Mỹ Đông, Ngày 28 tháng 2 năm 2015 BÁO CÁO DỰ ÁN CUỘC THI KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐỀ TÀI: SẢN XUẤT ĐIỆN TỪ THÔNG GIÓ I.Tổng quan: 1/ Lí do chọn đề tài: Hiện nay, ở Việt Nam và các nước trên thế
Trang 1PHÒNG GD&ĐT THÁP MƯỜI CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG THCS MỸ ĐÔNG Độc lập – Tự do – Hạnh phúc.
Mỹ Đông, Ngày 28 tháng 2 năm 2015
BÁO CÁO DỰ ÁN CUỘC THI KHOA HỌC KỸ THUẬT
ĐỀ TÀI: SẢN XUẤT ĐIỆN TỪ THÔNG GIÓ
I.Tổng quan:
1/ Lí do chọn đề tài:
Hiện nay, ở Việt Nam và các nước trên thế giới với áp lực về phát triển kinh
tế mạnh mẽ thì nhu cầu cung ứng nguồn năng lượng, trong đó việc cung ứng năng lượng điện năng là vô cùng thiết yếu Với nhu cầu quan trọng đó thì ngày càng nhiều các nhà máy điện được xây dựng dẫn đến ô nhiễm môi trường kèm theo
Xu hướng thế giới ngày nay tìm kiếm các nguồn năng lượng thay thế nguồn năng lượng truyền thống như năng lượng hạt nhân, năng lượng nước, năng lượng hóa thạch và hướng tới các nguồn năng lượng sạch như : năng lượng mặt trời, năng lượng gió và cũng từ đó hàng loạt các phát minh, sản phẩm kĩ thuật ra đời để tận dụng các nguồn năng lượng khác biến thành điện năng tích trữ sử dụng phục vụ cho đời sống
Các sản phẩm, thiết bị thu nạp năng lượng trên thế giới và trong nước hiện nay rất phong phú có thể thấy như:
* Giày thông minh tạo ra điện:
Hình 1: Giày thông minh tạo ra điện.
Được tích hợp trong giày một thiết bị sẽ tạo ra năng lượng khi gót chân người đi chạm đất Trong khi đó, thiết bị còn lại sinh năng lượng khi chân chuyển động nhịp nhàng và tiến về phía trước như đi bộ hay chạy.( trích VnExpress )
Trang 2*Sản xuất điện từ năng lượng sóng biển:
Hình 2: Thiết bị tạo ra điện bằng sóng biển của ông Lê Thanh Bình – Đông Hà
- Quãng Trị.
Chiếc máy có 5 bộ phận chính, gồm bánh phao, đòn bẩy, trục quay, thanh răng và bánh đà, trong đó, bánh phao được gắn vào hệ thống đòn bẩy kết hợp thanh răng bánh răng và trục bánh đà biến giao động của sóng biển qua cơ đòn bẩy làm xoay trục quay
và máy sẽ phát ra điện Hệ thống bánh phao sẽ tự điều chỉnh phù hợp với mực nước khi thủy triều lên xuống Toàn bộ cơ cấu máy phát điện được đặt trên cạn (trích tin tuc)
*Hệ thống sản xuất điện bằng sức gió ( cánh quạt gió)
Hình 3: Hệ thống sản xuất điện bằng sức gió:
Gió tác động vào cánh quạt quay làm quay máy phát điện tạo ra điện.
