Khảo sát hệ thống truyền lực hybrid trên xe toyota prius
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.67 MB, 131 trang )
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ
CHUN NGÀNH: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ CẢI TẠO XE GẮN MÁY CHẠY
BẰNG XĂNG THÀNH XE GẮN MÁY
HYBRID LPG – ĐIỆN
Người hướng dẫn:
GS. TSKH. BÙI VĂN GA
PGS. TS. TRẦN THANH HẢI TÙNG
ThS. VÕ ANH VŨ
Sinh viên thực hiện:
NGUYỄN VĂN NGUYÊN – 103140035 - 14C4A
VÕ LÊ TẤN PHONG – 103130063 – 13C4A
HỨA VĂN CHÍNH – 103140008 – 14C4A
THÁI CƠNG TRÍ – 103140123 – 14C4B
Đà Nẵng, 06/2019
TÓM TẮT
Tên đề tài: Thiết kế cải tạo xe gắn máy chạy bằng xăng thành xe gắn máy hybrid
LPG – Điện.
Nhóm sinh viên thực hiện:
1. Nguyễn Văn Nguyên
Số thẻ sinh viên: 103140035
2. Võ Lê Tấn Phong
Số thẻ sinh viên: 103130063
Lớp: 14C4A
Lớp: 13C4A
3. Hứa Văn Chính
Số thẻ sinh viên: 103140008
Lớp: 14C4A
4. Thái Cơng Trí
Số thẻ sinh viên: 103140123
Lớp: 14C4B
Đề tài trình bày kết quả ban đầu nghiên cứu và cải tạo xe gắn máy Honda LEAD
110 Fi đời 2009 từ sử dụng nhiên liệu xăng thành xe hybrid LPG – Điện. Xem xét lựa
chọn phương án bố trí tối ưu nhất để vừa đảm bảo phân bố trọng lượng hợp lý và nâng
cao tính thẩm mỹ. Động cơ điện được lựa chọn theo các thông số thiết kế như tải, tốc
độ,... và được bố trí ở phía trước nhờ tính đơn giản và dễ cải tạo. Động cơ điện có thể
hoạt động ở cả hai chế độ là chế độ động cơ và chế độ máy phát và được cấp nguồn 48V.
Động cơ nhiệt được cải tạo từ động cơ xe Honda LEAD 110 Fi sử dụng nhiên liệu xăng
sang sử dụng nhiên liệu khí hóa lỏng LPG. Để nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng
điện, một mạch sạc lại được thiết kế để có thể nạp điện trở lại cho ắc quy 48V khi phanh,
khi xe đổ dốc và khi chạy bằng động cơ nhiệt. Vận hành chạy thử để có những so sánh
và đánh giá khi sử dụng năng lượng điện, nhiệt và khi kết hợp cả hai. Đi đến kết luận
đánh giá và đưa ra phương hướng phát triển tiếp theo trong tương lai.
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG
CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TT
Họ tên sinh viên
Số thẻ SV
Lớp
Ngành
1
Nguyễn Văn Nguyên
103140035
14C4A
Kỹ thuật Cơ khí
2
Võ Lê Tấn Phong
103130063
13C4A
Kỹ thuật Cơ khí
3
Hứa Văn Chính
103140008
14C4A
Kỹ thuật Cơ khí
4
Thái Cơng Trí
103140123
14C4B
Kỹ thuật Cơ khí
1. Tên đề tài đồ án:
Thiết kế cải tạo xe gắn máy chạy bằng xăng thành xe gắn máy hybrid LPG – Điện.
2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
Theo tài liệu của nhà chế tạo xe Honda LEAD 110 Fi 2009
4. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
a. Phần chung:
TT
Họ tên sinh viên
Nội dung
1
2
Nguyễn Văn Nguyên
Võ Lê Tấn Phong
3
4
Hứa Văn Chính
Thái Cơng Trí
1
2
Nguyễn Văn Ngun
Võ Lê Tấn Phong
3
1
Thái Cơng Trí
Nguyễn Văn Nguyên
2
3
Võ Lê Tấn Phong
Hứa Văn Chính
- Tổng quan về đề tài nghiên cứu
- Khảo sát tổng quát xe Honda LEAD 110 Fi
- Đánh giá kết quả thực nghiệm
- Cải tạo chảng ba để lắp đặt bánh xe động cơ điện phía
trước.
- Thiết kế, chế tạo và lắp đặt đồ gá ắc quy
- Bố trí gá đặt bộ phụ kiện GATEC 27
- Bố trí gá đặt bình chứa LPG
b. Phần riêng:
TT
Họ tên sinh viên
Nội dung
1
Nguyễn Văn Nguyên
- Khảo sát hệ thống truyền động trên xe Honda LEAD
110 Fi (Khảo sát ly hợp ly tâm, hộp số vơ cấp).
- Tính tốn lực kéo động cơ của xe hybrid LPG – Điện.
- Thiết kế, gia cơng ống lót nối trục chảng ba.
- Thiết kế, gia cơng mặt bích lắp đặt đĩa phanh.
2
Võ Lê Tấn Phong
- Khảo sát các mẫu xe máy điện hiện có trên thị
trường.
- Thiết kế bố trí chung.
- Tính bền khung xe.
3
Hứa Văn Chính
- Giới thiệu về nhiên liệu LPG.
- Giới thiệu về hệ thống phun xăng điện tử PGM – Fi
trên xe Honda LEAD 110 Fi.
- Phương án cấp LPG cho xe gắn máy Honda LEAD
- Mô phỏng phương án cấp LPG.
- Khảo sát bộ phụ kiện GATEC 27.
4
Thái Cơng Trí
- Tính tốn động học xe gắn máy hybrid khi chạy bằng
điện.
- Thiết kế hệ thống điều khiển xe gắn máy hybrid
- Thiết kế mạch sạc lại cho ắc quy khi phanh, xuống dốc
hoặc khi chạy bằng động cơ LPG
5. Các bản vẽ, đồ thị (ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ):
a. Phần chung:
TT
Họ tên sinh viên
Nội dung
1
Nguyễn Văn Ngun
2
Võ Lê Tấn Phong
3
1
Thái Cơng Trí
Võ Lê Tấn Phong
2 Thái Cơng Trí
b. Phần riêng:
TT
Họ tên sinh viên
1 Nguyễn Văn Nguyên
2
Võ Lê Tấn Phong
- Bản vẽ cải tạo chảng ba (A3).
- Bản vẽ lắp gá đặt ắc quy (A3).
- Bản vẽ sơ đồ bố trí tổng thể trước và sau khi cải tạo
(A3).
Nội dung
- Bản vẽ sơ đồ bố trí tổng quát hệ thống truyền động cơ
khí (A3).
- Bản vẽ lắp ly hợp ly tâm (A3).
- Bản vẽ lắp hộp số vô cấp của xe (A3).
- Bản vẽ chi tiết ống lót nối trục chảng ba (A3).
