Đề tài sử dụng năng lượng gió thắp sáng buôn làng do nhóm HS khối 11 thực hiện Dự án dự thi ý tưởng khoa học kỹ thuật tỉnh Đắk Lắk năm 2018. Nội dung báo cáo đã xóa ảnh cá nhân để không vi phạm quyền riêng tư của tác giả.
Trang 1BÁO CÁO TÓM TẮT ĐỀ TÀI
Sử dụng năng lượng gió thắp sáng buôn làng
1 Lý do chọn đề tài
Máy phát điện sử dụng năng lượng gió đã được các nhà khoa học trong và ngoài nước nghiên cứu, chế tạo thành công Tuy nhiên giá thành rất cao, không phù hợp với điều kiện kinh tế của các hộ nghèo trong buôn người đồng bào.
Nhóm chúng em đặt mục tiêu là phải lắp ráp máy phát điện sử dụng năng lượng gió từ những vật liệu và máy móc có sẵn, rẻ tiền, dễ lắp ráp để có nguồn điện “miễn phí” thắp sáng buôn làng
Đó chính là lí do để nhóm chúng em quyết định nghiên cứu đề tài: “ Sử dụng năng lượng gió thắp sáng buôn làng”.
2 Tính mới – tính sáng tạo của đề tài
Máy phát điện gió trên thị trường đã có rất nhiều nhưng giá thành cao,
không phù hợp các hộ đồng bào dân tộc thiểu số
Nhóm chúng em nghiên cứu, lắp ráp máy phát điện gió giá rẻ, đơn giản, phù hợp với vùng đồng bào dân tộc thiểu số Đó chính là điểm mới, sáng tạo của đề tài này
3 Mục tiêu
Lắp ráp máy phát điện sử dụng năng lượng gió từ vật liệu có sẵn, rẻ tiền để thắp sáng buôn làng.
4 Phương pháp thực hiện
Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Phân tích, tổng hợp và hệ thống hóa các vấn đề lí luận về nguồn năng lượng gió, máy phát điện gió, trong sách, báo, thông tin trên Internet có liên quan đến vấn đề nghiên cứu.
Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Thiết kế phương án, vẽ sơ đồ nguyên lí, sưu tầm thiết bị, lắp ráp, thử nghiệm và đo đạc kết quả,
5 Những kết quả nghiên cứu đã đạt được
Trang 2- Lắp ráp thành công máy phát điện năng lượng gió từ các vật liệu, thiết bị rẻ tiền.
- Hệ thống máy phát điện gió này có giá thành rẻ, có thể tự lắp theo sơ đồ hướng dẫn để sử dụng năng lượng điện "miễn phí" thắp sáng các buôn làng xa xôi, các hộ gia đình đồng bào dân tộc thiểu số chưa có điện.
7 Kết luận
Sau một thời gian nghiên cứu, tìm tòi cùng với sự hướng dẫn nhiệt tình của
cô Võ Thị Thúy Liễu, giáo viên bộ môn vật lí, trường THPT , dự án: ”Sử dụng năng lượng gió thắp sáng buôn làng" của nhóm chúng em đã hoàn thành và hoạt
động tốt, có tính ứng dụng cao Sản phẩm cung cấp điện miễn phí cho các hộ đồng bào dân tộc thiểu số chưa có điện lưới, các hộ đồng bào nghèo, ở xa điện lưới quốc gia.
Em xin chân thành cảm ơn Ban tổ chức cuộc thi Khoa học Kĩ thuật dành cho học sinh phổ thông, cảm ơn cô giáo hướng dẫn và quý thầy, cô giáo đã động viên, giúp đỡ và tạo điều kiện cho chúng em hoàn thành đề tài này.
