Luận văn thạc sĩ nghiên cứu một số giải pháp chuyển Đổi và công nghệ lưu trữ năng lượng trên phương tiện vận tải

ĐÃI tượng nghiên cứu Nguên răng lượng tải lạo, phương liên vận lãi Mỗi quan hề giữa chuyên dỏi năng lượng tái tạo thành điện năng, sử dụng và tích trữ diện năng trên các phương liên vận

TRUONG DAI HOC BACH KHOA HA NOI

LUAN VAN THAC SI

Nghiên cứu mét s6 giai phap chuyén doi

va công nghệ lưu trữ năng lượng

trên phương tiện vận tải

VŨ QUANG HUY Huy VQ202087M@sis.hust.edu.vn

Lời cảm ơn

Để hoàn thành luận văn này em xin chân thánh cảm ơn các Thầy giáo thuộc nhóm chuyên môn Hệ thông động lực Ô tô và nhóm chuyên môn Ô tô và Xe

chuyên dụng, khoa Cơ khi Động lực, trường Cơ khí đã tân tỉnh hướng dẫn em trong,

suốt quả trình học tập, nghiên cửu vả rèn luyện tại Trường Đại học Bảch Khoa Ha

Nội

Em xin gửi lời cảm ơn đến Thây giáo hướng dan TS Trần Đăng Quốc,

giảng viên khoa Cơ khí Động lực, trường Cơ khí, Trường Đại học Bách Khoa Hà

Nội, người đã trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành được luận văn nảy

Mặc dù em đã cô gắng hoàn thảnh luận văn cách hoàn chỉnh nhất song con

do các kiến thức còn hạn chế nên không thẻ tránh khỏi những thiểu sót ma bản

thân chưa thấy được, nên em rất mong nhận được góp ý của các Thây giáo, Cô

giáo đề luận văn được hoàn chỉnh hơn

Cuối cùng em xin kinh chúc các Thây giáo, Cô giáo trong thuộc nhóm

chuyên môn Hệ thống động lực Ô tô vả nhỏm chuyên môn Ô tô vả Xe chuyên

dụng luôn luôn mạnh khỏe và đây nhiệt huyết để tiếp tục truyền thụ các kiến thức quý báu cho các thể hệ tiếp theo

Hà Nội, ngày tháng 10 năm 2022

Học viên thực hiện

VŨ QUANG HUY

Được sự phân công và hướng đầu của Thầy giáo TS Tran Đăng Quốc om đã thục

biện dé tài: “Nghiên cứu một số giải pháp chuyễn đỗi và công nghệ lưu trữ năng lượng trên phương tiện vận tật” Mục tiêu cụ thê của luận văn được chúa thành ba nội dung chinh và đây cũng là ba chương:

Chương 1 Tổng quan về năng lượng lát lạo

Chương 3 Nghiên cứu về các phương tiện vận tái sử dụng năng, lượng diện Chương 3 Kghiền củu về

CHƯƠNG 1 TÔNG QUAN VE NANG LUQNG TÁI TẠO

1.1 Năng lượng tải ạo - - - - 2

2.1.2, Xehybrid không sạc điện từ bên ngoái (HEV) 2 2.1.3 Xe Plug-in Hybrid (PHEV) 31

22 Xe 6 ta dién - - 33 3.3 Xe nâng diện (Forkdifl truek) à eens 3S

23.1 Xe buýt chạy bằng lưới điện

2 Xe buýt điện sử dụng pin

3.4 Tauđiện - - -

2.42 Nhược điểm 44

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU VẺ CỔNG NGHỆ LƯU TRU NANG LƯỢNG

3.1 Ac quy (Pin dién hoa) AS

3.12 PinNien TH HH HH Hari gre 48

315 PimmZBEBRA ì cà ceceroe _ 3.16 PinLithim à cv Ăcceirirereriirirrre 53 3.2 Pm nhiên liệu hydro cọ tiereierreerre 4

Tin nhiên liệu trao đối proton qua mang lọc - - 39

3.3.3 Pminlnien liệu cacbonal nóng chây - 60

3.2.4 Pinnhiên liệu oxiLrễn - - - él

3.2.5, Pimnhiên liệu axit photphonie 62 3.26 Pinnhiên liệu kiểm à ii sec 63

3.3 Kiểm soát nhiệt độ pím - - - - 66

3.3.1 9 Tam quan trong cd hệ thông làm mắt 66 3.3.2 Hệ thống làm mát cho pm - - 66 3.4 Các giải pháp thu hỏi năng lượng

3.5.2, Xác định về kích thước và tuổi thợ pin

3.5.3 Xac dinh pin ding cho xe dién (BLIV)

3.5.4 Xác định pin đùng cho xe Plug in Hybrid (PHEV) - 92

'KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIẺ:

TẮI LIẾU THAM KHẢO

1 Năng lượng tái tạo trên thẻ giới àciseieereirrrere 12

2 Tiêu thụ năng lượng toàn cầu ee eee eee "

3 Cấu tạo cơ bản pin mặt trời nà net 16

4 Mô phỏng hiệu ứng quang điện - - 16

5 Hệ thống máy phát điện năng lượng mất trời và động cơ Stirliug 17

6 Đập nước phát điện thủy triểu bắc ngàng sông Rane’ 18

7 Máy phát điện thúy triều trục ngang dit chim

8 Tua- bin máy phát điện thủy triểu trạo đứng

9 Tua- bin máy phát điện thủy triển trục nghiêng 19

10 Mé hinh dap phat dién thay triều - 19

13 Sán lượng điện hàng năm của các quốc gia

1 Xe hybrid va xe dién - - -

3 Cấu tạo xe HEV - Hylrid Elecurie Vehicle - 29

3 Kiểu xe hybrid nỗi tiến - - - - 30

4 Kiểu xe lyÙrid song sonạ sec "

5 Kiểu xe hybrid hỗn hợp ococccconcieree

6 Câu tạo xe PIITV- Piug in Iiybrid Ilectrie Vehiclas 33

7 Bồ trí hệ thống đông lực trên EV - 34

8 Xe forklift dién va forklift dang cơ đốt trong, - 35

9 Giảm hiệu lượng rung lắc ö xe [orkhil điện 36

10 Sơ đỗ câu tạo xe điện bánh hơi cseneseeeirre 39

11 Lệ động lực của xe điện bánh hơi "

12 Xe điện bánh hơi hai cầu àà coi "—

13 Xe điện bánh hơi ba cầu có khớp xoay - 40

14 Xe điện bánh hơi ba thân - - - 40

15 Xe điện bảnh hơi hai tẳng oo.-222 —-:

16 Xe buýt điện sử dụng pin nàn 42

17 Bể trí các bộ phận trên xe buýt điện ¬ -

18 Trạm sạc điện nhanh - - 42

19 Công nghệ sọc điện không tiếp xúo - - 43

1 Pin Axil chi - - 48

2 Pin Niken cadimium - - - - 49

3 Pin kẽm- không khí - on họng re nerrerrree 50

4 Pin kim loại khí na rreererreree ¬— 50

5 Pin lưu huỳnh natri - - 51

6 Pin Zebra

7 Pin Li-ion - 34

8 Je théng pin Li- ion trên xe Chevroler Iotl 17V 255

9 HỆ thống pin nhiên liệu Hydro trên xe 5T

10 Sơ để pin nhiên liệu 1Tydro - 38

11 Cấu tạo pm nhiền liệu trao đổi prolon qua màng lọc - 39

Tình 3 12 Sơ để đồng chải phần ứng trong pin nhiêu liêu caebonat nông chảy ố1 Hình 3 13 Các pin nhiên liệu của tàu Apollo

Linh 3 14 Binh hydro cao ap

Hình 3 15 Bộ pin của Nissan Leaf được làm mát bằng không khí - 6 Tình 3 16 Hệ làm mát pin bằng không khí trên xe Toyota Drius - 67 Hinh 3.17 H@ thang lim mat pin eda Tesla - - 68

Hinh 3 18 Hé théng làm mát bằng chất lông của Chevrolet VoI 68 linh 3 19 Pim của XING được làm mát trục tiếp bằng chất lớng 69

Tĩnh 3 30 Xe buýt sử dụng siêu tụ chọn nen 70

Tình 3 21 Cầu trúc cachem hoại tính được lạo hình 73

Hình 3 34 Cầu trủe sợi nao cacb0n cà 1ereeerorree 7T linh 3 25 Cấu tạo một hệ thống lưu trữ năng hone t trén bah da oe 8 Tlinh 3 26 Cac hinh dang otia bath 8 cesses essiseeesstesseesteenineiset 82 Tình 3 37 Câu tạo hộp số vô cấp của hệ mồng KERS - 83 Tình 3 28 Hệ thống phục hỏi động năng sử dụng bánh đà - 84 Hinh 3 29 Đường cong phỏng điện của một ngăn pin Li-ion 33,3 Ah Bố linh 3 30 Các chu kỷ sae/xả dung lượng so với điện áp của pin Li-ion E Tĩnh 3 31 Chu kỳ sạc/xã so với độ tự xã sâu (DOD) co sxscee 80

Danh muc hàng biểu

1 Loại pìn được sử dụng trên một số mẫu xe

2 Câu tạo của một số loại pin

3 Phương trình phản ứng của các loại pim

4 Bang théng số một số hệ thống lưu trữ pin

5 So sánh siêu tụ điện với pin Li-on

6 Các thông sẻ đại điện cho các loại pin khác nhau

ĐẶT VĂN ĐỀ

1 Lý do chọn đề tài

Phát triển kinh tế gắn liên với sự gia tăng nhu cầu vẻ năng lượng, ngành sử

đụng nhiễu năng lượng nhất là ngành công nghiệp, tiếp đến là giao thông vận tái, sau đó lân lượt la dịch vụ thương mại, đân dụng và nông nghiệp 1^guẩn nhiên liệu

để tạo ra năng lượng điện ở nước ta chủ yêu vẫn lã than đá và đâu mỏ, theo số liệu

thông kế trữ lượng của các nhiên liệu nảy đang ngày cảng cạn kiệt và có giá rất

cao Nêu tiếp tục phát triển các nhà máy nhiệt điện than sẽ làm tăng giá thành điện