- Bản vẽ chi tiết mặt bích lắp đặt đĩa phanh (A3).
- Bản vẽ chi tiết đệm chữ L (A3).
- Bản vẽ sơ đồ bố trí mạch sạc lại cho ắc quy (A3).
- Bản vẽ phương án phối hợp hybrid nhiệt – điện
- Bản vẽ các phương án xe máy hybrid nhiệt – điện
- Bản vẽ mặt cắt động cơ
- Bản vẽ xe Honda LEAD
3
Hứa Văn Chính
- Bản vẽ sơ đồ cung cấp LPG (A3).
- Bản vẽ sơ đồ hệ thống phun xăng điện tử xe LEAD
(A3).
- Bản vẽ vòi phun nhiên liệu (A3).
- Bản vẽ cải tạo họng nạp động cơ (A3).
- Bản vẽ họng venturi (A3).
- Bản vẽ sơ đồ bố trí hệ thống nhiên liệu LPG (A3).
- Bản vẽ lắp bộ phụ kiện GATEC 27 (A3).
4
Thái Cơng Trí
- Bản vẽ thiết kế đồ gá acquy (A3).
- Bản vẽ chắn ba trước và sau khi cải tạo (A3).
- Bản vẽ mặt taplo trước và sau khi cải tạo (A3).
- Bản vẽ sơ đồ hệ thống mạch điện xe máy điện (A3).
- Bản vẽ sơ đồ hệ thống mạch điện đánh lửa xe LEAD
(A3).
- Bản vẽ sơ đồ hệ thống mạch điện xe hybrid (A3).
- Bản vẽ thiết kế và cải tạo tay ga (A3).
6. Họ tên người hướng dẫn:
Phần/ Nội dung:
GS. TSKH. Bùi Văn Ga
ThS. Võ Anh Vũ
- Thiết kế lắp đặt hệ thống cung cấp LPG
- Thiết kế lắp đặt hệ thống điện động lực
PGS. TS. Trần Thanh Hải Tùng
- Bố trí chung
- Thiết kế truyền động cơ khí
7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:
8. Ngày hoàn thành đồ án:
25/02/2019.
03/06/2019.
Đà Nẵng, ngày 25 tháng 02 năm 2019
Trưởng Bộ mơn Ơ tơ – Máy động lực
Người hướng dẫn
Dương Việt Dũng
Bùi Văn Ga
Trần Thanh Hải Tùng
Võ Anh Vũ
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, cùng với sự phát triển của Khoa học – Kỹ thuật thì phương tiện giao
thơng cũng ngày càng trở nên đa dạng. Tuy nhiên, chủ yếu vẫn là phương tiện tham gia
giao thông sử dụng động cơ đốt trong. Đây chính là những loại phương tiện phát ra một
lượng lớn khí thải độc hại ra mơi trường. Bên cạnh đó, nhiên liệu hóa thạch ngày càng
trở nên cạn kiệt bởi sự khai thác bừa bãi của con người. Để có biện pháp khắc phục
những vấn đề trên địi hỏi phải có một loại phương tiện tham gia giao thông vừa giảm
phát thải ô nhiễm môi trường, vừa tiết kiệm năng lượng bền vững và lâu dài.
Nắm bắt được điều này, chúng em đã cùng nhau thực hiện đề tài Thiết kế cải tạo xe
gắn máy chạy bằng xăng thành xe gắn máy hybrid LPG – Điện. Với đề tài này, chúng
ta vừa tiết kiệm được năng lượng nhờ vận hành bằng điện, vừa giảm được lượng phát
thải ra môi trường. Đề tài được thực hiện với các tiêu chí: Tiết kiệm năng lượng, thân
thiện với mơi trường, gọn gàn và đẹp.
Chúng em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn và góp ý tận tình của các thầy GS.
TSKH. Bùi Văn Ga, PGS. TS. Trần Thanh Hải Tùng, ThS. Võ Anh Vũ trong khoảng
thời gian nhóm thực hiện đồ án. Trong suốt quá trình làm đồ án sẽ khơng tránh khỏi sai
sót do kiến thực cịn hạn chế, chúng em rất mong nhận được sự góp ý của q thầy cơ
để chúng em có thể hồn thành sản phẩm của mình tốt hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
i
CAM ĐOAN
Chúng tôi xin cam đoan số liệu và kết quả thực hiện nghiên cứu, cải tạo trong đồ án
này là trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Những tài liệu sử
dụng để tham khảo trong quá trình thực hiện đồ án đã được nêu rõ trong phần tài liệu
tham khảo. Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện đồ án này đã được cảm ơn và các thơng
tin trích dẫn trong đồ án đã được chỉ dẫn nguồn gốc rõ ràng và được phép cơng bố. Nếu
có sai sót gì xảy ra chúng tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm.
Nhóm sinh viên thực hiện
Nguyễn Văn Nguyên
Võ Lê Tấn Phong
Hứa Văn Chính
Thái Cơng Trí
ii
MỤC LỤC
Tóm tắt
Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp
Lời nói đầu
i
Cam đoan
Mục lục
Danh sách các bảng biểu, hình vẽ và sơ đồ
ii
iii
vii
Danh sách các ký hiệu, chữ viết tắt
xi
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU .............................................2
1.1. Mục đích, ý nghĩa khoa học của đề tài .................................................................2
1.2. Vấn đề năng lượng và môi trường hiện nay.........................................................2
1.2.1. Vấn đề về năng lượng ............................................................................................2
1.2.2. Vấn đề về môi trường ..........................................................................................11
1.3. Giới thiệu về xe hybrid và xu hướng phát triển của ô tô – xe máy hybrid trong
tương lai .......................................................................................................................14
1.3.1. Giới thiệu về xe hybrid ........................................................................................14
1.3.2. Xu hướng phát triển của ô tô – xe máy hybrid trong tương lai ...........................16
1.4. Tổng quan về xe gắn máy hybrid LPG – Điện...................................................17
1.5. Ưu, nhược điểm của xe hybrid LPG – Điện so với xe sử dụng nhiên liệu xăng
ban đầu .........................................................................................................................17
1.5.1. Ưu điểm ...............................................................................................................17
1.5.2. Nhược điểm .........................................................................................................18
1.6. Kết luận .................................................................................................................18
Chương 2: KHẢO SÁT CÁC MẪU XE MÁY ĐIỆN VÀ LỰA CHỌN LOẠI XE
CẢI TẠO ......................................................................................................................19
2.1. Khảo sát các mẫu xe máy điện ............................................................................19
2.1.1. Một số mẫu xe máy điện có trên thị trường hiện nay ..........................................19
2.1.2. So sánh đặc điểm các mẫu xe ..............................................................................26
2.1.3. Phân tích cơ cấu truyền động ..............................................................................26
2.1.4. Nguyên lý điều khiển...........................................................................................27
2.1.5. Hệ thống phanh ....................................................................................................27
2.1.6. Hệ thống nạp........................................................................................................27
2.2. Phân tích, lựa chọn loại xe cải tạo .......................................................................27