Trang 3*Thiết bị sản xuất điện từ năng lượng mặt trời (pin mặt trời):
Hình 4: Pin mặt trời
Khi nhận ánh sáng mặt trời trong pin xảy ra sự truyền năng lượng từ ánh sáng mặt trời tới các electron trong pin tạo ra điện ( trích physics.org )
Với nhiều cách thức con người đã tận dụng được các nguồn năng lượng tạo
ra điện Từ những dao động, chuyển động … tạo ra lượng điện nhỏ và sẽ được tích trữ (nạp) vào pin để sử dụng được lâu dài
Thực tế tại địa phương là khu vực Miền tây Nam bộ với đặc điểm thời tiết nóng và gió nên nhiều hộ gia đình cũng như một số xí nghiệp có lắp hệ thống thông gió (quả cầu hút nhiệt) để giảm nóng cho ngôi nhà cũng như cho xí nghiệp
Hình 5: Lắp hệ thống thông gió trên máy nhà
Trang 42/ Mục tiêu đề tài:
Với mục tiêu tạo ra điện từ hệ thống thông gió Để phục vụ cho thắp sáng, học tập và làm việc của các hộ gia đình mỗi khi cúp điện nhằm giảm chi phí tiền điện
Bên cạnh đó việc áp dụng dự án có thể góp một phần điện năng để thắp sáng trong các nhà kho, phân xưởng ở các xí nghiệp …
3/ Giới hạn phạm vi nghiên cứu:
Do thời gian và điều kiện kĩ thuật nên em chỉ nghiên cứu ở trên mô hình tương tự và nơi địa phương nơi em sống
Dự án này chỉ giới hạn trong phạm vi kĩ thuật điện và áp dụng cho những nơi có sử dụng hệ thống thông gió
4/ Phương pháp nghiên cứu:
Em thực hiện nghiên cứu trên lí thuyết từ các bài học về máy phát điện, các loại nhà máy phát điện và các nguồn tài liệu khác có liên quan
Em sử dụng phương pháp thực nghiệm là bố trí thí nghiệm và thực hiện thí nghiệm trên mô hình tự làm
II Nội dung:
1/ Khảo sát đặc tính:
Thực tế tại địa phương có khoảng 40% các hộ gia đình, xí nghiệp có sử dụng
hệ thống thông gió để làm mát
Với đặc tính hoạt động dựa vào sự đối lưu không khí và khi có gió cũng hoạt động được Nói một cách khác là các thông gió đều hoạt động (quay) liên tục 24/24
Hình 6: Sử dụng thông gió tại địa phương
Qua quan sát ở gia đình và tại địa phương nơi em sống, kết hợp với kiến thức đã học Em biết rằng mỗi khi quay thì các thông gió tạo ra một cơ năng và em
Trang 5muốn tận dụng cơ năng đó để tạo ra điện phục vụ cho việc thắp sáng ở gia đình
em, trong học tập hoặc trong những lúc cúp điện Như thế sẽ giúp gia đình giảm bớt một phần chi phí tiền điện
Chính vì thế, em nghiên cứu cách để tạo ra điện từ thông gió Nạp điện đó vào pin tích điện để sử dụng được lâu dài
2/ Thiết kế sản phẩm:
Bộ sản phẩm sản xuất điện từ thông gió được lắp đặt trên cơ sở từ hệ thống thông gió ta lắp thêm các bộ phận như cuộn dây điện từ, nam châm, bộ sạc, pin tích điện và hệ thống đèn led Cụ thể các bộ phận như sau:
*Hệ thống thông gió:(loại nhỏ)
Đường kính: 45 cm
Chiều cao: 55 cm
Chiều rộng: 45 cm
*Cuộn dây điện từ:
Hệ thống dùng 4 cuộn dây điện từ mỗi
cuộn có 8000 vòng dây với đường kính dây
quấn là 0.3mm
Bên trong ống dây đặc lõi thép để
tăng từ tính
Hình 7: Bộ thông gió
Hình 8: Cuộn dây điện từ
Trang 6*Nam châm: Dùng nam châm vĩnh cửu
mạnh, hệ thống dùng 6 nam châm
Kích thước: tương ứng dài, cao, rộng
( 4cm* 0.3cm* 2cm)
*Bộ sạc và pin tích điện:
Gồm bộ mạch sạc (chỉnh lưu dòng
điện xoay chiều thành dòng điện một chiều),
pin để tích điện
Hình 11: Sơ đồ mạch chỉnh lưu của bộ sạc.
*Hệ thống đèn led: Tận dụng đèn bàn cũ hoặc đèn pin để sử dụng lại các
bóng đèn led
Hình 9: Nam châm
Hình 10: Sạc và pin
Hình 12: Hệ thống đèn
Trang 73/ Lắp ráp sản phẩm:
Hình 13: Sơ đồ lắp ráp hệ thống
*Lắp các cuộn dây vào đế của thông gió:
Các cuộn dây
Đế thông gió
*Lắp nam châm vào các thanh của phần quay thông gió:
Các miếng nam châm vĩnh cữu
Phần quay và thanh đỡ
THÔNG GIÓ
Trang 8Hình 14: Lắp các cuộn dây và nam châm vào thông gió
*Lắp thống sạc, pin và hệ thống đèn
Hình15: Lắp bộ sạc, pin, đèn vào giá