án ra và nguy cơ ô nhiễm môi trường do khí thải rất lớn Trang khi đó, năng lượng

thấy điện từ các dòng sống chính sẽ không còn khả năng khai thác nit vA nding

lượng thủy điên nhỏ cũng chỉ có thể khai thác và cho tổng công suất tối đa khoảng 000MW Để giải quyết đồng thời hai

vào nhiên liệu truyền thông (than đá và

Nam có Ủ

Trong tương lai nếu phát triển và được quy hoạch ở quy mô lớn, nguẫn nẵng lượng

trên 3.000 MW diện, giảm phat thai carbon va 6

xhiểm môi trường mã gòn đơm lại lợi ích kinh lế cho người nông dân thơm gia vào

đề an rình nắng lượng và sự phụ thuộc

lầu raö), thì năng lượng sinh khói ở Việt

Tẩy từ cáo nguồn nguyên liệu như bã mis, đấm gé, trâu và rơnn ra

sinh khôi không chỉ có thể

chuối giá trị năng lượng sinh học Tiểm năng phát triển năng lượng điện gió của

"Việt Nam dao động trong khoảng 1.78SMW - 8.700MW nhưng khó cạnh tranh với

các nguôn năng lượng khác nếu không dược trợ giả từ Chính phủ Năng lượng địa nhiệt được lẫy từ trong lỏng đất, ở Việt Nam nguồn năng lượng địa nhiệt được phân bỏ rải rác và có thể khai thác dạt mức 340 MW Ngoai ra con cac nguồn năng,

lượng lẫy từ biển cũng có thể tạo ra điện như: thủy triều, sóng biển, các dòng hái

lưu, bảng cháy dưới đáy biển cũng cần được khai thác sứ dụng Trong tương lai khi mà khai thác các nguồn năng lượng khác đã đến mức tới hạn thì nguồn năng

lượng mặt trời lá một trềm năng lớn Việc phát triển kinh tế vá năng lượng sẽ kéo

theo sự gia tăng về ö nhiễm mỗi trường, đặc biệt là ô nhiễm không khi ở các thành

'phỏ lớn với 70% nguồn phát thải là do các hoạt động giao thông gây ra Một trong

những giải pháp đề phát triển kinh tẻ bên vũng ở nước ta hiện nay đó là phát triển

giao thông xanh, trong đó các phương tiện giao thông hạn chế thải khí CO; và các

loại khí thải độc hại khác ra mỗi trường, đồng thời tăng cuờng sử đựng phượng

tiện giao thông công cộng Nhiên liệu phục vụ cho giao thông xanh sẽ là năng lượng tải tạo, điện, khi thiên nhiên và sức nguời (xe đạp), trong đó xe ô tô điện cũng là một giải pháp hiệu quả góp phần đây mạnh phát triển mạng lưới giao thẳng công cộng Đề phát triển và cải thiện khả năng sử dụng của xe điện phù hợp với nhu cầu thực tiên “Nghiên cứu một số giải pháp chuyén đỗi va cong nghé lun

9

trữ năng lượng trên phương tiện vận tãi” là rất gần tuêt ở điều kiện nước ta hiện

nay

2 Mục tiêu của để tài

21 Mục tiêu tổng quát

Hiểu được các kiến thức cơ bản về môi số giải pháp chuyển đổi năng lượng

tái tạo thành điện năng và công nghệ lưu trữ năng lượng điện trên phương tiện vận

tải

23 Mục tiêu cụ thé

— _ Tìm hiệu tổng quan về năng lượng tải tạo đề có thẻ khai thác các công nghệ hưu trữ năng lượng một cách hiệu quả, an toàn, tiết kiệm và phù hợp với

điêu kiện thực tế ở nước †a hiện nay

—_ Nghiên cứu về cáo phương tiện vận tải sử dụng điện đề có thể đánh giá được nửm cầu sử đựng điện trong ngành giao thông, qua đó có thé kiến nghị và xây đựng quy hoạch vẻ phát triển cơ sở hạ tảng cho các phương tiện vận tải

trong tương lai

—_ Nghiên cứu về công nghệ lưu trứ nắng lượng trên phương tiện vận tãi nằm được nguyên lý, cầu tạo và wu nhược điểm của các công nghệ lưu trù năng,

lượng đang được sử dụng trên thể giới và xác định loại pin phủ hợp với từng loại phương tiện vận tải

3 Dối tượng và phạm vi nghiên cứu

41 ĐÃI tượng nghiên cứu

Nguên răng lượng tải lạo, phương liên vận lãi

Mỗi quan hề giữa chuyên dỏi năng lượng tái tạo thành điện năng, sử dụng

và tích trữ diện năng trên các phương liên vận lâi

4 Phương phúp nghiên cứu

Dé đạt được mục tiêu tổng quát và ba mục tiêu đã để ra, luận văn đã sử dựng một phương pháp nghiên cửu lý thuyết, phân tích, tổng hợp, khải quát hoả, hệ thông tổng quan, cơ sở lý luận của vân dẻ nghiền cứu dễ dua ra những dánh giả và

nhận xét phủ hợp với thực tổ của Việt Nain

% Ý nghĩa củu luận văn và thực tiễn

—_ Hệ thống hoá lại những nguồn trắng lượng tái tạo ở Việt Nam và công nghệ

hm trữ năng lượng, để từ đó đưa ra nhận định vẻ việc phát triển cơ sở hạ tang phục vụ cho các phương tiên vận tài sử dụng điện năng

Luan văn lá tải liệu nghiên cửu, tham kháo quý giá trong công tác dao tao chuyên ngành kỹ thuật ô tô nói riêng và Cơ khí động hực nói chung tại Dại

học Bách Khoa Hà Nội

6 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận và Khuyến nghị, luận văn g4m 3 chương sau:

Chương 1 Tổng quan về năng, lượng tải táo

— Chương 2 Nghiên cứu về các phương tiện vận tải sử đụng năng lượng điện

—_ Chương 3 Nghiên cứu về sông nghệ lưu trữ năng lượng lrên phương liên

vận tải điện.

CHƯƠNG 1 TỎNG QUAN VẺ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

1.1 Năng lượng tái tạo

Năng lượng tái tạo hay năng lượng tái sinh là những, nguồn có sẵn vả tự sinh

ra liên tục trong tự nhiên như năng lượng: mắt trời (Solar energy), gid (Wind

energy), nude (Hydro energy), thty trieu (Tidal energy), song (Wave energy) va

địa nhiệt (Geothermal energy), sinh khéi (Biomass) Nguon năng lượng tái sinh

nảy sẽ được sử dụng dé phục vụ mục đích của con người thông qua các hệ thông,

trang thiết bị làm việc theo các chu trình nhiệt khác nhau Các quá trinh tạo ra năng

lượng tải sinh được diễn ra liên tục nhờ tác nhân đặc biệt là từ Mặt Trời, năng

lượng tải sinh có thể thay thể các nguồn nhiên liệu truyền thông gồm: phát điện,

đun nước nóng, nhiên liệu động cơ, và hệ thông điện độc lập nông thôn Có khoảng

16,7% lượng tiêu thụ điện toàn câu từ các nguồn năng lượng tái tạo vảo năm 2010,

với 8,5% tất cả năng lượng từ sinh khối truyền thống, chủ yêu được đùng đẻ cung

cap điện, nhiệt sưởi âm, lâm mát vả vận tải Các nguồn năng lượng tải tạo được sử dụng trong lĩnh vực giao thông vân tải cung cắp khoảng 3% nhiên liệu van tải toàn

cau vao nam 2011 Điện mặt trời tăng trưởng nhanh nhất trong số tất cả các công,

nghệ tái tạo trong giai đoạn tử cuối năm 2006 đến năm 2011, với công suất hoạt đông tăng trung bình 58% hàng năm, tiếp theo là nhiệt điện mặt trời tập trung (CSP), tăng gần 37% hàng năm so với từ một cơ sở nhỏ, vả năng lượng giỏ (26%)

Nhu câu cũng đang tăng nhanh chóng đổi với các hệ thông nhiệt năng lượng mặt

trời, máy bơm nhiệt địa nhiệt nguồn từ mặt đất và một số nhiên liệu sinh khối rắn

Năng lượng thủy điện vả địa nhiệt đang tăng trên toàn câu với tốc độ trung binh 2- 3% môi năm Tuy nhiên, ở một số quốc gia, tóc độ tăng trưởng của các công nghệ

nảy và các công nghệ tái tạo khác vượt xa mức trung binh toàn cầu [1]

enovable ney yenerilln, World mm

Hình 1 1 Năng lượng tải tạo trên thể giới

Global direct primary energy

"

Hình 1 2

"TTêu thụ năng lượng toàn cầu

Các nguồn năng lượng tái tạo tôn tại khắp nơi trên nhiều vủng địa lý, ngược lại với các nguồn năng lượng khác chỉ tôn tại ở một số quốc gia Việc đưa vào sử

dụng năng lượng tái tạo nhanh và hiệu quả có ỷ nghĩa quan trọng trong an ninh

năng lượng, giảm biển đổi khí hậu, vả có lợi ích vẻ kinh tế đặc biệt là ở các vũng,

nông thôn va ving sau, ving xa như nước ta hiện nay

Chuyển đổi năng lượng là quả trinh thay đổi năng lượng từ dạng nảy sang

dạng khác hoặc cỏ thẻ chuyển sang một vi trí hoặc vật thể khác, nhưng nỏ không, thể được tạo ra hoặc phả hủy Năng lượng có nhiều dạng sẵn có trong tự nhiên như

gió, mặt trời, địa nhiệt, thủy triều, sóng biển và hóa học đều cỏ thể chuyên đổi thành năng lượng điện sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau

1.2 Năng lượng gió

Năng lượng giỏ là động năng của không khí di chuyển trong bầu khí quyền Trái Đất Năng lượng giỏ là một hình thức gián tiếp của năng lượng mặt trời Sử dụng năng lượng giỏ là một trong các cách lấy năng lượng xa xưa nhất từ môi

trường tự nhiên và đã được biết đến từ thời kỷ cỏ đại Năng lượng giỏ được hình

thánh nhờ bức xa Mặt Trời chiêu xuông bê mặt Trải Đất không đỏng đều lam cho

bau khi quyén, nude và không khí nóng không đều nhau Một nửa bè mặt của Trái

Đất bị che khuất không nhân được bức xạ của Mặt Trời sẽ gọi là ban đêm, bức xạ Mặt Trời ở các vùng gần xích đạo nhiều hơn là ở các cực Do đó có sự khác nhau

vẻ nhiệt độ và áp suất không khi giữa xích đạo vả 2 cực khi trải đất quay, vì vậy

mã giỏ được sinh ra Do bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng Coriolis được tạo thành từ sự

quay quanh trục của Trải Đắt nên không khí đi từ vũng áp cao đến vùng áp thập không chuyên động thẳng mả tạo thành các cơn giỏ xoáy có chiêu xoáy khác nhau giữa Bac ban cầu và Nam bản cầu, nêu nhìn từ vũ trụ thì trên Bắc ban cau khong

khí di chuyên vào một vũng áp thập ngược với chiêu kim đồng hỏ và ra khỏi một

13

vùng áp cao theo chiểu khu đông hồ, trên Nam bắn cầu thì cliểu hướng ngược lại

Ngoài các tỔ gó tỉnh toàn cầu như trên thì gió cũng bị ảnh huớng bởi địa hình

tại từng địa phương, do nước và đất có nhiệt dưng khác nhau nên ban ngảy đất nóng lên nhanh hơn mước, tạo nên khác biệt về áp suất và vị thể có gió thối từ biển hay hẻ vào đất liên, vào ban đêm đất liên nguội đi nhanh hơn nước và hiệu img

nảy xảy ra theo chiều ngược lại Năng lượng gió là động năng của không, khí chuyển động với vận tốc v, khối lượng, đi qua một mặt phẳng, hủnh tròn vuông góc

với chiều gió Irong thời gian L Ka:

