TIỂU LUẬN CUỐI kỳ đề tài các NHÀ máy NHIỆT điện NĂNG LƯỢNG mặt TRỜI

TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

Tình hình nhu cầu sử dụng năng lượng hiện nay trên thế giới

1.1.1 Thực trạng Điện mặt trời ngày nay chỉ chiếm một phần nhỏ trong tổng sản lượng điện của toàn thế giới Số liệu năm 2011 (số liệu của IEA) thì điện năng sản xuất từ năng lượng mặt trời chỉ chiếm chưa đầy 0.01% tổng sản lượng điện toàn thế giới.

Tỷ lệ nhỏ này xuất phát từ nhiều nguyên nhân, trong đó giá thành lắp đặt và chi phí cho mỗi đơn vị điện vẫn cao hơn so với các nguồn năng lượng khác.

Hình 1: Tỉ lệ sản lượng điện tiêu thụ trên toàn thế giới năm 2011[1]

Mặc dù gặp nhiều thách thức hiện tại, năng lượng mặt trời dự báo sẽ phát triển mạnh mẽ trong tương lai gần nhờ vào tiềm năng môi trường vượt trội, với chỉ số phát thải khí độc hại bằng không và chi phí bảo trì, vận hành thấp.

Việc xây dựng ngày càng nhiều nhà máy năng lượng mặt trời và kết nối chúng vào lưới điện là một bước tiến quan trọng Sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật gần đây đã tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình này.

Giá thành điện mặt trời đang giảm nhanh chóng, mở ra cơ hội cạnh tranh với các nguồn năng lượng truyền thống như than đá và dầu mỏ, những nguồn năng lượng này đang dần cạn kiệt.

Năng lượng mặt trời đã trở thành một giải pháp thay thế quan trọng cho các nguồn tài nguyên truyền thống trên toàn cầu Tại Đan Mạch, vào năm 2000, hơn 30% hộ dân đã sử dụng tấm thu năng lượng mặt trời để làm nóng nước Ở Brazil, đặc biệt là ở những khu vực hẻo lánh như Amazon, năng lượng mặt trời luôn giữ vị trí hàng đầu trong việc cung cấp điện Tại Đông Nam Á, Philippines cũng đã sử dụng điện mặt trời để đáp ứng nhu cầu sinh hoạt cho 400.000 hộ dân.

1.1.2 Tình hình sử dụng và điều kiện phát triển nhà máy nhiệt điện năng lượng mặt trời ở Việt Nam.

Việt Nam sở hữu vị trí địa lý thuận lợi, mang lại nguồn năng lượng tái tạo phong phú, đặc biệt là năng lượng mặt trời Với vĩ độ từ 23°23’ Bắc đến 8°27’ Bắc, quốc gia này nằm trong khu vực có cường độ bức xạ mặt trời cao Thành phố Hồ Chí Minh là nơi có tiềm năng lớn nhất, tiếp theo là các tỉnh Tây Bắc như Lai Châu, Sơn La, Lào Cai và vùng Bắc Trung Bộ gồm Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh.

Các nhà máy nhiệt năng mặt trời thường có quy mô lớn, đòi hỏi nguồn tài chính và diện tích đất rộng Hiện tại, chưa có mô hình nhiệt năng mặt trời CSP được áp dụng cho hộ gia đình.

Mặc dù Việt Nam có tiềm năng lớn về bức xạ mặt trời, nhưng hiện tại vẫn chưa có nhà máy điện CSP nào được xây dựng trong nước.

Giới thiệu về năng lượng mặt trời là gì?

Năng lượng mặt trời là quá trình chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng, cho phép chúng ta khai thác cả ánh sáng và nhiệt từ mặt trời.

Nhiệt điện mặt trời, hay còn gọi là điện năng lượng mặt trời tập trung, là công nghệ chuyển đổi bức xạ mặt trời thành nhiệt năng Nhiệt năng này được ứng dụng trong các hệ thống sưởi ấm và đun nấu, mang lại hiệu quả sử dụng năng lượng bền vững và thân thiện với môi trường.