Trang 9Hinh16: Sản phẩm hoàn chỉnh 4/ Thực nghiệm sản phẩm: Đo, ghi nhận số liệu
Hình 17: Cho thông gió hoạt động đo hiệu điện thế, cường độ dòng điện
Khi thông gió quay tạo ra được dòng điện nhờ hiện tượng cảm ứng điện từ,
ta dễ dàng đo được hiệu điện thế, cường độ dòng điện bằng đồng hồ đo điện
Đánh giá kết quả:
*Bảng kết quả thực nghiệm:
QUAY HIỆU ĐIỆN THẾ DÒNG ĐIỆN CƯỜNG ĐỘ GHI CHÚ
Trang 100 20 40 60 80 100
số vòng/ phút
*Biểu đồ sự thay đổi các đại lượng theo bảng kết quả:
Biểu đồ tốc độ quay của thông gió trong 3 lần thực nghiệm theo số vòng/ phút
Biểu đồ hiệu điện thế ở đầu ra của thông gió trong 3 lần thực nghiệm theo đơn vị Vôn( V)
0 1 2 3 4 5
Vôn
0 5 10 15 20
MiroAmpe
Trang 11Biểu đồ dòng điện ở đầu ra của thông gió trong 3 lần thực nghiệm theo đơn vị
Micro Ampe (µA)
Từ kết quả thực nghiệm cho thấy ta dễ dàng tạo ra điện năng từ hệ thống thông gió, tận dụng nguồn cơ năng của thông gió để tạo ra điện phục vụ cho việc thắp sáng ở gia đình em, trong học tập hoặc trong những lúc cúp điện
Thực hiện lắp ráp dễ dàng, các nguyên liệu và thiết bị lắp có sẳn trên thị trường
Sản phẩm có độ bền cao khoảng 10 năm trong đó chỉ có pin khoảng 3 năm phải thay mới
Giá thành của sản phẩm không cao khoảng trên dưới 1 triệu đồng nếu tính cả
bộ thông gió mới Nếu hộ gia đình hoặc các xí nghiệp có sẳn thông gió chỉ cấn lắp thêm bộ sạc, pin trữ điện, các cuộn dây điện từ, nam châm thì giá còn thấp hơn nữa chỉ khoảng 300.000 đồng
Hệ thống phát điện bằng thông gió này có thể sử dụng trong các hộ gia đình, các xí nghiệp, nhà kho… Có thể dùng lượng điện năng này thắp sáng hành lang, kho, trong gia đình … giúp giảm bớt chi phí tiền điện
Ưu điểm: So với các hệ thống khác như tua bin gió hay pin mặt trời thì hệ
thống sản xuất điện bằng thông gió giá thành thấp hơn nhiều, có độ bền cao, dễ lắp đặt không gây choáng chổ, hay nguy hiểm cho người sử dụng
Do đặc tính hoạt động dựa vào đối lưu không khí và gió nên hệ thống gần như phát ra điện liên tục trong ngày Nên tạo ra dòng điện ra liên tục, có thể cấp trực tiếp cho các đèn led phát sáng có công suất phù hợp
Hạn chế: Công suất phát điện thấp.
III Kết luận và kiến nghị:
1/ Kết luận:
Đã chế tạo và thực nghiệm thành công bộ thu thập năng lượng từ thông gió với thông số:
Hệ thống thông gió (loại nhỏ): Đường kính: 45 cm; Chiều cao: 55 cm; Chiều rộng: 45 cm Với 6 nam châm và bốn cuộn dây ( đường kính dây là 0.3mm, quấn 8.000 vòng/ cuộn) Tùy theo tốc đô quay tạo ra được điện năng như sau:
Bảng kết quả thực nghiệm:
QUAY HIỆU ĐIỆN THẾ DÒNG ĐIỆN CƯỜNG ĐỘ GHI CHÚ
Trang 122 70 vòng / phút 3V 15A
Với điều kiện tại địa phương, khu vực nóng và gió Hệ thống thông gió được nhiều người dân sử dụng Ta chỉ cần lắp thêm các nam châm, các cuộn dây và bộ sạc có thể tạo ra điện năng từ các thông gió này Lượng điện năng này có thể dùng phục vụ một phần cho thắp sáng trong gia đình hoặc hỗ trợ việc học tập, trong nhà kho, xí nghiệp và thắp sáng khi cúp điện
Với kết quả thực nghiệm trên mô hình thì hệ thống sản xuất điện từ thông gió hoàn toàn có thể ứng dụng vào thực tế, giá thành thấp, dễ lắp đặt…
Khi áp dụng dự án này vào thực tiễn sẽ góp phần tiết kiệm nguồn năng lượng điện trong sinh hoạt gia đình, trong các xí nghiệp Sẽ giảm được chi phí tiền điện.Tận dụng được nguồn năng lượng sạch để tạo ra điện
Mặt khác với dự án này sẽ là động lực thúc đẩy ý tưởng sáng tạo, mang khoa học công nghệ phục vụ lợi ích xã hội, nâng cao giá trị cuộc sống
2/ Kiến nghị:
Với kết quả đạt được, sẽ tiếp tục nghiên cứu các thông số về thiết bị,
vị trí lắp đặt, liên hệ với các cơ quan chức năng và xí nghiệp hỗ trợ chi phí và thực nghiệm trên các thông gió thật để tăng hiệu suất của hệ thống thu thập năng lượng
từ thông gió và giảm giá thành sản phẩm