Trong đó

— p: Tỷ trọng của không khí,

V là thể tích khối lượng không khí đi qua rnặt cắt ngang hình tròn diện tích

A, bén kinh r trong thời gian L

Vi thé dộng năng E (kietic energy) va cong suat P cia gid dược tỉnh theo

công thức,

p= “tt = E prt ys PILLS

'Tử công thức trên có thể thấy được rằng giỏ là một trong những nhân tố chính

ảnh hướng trực tiếp đến công suất gió vả là hàm lũy thừa 3 của vận tốc gió (v) Sử

Bets: (Pin luật

uất, lý thuyết lớn

dụng công suất giỏ này làm quay tua-bin giỏ để phát điện, hị

Tetz) được sử dụng để xác định hiện suất tua-bim gió và hiệu:

nhất có thể đạt được tối đa là 59.39, ngày nay với thiết kế tua-bin hiện đại có thê đạt hiệu suất tới 80%, từ hiệu suất lý thuyết này có thể thây rằng, không thế biến

đổi hoàn toàn năng lượng gié thành năng lượng quay thông qua một tua-bin gió được, hởi vi khi năng lượng được lẫy ra khỏi luỗng gió thì tốc độ gió sẽ chậm lại,

nhưng vi khối lượng dỏng chảy không khi đi vào và ra một tua-bin gió phải không đỗi nên luồng gió đi ra với vận tốc chậm hơn phải mở rộng tiết diện mặt cắt ngang,

lượng không khí phía sau ruột Lua-bim giỏ phải đứng yên, vì gió không thổi déu

đần và lóc đô giỏ bạn đêm ruạnh hơn bạn ngáy, nên nắng lượng điện phát sinh từ

các tua-bin gió chỉ có thế được sử đụng kết hợp clumg với các nguồn nẵng lượng, khác nhur nắng lượng mặt trời đề cưng cập được điện liên tục Một sự kết hợp khác

khả phúc tạp đó là xây đựng các nhà máy điện gié trên các đỉnh núi cao để bơm

nước vào các bên chứa đặt trên cao, nước sẽ được sử dụng đề vận hành tua-bin khi

14

công suất gió không đô lớn, ngoài ra côn có một giải pháp khác đó là sử đụng cảnh

quạt giỏ để quay máy nén khí, động răng của gió được Lích lũy vào hệ thống nhiều

tình khi nén Một hệ thông điêu khiến sẽ cho phép các bình khí nén lần lượt cấp khí có áp suất cao vào các tua-bin đế quay máy phát điện, hệ thông các bình khí nén sẽ được nạp khí và xả khi luân phiên đề đâm bão sự liên tạc và én dinh cung

cấp năng lượng quay may phát điện, vì vậy điện được tạo ra Ổn định hơn ngay cá

ku giỏ mạnh hay yêu và kiểm soát được cả lượng khí xá từ bình tích áp đến tua- bản

'Tua-bin gió lả các thiết bị chuyển đổi động năng của gió thành năng lượng,

điện, thiết kể tua-bin giỏ là quá trình xác định hình đạng và thông số kỹ thuật của một tưa-bin gió để trích năng lượng từ giỏ, việc lắp đặt Uua-bin gió bao gồm

thông cần thiết để thụ năng lượng từ giỏ, chuyển đổi vòng quay cơ học thành năng

ác hệ

lượng điện và các hệ thẻng khác đề cho quá trình có thê bắt đầu, đừng và từ đó

điệu khiến được tua-bin, khí động học của tua-bin gió không đơn giản, luồng kháng

khí ở các cánh tua-bin không giảng như luông không khí ở xa tua-bin, bản chất từ

việc năng lượng được tách ra từ không khi cũng lám cho không khí bị lệch hướng

bởi tua-bin, ngoài ra khí động lực học của một tua-bin gió ở bể mặt rotor còn thé hiện hiện tượng luếm thấy trong các lĩnh vực khi động học khác, hình đạng và kích thước của cánh tua-bin gió được xác định bởi hiệu suất khí đông học cần thiết đễ (rich xuấi nắng lượng từ gió, và do sức ruạnh cần tiết dễ chẳng lại các lực rên các cánh tra-bim, ngoài thiết kế khi động học của cánh tua-bin, thiết kế của một hệ thông năng lượng gió hoàn chỉnh cũng phải giải quyết thiết kế của trục quay trưng, tâm rotor, vỏ bọc, câu trúc tháp, máy phát điện, điển khiến và nên móng của thiết

bi [2]

1.3 Năng lượng mặt trời

Năng lượng Mặt Trời gồm hai phân là bức xạ ảnh sảng và nhiệt từ Mặt Trời,

trụ cao, nhiệt từ mặt trời truyi ên vào thành ngoài của ông trụ cao sau đó dẫn nhiệt

đến thành bên trong của óng, tại đây có sự trao đôi nhiệt piữa thành trong của ông,

trụ cao với không khi bén trong ống, nhuệt độ của khói khí bên trong ống lăng dân

lên và bay lên tạo thành luồng gió lưu thông kéo không khi thông qua lòa nhà,

câi đuện hiệu suất làm mất cho toa nhà cao Lãng các nhà khoa bọc đã sử dụng kinh

và vật liệu nhiệt khối để lưu giữ và giải phỏng, nhiệt mặt trời Trong khi đó, phẩn ảnh sáng mặt trời lại được tàn đụng đẫn vào các ngăn pin quang điện hay can gọi

15

là pin quang điện (Hình 1.3) đề chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện dựa trên

cơ chẻ hiệu ứng quang điện trong vật lý (Hình 1.4) Một giải pháp sử dụng năng

lượng mặt trời đã được nhiều quốc gia phát triên, đó là sử dụng các thâu kinh hội

tụ đề tập trung năng lượng mặt trời tại nguồn máy phát điện động cơ Stirling (Hình

1.5), [3]

Hình 1 4 Mô phỏng hiệu ứng quang điện

hiện tượng thủy triều là các biến thiên định kỷ trong lực hút hấp dân do các thiên

thé gay ra, các lực này tạo ra các chuyển động hoặc đỏng điện tương ứng trong các đại dương của thể giới Do sự hap dan mạnh mẽ tới các đại dương, su phinh ra 6 mực nước được tạo ra, gây ra sự gia tăng tạm thời mực nước biển, khi Trải Đắt quay, sự phinh ra ở đại đương nảy gặp nước nông tiếp giáp với bờ biển và tạo thủy

triều, sự xuất hiện nảy xảy ra một cách bắt thưởng do quỹ đạo của Mặt Trăng quanh

Trai Dat Tam quan trọng và đặc điểm của chuyên động nảy cho thấy các vị trí

thay đổi của Mặt Trăng vả Mặt Trời liên quan đến Trái Đắt, sự ảnh hưởng của

vỏng quay Trải Đất, và tỉnh chất địa lý của đảy biển vả bờ biển, năng lượng thủy

triểu là công nghệ duy nhất khai thác năng lượng vốn cỏ trong các đặc điểm quỹ đạo của hệ thống Trải Đát-Mặt Trăng, và ở mức độ thấp hơn trong hệ thông Trải Đắt-Mặt Trời Thủy triều của Trải Đất hình thành là do sự tương tác của lực hap dan voi Mặt trăng và Mặt trời vả sự di chuyên của Trải Đắt, năng lượng thủy triều

là vô tận và được phân loại là một nguồn Năng lượng tái tạo [4] Máy phát điện

thủy triều chuyên đổi năng lượng của dòng thủy triều thành điên năng, động năng

của các dòng chảy di chuyên tới các tua-bin điện làm quay tua-bin, kết hợp các

máy phát điện kiểu tua-bin lại để tạo thành tổ hợp máy phát điện, tổ hợp nảy có thể được xây dựng thảnh các kết cầu của các cây câu (Hình 1.6) hoặc có thẻ được đặt chìm hoàn toàn dưới nước (Hình 1.7) Với các kết câu linh hoạt này cỏ thể giải

quyết được vẫn đẻ tác động đến cảnh quan thiên nhiên và các hạn chẻ vẻ đất đai

như eo biên hoặc cửa hút gió đề tạo ra vận tóc cao tại các địa điểm cu thé Truc của tua-bin máy phát điện thủy triều cỏ thẻ đặt năm ngang, thẳng đứng hoặc mở, hay ngầm hóa, năng lượng dòng chảy đi vào tua-bin cỏ thể được sử dụng ở tóc độ

17

cao hơn nhiều so với tua-bin gió, đỏ là đo nước cỏ mật độ tập trung phân tử lớn

hơn so với không khí Hiệu suât chuyên đổi năng lượng ở tua-bin thủy triều cao

hơn rất nhiều so với tua-bin gió, nêu công nghệ chẻ tạo và kich thước tua-bin là như nhau thì vận tốc của dòng thủy triêu khoảng 4.47 m/s sẽ cho công suất bằng hoặc lớn hơn so với tua-bin gió ở tóc độ là 40.23 m/s

Hình 1 10 Mô hình đập phát điện thủy triều

Đề tạo ra năng lượng từ hiện tượng thủy triều, các đập thủy triều đã được xây dựng với chiều cao khác nhau, thế năng từ thủy triều bị thu giữ thông qua việc bố trí các đập chuyên dụng, khi hiện tượng thủy triều xuất hiện, mực nước biển dang lên sẽ được dẫn vào một khu vực rộng lớn phía sau đập và đây chính lả một thế

năng của nước được dự trữ, khi thủy triều hạ xuông, lượng nước dự trữ này sẽ

được chuyên đền các tua-bin phát điện, nhờ có thế năng của thủy triều đã được dự trữ và chuyên thảnh cơ năng làm quay tua-bin máy phát điện nên một lượng điện

đã được sinh ra, tăng khả năng dự trữ nước cho các đập lớn hơn nữa, giải pháp được cho là hiệu quả đỏ là sự kết hợp giữa năng lượng mặt trời hoặc năng lượng

giỏ với năng lượng thủy triều, trong đó, năng lượng gió hoặc năng lượng mặt trời

dư thừa có thể được sử dụng lảm năng lượng đầu vảo cung cấp điện cho các máy

bơm nước, bằng cách kết hợp này có thể cho sản lượng điện cao hơn rất nhiều so với điện thủy triều truyền thông, đầm phá thủy triều Lagoonea ở xử Wales Vương

19

quốc Anh là trạm phát điện kết hợp thủy triều đâu tiền có công suất lớn trên thế

toan tit tua-bin khi động vật biến tiếp cận gắn khu vực tua-bin nhưng một số loài

cả vẫn rời bó vùng biển có nhà máy điện thúy triều, một vẫn đẻ nữa đỏ là tiếng ôn

do các cánh tua-bm gây ra đây cũng lá văn để làm ánh hướng rất lớn

trường sống của sinh vật biện, đặc biệt là những loài động vật biển có khả nắng giao tiếp và điều hướng trong môi trường biển bằng tín hiệu, chẳng hạn như cả heo

và gả voi Các nghiên cứu dự báo dã chứ ra rằng, niểu phải triển các dự án điện thủy triểu sẽ có thể ảnh hưởng đến các lớp trảm tích gần thiết bị thấy triều, hoặc có thể