iii
2.3. Khảo sát tổng quát xe Honda LEAD 110 Fi ......................................................28
2.3.1. Giới thiệu chung về Honda LEAD 110 Fi...........................................................28
2.3.2. Các thông số kỹ thuật của xe ...............................................................................29
2.3.3. Sơ đồ bố trí tổng thể ban đầu ...............................................................................30
2.3.4. Hộp số vơ cấp sử dụng trên xe ............................................................................30
2.3.5. Khảo sát đặc điểm ly hợp xe Honda LEAD 110 Fi .............................................32
2.4. Kết luận .................................................................................................................36
Chương 3: THIẾT KẾ BỐ TRÍ CHUNG VÀ TÍNH BỀN KHUNG XE ...............37
3.1. Thiết kế bố trí chung ............................................................................................37
3.1.1. Bố trí nguồn động lực ..........................................................................................37
3.1.2. Bố trí các hệ thống bổ sung .................................................................................39
3.2. Tính tốn, kiểm tra sức bền tồn bộ hệ thống khung sau khi cải tạo..............41
3.2.1. Các thông số đầu vào ...........................................................................................41
3.2.2. Kết quả tính tốn .................................................................................................41
3.3. Kết luận .................................................................................................................43
Chương 4: THIẾT KẾ LẮP ĐẶT HỆ THỐNG CUNG CẤP LPG ........................44
4.1. Giới thiệu về nhiên liệu LPG ...............................................................................44
4.1.1. LPG là gì? ............................................................................................................44
4.1.2. Phân loại ..............................................................................................................44
4.1.3. Nguồn gốc............................................................................................................44
4.1.4. Thành Phần ..........................................................................................................45
4.1.5. Một số đặc tính của LPG .....................................................................................45
4.1.6. Tình hình sử dụng nhiên liệu LPG cho xe gắn máy ............................................45
4.2. Lưu trữ khí dầu mỏ hóa lỏng LPG .....................................................................46
4.2.1. Các phương án chứa LPG trên xe gắn máy .........................................................46
4.2.2. Lựa chọn phương án chứa LPG cho xe Honda LEAD ........................................48
4.3. Giới thiệu hệ thống phun xăng điện tử PGM Fi trên xe Honda Lead .............49
4.3.1. Sơ đồ khối ............................................................................................................49
4.3.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phun xăng điện tử PGM Fi trên xe
Honda Lead ...................................................................................................................49
4.3.3. Sự vận hành hệ thống PGM – Fi .........................................................................50
4.3.4. Hệ thống cảm biến điều khiển .............................................................................52
4.3.5. Ưu, nhược điểm của hệ thống nhiên liệu phun xăng điện tử...............................52
4.4. Phương án cấp LPG cho xe gắn máy Honda Lead ...........................................53
4.4.1. Phân tích các phương án cấp LPG cho xe gắn máy Honda Lead........................53
4.4.2. Lựa chọn phương án cấp LPG cho xe gắn máy ..................................................57
iv
4.4.3. Tính tốn thiết kế hệ thống cung cấp LPG cho động cơ .....................................57
4.5. Mô phỏng ...............................................................................................................61
4.5.1. Giới thiệu phần mền mô phỏng Ansys Fluent .....................................................61
4.5.2. Kết quả mô phỏng ...............................................................................................61
4.6. Khảo sát bộ phụ kiện Gatec 27 LPG trên xe gắn máy Honda Lead................67
4.6.1. Giới thiệu bộ phụ kiện Gatec27 ...........................................................................67
4.6.2. Cấu tạo bộ phụ kiện Gatec 27 LPG trên xe gắn máy Honda Lead .....................68
4.6.3. Nguyên lí hoạt động ............................................................................................69
4.7. Bố trí hệ thống cung cấp LPG trên xe gắn máy Honda Lead ..........................69
4.7.1. Bố trí bình chứa LPG ..........................................................................................69
4.7.2. Bố trí bộ phụ kiện GATEC 27, van điện từ .........................................................70
4.7.3. Sơ đồ tổng quát bố trí hệ thống cung cấp LPG ...................................................70
4.8. Kết luận .................................................................................................................71
Chương 5: THIẾT KẾ LẮP ĐẶT HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỘNG LỰC .....................73
5.1. Giới thiệu về động cơ điện sử dụng .....................................................................73
5.1.1. Cấu tạo .................................................................................................................73
5.1.2. Ngun lý hoạt động ...........................................................................................74
5.2. Tính tốn động cơ điện và ắc quy cung cấp .......................................................75
5.2.1. Tính chọn động cơ điện .......................................................................................75
5.2.2. Tính tốn tính năng xe gắn máy khi chạy bằng điện ...........................................76
5.2.3. Tính chọn ắc quy cung cấp ..................................................................................81
5.3. Thiết kế hệ thống điều khiển xe gắn máy hybrid ..............................................83
5.3.1. Sơ đồ hệ thống điều khiển ban đầu của xe Honda Lead 110 Fi và động cơ
