ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG SẠCH VÀO ĐỜI SỐNG VÀ SẢN XUẤT

PHÒNG GD&ĐT LONG KHÁNH
TRƯỜNG THCS BẢO QUANG

BÁO CÁO ĐỀ TÀI DỰ THI
Khoa học Kỹ thuật dành cho học sinh trung học
Năm học 2016 - 2017
Tên đề tài:

ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG SẠCH
VÀO ĐỜI SỐNG VÀ SẢN XUẤT

TÁC GIẢ (hoặc NHÓM TÁC GIẢ)
1. Nguyễn Văn Châu

- Lớp 8/3 Trường THCS Bảo Quang

2. Nông Chí Bảo

- Lớp 8/3 Trường THCS Bảo Quang

Tháng 8 /2016


MỤC LỤC
TÊN ĐỀ TÀI.........................................................................................................................trang 3
TÓM TẮT ĐỀ TÀI..............................................................................................................trang 4
LỜI CÁM ƠN.......................................................................................................................trang 5
I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI.....................................................................................................trang 6
1. Lý do chọn đề tài .......................................................................................................trang 6
2. Mục tiêu nghiên cứu...................................................................................................trang 6
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ..................................................................trang 6

4. Giới hạn và phạm vi nghiên cứu ...............................................................................trang 6
II. CƠ SỞ LÝ LUẬN ...........................................................................................................trang 7
III. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG .......................................................................................trang 8
1. Cấu tạo .......................................................................................................................trang 8
2. Sơ đồ khối ..................................................................................................................trang 8
3. Nguyên lý hoạt động .................................................................................................trang 8
IV. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ............................................................................................trang 9
1. Ưu điểm ........................................................................................................................trang
2. Khuyết điểm .................................................................................................................trang
V. KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG ...........................................................................................trang 10
VI. KIẾN NGHỊ ..................................................................................................................trang 14
VII. TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................trang 15




ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG SẠCH VÀO
ĐỜI SỐNG VÀ SẢN XUẤT
 Giáo viên hướng dẫn: Lê Hoàng Hải
 Nhóm trưởng: Nông Chí Bảo
 Thành viên: Nguyễn Văn Châu
 Học sinh trường: THCS BẢO QUANG
 Thời gian thực hiện: tháng 7/2016 – tháng 8/2016


BẢN TÓM TẮT ĐỀ TÀI DỰ THI
Cuộc thi “Khoa học Kỹ thuật dành cho học sinh trung học’’
năm học 2016 – 2017
Tên sản phẩm : ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG SẠCH VÀO ĐỜI SỐNG
VÀ SẢN XUẤT

1. Mục tiêu nghiên cứu:
Làm được máy phát điện từ gió với các vật dụng đơn giản dễ kiếm có sẵn trong tự
nhiên, ngoài thị trường với giá thành rẻ hơn máy phát điện hiện nay và nguồn điện sinh
ra là vĩnh cửu, quan trọng hơn là thân thiện với môi trường.

2. Cách thức thu thập dữ liệu
+ Tìm hiểu cấu tạo máy phát điện bằng gió qua thực tế, qua internet.
+ Tìm hiểu nguyên tắc máy phát điện bằng sức gió qua internet.
+ Tìm kiếm các dụng cụ, vật liệu cần thiết cho thiết bị.
3. Kết luận
-

Áp dụng ở địa phương là xã Bảo Quang nói riêng và TX Long Khánh, tỉnh Đồng Nai
nói chung, máy phát điện sử dụng hiệu quả nhất là vào thời điểm từ tháng 11 đến
tháng 6 trong năm khi vào mùa này, lượng gió nhiều, mạnh và ổn định, đồng thời
trong mùa khô, áp lực lên lưới điện quốc gia là rất lớn nên với thiết bị này nếu sử
dụng rộng rãi có thể giải quyết phần nào vấn đề thiếu điện.