ảnh hướng nghiêm trọng tới các hệ sinh thái và quả trình ven bê, một trong những

vân đề nghiêm trọng khi xây dựng các đập thủy triều có thể thay đổi bở biến trong

thủy triểu còn làm cản trở giao thêng qua các khu vực nảy, tuy nhiên, việc xây

dựng đập có thẻ cải thiên nên kinh tế dịa phương, Cac quá trình sinh học

trong bất kỷ câu trúc nảo trong một vùng có đỏng thủy triêu cao và năng suất sinh học cao trong đại đương déu sé dam bao rang câu trúc tại đó sẽ trở thành một chất nén ly tưởng cho sự phát triển của sinh vật biến, trong tải liệu tham khảo về 'Dự 4n thuy tridu hién tai! tai Race Rocks & British Columbia, tai

lại, cũng trong tải liệu này và trong 'Một số vật liệu kết câu và lớp phứ đã được

kiểm tra bởi các thợ lặn Lester Poarson Collcge dễ hỗ trợ Clean Current trong viéc

giảm ö nhiễm trên tua-bin và cơ sở hạ tầng dưới nước khác

nay đã được ghi

Năng lượng thủy triều là một công nghệ tương dối mới và có chỉ phí ban đâu rất dắt, diễu này có thể là một trong những lý do khiển nắng lượng thủy triều không,

phải là nguồn nắng lượng tải tao phổ biến, tuy nhiên việc khai tháo và sử dụng

mảng lượng thủy tr còn rất sớm trong quá trình nghiên cửu và khả năng,

giảm giá thủy năng có thể là một lựa chọn, hiệu quả chỉ phí phụ thuộc vào từng

may phát điện thủy triểu được lắp đái, đề từm ra liệu quả chủ phí họ sử dịng tỷ lệ Gilbert, bing chiều đài của đận theo đơn vị mét để sản xuất năng lượng hàng năm tinh bang kilowatt gid (1 kilowatt gig = 1 kWh = 1000 watt sử đụng trong 1 giờ),

Cơ sở thử nghiệm năng lượng biển đầu tiên trên thế giới được thành lập vào năm 2003, với mục địch bắt đản phát triển ngành công nghiệp năng lượng từ sáng

và thủy triểu ở Anh, Trang tâm Năng lượng Biển Châu Âu (HMHC: European Marine Hnergy Cente), có trụ sở tại Orkney, Scotland đã hỗ trợ việc triển khai

30

Thiền thiết bị năng lượng sóng và thủy triều hơn bắt kỳ địa điểm não khác trên th

giới Cáo hãng phát triển răng hượng thủy triều đã thử nghiêm tại nhiều địa điểm

khac nhau bao gém: Alstom (trước đây là Tidal Generation Ltd), ANDRITZ HYDRO Hammerfest, Tap đoàn Tài nguyén Atlantis; Nautricity, OpenHydro, Công suất thủy triều Scot renewables; Voith, céng suất tại những địa điểm này có

thể đạt tới 4LJ hằng năm, những nơi khác ở Anh, công suất năng lượng hàng năm còn có thể đạt tới 50 TWh nếu trong tua bím được lắp đặt lười xoay với công suất

25 GW Nha may điện thủy triều Rance tai Ta Rance, Phap có công suất lắp đặt

240 MW, duge xây đựng trong khoảng thời gian 6 năm 1ừ 1960 đến 1966 Nhà

andy điện thủy triểu đầu tiên ở Bắc Mỹ là Trạm phát điện Hoang gia Anmapolis,

Annapolis Royal, Nova Sootia, được khánh thành vào năm 19841 trên một vịnh nhõ của vịnh Fundy Né cé công suất lắp đặt 20 MW Năm 1985, phía nam Hàng Châu: Trung Quốc, trạm điện thủy triểu Iiangxia với công suất lắp đặt hiện tại là 3,2 MW

Năm 2006 nhá máy phát điện thủy triểu có công suất 0.4 MW do Liên Xô xây dựng trên biển Barents đã được nâng cấp bằng các tua-bia phát điện trực giao và

nang công suất lên dễn 1.2 MW Hàn Quốc là quốc gia phát triển các nhà táy diện

thủy triểu nhiều nhất thể giới, năm 2009 tại Jindo Uldolmek,

ông suất phát diễn

chỉ là 1 MW nhưng dược nông cấp vào nấm 2013 để dạt được công suất là 90 MW Nam 2011, nhã máy điện thủy triều ở hỗ Sihwa tại Hàn Quốc đã được khánh thành

và đưa vào sử dụng, đây là một trong những nhà máy điện thủy triển lén nhất thé

giới có công suất 354 MW, nhà máy điện ở gần đảo Ganghwa (Hàn Quốc) phía

tây bắc Incheon đã được xây dựng bởi nhà đầu tư J)aewoo, công suất phát điện đạt

812 MW, năm 2017 chính phú Liên Quốc đầu tư ở phía tây Incheon nhả máy phát

điện thủy triểu có đập công suất 1.320 MW, Chính phủ Scotand dã phê duyệt kế

triểu 10MW gần lay, Seotland, trị giá 40

điện cho hơn 5.000 ngôi nhà

triệu bằng, và bao gâm 1Ø tua-bi đô

Tiểu bang Gujarat của Ân Độ đang có kế hoạch tế chức trạm thủy triểu quy mô thương mại đầu tiên của Nam Á, công ty Atlantis Resources di lén ké hoach Lap

đặt một trạm thủy triểu SDMTW ở Vịnh Kutch trên bờ biển phía tây Ân Độ, với việc

xây dụng bắt đầu từ đầu năm 2012, công ty Năng lượng tái tạo Dại dương là công

ty đầu tiên cung cấp điện thủy triều cho lưới điện Mỹ vào tháng 9 năm 2012 khi

hệ thông TidGen thí diễn của nó được triển khai thành công tại Vĩnh Cobscool, gan Eastport Tai thanh phố New York, 30 tua-bm thủy tiểu được lắp đặt bởi

Verdant Power 6 song Đông vào nềm 201 5 với công suất 1,05MW, việc xây dựng

một nhà máy điện đầm phả thủy triểu 320 MTW bên ngoài thành phổ Swansea ở Anh đã được cấp phép lập kế hoạch vào tháng 6 năm 2015 và khỏi công vào năm

2016 tạo ra hơn 500 GWh điện mỗi năm, đủ để cũng cắp năng lượng 155.000 ngôi

nhà [5]

1.5 Năng lượng song

Khảe với năng lượng thủy triểu, năng lượng sóng được sinh ra khi giỏ thối qua bề mặt của biển vì vậy năng lượng của sóng được sinh ra chậm hơn so với rằng lượng giỏ, sóng được sinh ra khi có sự khác biệt về áp suất khí quyển giữa ngọn gió bền trên và phía khuất gió của đầu ngọn sóng lẫn sự ma sát trên bề mat nước gây ra bởi gió, khiến nước đi vào ứng suất cất gây ra việc sóng đâng lên

Chiều cao sóng được xác định bởi tốc độ gió, thời gian gió thối (khoảng cach ma

giỏ kích thích sóng) và bởi độ sâu vá địa hình của day biển (có thể tập trung hoặc phân tán năng lượng của sóng), chuyển động dao động cao nhất trên bễ mặt và giảm dân theo cấp sỏ nhân với độ sâu, tuy nhiên dói với sóng đứng (clapotis) gân

bờ biển phân xe, nắng lượng sóng cũng có ruặt dưới dạng dao dông áp suất ở độ

sâu lớn, các sóng truyền trên bỗ mặt đại đương, và năng lượng sóng cũng được van

chuyển theo chiều ngang với một trường vận tốc, tốc độ truyền tãi trưng bình của

xăng lượng sóng thông qua một mặt phẳng theo chiều rộng đơn vị, song song với đỉnh sóng, được gọi là năng lượng sóng flux (hoặc công suất sóng)

Tăng lượng sớng được tính theo công thức:

Pg va

Trong đó

— P: Nang lượng sóng trên một đơn vị chiều đải đỉnh séng, (kW)

—_ Hạn: Chiều cao của sóng, (m)

—_ T« Kheäng thời gian sinh ra sóng (s)

—_p: Mật độ tập trung của nước biển, (G/m?),

—_ g: Gia tốc trụng trường, (m4)

Từ công thức trên có thể thấy rằng công suật sóng tỉ lệ với chu ky răng lượng,

sống và chiều cao cũn sóng, thu hỏi năng lượng cửa sóng biển để thực liệu những

công có ích như: sân xuất điện, khử muối trang nước hoặc bơm mước

Mật độ năng lượng sóng trung bình trên một đơn vị diện tích sóng hap dẫn trên

xnặt nước (§ lệ thuận với chiều cao sóng bình phương, theo lý thuyết sóng tuyến

22

uiửa cho muậi độ nắng lượng sóng E, trong sóng biển, hiệu ứng căng bẻ mặi

là không đáng kề đối với bước sóng trên một vài đm

hi sóng lan truyền, rằng lượng của chúng dược vận chuyển, năng lượng sóng, flux qua một mặt phẳng thẳng đứng có chiều rộng đơn vị vuông góc với hướng truyền sóng, bằng với:

Với C¿ là trường vận tốc (m/s), vận tốc nhóm phu thude vio bude séng A, hoặc tương dương, trên sóng khoảng thời gian T Hơn nữa, mối quan hệ phân tán:

là một hàm của độ sâu nước h, trường vận tốc của nước là khác nhau và phụ thuộc

vào các giới hạn như độ sâu của nước [6]

1.6 Năng lượng địa nhiệt

Năng lượng địa nhiệt là năng lượng được tách ra từ nhiệt trong tâm của Trái Đất, năng lượng này có nguồn sốc từ sự hình thành ban đầu của hành tính, từ hoạt động phân húy phỏng xạ của các khoảng vật, và từ năng lượng mặt ười được hấp

thụ lên bề mặt Trải Đật, khoảng 20% nguồn nhiệt này là từ sự bởi tự và sự phản rã thông xe đã lên lại trong quá khứ, động chây của nguồn nhiệt tự nhiên không cân

bằng, và nhiệt đố sẽ giảm đi theo niên đại của địa chất, khai thác năng lượng địa

nhiệt có hiệu quê về kinh tế, giêm thiểu sự nóng lên loàn cẳu, đặc bị

ứng

đụng trực tiếp như đảng đế sưởi trong các hộ gia đình Các giếng địa nhiệt có

khuynh hướng giải phỏng khí thải nhà kính bị giữ dưới sâu trong lòng đất, nhưng

sự phát thải nảy thấp hơn nhiều so với phát thái từ việc đốt nhiên liệu hỏa thạch

thông thường, Công nghệ đã khai thác nguồn năng lượng địa nhiệt không quả phức tạp, cử xuống sau 33m thì nhiệt độ trong lòng đết tăng 1°C vá nhiệt độ địa nhiệt có thể đạt tới 1800%C ở độ sâu 60km, muốn khai thác địa nhiệt ở vùng 200%,

khoan giếng sâu 3 - 5km, sau đó đua nuớ xuống, nhiệt độ long lòng đất

đông nước nóng sẽ được tuần hoàn trong một chu trình khép kín và giúp cưng cấp

đủ năng lượng cho một nhà máy điện công suất tới hàng trăm MW, ngoài ra các

nguồn địa nhiệt tử 80C đến 200°C có thể dùng trực tiếp để sây nông thủy sản, sưởi

