lượng khoảng 300 - 500 kWh/m2, nửa miền về phía biển
có mật độ năng lượng khoảng 300 - 500 kWh/m2 và tăng nhanh 500 - 900
kWh/m2 từ miền duyên hải ra ven bờ.
ở vùng đồng bằng Nam Bộ do địa hình bằng phẳng, sông nước kênh
rạch thoáng đãng và biển bao bọc 2 phía nên mật độ năng lượng gió khá lớn, từ
300 - 500 kWh/m2 và ở ven biển là 500 kWh/m2.
Vùng núi thấp, khu vực trung du Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ và khu vực
Nam
Trung Bộ khuất sau dãy Trường Sơn là những vùng có tiềm năng nhỏ nhâ"t
trên
toàn lãnh thổ (mật độ năng lượng dưới 200 kWh/m2). Riêng khu vực gần biên
giới Đông Bắc Bắc Bộ do trực tiếp chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông BĂc thì
có tiềm năng gió lớn hơn.
Tuỳ theo vị trí tương đôi với hướng xâm nhập của gió mùa mà có
những
nơi mật độ năng lượng có thể lên tới 400 - 500 kWh/m2. Nhìn chung, Trung
Bộ
có tiềm năng gió đáng kể, khu vực phía Tây có tổng năng lượng hàng năm
khoảng 200 - 500 kWh/m2, phần phía Đông mở ra phía biển từ 500 - 900
kWh/m2, vùng Tây Nguyên cũng có tiềm năng gió khá phong phú.
Tóm lại, nước ta nằm trong khu vực châu Á gió mùa, nhiều nơi có vận
tốc gió trung bình cao đánh giá một tiềm năng lớn để có thể phục vụ việc phát
triển năng lượng gió tại Việt Nam.
• Nhu cẩu về đông cơ gió phát điên công suất nhỏ:
Theo dự kiến về cơ bản chương trình điện khí hóa nông thôn ở nước ta

sẽ hoàn thành vào năm 2010 với khoảng 70% sô" hộ nông dân được sử dụng
điện lưới quốc gia. Như vậy, trên toàn quô"c vẫn còn khoảng 30% sô" hộ dân ở
nông thôn vùng sâu, vùng cao, biên giới, hải đảo không thể có lưới điện quốc
gia. Do đặc điểm về địa hình, nhu cầu năng lượng bị phân tán ( người dân sông
rải rác) và phụ tải điện bé với thu nhập thấp, đời sông còn nhiều khó khăn, nhu
cầu năng lượng của người dân chỉ hạn chê" ở việc thắp sáng, nghe đài, xem tivi
và thông tin liên lạc. Trong khi đó ở những vùng này lại có tiềm năng về gió
rất lớn vì vậy nhu cầu sử dụng các loại động cơ gió phát điện công suất nhỏ là
rất lớn.
BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KC 07 - 04 - PHAN NĂNG LƯỢNG GIÓ

-20-


Chương 2: LựA CHỌN Đối TƯỢNG NGHIÊN cứu

• Nhu cầu về đông cơ ạiổ bơm nứđc:
Nước ta là nước nông nghiệp với khoảng 4,72 triệu ha đất trồng lúa;
1,24
triệu ha trồng cây lâu niên; 6,5 trồng cây ngắn hạn và nhu cầu tưới tiêu rất lớn.
Ngoài ra, nước ta còn rất nhiều khu vực nông thôn, miền núi và đặc biệt là
đồng bằng sông cửu Long đang sử dụng nguồn nước mặt làm nguồn nước sinh
hoạt chính vì vậy rất ảnh hưởng tới sức khỏe của người dân và cộng đồng. Đây
là một vấn đề hết sức bức xúc. Để giải quyết vấn đề này chương trình nước
sạch nông thôn với sự đầu tư của Chính phủ, sự hỗ trợ của các tổ chức quốc tế
(UNICEF, Hội chữ thập đỏ ...) đã được triển khai mạnh mẽ.