, ngày 30 tháng 11 năm 2015
NHÓM TRƯỞNG
Trang 3BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
GIỚI THIỆU
I LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Trong chuyến thăm buôn kết nghĩa của trường THPT , Buôn Ja Wầm B, xã Ea Kiết vào cuối năm 2014, chứng kiến nhiều hộ gia đình chưa có điện sinh hoạt, trong khi
đó tại buôn này có một nguồn năng lượng gió dồi dào Lúc này, trong đầu chúng em lóe lên một câu hỏi: mình có thể giúp đồng bào nghèo biến gió thành điện năng được không? Câu hỏi này đã theo đuổi chúng em nhiều tháng liền và thúc đẩy chúng em tìm câu trả lời
Máy phát điện sử dụng năng lượng gió đã được các nhà khoa học trong và ngoài nước nghiên cứu, chế tạo thành công Tuy nhiên giá thành rất cao, không phù hợp với điều kiện kinh tế của các hộ nghèo trong buôn
Nhóm chúng em đặt mục tiêu là phải lắp ráp máy phát điện sử dụng năng lượng gió từ những vật liệu và máy móc có sẵn, rẻ tiền, dễ lắp ráp để có nguồn điện “miễn phí” thắp sáng buôn làng
Từ những kiến thức đã học về cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy phát điện
xoay chiều, cùng với sự hướng dẫn tận tình của cô giáo Võ Thị Thúy Liễu - giáo viên bộ
môn vật lí, sự giúp đỡ và động viên của gia đình và nhà trường, nhóm chúng em quyết
định nghiên cứu đề tài: “ Sử dụng năng lượng gió thắp sáng buôn làng”.
II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Lắp ráp máy phát điện sử dụng năng lượng gió từ vật liệu có sẵn, rẻ tiền để thắp sáng buôn làng
III GIẢ THUYẾT KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI
Nếu lắp ráp thành công máy phát điện sử dụng năng lượng gió từ vật liệu có sẵn,
rẻ tiền sẽ giúp buôn làng người đồng bào có điện để sử dụng trong sinh hoạt Góp phần xây dựng nông thôn mới, xóa đói giảm nghèo cho vùng đồng bào dân tộc thiểu số
IV HIỆU QUẢ KINH TẾ - XÃ HỘI
Dự án lắp ráp máy phát điện sử dụng năng lượng gió từ vật liệu có sẵn, rẻ tiền, giá thành thấp nhưng mang lại hiệu quả kinh tế cao Hàng tháng có điện sử dụng mà không tốn tiền điện Con em người đồng bào có điện để học hành Máy phát điện nhỏ gọn, có thể sử dụng tại gia đình, thắp sáng đường làng, nương rẫy, Dự án góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống của đồng bào buôn kết nghĩa nói riêng và các buôn làng nói chung
Trang 4PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
I NGHIÊN CỨU CẤU TẠO VÀ SƠ ĐỒ LẮP RÁP CÁC BỘ PHẬN
1 Máy phát điện xoay chiều một pha
- Phần stator: Sử dụng stator quạt trần cũ của các cơ quan, trường học thanh lí
- Phần rotor: Sử dụng rotor của quạt trần gắn thêm nam châm tháo ra từ các ổ cứng máy
vi tính đã hỏng (mua từ tiệm phế liệu hoặc thu gom từ phòng máy vi tính của các trường học)
2 Hệ thống cánh quạt gió
- Sử dụng thanh sắt, tấm aluminum lắp ráp như hình vẽ
- Mép bên trái của tấm aluminum ta uốn cong với bán kính cong 14 mm
- Thiết kế kiểu cánh quạt trục đứng sẽ thuận lợi hơn vì quạt có thể quay theo mọi hướng gió, hệ thống không bị rung lắc khi gió mạnh, không cần bộ phận định hướng gió