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com nóng, hoặc đun nước tạo hơi nước quay tuabin phát điện cho các nhà máy nhiệt điện.

Quang điện mặt trời là quá trình chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng thông qua các tấm pin năng lượng mặt trời, dựa trên hiệu ứng quang điện trong vật lý.

Năng lượng mặt trời chuyển hóa ánh sáng mặt trời thành điện thông qua hai phương pháp chính: sử dụng pin quang điện (PV) để tạo điện trực tiếp và sử dụng năng lượng mặt trời tập trung (CSP) để tạo điện gián tiếp Hệ thống CSP áp dụng ống kính, gương và các hệ thống theo dõi nhằm tập trung ánh sáng mặt trời từ một khu vực rộng lớn vào một chùm nhỏ, tối ưu hóa hiệu suất năng lượng.

1.2.1 Sơ lược về pin quang điện (Photovoltaics)

Pin quang điện, hay còn gọi là pin mặt trời, là thiết bị chuyển đổi ánh sáng thành dòng điện thông qua hiệu ứng quang điện Chúng hoạt động bằng cách sử dụng ánh sáng mặt trời để tạo ra điện năng, đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển năng lượng tái tạo.

Thời kỳ đầu, pin quang điện chủ yếu sử dụng năng lượng từ các thiết bị nhỏ như máy tính nhờ vào tế bào năng lượng mặt trời Chúng trở thành nguồn điện quan trọng và tiết kiệm chi phí khi việc kết nối với hệ thống điện lưới gặp khó khăn hoặc không khả thi Hiện nay, với chi phí điện mặt trời giảm, năng lượng mặt trời ngày càng được áp dụng rộng rãi, bao gồm cả việc cung cấp năng lượng carbon thấp cho lưới điện.

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com

Hình 2: Sơ đồ đơn giản của một hệ thống điện PV dân dụng được nối vào lưới điện [1]

Hệ thống quang điện (PV) hoạt động bằng cách chuyển đổi năng lượng ánh sáng mặt trời thành dòng điện một chiều (DC) Để sử dụng điện hiệu quả, dòng điện này thường được chuyển đổi sang dạng dòng điện xoay chiều (AC) thông qua máy biến áp Các tế bào quang điện được kết nối bên trong các mô-đun, và các mô-đun này được liên kết với nhau để tạo thành tấm pin, sau đó kết nối với máy biến áp nhằm sản xuất điện với điện áp và tần số mong muốn.

Nhiều hệ thống năng lượng mặt trời (PV) dân dụng được kết nối vào lưới điện, đặc biệt ở các nước phát triển, tạo ra một thị trường lớn Những hệ thống này có tùy chọn sử dụng năng lượng dự trữ Trong một số ứng dụng như vệ tinh, ngọn hải đăng, hoặc ở các nước đang phát triển, pin hoặc máy phát điện bổ sung thường được tích hợp để tạo thành một hệ thống điện độc lập, cho phép hoạt động vào ban đêm và trong các thời điểm thiếu ánh sáng mặt trời.

1.2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Phiến pin quang điện là một thành tựu nổi bật trong lĩnh vực vật lý tinh thể và bán dẫn Nó được hình thành từ nhiều lớp mỏng và phẳng của các vật liệu bán dẫn đặc biệt được xếp chồng lên nhau.

Hình 3: Cấu tạo của một pin quang điện [1]

Có 3 lớp vật liệu chính: lớp trên cùng gọi là silicon loại n (n: negative, âm), vật liệu này có khả năng “phóng thích” các hạt tích điện âm gọi là electron một khi được đưa ra ngoài ánh sáng mặt trời Lớp dưới cùng gọi là lớp p, tích điện dương khi tiếp xúc với bức xạ Mặt Trời (p: positive, dương) Lớp vật liệu ở giữa gọi là lớp chèn (junction), lớp này có vai trò như một lớp phân cách (insulator) giữa lớp n và lớp p Các eletron được phóng thích từ lớp n sẽ di chuyển theo đường ít bị cản trở nhất, tức là di chuyển từ lớp n tích điện âm ở bên trên về lớp p tích điện dương ở bên dưới Như vậy, nếu vùng p và vùng n được nối bởi một mạch điện tạo bởi các dây dẫn mỏng, dòng electron sẽ di chuyển trong mạch điện này, tạo ra dòng điện một chiều có thể được sử dụng trực tiếp hoặc được

“dự trữ” để dùng sau Cường độ dòng điện sinh ra phụ thuộc vào số lượng và phương thức nối các tế bào Mặt Trời trong pin Mặt Trời.