Đặc biệt chương trình nước sạch của UNICEF đã cung cấp một sô"
lượng
đáng kể các giếng khoan và bơm tay cho các vùng nông thôn Việt Nam. Việc

sử dụng các động cơ gió bơm nước cột áp cao lưu lượng nhỏ ( bơm giếng sâu)
phục vụ cấp nuớc sinh hoạt và động cơ gió cột áp thâ"p lưu lượng lớn phục vụ
tưới tiêu trong nông nghiệp ở những vùng có tiềm năng về gió sẽ là phương án
tôi ưu phục vụ cho sản xuất, sinh hoạt và bảo vệ môi trường nông thôn.
Trên cơ sở xác định được đôi tượng cần nghiên cứu là động cơ gió phát
điện công suất nhỏ, động cơ gió bơm nước cột áp cao và động cơ gió bơm
nước
cột áp thấp, đề tài đã sử dụng các cách tiếp cận sau :
• Tiếp cân hê thống : Thiết bị động cơ gió nói chung rất phức tạp
và
phụ thuộc vào nhiều yếu tô": vận tốc gió, nhu cầu sử dụng (công
suất,
lưu lượng và cột áp), trình độ công nghệ và các quan điểm thiết kê"
khác nhau. Quá trình nghiên cứu và p hát triển động cơ gió trên thê"
giới đã có một bề dày lịch sử. Chính vì vậy, việc sử dụng phương
pháp phân tích các vân đề một cách có hệ thông là một điều rất cần
thiết giúp tìm ra các vân đề tồn tại trong thiết kê" và công nghệ, các
vân đề bức xúc cần giải quyết tránh việc nghiên cứu trùng lặp.
Tiếp cân liên ngành : Để chê" tạo động cơ gió cần đến sự tham
gia
của khá nhiều ngành : trước hết là ngành cơ khí chê" tạo, ngành điện
- điện tử về phương diện làm các máy phát chuyên dụng, các bộ bảo
BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KC 07 - 04 RECTERRE
PHAN NĂNG LƯỢNG GIÓ
•

-21-


Chương 2: LựA CHỌN Đối TƯỢNG NGHIÊN cứu

Tiếp cân trên cơ sỏ kế thừa cổ chon loc : Việc nghiên cứu phát
triển các động cơ gió phát điện công suất nhỏ và các động cơ gió
bơm nước đã được các nước công nghiệp tiên tiến rất quan tâm, đặc
biệt nhằm mục đích giúp đỡ các nước đang phát triển. - Rất nhiều
dự
án với nhiều mẫu mã thiết kế đã được lắp đặt tại các nước như:
Trung Quốc, An Độ, Kenia, Nam Phi, Bắc Phi, Indonesia,
Argentina,
Srilanka, Philippines v.v... Do vậy việc nghiên cứu, phân tích kỹ các
tài liệu của nước ngoài và nghiên cứu theo mẫu là rất quan trọng.
Việc chọn mẫu nghiên cứu phải dựa trên sự phù hợp về chế độ gió ,
nhu cầu sử dụng và điều kiện công nghệ - Bên cạnh đó cần phải
phôi hợp với những kết quả nghiên cứu trong nước trước đây để tìm
ra các giải pháp tối ưu.
•

Tiếp cân trên cơ sở phân tích xu hướng toàn cẩu hóa : Cho đến
nay chỉ có một sô" rất ít động cơ gió được nhập vào Việt Nam bằng
nhiều con đường khác nhau và có thể nói là thị trường động cơ gió
còn “chưa mở cửa” đối với các thiết bị của Trung Quốc và các nước
công nghiệp tiên tiến do nhiều lý do. Nhưng trong tương lai sự cạnh
tranh này là tất yếu. Chính vì vậy cần phân tích các lợi thế của thiết
bị trong nước, đồng thời vừa nghiêu cứu thị trường vừa lập các quan
hệ giữa nghiên cứu - sản xuất và triển khai ứng dụng để có thể tạo
thành các mạng lưới liên kết nhằm đưa sản phẩm nghiêu cứu vào
sản
xuất.
•

§ 2 - 2 Phươns pháp nghiên cứu và kỹ tỉiuât đã sử duns
1.
/ Phương pháp nghiên cứu :
* Phương pháp thu thập thông tin và nghiên cứu tài liệu :
Trong quá trình phát triển năng lượng gió nhiều nước trên thế giớ đã
đầu
tư rất nhiều cho việc nghiên cứu chế tạo các mẫu động cơ gió bơm nước và
động cơ gió phát điện. Họ đã đạt được rất nhiều thành tựu trong nghiên cứu lý
thuyết và các thử nghiệm. Nhiều dự án được triển khai thành công với các mẫu
thiết bị đạ được lắp đặt và ứng dụng trong thực tế.
Ngay ở trong nước cũng có một sô" mẫu thiết bị đã được nghiên cứu.
BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KC 07 - 04 RECTERRE
PHAN NĂNG LƯỢNG GIÓ