ấm cho các căn hộ, nhà máy, nguồn địa nhiệt dưới 8Ó độ C có thể dàng để dưỡng,

bệnh, phục vụ du lịch hiệu suất sử đụng nhiệt của nhả máy phát điện địa nhiệt

khả thấp khoảng 10 - 2394, bồi vì dòng địa nhiệt lòng không Thể nào đạt đến nhiệt

độ hơi nước cao từ nỗi nung, tuy nhiên chỉ phí đầu tư cho trang tt bị của nhà xuấy điện địa nhiệt không cao như nhà máy điện dùng đầu hoặc than đá, bởi vì địa

nhiệt không phụ thuộc vào sự thay đối của nguyên liệu đầu vào vá trữ lượng tương

đổi lớn Indonesia là quốc gia có lượng dự trữ địa nhiệt khoảng 28994 MW tức là sản lượng đự trữ lớn nhất thể giới, năm 2007 có khoảng 10 GW điện địa nhiệt được

lắp đặt trên thể giới, các nhà rnáy điện địa nhiệt toản cầu tăng khoáng 10% mỗi

33

năm Năm 2010, Mỹ dẫn đầu thế giới vẻ sản xuất điên địa nhiệt với 3086 MWV' công suất lắp đặt từ 77 nhà máy phát điện, khu nhà máy địa nhiệt lớn nhất thế giới được đặt tại Geysers, cánh đồng địa nhiệt ở California Phillipines lả quốc gia đứng

thử 2, với sản lượng đạt 1904 MW, địa nhiệt điện chiếm khoảng 27% tổng sản lượng điện của Phillipmes Năm 2016, Indonesia chính thức là quốc gia đứng thứ

3 về sản xuất điện từ địa nhiệt với sản lượng 1647 MWV xếp sau Mỹ và Phillipines,

nhưng Indonesia đã vượt lên vị trí thứ 2 nhờ vào việc thêm 130 MW vào cuối 2016

và 255 trong năm 2017

Hình 1 11 Sơ đồ hệ thông phát điện địa nhiệt Mặc dù nguồn năng lượng địa nhiệt phủ hợp vả lâu dài để bảo vệ môi trường, việc khai thác cần phải được kiểm soát để trảnh tình trạng khai thác tràn lan gây nên tỉnh trạng cạn kiệt tại địa phương, chất lỏng được lây ra tir Trai Dat sau mang

theo một hôn hợp các khi, đặc biệt la cacbon đioxit (CO¿), hydrogen sulfide (H;§),

metan (NH4) vả amoniac (NH), những chat gay 6 nhiém nay góp phân gây ra hiện

tượng nóng dan lên trên toàn cầu, mưa axit, và mùi độc hại nếu được giải phóng Bên cạnh các khí hoả tan, nước nỏng từ các nguồn địa nhiệt có thẻ chứa trong các

nguyên tổ nguy hiểm, độc hại như thủy ngân, asen và antimony, các hóa chat nay

kết tủa khi nước mát, và có thể gây ra thiệt hại về môi trường nêu được giải phóng

Các nhả máy điện địa nhiệt hiện thải ra lượng khi trung binh 122 kg CO; MW/h

của nguồn điện, một phản nhỏ của cường độ phát thải của các nhả máy nhiên liệu hóa thạch truyền thông

Thái Lan Ethiopian Pháp

‘Trang Quốc

Guatemala

Kenya ELSalvador New Zealand

¢ Indonesia

Mỹ

° sm 1200 1800 24003000

“Tổng công suắt điện địa nhiệt, (MW)

Hình 1 12 Khai thác địa nhiệt trên thê giới

Máy bơm nhiệt địa nhiệt có thể giải phóng đủ lượng nhiệt từ những chỗ nông

ở bắt cứ đâu trên thê giới đề cung cập hệ thông gia nhiệt, nhưng các ứng dụng công

nghiệp cần nhiệt độ cao hơn từ các nguồn tài nguyên sâu Hiệu suất nhiệt và lợi

nhuận của việc phát điện đặc biệt phụ thuộc vao độ sâu Các ứng dụng đỏi hỏi

nhiều nhất nhận được lợi ich lớn nhất từ một đòng nhiệt tự nhiên với nhiệt độ cao,

lý tưởng nhất là khi sử dụng lỏ xo nóng, lựa chọn tốt nhất tiếp theo là khoan gieng vào tẳng nước nỏng, phương pháp cuỏi củng này được gọi là năng lượng địa nhiệt nóng khô ở châu Âu, hoặc các hê thống địa nhiệt gia tăng ở Bắc Mỹ, cỏ thể có

nhiều tiêm năng hơn từ cách tiếp cân nảy so với việc khai thác thông thường các

tang lớp nước tự nhiên

Tiểm năng phát điện từ năng lượng địa nhiệt thay đổi biến thiên 6 lần, từ 0,235TW đến 2TW tủy thuộc vào quy mô đầu tư, các giếng khoan địa nhiệt nâng

cao sâu tới 10 km (6 dam), trong khi các kho địa nhiệt hiện tại hiếm khí ở độ sâu

3 km (2 dam) giéng 6 độ sâu này hiện nay được dủng phé bién trong ngảnh công nghiệp dầu khí Sâu nhất thẻ giới, lỗ khoan siêu tân tỉnh Kola, sâu 12 cây số (7 dam) [7]

1⁄7 Thủy năng

'Thủy năng hay năng lượng nước là năng lượng nhân được từ lực hoặc năng,

lượng của dòng nước, dùng đẻ sử dụng vào những mục đích có lợi như tạo ra điện

năng, tưới tiêu thủy lợi, cung cấp năng lượng cho cói xay, máy dét, may cưa, bơm

để nén khí với áp suất cao v.v Năng lượng lấy được từ nước phụ thuộc không

chỉ vào thể tích mả cả vào sự khác biệt về độ cao giữa nguồn và dòng chảy ra Sự khác biệt về độ cao được gọi là áp suất Dé có được áp suất cao nhật, nước cung, cap cho một tua-bin nước có thể được cho chảy qua một ống lớn gọi là ông dẫn

nước có áp (penstock) [8]

25

“Thủy điện, sử dụng động lực hay năng lượng dòng chây của các don sông

hiện nay chiếm gần 20% lượng điện của thể giới Na Ủy sản xuất toàn bộ lượng điện của mình bằng sức nước, trang khi Toeland sâm xuất tới 83% nhụ cầu của họ (2004), Áo sân x

hho) Canada là nước sản xuất diện từ năng lượng nước lớn nhất thế giới và lượng

67% số điện quốc gia bằng sức nước (hơn 70% nhụ cầu của

điện này chiếm hơn 7094 tổng lượng sân xuất của họ |9|

Thủy điện không phải la một sự lựa chọn số 1 tại các nước phát triển bởi vì

đã số các địa điểm chính tại các nước có tiếm năng khai thác thủy điện theo cách

đó đã bị khai thác rồi hay không thể khai thác được vì các lý áo khác như môi trường, lợi ích lớn nhật của thủy điện là lun chế được giá thành nhiên Hiệu Các nhà máy thủy điện không phải chịu cảnh tăng giá của nhiên liệu hóa thạch như đầu

xõ, khí thiên nhiền hay than đá, và không cần phải nhập nhiên liệu, các nha may

,, mỗi

thủy điện cũng có tuổi thọ lớn hơn các nhà máy nhiệt đì: số nhà máy thủy

diện dang hoại động hiện nay đã được xây dụng từ 5Ố đến 100 năm trước, chỉ phí thân công cũng thấp bởi vì các nhà máy mày được Lự động hoá go và có ÍL người làm việc tại chỗ khi vận hành thông thường Các nhà rnáy thủy diện hỗ chứa bằng,

bơm hiện là công cụ đáng chú ý nhất để tích trữ năng lượng về Lính hữu dung, cho phép phát diện ở mức thấp vào giờ thập điểm (diễu này xây ra bởi vi các nhà máy

thiệt diện không thể đừng lại hoàn toàn hàng ngày) đễ lích nước sau đó cho chãy

ra để phát diện vào giờ cao diễn: hàng ngảy, việc vận hành each nha may thiy diện

“hồ chửa bằng bơm cãi thiện hệ số tái điện của hệ thống phát điện

Trên thực tế, việc tích trữ nước là khá phức tạp bởi vì yêu cầu tưới tiêu có

tăng kịp với mức u sử đựng Š mứu nước bỗ sung tối thiểu

không dủ, cỏ thể gây ra giảm hiệu suất và việc lắp dat một tua-bim nhỏ cho dòng

chày đó là không kính tế Sự phát điện của nhà máy diện cũng có thể ảnh hưởng

đến môi trường của dòng sông bên dưới, thứ nhất, nước sau khi ra khỏi tua-bin thường chứa rất it căn lơ lửng, có thể gây ra tình trang xếi sạch lòng sông và làm sạt lớ bở sông, thứ hai, vì các tua-bin thường mở không liên tục, cỏ thể quan sát thay sy thay dỗi nhanh chóng và bất thường của đồng chây Tại Grand Canyon, sự biến đổi dong chảy theo chu kỷ của nó bị cho là nguyên nhân gay nén tinh trang xói món côn cắt ngẫm, lượng, oxy hoà tan trong nước có thê thay dỏi so với trước

đó, cuỗi cùng, nước chấy ra tử tua-bin lạnh hơn nước trước khi cháy vào đập, điều nảy có thể làm thay đổi số lượng cân bằng của hệ động vat, gdm cá việc gây hại tới một số loài Các hồ chứa của các nhà máy thủy điện ở các ving nhiệt đới có

36

thể sản sinh ra một lượng lớn khi methane vả carbon dioxit, điều này bởi vì các

xác thực vật mới bị lũ quét và các vùng tái bị lũ bị tràn ngập nước, mục nát trong một môi trường ky khi vả tạo thành methane, một khi gây hiệu ứng nhà kinh mạnh

Methane bay vao khi quyén khi nước được xả từ đập de lam quay tua-bin Theo

ban báo cáo của Uỷ ban Dap nuse Thé gidi (WCD), 6 noi nao đập nước lớn so với

công suất phát điện (ít hơn 100 watt trên mỗi kmẺ diện tích bẻ mặt) vả không có

việc phá rừng trong vùng được tiền hành trước khi thi công đập nước, khí gas gây

hiệu ứng nhả kính phát ra từ đập có thẻ cao hơn những nhả máy nhiệt điện thông

thường Ở các hỗ chứa phương bắc Canada vả Bắc Âu, sự phát sinh khí nhà kinh

tiêu biểu chỉ là 2% đến 8% so với bắt kỳ một nhà máy nhiệt điện nào

Một tác hại nữa của các đập thủy điện là việc tải định cư của dân cư song

trong vùng hổ chứa, trong nhiều trường hợp không một khoản bồi thường nào có thể bủ đắp được sự gắn bó của họ vẻ tổ tiên và văn hoá gắn liên với địa điểm đó vì

chúng có giá trị tỉnh thân đối với họ, hơn nữa, về mặt lịch sử và văn hoá các địa