LỜI CÁM ƠN

Chúng em xin chân thành cám ơn:
- Ban tổ chức đã tạo cho chúng em một môi trường thực hành bổ ích.
- Ban giám hiệu trường THCS Bảo Quang đã tạo điều kiện cho chúng em dự thi, đặc biệt đã hỗ
trợ kinh phí cho chúng em trong suốt quá trình hoàn thành sản phẩm.
- Hai thầy hướng dẫn chúng em trong thời gian qua để chúng em hoàn thành được ước nguyện.
- Các thầy cô của trường THCS Bảo Quang đã tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em về thời
gian để chúng em nghiên cứu và hoàn thành sản phẩm.
- Lần đầu chúng em tham gia dự thi, chắc không thể tránh khỏi những sai sót. Xin quý thầy cô
bỏ qua cho chúng em.

Học sinh
1) Nguyễn Văn Châu
2) Nông Chí Bảo


I.

LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI

1. Lý do chọn đề tài:
Năng lượng gió và năng lượng mặt trời là hai dạng năng lượng sạch và là nguồn năng
lượng vô tận mà thiên nhiên ban tặng cho chúng ta. Trong xã hội hiện đại, việc khai thác, sử
dụng có hiệu quả các dạng năng lượng sạch phục vụ cho nhu cầu của cuộc sống luôn được
Đảng và Nhà nước quan tâm và được ưu tiên hàng đầu. Trước nhu cầu sử dụng nguồn năng
lượng ngày càng lớn trong khi các nguồn cung cấp năng lượng đang được sử dụng như
xăng, dầu, than.. ngày càng cạn kiệt và ô nhiễm môi trường dẫn đến việc phải tìm nguồn
năng lượng sạch để thay thế. Để khai thác và sử dụng các nguồn năng lượng sạch này đòi
hỏi phải có những trang thiết bị hiện đại mà chi phí cho những trang thiết bị này khá tốn
kém.
Trong điều kiện khí hậu khu vực Nam Bộ có hai mùa mưa nắng tương đối thuận lợi cho
việc sử dụng năng lượng gió. Trong khi đó các hộ gia đình tại địa phương xã Bảo Quang
chúng em đa số hộ dân chăn nuôi cần phải thắp sáng một lượng điện khá lớn cho heo, gà do
đó chi phí sử dụng quá lớn bên cạnh đó ứng dụng năng lượng gió tạo điện thắp sáng vào
chăn nuôi chưa được xã quan tâm, xuất phát từ thực tế này với những kiến thức đã được học
chúng em suy nghĩ tại sao không dùng năng lượng tự nhiên nhất là năng lượng gió tạo ra
điện để giảm giá thành chi phí trong chăn nuôi tạo ra một nguồn năng lượng sạch thân thiện
với môi trường chúng em đã chọn giải pháp “ứng dụng năng lượng sạch vào đời sống và
sản xuất” nhằm giúp nhân dân trong xã giảm thiểu chi phí chăn nuôi góp phần phát triển
kinh tế tại địa phương.
2. Mục tiêu nghiên cứu:

- Làm được máy phát điện từ gió với các vật dụng đơn giản dễ kiếm có sẵn trong tự
nhiên, ngoài thị trường với giá thành rẻ hơn máy phát điện hiện nay và nguồn điện sinh ra là
vĩnh cửu, đặc biệt thân thiện với môi trường


3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.
a) ý nghĩa khoa học:
- Dùng năng lượng gió có sẵn thông qua đynamo tạo ra dòng điện một chiều với điện
áp trên 12V sau đó dùng bộ kích điện lên 220V xoay chiều ổn định thắp sáng bóng đèn sưởi
ấm gà, heo con tăng năng suất trong chăn nuôi bên cạnh đó giảm giá thành sản xuất.
b) ý nghĩa thực tiễn:
- Từ nguyên liệu sẵn có như tre, gỗ kết hợp với cánh quạt (có thể tận dụng từ quạt cũ
đã hư hoặc làm từ vật liệu đơn giản khác), đynamo, acquy xe máy cũ, bộ sạc acquy và bộ
kích điện chúng em làm được bộ mô hình thắp sáng sưởi ấm gà con làm giảm giá thành chi
phí trong chăn nuôi, bên cạnh đó tạo nguồn năng lượng sạch không gây ô nhiễm môi trường.
- Có thể sản xuất đại trà cho nhiều hộ dân tại địa phương.
4. Giới hạn và phạm vi nghiên cứu:
a) Giới hạn:
- Chỉ nghiên cứu làm phát điện từ năng lượng gió
b) Phạm vi nghiên cứu:
- Chỉ nghiên cứu năng lượng gió tại địa phương xã Bảo Quang
- Thực nghiệm tại phòng Lý- Công nghệ, trường THCS Bảo Quang và một số hộ dân
gần nơi chúng em học tập...