3 Mạch sạc ắc quy (Lấy từ đèn sạc xách tay cũ)
4 Giá đỡ máy phát điện
Lắp ráp từ vành bánh xe máy, thanh sắt V 3 và sắt trụ 20 mm, 25mm
II CHUẨN BỊ VẬT LIỆU THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ
1 Vật liệu, thiết bị
- Quạt trần cũ: 1 cái
- Nam châm vĩnh cửu: 14 miếng
- Thanh sắt hộp chữ nhật
10x20mm: 1m
- Aluminum: 0,4m x 1,5m
- Ắc quy 6V - 4.0 Ah: 1 cái
- Dây điện 1.5mm: 2,0m
- Mạch sạc ắc quy: 1 bộ
- Bóng đèn chữ U: 01 bóng
- Ống tuyp sắt 25: 1,5m
- Ống tuyp sắt 20: 0,2m
- Vành bánh xe máy (cũ): 1 cái
- Sắt V3: 1m
- Keo dán, băng keo điện, sơn và một số phụ kiện khác
- Đai ốc, bu lông 8mm
2 Dụng cụ: cưa sắt, máy khoan, máy mài, máy hàn điện, (có thể thuê của thợ cơ khí)
thước đo độ dài, thước đo góc, mỏ hàn + chì, súng bắn keo, kéo, dao rọc giấy, kìm, tuavit, …
35 cm
50 cm
Trang 5III CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH
1 Lắp rotor của máy phát điện
Trước khi lắp nam châm ta phải tiện bỏ đường kính trong của rotor 5mm, sau đó
cố định nam châm vĩnh cữu vào mặt trong của rotor Mỗi cuộn dây bố trí tương ứng 1 miếng nam châm
Hình 1 Rotor của máy phát điện gió chế lại từ rotor của quạt trần
cũ
Hình 2 Stator của máy phát điện gió (lấy lại Stator của quạt trần cũ)
2 Lắp ráp hệ thống cánh quạt gió
Hình 3 Lắp ráp cánh quạt của máy phát điện gió
3 Chuẩn bị mạch sạc, ắc quy và bóng đèn
Trang 6
Mạch sạc, ắc quy, bóng đèn
Dùng ôm kế để đo điện trở của 3 đầu dây ra theo từng cặp Cặp dây nào có điện trở lớn nhất thì ta lấy cặp dây đó làm đầu ra của máy phát (thường là dây đỏ và dây trắng Hai dây này mắc ở ngõ vào của mạch sạc ắc quy
5 Lắp ráp giá đỡ máy phát điện
Hình 5 Giá đỡ máy phát điện
6 Sản phẩm hoàn thành
Hình 6 Sản phẩm cuối cùng
8 Vận hành và hiệu chỉnh các bộ phận
Hình 7 Thử nghiệm thành công
Trang 7- Ngày 15/11/2015, nhóm tác giả chạy thử nghiệm sản phẩm và đo được các thông số như sau:
+ Tốc độ quay của rotor: 36 vòng/phút
+ Điện áp đầu ra của máy phát điện: 1,5 V - AC
+ Cường độ dòng điện: 3 mA
Vì trời không có gió nên nhóm tác giả sử dụng quạt điện để thổi quay cánh quạt của máy phát điện gió Tốc độ quay của rotor còn thấp, điện áp đo được nhỏ
- Ngày 22/11/2015, nhóm tác giả chạy thử nghiệm sản phẩm ngoài trời có gió mạnh Tốc
độ quay của rotor nhanh hơn nhiều so với lúc thử nghiệm trong phòng (nhóm tác giả không có dụng cụ đo tốc độ quay của rotor) Điện áp đo được lúc này là 7,2 V, cường độ dòng điện đạt 0,3A
Như vậy, sản phẩm hoạt động tốt, ổn định và dòng điện do máy phát tạo ra có thể dùng để nạp ắc quy 6V - 4.0Ah
- Ngày 29/11/2015, nhóm tác giả tiến hành thử nghiệm cho máy phát điện sử dụng năng lượng gió nạp ắc quy Kết quả thu được: Ắc quy 6 V - 4.0 Ah được nạp đầy sau 13 h nạp liên tục
- Qua thử nghiệm cần điều chỉnh một số chi tiết như sau:
+ Điều chỉnh độ cân bằng của 3 cánh quạt để máy phát không bị rung lắc mạnh khi gió to
+ Điều chỉnh độ cong, bề rộng của cánh quạt phù hợp để đạt được tốc độ lớn nhất Kích thước phù hợp của cánh quạt là: 350x500 mm, bán kính phần uốn cong: 14 mm
