Bài giảng Năng lượng tái tạo - Chương 2: Năng lượng gió - ThS. Nguyễn Bá Thành

Chương này được biên soạn nhằm cung cấp cho sinh viên: Tổng quan về năng lượng gió, tiềm năng phát triển năng lượng gió tại Việt Nam, các kiểu turbine gió, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của turbine gió, mối quan hệ giữa các thông số trong máy phát điện gió, lưu đồ thiết kế máy phát điện gió công suất nhỏ. Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Năng lượng tái tạo - Chương 2: Năng lượng gió - ThS. Nguyễn Bá Thành Chương 2 Năng lượng gió1Chươngnàyđượcbiênsoạnnhằmcungcấpchosinhviên: o Tổngquanvềnănglượnggió. o TiềmnăngpháttriểnnănglượnggiótạiViệtNam. o Cáckiểuturbinegió. o Cấutạovànguyênlýhoạtđộngcủaturbinegió. o Mốiquanhệgiữacácthôngsốtrongmáyphátđiệngió. o Lưuđồthiếtkếmáyphátđiệngiócôngsuấtnhỏ.Câuhỏichương2:Câu1:Anh/chịhãytrìnhbàylịchsửsửdụngnănglượnggiócủaloàingười?Câu2:Anh/chị hãychobiếtthựctrạng,tiềmnăng ứngdụngnănglượnggiótạiViệt Nam.Câu3:Anh/chịhãytrìnhbàycáckiểuturbinegió?Sosánhmáyphátđiệngiótrụcđứngvà trụcngang?Câu4:Cấutạovànguyênlýhoạtđộngcủaturbinegió?Câu5:Cácyếutốảnhhưởngđếnhiệusuấtmáyphátđiệngió?ThS.NguyễnBáThành Chương 2 Năng lượng gió2Chương2:Nănglượnggió2.1LịchsửứngdụngnănglượnggióHàngnghìnnămnayconngườiđãbiếtkhaithácsứcgióđểvậnhànhcáccỗmáyphụcvụchocuộcsốngcủamình,từ việcdựavàosứcgióđể dongbuồmrakhơichođếnvận hànhcácmáybơmnướchayxayngũcốc.Hình ảnhcốixaygiótrênnhữngmiềnquê phươngTâyđãtrởnêntiêubiểuquanhiềuthếkỷ[12]. Hình2.1.TurbinegióđầutiêncủaCharlesF.Brush,Cleveland,Ohio1888[25]Đếncuốithế kỷ 19chiếcmáyphátđiệndùngsứcgióđầutiênrađời,vớitêngọilàturbinegióđể phânbiệtvớicốixaygió(biếnnănglượnggióthànhcơ năng).CharlesFBrush đã tạo ra chiếc turbine gió có khả năng phát điện đầu tiên trên thế giới tại Cleveland,Ohiovàonăm1888[20].Giốngnhưmộtcốixaygiókhổnglồcóđườngkính17mvới144cánhbằnggỗmỏng,Hình1.1.Năm1891nhàkhítượnghọcngườiĐanMạchPoulTheMuleCourxâydựngmộtturbinethử nghiệm ở Askov–ĐanMạch,Hình1.2. Turbinegiónàycómộtrôtobốncánhkiểucánhmáybayvàcótrụcquaynhanhhơn.Năm1922,kỹsưngườiPhầnLanS.J.Savoniusđãcảitiếnnguyênlýđẩycủakháiniệm trụcđứngbằngcáchthaythếcánhbuồmbằnghaicốchìnhtròn,Hình1.3.Năm1931,kỹThS.NguyễnBáThành Chương 2 Năng lượng gió3sư ngườiPhápGeorgeDarrieusphátminhraturbinegiótrụcđứngDarrieus.Dựavào nguyênlýkéo,turbinenàycóhai(hoặcnhiềuhơn)cánhmềmdạngcánhmáybay.Mộtđầucánhgắnởđỉnhvàmộtđầugắnxuốngđáycủatrụcđứngchínhturbine,giốngnhưmộtcáimáyđánhtrứngkhổnglồ.Sauđónhữngmẫuthiếtkế đượccảitiếnvớicánh quạtcórãnhđểhiệusuấtturbinecaohơn.Năm1950kỹ sư JohannesJuhl,đãpháttriểnturbinegió3cánhcókhả năngphátđiện xoaychiều,đâychínhlàtiềnthâncủaturbinegióĐanMạchhiệnđại.Cuộckhủnghoảngdầuhoả vàonăm1973,đãlàmchoconngườiquantâmtrở lạiđếntínhthươngmạicủa nănglượnggióvàlàmtiềnđề chosự pháttriểncôngnghệ caohơntạiĐanMạchvàCalifonia. Hình2.2.TurbinegiócủaPoullaCour,Askov,ĐanMạchnăm1897[25] Hình2.3.TurbinegiótrụcđứngkiểuSavonius[26]Tuynhiênmãiđếnnhữngnăm1980,côngnghệ turbinegiómớiđủ thuậnlợiđể tồntại,xétvềmặtkinhtế,đểcácturbinegiócỡlớnphátđiện.HầuhếtcácnghiêncứuvàphátThS.NguyễnBáThành Chương 2 Năng lượng gió4triểnđềutiếnhànhtrênturbinetrụcngang,mặcdùvẫncócácnghiêncứusâuhơntrên mẫuthiếtkếtrụcđứngDarrieus ởCanadavàMỹvàonhữngnăm1970và1980,màđỉnhcaocủanólàchiếcmáyvớiđườngkínhrôtolà100mcócôngsuất4.2MWvớitêngọi“EoleC”tạiCapChat–Quebec,Hình1.4.Tuynhiênnóchỉvậnhànhđượccó6thángthìhưhỏngcánhquạt,dosứcchịuđựngcủacánhquạtquákém. Hình2.4.TurbinegiótrụcđứngDarrieuskiểu“EoleC”,CapChat,Quebec[4]ChâuÂudẫnđầutronglĩnhvựcnănglượnggió,vàonăm1982côngsuấttốiđacủacác turbinegióchỉcó50kW.Đếnnăm1995cácturbinegióthươngmạiđãđạtcôngsuấtlên gấp10lần,tứckhoảng500KW.Trongthờigian đó,chiphíxâydựngcácturbinegió giảmđộtngột,chiphísảnxuấtđiệnnănggiảmđimộtnửa.Mộtsốlượnglớnturbinegiótừcỡlớntrởthànhloạicựcnhỏ, ...