điện...................... ..........................................................................................................83
5.3.2. Sơ đồ điều khiển các chế độ trên xe gắn máy Hybrid .........................................83
5.4. Nâng cao hiệu suất sử dụng xe gắn máy hybrid ................................................85
5.4.1. Mục đích, ý nghĩa ................................................................................................85
5.4.2. Thiết kế bộ sạc điện từ năng lượng khi phanh, khi xuống dốc và khi vận hành
bằng LPG.......................................................................................................................86
5.5. Kết luận .................................................................................................................87
Chương 6: TÍNH TỐN LỰC KÉO ĐỘNG CƠ CỦA XE HYBRID LPG – ĐIỆN
.......................................................................................................................................89
6.1. Tính tốn lực kéo động cơ khi sử dụng động cơ điện .......................................89
6.2. Tính tốn lực kéo động cơ khi sử dụng động cơ nhiệt ......................................90
6.2.1. Tính chọn động cơ nhiệt ......................................................................................90
6.2.2 Tính tốn tính năng xe gắn máy khi chạy bằng động cơ nhiệt .............................91
v
6.3. Tính tốn lực kéo của động cơ khi sử dụng kết hợp động cơ điện và động cơ
nhiệt.............................................................................................................................. 96
6.4. Kết luận .................................................................................................................97
Chương 7: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM CẢI TẠO, LẮP ĐẶT VÀ ĐÁNH GIÁ .99
7.1. Lắp đặt hệ thống động cơ điện ở phía trước ......................................................99
7.1.1. Cải tạo phuộc để lắp trục bánh xe điện ...............................................................99
7.1.2. Cải tạo chảng ba để lắp đặt bánh xe động cơ điện ............................................100
7.1.3. Thiết kế ống lót nối trục chảng ba .....................................................................103
7.1.4. Thiết kế mặt bích lắp đặt đĩa phanh...................................................................104
7.1.5. Lắp đặt bánh xe động cơ điện ............................................................................105
7.1.6. Gá đặt ắc quy .....................................................................................................107
7.2. Lắp đặt hệ thống LPG ........................................................................................108
7.2.1. Bố trí bình chứa LPG ........................................................................................108
7.2.2. Bố trí bộ phụ kiện GATEC 27, van điện từ .......................................................108
7.3. Kiểm tra, lắp lại vỏ xe, thử xe và đánh giá .......................................................109
7.3.1. Kiểm tra, lắp đặt lại vỏ xe .................................................................................109
7.3.2. Thử xe và đánh giá ............................................................................................110
7.4. Kết luận ...............................................................................................................111
KẾT LUẬN ................................................................................................................111
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................114
vi
DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ VÀ SƠ ĐỒ
Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của xe Honda LEAD 110 Fi 2009
Bảng 3.1 Các thơng số đầu vào tính tốn bền khung xe
Bảng 4.1 Hệ số an phụ thuộc số xilanh dùng chung
Bảng 5.1 Thông số động cơ điện được chọn
Bảng 5.2 Kết quả tính tốn mơ men và cơng suất
Bảng 5.3 Các thông số động lực học của xe
Bảng 5.4 Thơng số ắc quy
Bảng 6.1 Kết quả tính tốn lực kéo theo vận tốc chuyển động của xe
Bảng 6.2 Thông số kỹ thuật động cơ nhiệt
Bảng 6.3 Kết quả tính tốn mơ men và cơng suất động cơ nhiệt
Bảng 6.4 Biến thiên của tỷ số truyền hộp số vô cấp theo tốc độ động cơ
Bảng 6.5 Kết quả tính toán động lực học động cơ nhiệt
Bảng 6.6 Kết quả tính tốn lực kéo khi kết hợp hai nguồn động lực
Bảng 7.1 Kết quả đánh giá thực nghiệm
Hình 1.1 Mức tiêu thụ các nguồn năng lượng của thế giới 1970 – 2025 (Đơn vị nghìn
triệu triệu BTU)
Hình 1.2 Nhà máy điện hạt nhân
Hình 1.3 Ơ tơ Aspire của Ford sử dụng khí nén tự nhiên (CNG)
Hình 1.4 Sản xuất và ứng dụng của năng lượng sinh khối
Hình 1.5 Quy trình khai thác điện địa nhiệt
Hình 1.6 Nhà máy thủy điện
Hình 1.7 Tuabin gió
Hình 1.8 Mơ hình ơ tơ sử dụng năng lượng mặt trời
Hình 1.9 Mơ hình khai thác điện từ năng lượng thủy triều
Hình 1.10 Khai thác điện từ sóng biển
Hình 1.11 Ơ nhiễm mơi trường từ q trình cơng nghiệp hóa
Hình 1.12 Diện tích rừng ngày càng bị thu hẹp
Hình 1.13 Lượng khí thải CO2 sinh ra do sử dụng năng lượng hóa thạch (Đơn vị tỷ tấn)
Hình 1.14 Cấu tạo xe hybrid nối tiếp (trái) và song song (phải)
Hình 1.15 Toyota Prius Hybrid 1997
Hình 1.16 Ơ tơ Toyota Prius Plug-In Hybrid (trái) và xe tay ga Honda PCX Hybrid
(phải)
Hình 2.1 Xe máy điện Vespa Dibao
vii
Hình 2.2 Xe máy điện Xmen
Hình 2.3 Xe máy điện Aima Mine Plus DK
Hình 2.4 Xe máy điện Honda Prinz
Hình 2.5 Xe máy điện Pega Newtech
Hình 2.6 Honda LEAD 110 Fi đời 2009
Hình 2.7 Sơ đồ bố trí tổng thể ban đầu trên xe Honda LEAD
Hình 2.8 Sơ đồ hộp số vơ cấp khảo sát trên xe Honda LEAD
Hình 2.9 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hộp số vô cấp
Hình 2.10 Ly hợp ly tâm trên xe Honda LEAD 110 Fi
Hình 2.11 Vỏ nồi ly hợp
Hình 2.12 Bộ guốc ma sát (a) và đĩa guốc văng (b)
Hình 2.13 Trục trung tâm
Hình 2.14 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của ly hợp ly tâm
Hình 3.1 Sơ đồ bố trí động cơ nhiệt và hệ thống truyền động
Hình 3.2 Sơ đồ bố trí động cơ điện phía sau
Hình 3.3 Sơ đồ bố trí động cơ điện phía trước
Hình 3.4 Phương án bố trí ắc quy ở cốp xe
Hình 3.5 Phương án bố trí ắc quy ở vị trí đặt bình xăng trước khi cải tạo
Hình 3.6 Sơ đồ bố trí tổng thể của xe sau khi cải tạo
Hình 3.7 Sơ đồ lực tác dụng lên khung xe
Hình 3.8 Biểu đồ mơ men uốn trên khung
Hình 4.1 Phương án bố trí bình ga có sẵn
Hình 4.2 Phương án bố trí bình ga tự chế tạo cho từng trường hợp cụ thể.