II. CƠ SỞ LÝ LUẬN
1. Sự hình thành năng lượng 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. 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. (theo internet)

2. Vật lý học về năng lượng gió
Năng lượng gió là động năng của không khí chuyển động với vận tốc v. Khối lượng đi
qua một mặt phẳng hình tròn vuông góc với chiều gió trong thời gian t là:
với ρ là tỷ trọng của không khí, V là thể tích khối lượng
không khí đi qua mặt cắt ngang hình tròn diện tích A, bán kinh r trong thời gian t.
Vì thế động năng E (kin) và công suất P của gió là:


Điều đáng chú ý là công suất gió tăng theo lũy thừa 3 của vận tốc gió và vì thế vận tốc gió
là một trong những yếu tố quyết định khi muốn sử dụng năng lượng gió.
III. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
1. Cấu tạo:
- Khung đỡ bằng tre
- 02 cánh quạt nhựa.
- 02 bóng đèn để thắp sáng.
- 03 đinamo phát điện (tối đa 24V).
- 01 bộ sạc acquy DC 12V.
- 02 acquy 12V
- 01 bộ kích điện từ 12V DC lên 220V AC
- 03 vỏ lon sữa làm tấm chỉnh hướng gió.
- Dây dẫn, băng keo cách điện, ốc, vít.
2. Sơ đồ khối về nguyên lý hoạt động:

2. Nguyên lí hoạt động:
Sau khi chúng em cho cánh quạt quay, sau đó chúng em dùng vôn kế đo, sau đó dùng bộ
tích điện là bình acquy nạp điện được biểu diễn ở các hình vẽ



- Khi cánh quạt quay kéo theo đinamo quay và phát điện với điện áp một chiều trên
12V (tối đa có thể lên tới 72V).
- Để ổn định độ sáng của đèn khi tốc độ quay của cánh quạt không ổn định, ta nạp
điện thu được vào bộ tích điện là acquy sau đó kích lên 220V AC để thắp sáng trong
nhà khi cúp điện hoặc dùng để sưởi ấm trong chăn nuôi.
- Khi gió lớn hơn dòng điện phát ra lên tới trên 24V có thể vừa chạy phát điện vừa nạp vào
acquy dự phòng.

IV. KẾT QUẢ
1. Làm thí nghiệm bộ phát điện tại trường:
a) Làm thí nghiệm tại mặt đất: (thiếu hình ảnh)

-

Với bộ 2 đynamo + 2 cánh quạt có thể tạo ra dòng điện một chiều với điện áp 10
-12V. Thông qua bộ sạc để sạc vào acquy trong khoảng 2,5h đầy.


-

Khi không có gió thì bộ tích điện cung cấp cho 2 bóng đèn 18W đến 25W trong 8 giờ

b) Làm thí nghiệm tại lầu 2 (cao 9m so với mặt đất): (thiếu hình ảnh)

-

Với bộ 2 đynamo + 2 cánh quạt có thể tạo ra dòng điện một chiều với điện áp 12
-15V. Thông qua bộ sạc để sạc vào acquy trong khoảng 2h thì đầy.

-

Khi không có gió thì bộ tích điện cung cấp cho 2 bóng đèn 18W đến 25W trong 8 giờ

Nhận xét:
• Từ acquy thông qua bộ kích điện để kích điện áp lên 220V AC với công suất 45W
ứng dụng để thắp sáng đèn trong gia đình, trong chăn nuôi và sử dụng các thiết bị
điện khác.