điểm quan trọng có thê bị biên mắt, như dự án Đập Tam Hiệp ở Trung Quốc, dap Clyde ở New Zealand và đập Ilisu ở đông nam Thỏ Nhĩ Ky Một số dự án thủy điện cũng sử dụng các kênh, thường để đổi hướng dòng sông tới độ đốc nhỏ hơn nhằm tăng áp suất có được, trong một số trường hợp, toàn bộ dòng sông cỏ thể bị đổi hướng đề trơ lại lòng sông cạn, những vi dụ như vậy có thẻ thây tại Sông Tekapo va Sông Pukaki Tại Việt Nam đã có một số thủy điện đổi dòng, như thủy điện An Khê - Kanak đổi dong sông Ba gây thảm họa khô hạn cho vùng hạ lưu và đang là đề tài tranh cãi [10]

CHUONG 2 NGHIÊN CỨU VÉ CÁC PHƯƠNG TIỆN VẬN TẢI SỬ DUNG NANG LUONG BIEN

2.1 Khái quát chung về ô (ô điện

2.L1 Quá trình phát triển của ô tô điện

Đổ giải quyết các vẫn đề về nhiên liệu và môi trường ngành công nghiệp ô

tô đã đưa ra các giải pháp công nghệ đổi với động cơ đốt trong như: động cơ chảy nghẻo, dowsizing và một giải pháp được cho là hiệu quả đó la sự kết hợp giữa nguồn động lực của động cơ đốt trong và nguằn động lực từ động cơ điện hay con gọi là nguồn động lực hybrid Chiếc xe hybrid đâu tiên dược chẻ tạo vào năm 1899

bởi kỹ su Fordinand Porsehe có Lên gọi là Lobner-Porsche Mixic, sử dụng động eo xăng dể cung cấp răng lượng cho động cơ điện din dong bánh trước của xe,

Lehner-Porsehe Mixte đá bán được hơn 300 chiếc vào thời gian đó Tuy nhién,

e hybrid bắt đầu suy yến khi Henry Ford bắt đầu xây đựng đây chuyển

như cần

lắp rép ô tô đầu tiến vào năm 1903, giá thành sản xuất õ tô chạy bằng xăng của

Ford ré hon so véi xe hybrid nén da thu hep dang ké thị trưởng xe hybrid Trong

khi những chiếc hybrid được sản xuất tốt vào những năm 1910 bằng công nghệ của Mixte, hầu hết dầu ban kém vì chúng có giá cao hơn và tiêu thụ năng lượng, lớn hơn sơ với những chiếc chạy bằng xăng, Các xe hybrid ngày nay đã giải quyết được cùng lúc vấu dễ về nhiên liệu tiêu thụ và khi thải nên đã được chú ý và phải triển Các kiểu xe hybrid cũng ngày cảng đa dang như xe hybrid không có sạc ngeài gồm kiểu: nối tiếp, song song, hỗn hợp hoặc xe hybrid cé sae dién (Plug-in Tiybrid Iilecuie Vehicle) (Tỉnh 2.1) Do tan đụng và nâng cao biểu suất sắn xuất điện của các nguồn năng lượng tái lạo nên xe điện phát triển là một trong những,

giải pháp đắm bảo an ninh năng lượng vả giảm khi thấi góp phân thúc đây kinh tế

phat triển bên vững, Tuy nhiên, dễ phát triên được xe diện cần phải phát triển được

co sở hạ tầng và giải quyết dược hai vẫn dé quan trong kém theo dó là thời gian

sạc điện cho pm và tuổi thọ của pin Từ những yêu câu trên, sự ra dời của xe hybrid

như là một bước chuyển tiếp hợp lý cho các quéc gia dang phát triển như Việt

Nam, đó là bôi vì xe hybriđ có các ưu điểm như: giãm tiểu thụ nhiên liệu ở động

sơ đốt trong và giảm khí thải độc hại za môi trường, vận hành mạnh mẽ và giảm,

tiếng ổn Diễu này vô cừng quan trọng trong xu hướng sử dụng xe tiết kiệm nhiên

liệu và thân thiện môi trường hiện nay của nhân loại

2.1.2 Xe hyhrid không sạc điện từ bên nguài (HEV)

Tybrid là động xe sử dụng kết hợp động cơ đối trong truyền thắng và một thay nhiều động cơ điện để lạo rø lực kéo, Hai loại động eơ này trên xe hybrid kéL hop nhằm đạt những tiêu chí khác nhau, tủy vào mue đích của nhả sản xuất nÏntng

có hai mục đích chính là tiết kiệm nhiên liệu vả tạo ra hiệu suất cao.

HEV PHEV brid Elecite Vehicle Plug Hibeid Bevte Webi

Hinh 2 1 Xe hybrid va xe dién

HEV co pin nhưng không cỏ cắm sạc ngoài như EV, xe HEV được bỏ sung,

thêm đặc tỉnh mô men vả gia tốc bằng một động cơ điện, trong khi đó binh ắc quy dùng đề dự trữ năng lượng là sự kết hợp của nhiều pin, vấn đề cung cắp năng lượng cho ắc quy là đo động cơ đốt trong là chủ yêu, thêm vào đó lả một phân năng lượng

thu héi khi xe phanh thông qua các hệ thống như phanh tải sinh hoặc bánh đã trên

hộp só Xe Hybrid chỉ kết hợp truyền động bằng điện giúp tăng hiệu suất, tiết kiệm

xăng dầu so với ô tô thường, mặc dù vây ngay cả khi không có điện xe HEV vẫn

chạy tốt bằng nguồn động lực phát ra từ động cơ đốt trong, động cơ đót trong trang

bị trên xe HEV đã được tôi ưu nên động cơ nhỏ hơn xe động cơ đốt trong truyền

thống, nên suất tiêu hao nhiên liệu cũng nhỏ hơn vả hiệu suất nhiệt cao hơn Một

số xe HEV điền hình như: BMW ¡8, Toyota RAV4, Hyundai Ioniq, Honda CR-V

Hybrid, v.v

ew te

Hinh 2 2 Cau tao xe HEV - Hybrid Electric Vehicle

Có ba kiểu kết hợp cơ bản giữa nguồn động lực của động cơ đốt trong va động cơ điện trên xe HEV không có sạc điện từ bên ngoải lả: nói tiếp, song song

và hỗn hợp:

Hình 2 3 Kiểu xe hybrid nối tiếp

~ Xe HEV nối tiếp (Series hybrid) lả kiêu động cơ đốt trong nói trực tiếp với may

phát điện còn động cơ điện dân động trực tiếp tới bánh xe (Hình 2.3) Động cơ đốt

trong chỉ có nhiệm vụ như một máy phát điện, dòng điện được sinh ra từ máy phát

điện mắc nói tiếp với động cơ đốt trong sẽ được chia thành hai phần, một phần của

dòng điện sẽ được đưa đền đẻ nạp cho ắc quy và một phân sẽ cấp cho động cơ điện

và truyền lực đến các bánh xe chủ động, loại xe nảy thường có động cơ đốt trong nhỏ nhưng có dung lượng ắc quy lớn, câu trúc kiểu nỗi tiếp này phủ hợp với những

xe công suất nhỏ và thường xuyên hoạt động trong thành phổ Đây lả dạng nguyên

sơ của xe HEV, tuy nhiên cho đến thời điểm hiện này kiểu xe HEV nồi tiếp nảy ít

còn được sử dụng vỉ đặc tính mô men của xe khi vận hành chưa đáp ứng được yêu

câu, hiệu quả sử dụng năng lượng không cao

~ Xe HEV song song (Parallel Hybrid) Loại này cả động cơ đốt trong và động cơ

điện đều dân động các bảnh xe chủ động, do đó hệ truyền lực khá phức tạp (Hình

độ trung bình và cao, động cơ điện đóng vai trỏ hỗ trợ cho đông cơ xăng, khi chiếc

xe cần gia tốc nhanh, ngoài ra nêu lượng pm còn lại đủ lớn, đông cơ điện sẽ thay thể động cơ xăng đề hoạt đông trong điều kiện xe di chuyển châm, không can mô

30

men nhiêu, việc sạc lại pin cũng tương tự như kiêu nói tiếp, năng lượng được nạp

từ động cơ đốt trong và cũng được thu hỏi từ hệ thông phanh tai tao (Regenerative

Braking) Những mẫu xe trang bi hybrid song song cho khả năng vận hành tốt, nhưng hiệu quả nhiên liệu chỉ được cải thiện một phan, Hybrid song song có thé được lập trình đề sử dụng động cơ điện thay thẻ cho đặc tính mõ men của động cơ

đốt trong nhờ vậy cỏ thể giảm kích thước động cơ đốt trong xuống so với xe củng

kích thước Loại xe hybrid song song nảy phủ hợp khi hoạt động trên đường cao

tốc do tốc độ xe tương đôi ồn định

~ Xe HEV hỗn hợp (series-parallel hybrid) là sự kết hợp những tru điểm của kiều

nổi tiếp và song song, đây cũng là cơ câu hybrid phức tạp và có chỉ phi sản xuất

cao nhất, nhờ sự phối hợp công suất và năng lượng từ động cơ đốt trong và động

cơ điện nên nguồn động lực của xe được biền thiên liên tục Đặc tính làm việc của

xe là sự bô trợ cho nhau giữa động co dot trong và động cơ điện do vậy đặc tính

lam việc của xe rất hiệu quả và linh hoạt, năng lượng tích trữ ở các cụm pin trên

xe hẳu như lúc nảo cũng được sạc đây, xe có thẻ vận hành bởi chẻ độ lái thuần

động cơ điện (EV-mode), rất hữu ích khi di chuyển trong điều kiện giao thông đông đúc Đây là dạng xe hybrid tiên tiễn và sử dung nhieu trén cac mau xe hybrid

hiện nay

Series-parallel hybrid system

lectne thời ower Contre Unit

boeehooneooa toxic pine ransom Hình 2 5 Kiéu xe hybrid hỗn hợp

Do các tiêu chuẩn về môi trường vả nhiên liệu ngày cảng cao và để đáp ứng được các tiêu chuẩn đỏ từ xe HEV đã phát triển lên xe hybrid cỏ sạc điện (PHEV:

Plug-in Hybrid Electric Vehicle)

2.1.3 Xe Plug-in Hybrid (PHEY)

Plug-in là khải niệm phức tạp do đầy là sự phát triển của quả trình kết hợp giữa xe điện và xe hybrid, xe hybrid kiểu nay mang đây đủ đặc tính của xe hybrid

thông thường mả còn được trang bị thêm một hệ thống nạp điện trực tiếp cho các

pm thông qua lưới điện bên ngoải (thưởng là một phích căm bình thường) Từ khát

niệm trên có thê thấy được rằng vấn đẻ nạp điện cho các pin ở PHEV có thể thực

31

Tiện bằng bai cách: cẩm sạc điện cho pín từ lưới điện bên ngoài hoặc động cơ đối trong cũng: có thể nạp điện cho pin