Hình 4.3 Phương án bố trí lắp đặt lên xe
Hình 4.4 Chế tạo bình chứa LPG cho xe
Hình 4.5 Bình chứa LPG được chế tạo và lắp đặt trên xe Honda LEAD
Hình 4.6 Sơ đồ khối của hệ thống PGM-Fi
Hình 4.7 Nguyên lý điều khiển chung
Hình 4.8 Sơ đồ sự vận hành hệ thống PGM – Fi
Hình 4.9 Sơ đồ sự vận hành hệ thống PGM – Fi làm giàu xăng khi máy nguội
Hình 4.10 Sơ đồ sự vận hành hệ thống PGM – Fi làm giàu xăng khi tăng tốc nhanh
Hình 4.11 Sơ đồ sự vận hành hệ thống PGM – Fi cắt cung cấp nhiên liệu khi phanh
Hình 4.12 Hệ thống cảm biến điều khiển của hệ thống PGM-Fi trên xe LEAD 110
Hình 4.13 Sơ đồ nguyên lý và bố trí các bộ phận trên xe
Hình 4.14 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển lập trình
Hình 4.15 bộ phụ kiện gatec27 và lắp đặt trên xe máy
viii
Hình 4.16 Vịi phun đặt tại họng venturi
Hình 4.17 Vịi phun đặt tại vị trí bướm ga
Hình 4.18: Ảnh hưởng của n và vị trí đặt vịi phun đến biến thiên tỷ lệ hỗ hợp fi
Hình 4.19 Ảnh hưởng của tốc độ động cơ đến biến thiên áp suất trên đường nạp
Hình 4.20 Biến thiên áp suất tại mặt cắt S2 (a) & Biến thiên áp suất tại mặt cắt S1 (b)
Hình 4.21 Nguyên lý phun LPG xe cho cho gắn máy LEAD
Hình 4.22 Biến thiên hệ số tương đương f sau khi điều chỉnh góc phun
Hình 4.23 Biến thiên đường đồng mức hệ số tương đương f trong quá trình nạp
Hình 4.24 Kết cấu bộ phụ kiện Gatec 27
Hình 4.25 Bố trí lắp đặt bình chứa LPG vào cốp xe
Hình 4.26 Bố trí bộ phụ kiện GATEC27 và van điện từ
Hình 4.27 Sơ đồ cung cấp LPG
Hình 4.28 Sơ đồ bố trí hệ thống nhiên liệu LPG
Hình 5.1 Loại động cơ điện BLDC gắn trực tiếp trên vành bánh xe
Hình 5.2 Sơ đồ khối động cơ điện BLDC
Hình 5.3 Sơ đồ cấp điện cho các cuộn dây stato
Hình 5.4 Đồ thị đặc tính tốc độ của động cơ điện
Hình 5.5 Đồ thị đặc tính nhân tố động lực và thời gian tăng tốc
Hình 5.6 Ắc quy ALASKA 6-DZM-14
Hình 5.7 Sơ đồ hệ thống điều khiển ban đầu của xe máy Honda Lead 110 Fi
Hình 5.8 Sơ đồ hệ thống điều khiển ban đầu của động cơ điện
Hình 5.9 Sơ đồ điều khiển xe gắn máy hybrid sau khi đã cải tạo
Hình 5.10 Sơ đồ bố trí mạch sạc lại cho ắc quy
Hình 5.11 Mạch sạc lại cho ắc quy động cơ điện
Hình 6.1 Đồ thị đặc tính lực kéo của xe máy điện
Hình 6.2 Đồ thị đặc tính tốc độ của động cơ nhiệt
Hình 6.3 Đồ thì lực kéo của động cơ nhiệt
Hình 6.4 Đồ thị lực kéo của động cơ điện và động cơ nhiệt
Hình 6.5 Đồ thị lực kéo khi kết hợp cả động cơ điện và động cơ nhiệt
Hình 7.1 Phuộc trước sử dụng trên xe Honda LEAD trước khi cải tạo
Hình 7.2 Phuộc sau khi cải tạo
Hình 7.3 Đệm chữ L chống xoay trục
Hình 7.4 Phương án cải tạo chảng ba bằng cách nối phuộc
Hình 7.5 Chảng ba cũ (trái) và chảng ba mới (phải)
Hình 7.6 Bản vẽ kết cấu chảng ba cũ (trái) và mới (phải)
Hình 7.7 Bản vẽ thiết kế ống lót trục chảng ba
ix
Hình 7.8 Ống lót trục lắp trên chảng ba
Hình 7.9 May ơ bánh xe trước của xe LEAD
Hình 7.10 Bản vẽ thiết kế mặt bích
Hình 7.11 Mặt bích được gắn trên bánh xe điện để lắp đặt đĩa phanh
Hình 7.12 Đĩa phanh sau khi lắp lên phần may ơ của mặt bích
Hình 7.13 Lắp phuộc vào chảng ba mới sau khi cải tạo
Hình 7.14 Lắp bánh xe điện lên phuộc (a) và lắp đặt cụm piston phanh đĩa (b)
Hình 7.15 Phần khơng gian để bố trí gá đặt ắc quy động cơ điện
Hình 7.16. Thiết kế giá đỡ gá đặt ắc quy (trái) và chế tạo giá đỡ ắc quy (phải)
Hình 7.17 Thay thế bình xăng (trái) thành bộ ắc quy cung cấp cho động cơ điện (phải)
Hình 7.18 Bố trí bình chứa LPG trong cốp xe
Hình 7.19 Bố trí bộ phụ kiện GATEC 27 và van điện từ
Hình 7.20 Bố trí hệ thống cung cấp nhiên liệu LPG
Hình 7.21 Lắp đặt lại vỏ xe sau khi đã cải tạo
Hình 7.22 Chạy thực nghiệm trên đường phố
x
DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
Kí hiệu
Thứ nguyên
Diễn giải
(Liquefied Petroleum Gas) Khí dầu mỏ hố lỏng
LPG
Hệ thống phun xăng điện tử
PGM-Fi
IAVC
Van điều khiển khí cầm chừng nhanh
PCV
Van thơng hơi vách máy
PAIR
Giắc chẩn báo lỗi
MAP
Cảm biến áp suất tuyệt đối đường ống nạp
IAT
Cảm biến nhiệt độ khí nạp
TP
Cảm biến vị trí bướm ga
CKP
Cảm biến vị trí trục khuỷu
ETC
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
λ
Hệ số dư lượng khơng khí
ĐCT
Điểm chết trên
fi
Tỉ lệ hỗn hợp
CNG
(Compressed Natural Gas) Khí thiên nhiên nén
MIG
Hàn hồ quang trong mơi trường khí bảo vệ
BTU
(British Thermal Unit) Đơn vị nhiệt Anh
FK
[N]
Lực kéo tiếp tuyến
FL
[N]
Lực cản lăn
FG
[N]
Lực cản gió
FQ
[N]
Lực qn tính
PC
[W]
Cơng suất cản ở bánh xe
vmax
[m/s]
Vận tốc cực đại của xe
ηt
Hiệu suất của hệ thống truyền động
Me
[N.m]
Mô men xoắn của động cơ
ꞷe
[rad/s]
Tốc độ góc của động cơ
ꞷM
[rad/s]
Tốc độ góc ứng với mơ men xoắn cực đại động cơ
kM
Hệ số thích ứng của động cơ theo mơ men xoắn
xi
Pmax
[W]
Hằng số Lây-đéc-man
a, b, c
Mkbx
Công suất cực đại của động cơ
[N.m]
it
Mô men kéo ở bánh xe chủ động
Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực
ꞷbx
[rad/s]
Tốc độ góc của bánh xe chủ động
v
[m/s]
Vận tốc của bánh xe chủ động
Rbx
[m]
vĐCĐ
[m/s]
FkĐCĐ
[N]
Lực kéo của động cơ điện
vĐCĐT
[m/s]
Vận tốc động cơ đốt trong
FkĐCĐT
[N]
Lực kéo của động cơ đốt trong
FkĐCĐ(vĐCĐT)
[N]
Lực kéo động cơ điện theo vận tốc động cơ đốt trong
FkƩ
[N]
Lực kéo tổng
Bán kính bánh xe
Vận tốc động cơ điện
xii
Thiết kế cải tạo xe gắn máy chạy bằng xăng thành xe gắn máy hybrid LPG – Điện
MỞ ĐẦU
Đề tài được nghiên cứu và thực hiện trên cơ sở là vấn đề ơ nhiễm mơi trường do khí
thải từ các phương tiện giao thơng ngày càng tăng và khơng có xu hướng giảm, đặc biệt
là phương tiện xe gắn máy. Bên cạnh đó là vấn đề cạn kiệt nguồn năng lượng hóa thạch
do việc khai thác một cách bừa bãi. Nhận thấy được điều đó, chúng em đã nghiên cứu
và đưa ra giải pháp vừa giảm thiểu được vấn đề ô nhiễm môi trường do khí thải từ
phương tiện xe gắn máy, đồng thời tận dụng được nguồn năng lượng sạch, giảm lượng
tiêu thụ năng lượng hóa thạch trong tương lai đó là nghiên cứu và cải tạo xe gắn máy
chạy bằng xăng thành xe gắn máy hybrid LPG – Điện.