• Trong trường hợp ít gió thì sau khi nạp đầy, acquy thông qua mạch kích điện lên
220V AC có thể cung cấp công suất 45W liên tục trong 8 giờ
2. Làm thí nghiệm bộ phát điện tại nhà:
a) Làm thí nghiệm tại mặt đất:
-

Với bộ 2 đynamo + 2 cánh quạt có thể tạo ra dòng điện một chiều với điện áp 10
-14V. Thông qua bộ sạc để sạc vào acquy trong khoảng 2,5h thì đầy.
b) Làm thí nghiệm ở độ cao 6m so với mặt đất:

-

Với bộ 2 đynamo + 2 cánh quạt có thể tạo ra dòng điện một chiều với điện áp 12
-18V. Thông qua bộ sạc để sạc vào acquy trong khoảng 2h thì đầy.

Nhận xét:

• Từ acquy thông qua bộ kích điện để kích điện áp lên 220V AC với công suất 45W
ứng dụng để thắp sáng đèn trong gia đình, trong chăn nuôi và sử dụng các thiết bị
điện khác. Gió ổn định có thể vừa chạy bộ sạc vừa sử dụng lâu dài.
• Trong trường hợp ít gió thì sau khi nạp đầy, acquy thông qua mạch kích điện lên
220V AC có thể cung cấp công suất 45W liên tục trong 8 giờ

V. KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG
-

Máy phát điện chạy bằng năng lượng gió được chế tạo từ những vật dụng phổ biến, rẻ
tiền, dễ tìm và dễ sử dụng. Thiết bị sử dụng năng lượng gió tạo ra năng lượng điện
với hiệu suất cao và thân thiện với môi trường, giúp cải thiện tình trạng thiếu điện
thắp sáng, đem lại sự tiện lợi và hiệu quả kinh tế trong sinh hoạt, sản xuất, chăn nuôi,


-

Đối với vùng sâu, vùng xa không có điện lưới, thiết bị này có thể gắn trên cột cao,
còn ở đô thị thì chỉ cần để thiết bị trên nóc nhà là có thể sử dụng.
Khi trời ít gió, hộp bộ nguồn nhỏ gọn có thể tháo lắp dễ dàng mang đến nơi có nguồn
điện DC 12V để sạc, rất thuận tiện khi đi dã ngoại hoặc du lịch vùng xa.

-

Máy phát điện chạy bằng năng lượng gió còn được dùng thắp sáng nhà xưởng, cầu
thang, các nhà cao tầng thiếu ánh sáng, chiếu sáng khi mất điện, dùng để sạc pin điện
thoại, tiết kiệm điện năng cho lưới điện quốc gia.

-

Áp dụng ở địa phương là xã Bảo Quang nói riêng và TX Long Khánh, tỉnh Đồng Nai
nói chung, máy phát điện sử dụng hiệu quả nhất là vào thời điểm từ tháng 11 đến
tháng 6 trong năm khi vào mùa này, lượng gió nhiều, mạnh và ổn định, đồng thời
trong mùa khô, áp lực lên lưới điện quốc gia là rất lớn nên với thiết bị này nếu sử
dụng rộng rãi có thể giải quyết phần nào vấn đề thiếu điện.

VI. KIẾN NGHỊ
1) Các phương án giúp nâng cao hiệu quả cho thiết bị:
a) Phương án 1: Thay bằng cánh quạt lớn hơn hoặc cánh quạt có cấu tạo về mặt động
lực học tốt hơn để có thể tăng hiệu suất sử dụng năng lượng gió.
b) Phương án 2: Sử dụng thêm nhiều đynamo hoặc thay bằng đynamo có công suất lớn
hơn giúp tăng công suất điện cho thiết bị.
c) Phương án 3: Tăng tỉ số truyền giữa cánh quạt và đynamo giúp đynamo có thể phát
điện dễ dàng trong trường hợp gió nhẹ.
d) Phương án 4: Kết hợp hai trong ba phương án hoặc hoặc cả ba phương án nêu trên
có thể tạo ra điện có công suất lớn hơn và ổn định hơn.
2) Kết hợp thêm pin năng lượng mặt trời để tăng công suất và tính ổn định, sử dụng lâu
dài