PHEV mang day di die điểm của một chiếc hybrid thông thường, có một

thủng chứa nhiên liệu cùng với một thiết bị lưu trữ năng lượng diễn (pin sạc) và

nó có thêm phích cắm để kết nỗi với điện lưới, phản chính là môt động co điện và một động cơ đốt trong, điểm khác biệt là ở chỗ nguồn năng lượng cung cấp cho động cơ điện có thể sạc từ lưới điện bên ngoài mà không chịu sự kiểm soát của hệ

thống như ở xe Liybrid thông thường Irong quá trinh vận hành người điều khiến

xe hybrid sac ngoài có thể lựa chợn giữa việc sử dụng duy nhất hoặc động cơ đốt

trong (xăng hoặc đâu dicscl), hoặc dộng cơ diện hay sử dụng kết hợp cỗ 2 dộng cơ

đốt trong và động co diện tương tự như trên hybrd thông thường, tức

đã nhiên Hên dự trữ cho động cơ dat trong thì PHEV hoại động mà không cân sạc

điện trong suất quãng đường hoạt động, động cơ đốt trong sẽ tạo ra dòng điện thông qua bộ chuyến đối để nạp điện tự động sang pin Nhờ có thiết kẻ câu trúc tối tru mà PHEV có thế thu hồi năng lượng tốt hơn các xe thông thường, đồng thời lam cho việc lải xe trở nên thoải mải, an toàn và đáng tin cậy, các hệ thông thu hồi

năng lượng được trang bị trên loại PLLI‡V thường là các motor như những máy phát

điện dễ sạc điện lại cho pin, với giải pháp này PHEV sẽ tôi ưu hỏa nhất trong từng, điều kiên làm việc, mang lại sự linh hoạt dễ sở dụng như một chiếc xe điện 1009, ding dộng cơ xẵng dễ sạc diện cho pin, hoặc dẫn động sử dụng đồng thời cả raotor điện và động cơ xăng, tùy thuộc vào điều kiện vận hành Chiếc xe kiến PHEV có thế chạy hoàn toàn băng điện trong khoảng hơn 50 km bằng cách sử dụng năng Tượng từ hệ thống pin trên xe, nh vậy xe PHEV có thể sử dụng như một chiếc xe điện trong hau hết điều kiện sứ dụng hàng ngày và giảm ô nhiễm không khi trên

cưng đường hoạt động và giảm phụ thuộc vào nhiên liệu có gốc từ dâu mỏ Kiểu

xe PHEV có thể làm giãm lượng khi nhủ kính, loại khí thải đóng góp vào sự nóng

lên toàn câu, so với các phương tiên thông thường, xe PHEV cũng loại bỏ các vẫn

đẻ về giới han phạm vi hoạt dòng của xe chỉ chay bằng điện, bởi vì ác đông cơ đốt trong sẽ làm việc khi pin cạn kiệt, cho phép xe PHEV hoạt động trong phạm

vi tương đương với các xe chạy bằng xăng xe lại sạc điện không sử dụng nhiên

liệu hóa thạch trong thời gian chạy băng điện hoàn toàn (lưu trữ trong pin) và phát

thải khí nhà kính thấp hơn nếu pin được sạc bởi điện có nguồn gốc từ đi

Xe PHEV được phát triển hơn sơ với xe 1IEV nên động cơ của PIIBV được tối ưu

hơn giảm trọng lượng cũng như kích thước, bình nhiên liệu cũng giâm di còn rất

nhỏ, khi thải của PHEV cũng đã giảm rất nhiều so với HEV

Một số xe PHEV diễn hinh như: Mitsubishi Outlander, Kia Nire, Ford

Fusion Energi, Toyota Prius Prime, Hyundai lonig, Chevrolet Volt, Honda Clarity,

vv, Hé théng din déng cua xe PHEV sit dang chế dộ pha trộn hay thưởng gọi

là chế độ hỗn hợp, kiểu phối hợp nguồn công suất hỗn hợp trên PHEV cho xe có

32

tính năng vận hảnh linh hoạt, có thể hoạt đông ở chế độ nỏi tiếp trong vùng tốc độ thập hoặc ở chế độ song song trong vùng tốc độ cao, hoặc cả hai Hệ thông truyền

động Hybrid hiện đang được sử dụng bởi Ford, Lexus, Nissan, Toyota, Den nim

2007, hau het cac plug-in chuyển đổi hybrid của xe hybrid thông thường sử dụng,

kiên trúc này [11]

Mercedes-Benz A-Class Plug-In Hybrid

Hinh 2 6 Cau tao xe PHEV- Plug in Hybrid Electric Vehicles

Đề giải quyết triệt dé vẫn để môi trưởng và nhiên liệu với các tiêu chuẩn

ngày cảng khắt khe từ xe PHEV đã phát triển lén xe Electric Vehicle EV

2.2 Xeôtô điện

Xe điện (EV: Electric Vehicle) hoat déng trên đường bộ sử dụng 100% năng,

lượng điện đề cấp cho nguồn động lực chính của xe, EV dùng động cơ điện đẻ dần

động mà không phải là động cơ đốt trong, năng lượng điện được lưu trữ trong pin,

cỏ thể sạc đây nhiêu lần sau khi dùng hết, xe điện cũng được biết đến như 1a một

phương tiên giao thông gân như không gây ö nhiễm (Zero Emission Vehicle), Tir

PHEV đã phát triển lên thành EV và xe nảy đã tối ưu đến không còn động cơ đốt

trong nữa, không cỏn bình chứa nhiên liệu hỏa thạch thay vào đỏ 1a hệ thống pin

và cũng không còn khí thải ở xe EV nữa, động cơ điện cũng được tối ưu hơn so với động cơ của PHEV Các loại động cơ điện được sử dụng chủ yếu đỏ lả: Động

cơ đồng bộ 3 pha, động cơ không đồng bộ 3 pha và đông cơ từ trở biến đổi Với công nghệ tiền tien, hiệu suất sử đụng năng lượng của động cơ điện có thẻ đạt trên

90% trên toản vùng làm việc, trong khi đỏ hiệu suất sử dụng năng lượng ở động

cơ đốt trong chỉ khoảng 47% Chính vi vậy, trên hầu hết các xe điện, bộ hộp

Gearbox da duoc lược bỏ hoan toàn khiến việc lái xe trở nên dé dang hon nhiều, trọng lượng của xe cũng giảm đáng kẻ so với xe truyền thông Đổi với EV co the

có 4 động cơ điện ở 4 bánh, vì vậy can mot hé thong tri tué nhan tao (AT: Artificial

Intelligenee) đẻ điều tiết mô men vả công suất tại môi bánh xe khi xe hoạt động

33

trên đường, hiện công nghệ nảy đã hoản thiện ồn định vả an toản, có thể nói hệ

thống nay giúp tự động can bằng mọi truyền động trên xe, nhờ những cảm biển

(Sensors) củng những thuật toán được lập trình cho mỗi xe, hệ thống các cảm biển

sẽ thu thập tất cả các thông tin cản thiết: Dung tích pin còn lại, vận tốc xe, phanh

xe có được kích hoạt, bánh xe có bị trượt, Nhờ vậy mà EV sẽ hoạt động đúng

như mục đích người lải EV được sản xuất dựa trên những tiền bộ khoa học mới nhất, ở tất cả các lĩnh vực từ Điện, Điện tử, Công nghệ thông tin, Khoa học máy tỉnh, Cơ khi đến Công nghệ vật liệu [12] Do đó, EV đạt được những ưu điểm nhất

định mà các loại xe ô tô khác không cỏ như:

Hình 2 7 Bồ trí hệ thống động lực trên E1

— _ Hiệu suất hoạt động ưu việt, tăng tốc rất nhanh trong thời gian ngắn

—_ Tính năng an toàn được trang bị tối đa, nhiêu ứng dụng mới nhất

—_ Công nghệ thông minh như AI được tích hợp sẵn trên hệ thống của xe

— An toàn với môi trường vì không có khi thải, không sử dụng tài nguyên

— Gia xe EV ré hon xe động cơ đốt trong do có các chính sách hỗ trợ

—_ Chỉ phí sau mua rất rẻ, việc sạc điện được các hãng xe hỗ trợ 99%,

—_ Việc bảo trì, sửa chữa xe EV rất thuận tiện do câu trúc xe đơn giản

— Được hỗ trợ các trạm sạc điện trên khắp các con đường lớn nhỏ

Ngoài những ưu điểm trên, hiện EV cỏn một số hạn chẻ nhất định do công nghệ chưa đạt tới đình điểm, một sỏ tỉnh năng còn trong thời gian thử nghiệm VD: như quãng đường đi tôi đa khoảng hơn 300 km với 1 lần sạc, thời gian sạc pin còn khá

lâu 8 - 10 giờ (sạc chậm), khoảng 20 phút (sạc nhanh)

Từ những ưu, nhược điềm trên như vậy ở trong thành phỏ di chuyên với quãng,

đường không quá dài và không gây ô nhiễm môi trường cũng như không gây tiếng

ôn ta nên dùng xe điện

34

2.3 Xe nâng điện (Forklift truck)

Trong những năm gân đây do sự phát triển về năng lượng tái tạo, yêu cầu cắt giảm lượng khi thải ở những động cơ đốt trong ngảy cảng khắt khe hơn và giả nhiên liệu gốc dầu mỏ ngảy cảng tăng nên các thiết bị nâng ha chuyển sang sử

dụng điện ngảy cảng tăng, Năm 2006, tỷ lệ xe nâng chạy bằng điện trong tổng

doanh số bản xe nâng hàng ở Nhật Bản là 47,9% chiêm gần một nửa tổng doanh

số Đề đáp ứng yêu cầu vẻ khi thải và nhu cầu của thị trường các loại xe nâng điện

loại bồn bánh và ba bánh đã được đưa ra bán trên thị trường với tính năng sử dụng,

tương tự như xe nàng trang bị động cơ đót trong (nâng được tải nặng ôn định va

an toàn, chiêu cao của xe tháp hơn so với xe Forklift truyền thông, xoay sở ôn định

và linh hoạt) Với sự phát triển về hệ thông điều khiển và kiểm soát an toàn nên xe Torklift điện có khối lượng nhẹ hơn vả số lượng các cụm chỉ tiết chỉnh cũng giảm được còn một phần ba so với xe Forklift sử dụng động cơ đốt trong, hình đáng của

xe forklif điện cũng nhỏ gọn hơn (Hình 2.8)

Hệ truyền động giúp cho xe di chuyên lả hai đông cơ điện được bọc kin tránh

không cho bụi và nước lọt vao, hai động cơ nay được đặt ở câu trước tạo thành hệ

truyền động kép, hệ thông truyền động nảy đảm bảo cho xe di chuyên thẳng ngay

cả trên đường có tuyết, đường trơn vả ướt, hoặc trên đường gập ghẻnh Hệ thong

phanh đĩa sử dụng dầu trợ lực được bao kín hoàn toàn và cỏ khả năng chồng thắm nước giúp cho hệ thống phanh an toàn và tin cậy hơn khi di chuyên ngoài trời hoặc