1.2.3 Các dạng hệ thống quang điện

Hệ thống quang điện kết mạng có hai dạng chính: trực tiếp và trữ ắc qui Trong cả hai loại hệ thống này, module quang điện và bộ chuyển AC/DC là hai thành phần thiết yếu Module quang điện chuyển đổi ánh sáng Mặt Trời thành dòng điện một chiều, trong khi bộ chuyển AC/DC chuyển đổi dòng điện một chiều này thành điện xoay chiều.

Hệ thống quang điện nối mạng trực tiếp là một giải pháp đơn giản và hiệu quả, chuyển đổi dòng điện một chiều thành điện xoay chiều để kết nối với đồng hồ điện trung tâm Hệ thống này cho phép chia tải với lưới điện và quay ngược đồng hồ khi có thặng dư điện, mang lại chi phí thấp và tiết kiệm Tuy nhiên, hệ thống này không có biện pháp dự phòng.

TIEU LUAN MOI có thể tải về qua email skknchat@gmail.com và có thể sử dụng trên bất kỳ thiết bị lưu trữ điện nào Khi nguồn điện trung tâm bị cắt, hiện tượng cúp điện sẽ xảy ra ở đầu tải.

Hệ thống quang điện với bình trữ điện ắc quy giúp giải quyết vấn đề mất điện khi nguồn điện trung tâm bị cắt Hệ thống này bao gồm một bộ ắc quy và các thiết bị điều khiển điện tử phức tạp Khi nguồn điện trung tâm bị ngắt vào ban đêm, điện dự trữ từ ắc quy sẽ được sử dụng cho đến khi cạn kiệt Ngược lại, nếu mất điện xảy ra vào ban ngày, hệ thống pin quang điện sẽ liên tục nạp ắc quy, giúp kéo dài thời gian dự trữ điện cho ban đêm.

1.2.3.2 Hệ thống đơn lẻ (cục bộ - stand alone)

Hệ thống quang điện cục bộ hoạt động độc lập với mạng điện lưới, được thiết kế phù hợp cho các tải điện một chiều và điện xoay chiều công suất nhỏ Các hệ thống này có thể sử dụng hoàn toàn từ các module quang điện hoặc kết hợp với các nguồn năng lượng khác như điện gió và máy phát diesel, tạo thành hệ thống hybrid.

Hình 4: Hệ thống điện mặt trời trong gia đình [1]

GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

Khái niệm về nhà máy nhiệt điện năng lượng mặt trời

Trong tương lai, năng lượng mặt trời sẽ trở thành nguồn cung cấp năng lượng chính, thay thế các nguồn nhiên liệu hóa thạch cho các hoạt động công nghiệp, xây dựng thương mại, phát điện và nhiều ứng dụng khác.

Nhà máy nhiệt điện là cơ sở sản xuất điện năng bằng cách chuyển hóa hóa năng của nhiên liệu thành nhiệt năng, làm nóng nước để tạo ra hơi nước Hơi nước này quay tua bin, từ đó sản xuất điện năng thông qua máy phát điện Quá trình này chủ yếu sử dụng nhiên liệu hóa thạch như than đá, dầu mỏ và khí thiên nhiên, dẫn đến việc thải ra các khí gây ô nhiễm như CO2, sulfur oxide và nitrogen oxide, góp phần vào sự biến đổi khí hậu.