Nghiên cứu và cải tạo được thực hiện trên mẫu xe Honda LEAD 110 Fi nhờ những
ưu điểm của dòng xe này là tính phổ biến, khoang chứa đồ rộng rãi và phù hợp với vóc
dáng của người dân Việt Nam. Từ mẫu xe nguyên bản ban đầu, lựa chọn bố trí lắp đặt
một động cơ điện, động cơ điện được cấp nguồn từ 4 bình ắc quy mắc trực tiếp với điện
áp làm việc là 48V. Động cơ nhiệt chuyển đổi từ sử dụng nhiên liệu xăng sang LPG và
vẫn có thể sử dụng xăng khi cần thiết. Một mạch sạc lại cho ắc quy 48V được bố trí ở
phần hông xe để tận dụng nguồn năng lượng của động cơ điện khi phanh, khi đổ dốc và
khi chạy hoàn toàn bằng LPG. Cấu trúc của đề tài như sau:
- Tổng quan về đề tài nghiên cứu
- Khảo sát tổng quát xe gắn máy cải tạo
- Lựa chọn phương án bố trí tối ưu và tính tốn bền khung xe
- Tính tốn, lựa chọn phương án cấp LPG
- Tính toán động học, động lực học các nguồn động lực
- Thực nghiệm cải tạo, lắp đặt và vận hành thực nghiệm sản phẩm
- So sánh, đánh giá kết quả thực nghiệm
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Nguyên, Võ Lê Tấn Phong, Hứa Văn Chính, Thái Cơng Trí
1
Thiết kế cải tạo xe gắn máy chạy bằng xăng thành xe gắn máy hybrid LPG – Điện
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
1.1. Mục đích, ý nghĩa khoa học của đề tài
Hiện nay lượng xe gắn máy ở nước ta chẳng những khơng có xu hướng giảm bớt
mà ngày càng gia tăng. Trong tương lai sắp tới, đây vẫn là phương tiện di chuyển chủ
yếu của người dân Việt Nam vì tính cơ động và thuận tiện, giá cả lại phù hợp với túi
tiền của người dân lao động. Bên cạnh đó, vấn đề ơ nhiễm mơi trường và cạn kiệt nguồn
năng lượng vẫn đang làm đau đầu đối với các cơ quan quản lý Nhà nước.
Đã có rất nhiều nghiên cứu và giải pháp được đưa ra nhằm hạn chế các vấn đề này
đó là sử dụng tiến bộ của công nghệ. Các giải pháp được đánh giá tốt nhất hiện nay là
sử dụng pin nhiên liệu (Fuel Cell Vehicle) và ô tô hybrid (lai) nhiệt – điện. Ơ tơ, xe máy
sử dụng pin nhiên liệu có ưu điểm lớn đó là hồn tồn khơng gây ô nhiễm môi trường
nhưng hiện nay vấn đề lưu trữ đang cịn là trở ngại. Ơ tơ, xe máy hybrid kết hợp được
ưu điểm của động cơ điện và động cơ nhiệt đồng thời hạn chế được những nhược điểm
của chúng nên tạo ra được hiệu suất cao và giảm phát thải ơ nhiễm. Do đó, cơng nghệ
xe lai đang được các nhà sản xuất ô tô, xe máy tập trung nghiên cứu và phát triển.
Hiểu được vấn đề này, nhóm em đã tập trung nghiên cứu và phát triển mơ hình xe
gắn máy sử dụng động cơ hybrid LPG – Điện với mong muốn rằng sự kết hợp này sẽ
tiết kiệm nhiên liệu và giảm phát thải ô nhiễm môi trường bền vững, lâu dài.
1.2. Vấn đề năng lượng và môi trường hiện nay
1.2.1. Vấn đề về năng lượng
1.2.1.1. Năng lượng truyền thống
Hiện nay, tất cả các nước trên thế giới từ các nước tiên tiến đến các nước đang phát
triển và chậm phát triển rất đau đầu về vấn đề cạn kiệt nguồn nhiên liệu truyền thống.
Tình hình nguồn nhiên liệu dầu mỏ hiện nay không ổn định, giá dầu thường thay đổi lớn
theo những biến động chính trị, khó dự báo. Tính từ năm 1973 đến nay thế giới đã trải
qua 5 lần khủng hoảng giá dầu:
- Lệnh cấm vận dầu Ả Rập năm 1974.
- Lệnh cấm vận dầu Iran năm 1979.
- Chiến tranh Vùng Vịnh 1990.
- Năm 1999 giá dầu từ 8 – 10 USA/thùng tăng vọt lên trên 30 USD/thùng.
- Đặc biệt năm 2004 một sự khủng hoảng dầu mỏ lớn nhất từ trước đến nay, giá dầu
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Nguyên, Võ Lê Tấn Phong, Hứa Văn Chính, Thái Cơng Trí
2
Thiết kế cải tạo xe gắn máy chạy bằng xăng thành xe gắn máy hybrid LPG – Điện
tăng đến mức kỷ lục 60 USD/thùng, đến năm 2005 giá dầu lên đến hơn 70 USD/thùng.
Khi mà nguồn nhiên liệu truyền thống ngày càng dần cạn kiệt thì việc địi hỏi sử
dụng một nguồn năng lượng thay thế lâu dài là vấn đề cần sớm được giải quyết.
Hình 1.1 Mức tiêu thụ các nguồn năng lượng của thế giới 1970 – 2025 (Đơn vị nghìn
triệu triệu BTU).
1.2.1.2. Năng lượng thay thế
Ở một thế giới mà sự bất ổn của cả xã hội và thiên nhiên càng ngày càng gia tăng
như hiện nay thì vấn đề năng lượng là một vấn đề nóng hổi rất được quan tâm. Nguồn
năng lượng hóa thạch xưa nay vẫn đc coi là chủ chốt đang dần tở nên khan hiếm và cũng
là nguyên nhân gây ra nhiều bất động, tranh chấp giữa các quốc gia trên thế giới.
Trong khi đó theo như các nhà khoa học dự đoán, với tốc độ khai thác và sử dụng
nguồn tài ngun hóa thạch như hiện nay thì trong vịng vài thế kỷ nữa con cháu chúng
ta sẽ phải gánh chịu những hậu quả nghiêm trọng về cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch.