ở các cảng cá, chợ, kho bảo quản lạnh vả những nơi cỏ độ âm cao, hệ thông phanh

có độ bên hơn 10.000 giờ (được kiểm tra bởi Komatsu), giảm chỉ phí bảo đưỡng

Hinh 2 8 Xe forklift din va forklift déng co dét trong

Chiều cao của phần kết nỗi giữa trục sau và khung gầm đã được nâng lên, do

đó giảm khoảng cách xoay ngang của thủng xe tải xuông khoảng một nửa so với

các mẫu xe thông thường, nhờ vậy mà tăng tỉnh ôn định hơn khi xe khi quay vòng

hoặc khi nâng hảng cao Äc quy được đặt ở vị trí thấp và sử dụng lốp có câu hình

35

thấp với độ ben bam mat đường cao dam bảo quay vòng an toàn vả ôn định ngay

ca ở những nơi hẹp Tỉnh năng an toàn cũng được trang bị trên xe để đảm bảo an

toàn hơn nữa cho người vận hành, hệ thống nâng hạ sẽ không được kích hoạt khi

người vận hành không được che chắn an toàn, trong trường hợp nảy, hệ thông truyền động cũng tự động dừng, vi vậy sẽ ngăn ngừa được các tai nạn như bản tay

hoặc ngón tay bị kẹt ở hệ thông nâng hạ và các lỗi bất cân Công tắc tiến-lủi được gắn vào cân điêu khiến cho phép xe kiểm soát được tải và có thê thay đổi chiêu chuyển động, giảm đáng kế các thao tác đổi với người vận hành trong quá trình lam việc liên tục Chức năng điều khiển áp suất thủy lực của hệ thống nâng ha được điều khiển bởi thiết bị xử lý thông qua một máy tỉnh chuyên dụng, vì vậy có

thể khởi động và dừng hoạt đồng nâng/hạ một cách trơn tru, với hệ thông điều

khiển nảy sẽ giảm đáng kể hiện tượng rung lắc tác động lên hệ thông giảm chan

khi xe di chuyên, đồng thời giữ cho hàng hoá không bị đỗ xuống và giảm bớt căng thẳng cho người vận hành mả không phải tập trung vào hàng hoá

StarteEhydcawie | [ End of hydraulic]

pressure fixing Pressure fixing

Hình 2 9 Giảm hiện tượng rung lắc ở xe forkljft điện

Nguồn năng lượng trên xe nâng điện gồm có hai hệ thông đó là pin điện đóng

vai trở như lä nguồn dự trữ và cung cấp năng lượng điện thông thường và hệ thông các tụ điện là nguồn dự trữ và cung cấp năng lượng kiểu điện năng, để nạp điện

cho xe nâng điện sẽ là một hệ thông sạc nhanh vả bộ điêu khiên tích hợp cho hệ thống được trang bị đề nạp năng lượng dự trữ cho các pin trên xe, các tâm pin được

nổi lại với nhau tạo thành Ac quy kin và không cần đồ nước và động cơ sử dụng trên xe là động cơ điện xoay chiều (AC) do vậy không cân phải bảo dưỡng thường, xuyên Hệ thông siêu tụ điện và bộ sạc nhanh giải quyết được các điểm yếu của xe tải chạy bằng điện thông thường, nhở vậy xe nâng điện có thẻ kiểm soát được công, suất tôi tru và làm việc trong khoảng thời gian dài hơn so với xe nâng điện thông,

thường Xe nâng điện cỏ trang bị hệ thông siêu tụ điện tiết kiệm điện năng tiêu thụ đến 20% và có nhưng tru điểm so với xe hybrid củng kích cỡ như:

— _ Tiết kiệm năng lượng tối đa 20%, CO› giảm 20%,

— Không sập nguồn khi ắc quy yêu và đang ở giai đoạn phóng điện cao

— Hiệu suất làm việc cao hơn

36

Thời gian hoạt động lâu hơn (Lối đa lá 11 giờ Hên tục)

—_ Đă không cần phả

ñ Thêm mide

—_ Xe buýt điện bánh hơi

2.3.1 Xe buýt chạy bằng lưới điện

Xe buýt điện bánh hơi (Trolleybus) bái đầu sử dụng từ ngày 29 tháng 4 năm

18R2, khi Tiến sĩ Frost Wemer Siemens tinh din "Elektromote" tai ngaai 6

Berlin Tlién nay, có khoảng 300 hệ thống xe buýt bánh hơi vẫn đang hoạt động trong các thành thị của 43 quốc gia Xe buýt điện bánh hoi là xe buýt chạy bằng

năng lượng diện do hai dây diện (đây dương va day âm) ở phúa bên trên của nóc

xe cấp thông qua hai cần dẫn diện dặt trên nóc xe (Hình 2.10) Xe buýt diện bánh

hơi khác với tàu điện hoặc xe diện lả không sứ dụng các thanh ray làm dường di,

nguồn điện cụng cấp cho động cơ điện được lây tù điện lưới quốc gia đá được

p là 600V hoặc 750V (Hình 2.10) Can

dẫn điện tr đây nguồn xuống bộ chuyên đổi dòng điện được gắn trên nóc cửa xe

và có độ đài lả 6m, cả hai cần có thể xoay tròn đo vậy xe buýt điện bánh hơi có thể

chuyển động cách đây điện nguẫn khoảng 4 5m Xe buýt điện bánh hơi thường dược thiết kế dạng xe hai cau voi than don đài khoảng tử 11m dến 12m vả chứa

dược khoảng 85 dến 115 hành khách (Hinh 2.12) Đôi khi cũng có những xe ba

cầu với thân đôi và có khóp nỗi, chiều dải của xe này thường 15-1¥m và chớ dược

145 đến 180 hành khách (Hình 2.13) Tốc độ vận

Đánh hơi lương lự như tốc độ của xe buýt và xe điện, dao động từ 15 dén 35 km/h,

chuyển đổi thành dòng một chiều với điện

ảnh trưng bình của xe buýt điện

Theo mức sử dụng trang hình và lưu lượng phương tiện thông thường,

điện bánh hơi kiểu thân đơn có thể chỏ 2.500 - 3.500 hãnh khách mãi giờ và xe

Thân đôi có thẻ chớ 4.000 - 4.500 hanh khách mỗi giờ Ngoài hai loại xe buýt điện

bánh hơi phỏ biến như trên còn cỏ xe ba thân bón trục hoặc xe hai tẳng (Hình 2.14

và hình 2.15) [13]

Dộng cơ xe bượt điện bánh hơi thường được thiết kẻ với một động cơ kéo

duy nhất, tuy nhiên đổi với xe nhiều thần có khớp nói thường được thiết kế với hai động cơ kéo Với sự phát triển động cơ điện như hiện nay, động cơ điện kéo là

động cơ dién 1 chidu hoặc động cơ điện không déng bé ba pha Để giảm tốn thát

trên đường truyền công s c động cơ điện có thể truyền động rực tiếp đến các

bánh xe và số lượng của động cơ điện phải phù hợp với số bánh xe chỗ động Công

suất của mỗi xe nằm trong khoảng từ 110 đến 180 kW, lực kéo khi khởi động xe

một thân lên tới 22 : 30 KN và đối với xe có khép nỗi là 44 : 52 EN, tắc độ tôi đa

Thường là 60 km⁄h và ít khi lên đến 80 km⁄h, gia tốc trumg bình có thể lên đến 1,5 ưa! [14]

TƯu điểm của xe buýt điện bánh hơi so với xe buýt truyền thông là:

Dé dang đạt được mô men cao ở vùng tốc độ thấp và khi tăng tốc độ của

xe, mô men giám khi động cơ lam việc ö vùng tốc độ cao Do dé, xe buýt diện bánh hơi không cần hộp số

— Déng co điện cho phép làm việc ở điều kiện quá tãi, thời gian tăng tốc ngắn hơn vả lên đốc dé đàng hơn

—_ Hệ thếng phanh điện hiệu quả hơn và ít làm mài mẻn các phân tir ma sat

của phanh, giảm đáng kế chỉ phí bảo đưỡng xe

—_ Thân thiên với môi trường hơn vi khi thải gần như bằng không và tiếng ổn rất thập

Hiệu suất sử dụng năng lượng cao hơn so với động cơ đốt trong,

—_ Khả năng áp đụng tự động hóa trong tắt cả các phân đoạn hoạt động của xe

dé dàng hơn

—_ Điều khiến phương tiện don gian va dé dang hon

Chi phí khẩu bao hàng năm thấp hơn là do vòng đời của xe buýt điện bánh bơi trưng bình từ 15 đến 22 năm nhưng và xe buýt truyền thang Lit 10 dén

13 nằm

—_ Có khả năng thu hỏi năng lượng diện quay lại chính mạng lưới diện cưng

cấp khi thực luện phanh xe

— Không chịu sự tác động của các tiêu chuẩn khí thải TURO 4, EURO $5, EURO 6

Trước những yêu câu khắt khe về khí thải tại những thành phỏ lớn, xe buýt điện

bánh hoi sẽ là một giải pháp hiệu quả thay thê các xe buýt truyền thẳng ở các thành phố lớn Sử dụng xe buýt diện bảnh hơi sẽ cái thiện hoặc định hinh lại giao thông,

công, cộng ớ các thành phỏ lớn của Việt Nam Luy nhiên khi sử dụng xe buýt điện

bánh hơi làm phương tiện giao thông cần phải xem xét đến các vẫn đề sau:

—_ CHủ phí phái sinh đề xây dựng cơ sở hạ tầng dây dẫn trên không và đơn giá cao hơn so với xe buýt tiêu chuận

— Chi phi van hanh hên quan đến việc duy Irì nguồn lực bổ sưng của cơ sở hạ

tẳng dây điện trên không, sự tôn tại của gác phương tiện giao thông đô thị khác

— Cac van dé vé kién tric do su tén tại của dây diện trên cao làm giảm giá trị

của không gian đỏ thị, đặc biệt là ở trung tâm thành phó

Cáo quyết dịnh trước dây về việc phát triển các phương tiện giao thông khác, chẳng bạn như xe buýt chạy bằng khi thiên nhiên

— Cac van 48 vé hinh anh khi phương tiện giao thông đô thị không hiện đại

— Chi phi san xuất xe buýt điện bánh hơi đất hơn 80% so với xe buýt truyền thông, tay nhiên nêu sản xuất hàng loại với số lượng lớn thì giá của xe buýt điên bánh hơi sẽ giảm xuống rất nhiều

38

Chỉ phí duy trì bảo dưỡng và vận hành đường dây điện để xe buýt điện bánh hơi hoạt động binh thường là khả lớn

Tốc độ vào cua thấp hơn so với xe buýt truyền thống

Cần phải tăng hơn nữa sản lượng điện được sản xuất ra

Phải có hệ thống chống giật ở cửa xe và trong xe vì động cơ sử dụng điện

áp rất cao (khoảng 600 V đến 750 V)

Hình 2 10 Sơ đồ câu tạo xe điện bánh hơi

1 Đường dây điện 9 Viễn dùng đề trang trí

2 Điểm đền, tuyển đường, 10 Móc khoá

3 Kinh chiều hậu 11 Dây điều khiển

4, Đèn pha 12 Đâu tiếp điện

5 Cửa lên 13 Cần dẫn điện

6 Câu bị động, 14 Móc thu giữ cân dần điện

7 Cửa xuống, 15 Cực điện

8 Cau chủ động, 16 Số hiệu của tuyển xe

Braking Resistor Hình 2 11 Hệ động lực của xe điện banh hoi

39

Hình 2 14.Xe điện bánh hơi ba thân

40