Trang 8KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Hình 8 Sản phẩm hoàn thành
Máy phát điện sử dụng năng lượng gió do nhóm tác giả lắp ráp đã hoạt động tốt,
ổn định Có thể sử dụng để nạp ắc quy Nếu trời có gió liên tục trong 13 giờ thì ắc quy sẽ được nạp đầy
Giá thành sản phẩm là 300.000 đồng (nếu mua toàn bộ thiết bị) Các thiết bị và vật liệu lắp ráp có sẵn, có thể tận dụng từ đồ điện gia dụng hoặc mua với giá rẻ Thao tác lắp ráp đơn giản, mọi người có thể tự làm theo hướng dẫn đã nêu trên
Thành công lớn nhất của sản phẩm là cung cấp điện miễn phí từ gió cho các hộ đồng bào dân tộc thiểu số với chi phí ban đầu rất nhỏ Góp phần mang ánh sáng về với buôn làng, nâng cao chất lượng cuộc sống của đồng bào buôn kết nghĩa của trường THPT nói riêng, đồng bào các buôn làng xa xôi nói chung
Bên cạnh những ưu điểm, nhóm tác giả cũng nhận thấy sản phẩm có một số điểm hạn chế cần khắc phục như sau:
Trang 9- Cường độ dòng điện do máy phát ra còn nhỏ, do điện trở của các cuộn dây của stator lớn Nên quấn lại các cuộn dây này bằng dây có đường kính lớn hơn
- Tăng đường kính cánh quạt gió để tăng mô men quay cho rotor
- Thiết kế hệ thống hãm chuyển động quay để bảo vệ máy phát khi trời có gió quá mạnh hoặc có bão
- Thiết kế mạch biến dòng chuyển điện áp từ 6V hoặc 12V - DC lên điện áp 220V
- AC để sử dụng cho các thiết bị điện gia dụng thông thường như bóng đèn, quạt máy,
Nhóm chúng em sẽ tiếp tục nghiên cứu để khắc phục những hạn chế trên và hoàn thiện sản phẩm
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ
Sau một thời gian nghiên cứu, tìm tòi cùng với sự hướng dẫn nhiệt tình của cô Võ
Thị Thúy Liễu, giáo viên bộ môn vật lí, trường THPT , dự án Sử dụng năng lượng gió thắp sáng buôn làng của nhóm chúng em đã hoàn thành và hoạt động tốt, có tính ứng
dụng cao Sản phẩm cung cấp điện miễn phí cho các hộ đồng bào dân tộc thiểu số chưa
có điện lưới, các hộ đồng bào nghèo, ở xa điện lưới quốc gia
Với giá thành sản phẩm thấp, có thể tự lắp ráp từ các thiết bị điện dân dụng cũ nên sản phẩm có tính ứng dụng cao, thực tiễn và thân thiện với môi trường Sản phẩm góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống của đồng bào dân tộc thiểu số ở các buôn làng xa xôi
Sản phẩm còn một số điểm tồn tại, tuy nhiên nhóm tác giả sẽ tiếp tục nghiên cứu
để khắc phục các điểm yếu này và hoàn thiện sản phẩm trong thời gian tới
Em xin chân thành cảm ơn Ban tổ chức cuộc thi Khoa học Kĩ thuật dành cho học sinh phổ thông, cảm ơn cô giáo hướng dẫn và quý thầy, cô giáo đã động viên, giúp đỡ và tạo điều kiện cho chúng em hoàn thành đề tài này
Trang 10CưM’gar, ngày 30 tháng 11 năm 2015
NHÓM TRƯỞNG
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1 Các mạch điện thực dụng – KS Nguyễn Đức Ánh, Nhà xuất bản TP Hồ Chí Minh,
1996
2 Mạch điện đơn giản mà lý thú – Đặng Hồng Quang, Nhà xuất bản trẻ, 2002.
3 Các trang web:
http://tailieu.vn/tag/nang-luong-gio.html
http://www.wsetech.com
https://www.youtube.com/watch?v=nxxf-T8Akkk
https://www.youtube.com/watch?v=oaSbk_UVosw