Từ đó, nhu cầu về các nguồn năng lượng thay thế càng trở nên cấp thiết hơn, càng ngày
càng có nhiều dự án nghiên cứu năng lượng thay thế được khởi động và phát triển ở
khắp nơi trên thế giới. Tuy nhiên không phải tất cả chúng đều thích hợp để phát triển
trong tương lai. Một số nguồn năng lượng thay thế được cho là khả thi nhất trong thời
điểm hiện nay có thể kể đến là:
a. Năng lượng hạt nhân
Năng lượng hạt nhân là một loại công nghệ hạt nhân được thiết kế để tách năng
lượng có ích từ hạt nhân ngun tử thơng qua các lị phản ứng hạt nhân có kiểm sốt.
Phương pháp duy nhất được sử dụng hiện nay là phân hạch hạt nhân, mặc dù các phương
pháp khác có thể bao gồm tổng hợp hạt nhân và phân rã phóng xạ. Trong năm 2007, có
tới 14% sản lượng điện trên thế giới đến từ năng lượng hạt nhân, trong số đó đối với
Hoa Kì, Pháp và Nhật Bản là 56,5% sản lượng điện. Trên thế giới hiện nay có khoảng
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Nguyên, Võ Lê Tấn Phong, Hứa Văn Chính, Thái Cơng Trí
3
Thiết kế cải tạo xe gắn máy chạy bằng xăng thành xe gắn máy hybrid LPG – Điện
gần 450 lò phản ứng điện hạt nhân hoạt động rải rác trên 31 quốc gia. Trong toàn Liên
minh châu Âu, năng lượng hạt nhân cung cấp 30% nhu cầu điện.
Những người ủng hộ năng lượng hạt nhân cho rằng điện hạt nhân là một nguồn năng
lượng bền vững , làm giảm lượng khí thải carbon và tăng cường an ninh năng lượng
bằng cách giảm sự phụ thuộc vào dầu mỏ. Họ cũng nhấn mạnh rằng rủi ro có thể giảm
hơn nữa nếu sử dụng các công nghệ mới nhất. Tuy nhiên một số nhà phê bình cho rằng
điện hạt nhân là nguồn năng lượng nguy hiểm. Mặc dù vậy, đối với các nước phương
Tây thì nó được nhìn nhận như là một cách khả thi để đạt được sự độc lập năng lượng.
Hình 1.2 Nhà máy điện hạt nhân.
b. Khí nén tự nhiên
Khí đốt nén tự nhiên (CNG) là hỗn hợp chất khí cháy được, bao gồm phần lớn là
các hydrocarbon (hợp chất hóa học chứa cacbon và hyđrơ). Cùng với than đá, dầu mỏ
và các khí khác, khí thiên nhiên là nhiên liệu hóa thạch. Khí thiên nhiên có thể chứa đến
85% mêtan (CH4) và khoảng 10% êtan (C2H6), và cũng có chứa số lượng nhỏ hơn propan
(C3H8), butan (C4H10), pentan (C5H12), và các ankan khác. Khí thiên nhiên, thường tìm
thấy cùng với các mỏ dầu ở trong vỏ Trái Đất, được khai thác và tinh lọc thành nhiên
liệu cung cấp cho khoảng 25% nguồn cung năng lượng thế giới. Khí thiên nhiên chứa
lượng nhỏ các tạp chất, bao gồm điôxit cacbon (CO2), hyđrô sulfit (H2S), và nitơ (N2).
Do các tạp chất này có thể làm giảm nhiệt trị và đặc tính của khí thiên nhiên, chúng
thường được tách ra khỏi khí thiên nhiên trong q trình tinh lọc khí và được sử dụng
làm sản phẩm phụ.
Đây được cho là một giải pháp thay thế phần nào nhiên liệu hóa thạch như xăng,
dầu diesel. Một ưu điểm rất lớn nữa là q trình đốt cháy khí nén sẽ khơng thải ra khí
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Nguyên, Võ Lê Tấn Phong, Hứa Văn Chính, Thái Cơng Trí
4
Thiết kế cải tạo xe gắn máy chạy bằng xăng thành xe gắn máy hybrid LPG – Điện
gây hiệu ứng nhà kính, đó là một lợi ích lớn đối với mơi trường. Ngày nay khí tự nhiên
được sử dụng song song với nhiên liệu xăng trên một số dòng xe ô tô. Do giá xăng dầu
ngày càng tăng nên loại xe này cũng ngày càng được ưa chuộng. Ý là nước có số lượng
xe sử dụng khí nén thiên nhiên nhiều nhất trên thế giới, thứ hai là Canada. Ngoài ra New
Zealand cũng là vùng đất của CNG sau những cuộc khủng hoảng giá dầu mỏ.
Hình 1.3 Ơ tơ Aspire của Ford sử dụng khí nén tự nhiên (CNG).
c. Năng lượng sinh khối
Sinh khối là dạng nhiên liệu sinh học từ sinh vật sống, đa số là các cây trồng hay
nguyên liệu có nguồn gốc từ thực vật. Được xem là nguồn năng lượng tái tạo, năng
lượng sinh khối có thể dùng trực tiếp, gián tiếp một lần hay chuyển thành dạng năng
lượng khác như năng lượng sinh học. Sinh khối có thể chuyển thành năng lượng theo ba
cách: chuyển đổi nhiệt, chuyển đổi hóa học, và chuyển đổi sinh hóa. Về mặt lịch sử, con
người đã khai thác các sản phẩm có nguồn gốc từ năng lượng sinh khối khi họ bắt đầu
dùng củi và cỏ khơ để nhóm lửa sưởi ấm. Ngày nay, thuật ngữ này có thể hiểu theo hai
nghĩa. Nghĩa thứ nhất, sinh khối là vật liệu cây trồng dùng để tạo ra điện năng (dùng
turbin hơi hoặc nén khí), hoặc tạo ra nhiệt (thơng qua việc đốt trực tiếp). Sinh khối cũng
có thể bao gồm các chất thải phân hủy sinh học có thể được đốt cháy thành nhiên liệu.
Nguồn sinh khối công nghiệp được được phát triển từ nhiều loại thực vật bao gồm
Miscanthus, cỏ, cây gai dầu, ngô, cây dương, cây liễu, cây lúa miến, mía và một số lồi
cây khác.
Sản xuất sinh khối là một ngành công nghiệp khá phát triển và đang ngày càng được
quan tâm hơn. Hiện nay tại Hoa Kì, năng lượng sinh khối hàng năm sản xuất khoảng
0,5% sản lượng điện. Nhà máy điện New Hope là nhà máy điện sinh khối lớn nhất Bắc
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Nguyên, Võ Lê Tấn Phong, Hứa Văn Chính, Thái Cơng Trí
5
Thiết kế cải tạo xe gắn máy chạy bằng xăng thành xe gắn máy hybrid LPG – Điện
Mỹ. Việc phát triển năng lượng sinh khối sẽ giúp giảm sự phụ thuộc vào dầu mỏ trong
tương lai.