-22-


Chương 2: LựA CHỌN Đối TƯỢNG NGHIÊN cứu
tích các tài liệu kỹ thuật ngoài nước và trong nước là phương pháp rất quan
trọng. Nó sẽ giúp cho đề tài tiếp thu được những thành tựu mới và khắc phục
được những vấn đề còn tồn tại.
Thông qua mạng Internet, thông qua các đề tài các cấp, thông qua các
nghiên cứu thường xuyên, các quan hệ hợp tác với nhiều tổ chức Quốc tế,
RECTERE đã thu thập được nhiều những tài liệu kỹ thuật, các tạp chí, các
thiết
kế giúp cho việc triển khai nghiên cứu của đề tài.
2. / Phương pháp thu thâp thông tin qua nghiên cứu mẫu :
Phương pháp này cho phép thu thập được nhiều thông tin tổng hợp
bằng
trực quan. Song vấn đề quan trọng là lựa chọn mẫu nào để nghiên cứu và sử

dụng kỹ thuật nào để khảo sát mẫu. cần nghiên cứu qua các thông tin và các
tài liệu kỹ thuật đã được thu thập để lựa chọn những mẫu phù hợp.
Để đánh giá lựa chọn mẫu mã của các thiết bị động cơ gió phát điện và
bơm nước cần tập trung vào những điểm chính sau đây :
•
Sô" lượng và thời gian đã lắp đặt loại mẫu đó. Nó đánh giá
mức độ đón nhận của thị trường và đồng thời cũng nói lên chất
lượng của sản phẩm.
•
Vận tốc gió khởi động - vận tốc gió định mức. Nó đánh
giá
sự phù hợp với chế độ gió ở Việt Nam.
•
Công suất định mức và lưu lượng nước nói lên sự phù hợp
với nhu cầu năng lượng của vùng nông thôn Việt Nam.
•
Dạng profil cánh và vật liệu cánh. Phải lựa chọn xem nên
sử dụng loại profil cánh nào và loại vât liệu cánh nào để phù hợp
với điều kiện tự nhiên và công nghệ Việt Nam.
•
Loại máy công tác phôi hợp tải với động cơ gió.
3. / Xây dưng những mô hình thử nghiêm máy công tác ( máy bơm,

máy
phát, các hê thông truyền đông...):
Đây là một khâu râ"t quan trọng trong nghiên cứu giúp cho việc nghiên
cứu được hoàn thiện. Các thử nghiệm cho phép ta đánh giá trực quan các hoạt
động của máy công tác, các hệ thông truyền động, sự phù hợp trong thiết kế
cũng như xây dựng được đặc tính tổng hợp của máy phát, của bơm để giải
quyết bài toán phôi hợp tải giữa động cơ gío và máy công tác.

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KC 07 - 04 - PHAN NĂNG LƯỢNG GIÓ

-23-


Chương 2: LựA CHỌN Đối TƯỢNG NGHIÊN cứu

-24-

4. / Nghiên cứu tai hiên trường :

Trong quá trình thử nghiệm tại xưởng để nghiên cứu, dù đã rất cô"
gắng
để tạo ra các điều kiện hoạt động giông với thực tế nhưng trong chừng mực
nào đó còn có nhiều hạn chế không khắc phụ được đặc biệt đôi với năng lượng
gió ( sự thay đổi tốc độ và hướng, điều kiện ăn mòn, phèn, mặn...).
Bằng việc lắp đặt thử nghiệm tại hiện trường trong một thời gian dài
chúng ta có thể thu nhận được các sô" liệu rất phong phú về các tác động của
tự
nhiên (chế độ gió, độ ăn mòn kim loại) và tác động của con người (kỹ năng
quản lý vận hành, phụ tải sử dụng...) và có thể đánh giá được độ bền, độ ổn
định làm việc thông qua hàng tháng trời vận hành liên tục. Ngoài ra việc lắp
đặt thử nghiệm tại hiện trường còn giúp cho người nghiên cứu bằng trực quan
nhận ra những tồn tại trong thiết kê" để từ đó có thể hoàn thiện việc nghiên cứu
hiệu quả hơn.
5. / Kỹ thuât đã sử dung :
a. / Sử dung máy tính phuc vu cho công tác tính toán thiết kê":

o Một sô" phần mềm đã được sử dụng để tính toán và thiết kê" toàn
bộ hệ thông động cơ gió trên máy tính như: Mechanical,Autocad,