Hình 1.4 Sản xuất và ứng dụng của năng lượng sinh khối.
d. Năng lượng địa nhiệt
Năng lượng địa nhiệt là năng lượng được tách ra từ nhiệt trong lịng Trái Đất. Nó
có nguồn gốc từ sự hình thành ban đầu của hành tinh, từ các hoạt động phân hủy phóng
xạ, năng lượng mặt trời được bề mặt trái đất hấp thụ. Để trích xuất nguồn năng lượng
này là một điều khơng khó, từ thời La Mã cổ đại người ta đã tận dụng nó để nung đồ,
tắm … Ở thời nay, nó chủ yếu để tạo ra điện. Đây được coi là nguồn năng lượng hiệu
quả, đáng tin cậy và thân thiện với môi trường. Vấn đề duy nhất của nó là sự phụ thuộc
vào khu vực địa lý đối với các khu vực gần ranh giới các mảng kiến tạo. Các tiến bộ
khoa học kỹ thuật gần đây đã từng bước mở rộng phạm vi và quy mô của nguồn tài
nguyên tiềm năng này, đặc biệt là các ứng dụng trực tiếp như sưởi ấm nhà. Các giếng
địa nhiệt có khuynh hướng giải phóng khí thải gây hiệu ứng nhà kính bị giữ sâu trong
lòng đất nhưng sự phát thải này thấp hơn nhiều so với việc đốt nhiên liệu hóa thạch.
Nhà máy địa nhiệt lớn nhất trên thế giới được đặt tại California, Hoa Kì. Đến năm
2004, một số quốc gia như Kenya, Philippines, Iceland và Costa Rica đã tạo ra 15% sản
lượng điện từ các nguồn năng lượng địa nhiệt. Năng lượng địa nhiệt không cần nhiên
liệu nên cũng không mất chi phí cho nhiên liệu, tuy nhiên đầu tư ban đầu lại khá cao.
Việc thăm dò tài nguyên ban đầu cũng đem lại rủ ro về mặt tài chính tương đối cao. Tuy
nhiên nếu khai thác được thì một nhà máy có thể cung cấp năng lượng cho một thành
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Nguyên, Võ Lê Tấn Phong, Hứa Văn Chính, Thái Cơng Trí
6
Thiết kế cải tạo xe gắn máy chạy bằng xăng thành xe gắn máy hybrid LPG – Điện
phố lớn. Hiện nay, năng lượng địa nhiệt đã được tạo ra ở 24 nước trên thế giới và một
số vùng tiềm năng đang được đánh giá để phát triển.
Hình 1.5 Quy trình khai thác điện địa nhiệt.
e. Năng lượng bức xạ
Nguồn năng lượng từ bức xạ tự nhiên có thể cung cấp năng lượng tương đương điện
năng với chỉ 1% chi phí bình thường. Nhà khoa học Nikola Tesla đã ln tin tưởng rằng
năng lượng tồn tại xung quanh chúng ta và có thể được khai thác. Loại năng lượng này
có thể khai thác từ môi trường hoặc chiết xuất từ điện bình thường bằng phương pháp
phân đoạn.
f. Thủy điện
Thủy điện là nguồn năng lượng có từ nước. Chúng có được phần lớn nhờ thế năng
của nước được tích tại các đập làm quay một số tuabin nước và máy phát điện. Hệ thống
thủy điện quy mơ nhỏ có thể được đặt ở các sông nhỏ, suối và các nhà máy lớn thường
ở vùng có các dịng nước lớn, sơng chảy xiết. Các nhà máy thuỷ điện cũng có tuổi thọ
lớn hơn các nhà máy nhiệt điện và một số nhà máy thuỷ điện đang hoạt động hiện nay
đã được xây dựng từ 50 đến 100 năm trước. Chi phí nhân cơng cũng thấp bởi vì các nhà
máy này được tự động hố cao và có ít người làm việc tại chỗ khi vận hành thông thường.
Hiện nay thủy điện sản xuất ra khoảng 19% sản lượng điện trên thế giới và là một trong
những nguồn nhiên liệu mang tính chủ chốt. Đa số các dự án thủy điện cung cấp điện
cho mạng lưới điện cơng cộng nhưng cũng có một số ít được tạo ra nhằm phục vụ các
doanh nghiệp công nghiệp cụ thể.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Nguyên, Võ Lê Tấn Phong, Hứa Văn Chính, Thái Cơng Trí
7
Thiết kế cải tạo xe gắn máy chạy bằng xăng thành xe gắn máy hybrid LPG – Điện
Mặt trái của thủy điện là dù không tiêu thụ nhiên liệu, không xả ra khí thải độc hại
với mơi trường, nhưng nó cũng tàn phá nặng nề môi trường sinh thái ở một số phương
diện khác nhau.
Hình 1.6 Nhà máy thủy điện.
g. Năng lượng gió
Năng lượng gió là sự chuyển hóa năng lượng gió qua các tuabin gió thành các nguồn
năng lượng hữu ích cho con người. Các trang trại gió với quy mô lớn hiện nay thường
được kết nối với các hệ thống truyền tải lưới điện địa phương. Ở một số khu vực bị cơ
lập, đây cũng là hình thức được đưa vào sử dụng để cung cấp nguồn điện năng chủ yếu.
Các trang trại gió thường được xây dựng trên một diện tích rộng lớn kết hợp nơng nghiệp
hoặc chăn thả gia súc. Đây được coi là nguồn năng lượng thay thế có tác động ít nhất
đối với mơi trường. Dù cho tới bây giờ thì gió mới sản xuất khoảng 1,5% năng lượng
điện trên toàn thế giới nhưng nó vẫn đang phát triển nhanh chóng đặc biệt trong khoảng
thời gian gần đây. Tại Đan Mạch, điện từ năng lượng gió chiếm tới khoảng 19% sản
lượng, ở Tây Ban Nha và Bồ Đào Nha là 11% và ở Đức khoảng 7%.
Trong lịch sử, năng lượng gió đã từng được sử dụng trực tiếp để đẩy tàu thuyền hoặc
chuyển đổi thành năng lượng cơ học giúp nghiền hạt, bơm nước,… Tới hiện đại thì ứng
dụng chủ yếu của nó là sản xuất điện. Tính tới năm 2008, Châu Âu đi đầu thế giới trong
việc phát triển năng lượng gió ở ngồi khơi. Ngồi ra Hoa Kì và Trung Quốc cũng đang
xúc tiến để phát triển mạnh mẽ nguồn năng lượng này ở các khu vực tiềm năng như
Great Plains tại Mỹ và Tân Cương – Nội Mông Cổ tại Trung Quốc.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Nguyên, Võ Lê Tấn Phong, Hứa Văn Chính, Thái Cơng Trí
8