Excel...
o Sử dụng phần mềm chuyên dụng NRG MicroSite 2.0 để phân tích
xử lý các sô" liệu gió thu thập.
b. / Sử dung các thiết bi đo hiên đai đô chính xác cao: như máy đo
gió
tự ghi NRG 9.200 PLUS, thiết bị đo kiểm máy phát, thiết bị kiểm


BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KC 07 - 04 PHAN NĂNG LƯỢNG GIÓ

RECTERRE


Chương 2: LựA CHỌN Đối TƯỢNG NGHIÊN cứu


BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KC 07 - 04 - PHAN NĂNG LƯỢNGRECTERRE
GIÓ

-25-


Chương 3: NGHIÊN cứu MỘT số LÝ THUYẾT TÍNH CÁNH

-26

Chương 3
NGHIÊN cứu MỘT số LÝ THUYẾT
TÍNH CÁNH

§ 3 - 1 Phương nháp tính cánh của Glauert
Để thiết kế động cơ gió, việc quan trọng hàng đầu là tính toán các
thông
sô" hình học của lá cánh ( độ dài cung cánh tại từng tiết diện, góc đặt cánh
tương ứng). Để làm việc này cần phải sử dụng đến các lý thuyết về động cơ
gió.
Mặc dù động cơ gió đã tồn tại hàng nghìn năm nay nhưng lý thuyết về
động cơ gió chỉ thực sự định hình và phát triển mạnh mẽ vào đầu đầu thế kỷ 20
với các công trình của Betz (1923) về mô hình động cơ gió lý tưởng. Những lý
thuyết này dựa trên những giả thiết lý tưởng (trường vận tốc không bị nhiễu
loạn, dòng khí coi như dòng chất lưu không bị nén...)
Trên thực tế, trường vận tốc phía sau động cơ gió chịu những biến đổi
đáng kể do sự xuâ"t hiện một sô" dạng cuộn xoáy gây tổn thất đến hiệu suất
khí
động.
Để đáp ứng các nhu cầu chính xác hơn về tính toán khả năng vận hành
thực của các động cơ gió cần phải dựa trên mô hình thực của bánh xe gió. Đó
là cơ sở của mọi lý thuyết về đông cơ gió thực đã được phát triển đồng thời ở
nhiều nước với các tên tuổi như: Steíaniak, Glauert...
Tất cả các tác giả nói trên đều xuâ"t phát từ việc nghiên cứu các mô
hình
cuộn xoáy và sự khác nhau chỉ ở những giả thiết phụ, những phương pháp giải
quyết bài toán...
Các kết quả thu được từ những lý thuết này không chênh nhau đáng
kể
và đều khá sát với thực tế. Trong đó việc tính cánh theo phương pháp Glauert

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KC 07 - 04 PHAN NĂNG LUỢNG GIÓ

26

RECTE
RRE


Chương 3: NGHIÊN cứu MỘT số LÝ THUYẾT TÍNH CÁNH
Phương pháp Glauert dựa trên giả thuyết về mô hình dòng xoáy 3 thành
1.
2.
3.

Xoáy trung tâm xuất phát từ moayơ cuốn quanh trục của rotor và
song song với vận tốc.
Xoáy đầu cánh : các chưỗi xoáy xuất phát từ đầu cánh tạo thành ống
xoay quanh rotor.
Xoáy xung quanh biên dạng cánh :
Trường vận tốc cảm ứng có thể khảo sát như một kết quả
chồng
chất 3 dạng cuộn xoáy và do vậy vận tốc thực tại các điểm sẽ
là
tô3ng hợp của vận tốc gió tự nhiên không nhiễu loạn và vận

a) Eolienne lente. b) Êolienne rapide.

Để khảo sát các vận tốc cảm ứng, một sơ đồ điện tương đương đã
được
sử dụng. Trong đó hệ thông dây dẫn đóng vai trò các cuộn xoáy thông
qua
từ trường mà nó sinh ra. Việc tính toán nhờ vậy được đơn giản hơn.
Trong lý thuyết Gluaert việc xác định các thông sô" hình học cánh
được

tính toán trong điều kiện tôi ưu : tại nơi mặt cắt, công suâ"t cục bộ đạt giá
trị
cực đại và khi đó cánh được coi như không có lực kháng(tg2 = CD/CL),
được

-27