Nhà máy điện năng lượng mặt trời là một loại nhà máy nhiệt điện, sản xuất điện từ năng lượng mặt trời thay vì đốt nhiên liệu hóa thạch Năng lượng mặt trời được thu thập và chuyển hóa thành nhiệt để làm nóng nước, từ đó tạo ra hơi nước làm quay máy phát điện.

Nhà máy nhiệt điện năng lượng mặt trời hoạt động tương tự như nhà máy nhiệt điện truyền thống, với điểm khác biệt chính là hơi nước được sản xuất từ nhiệt lượng thu được từ ánh nắng mặt trời, thay vì từ việc đốt các nhiên liệu hóa thạch.

Vai trò nhà máy nhiệt điện năng lượng mặt trời

Nhà máy nhiệt điện năng lượng mặt trời đang là xu hướng khai thác và phát triển của các nước công nghiệp.

Nhà máy nhiệt điện năng lượng mặt trời đóng vai trò quan trọng trong việc đa dạng hóa nguồn cung cấp điện, góp phần bổ sung cho hệ thống điện quốc gia Điều này không chỉ đảm bảo nguồn năng lượng ổn định trong hiện tại và tương lai mà còn cung cấp điện năng với chi phí hợp lý Đồng thời, nhà máy còn phục vụ cho các hoạt động nghiên cứu, thử nghiệm và học tập.

Tăng cường công suất điện năng một cách nhanh chóng là cần thiết để giảm tải cho lưới điện quốc gia Ở những quốc gia có cường độ bức xạ mặt trời cao, nhà máy nhiệt điện mặt trời đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển hệ thống năng lượng chủ yếu dựa vào nguồn tài nguyên tái tạo.

Nhà máy nhiệt điện năng lượng mặt trời quy mô lớn sử dụng nhiệt từ bức xạ mặt trời tự nhiên có khả năng thay thế từ 2 đến 3 tỷ tấn than làm nhiên liệu đốt mỗi năm.

Các nhà máy nhiệt điện mặt trời hoạt động với chi phí thấp và an toàn hơn so với các nhà máy sử dụng năng lượng hóa thạch, nhờ vào nguồn nhiên liệu phi carbon Theo thống kê năm 2014, lượng phát thải khí CO2 trung bình của điện năng lượng mặt trời chỉ là 41g/kWh, trong khi điện than phát thải 820g/kWh và dầu khí là 490g/kWh, cho thấy sự ưu việt trong việc bảo vệ môi trường của năng lượng mặt trời.

Nguyên lý hoạt động tập trung nhiệt năng lượng mặt trời

Nhà máy nhiệt điện mặt trời tập trung khai thác nhiệt năng từ ánh sáng mặt trời thông qua hàng trăm hoặc hàng nghìn gương cầu lõm hoặc gương parabol Các gương này tập trung ánh sáng vào một khu vực nhỏ, tạo ra nhiệt độ cao để làm nóng môi chất lỏng Nhiệt từ môi chất lỏng quá nhiệt được sử dụng để tạo ra hơi nước, dẫn động tuabin và phát điện.

Các nhà máy năng lượng mặt trời tập trung sử dụng chất lỏng lưu trữ nhiệt hiệu quả, như dầu hoặc muối nóng chảy Những chất lỏng này được lưu trữ trong bộ thu trung tâm, nằm ở vị trí trung tâm của các tấm thu năng lượng mặt trời, giúp hấp thụ ánh sáng mặt trời một cách tối ưu.

Tải xuống TIEU LUAN MOI tại địa chỉ skknchat@gmail.com trung Năng lượng tập trung mạnh mẽ vào một khu vực nhỏ có khả năng làm tăng nhiệt độ của chất lỏng lên từ 700 đến 1.000 độ F.

Chất lỏng quá nhiệt được bơm qua bộ trao đổi nhiệt, truyền nhiệt năng đến động cơ hơi nước, nơi nước được làm nóng để tạo ra hơi nước có áp suất, dẫn động tuabin và sản xuất điện Sau đó, hơi nước được làm lạnh và ngưng tụ trở lại thành nước, và chất lỏng được bơm trở lại máy thu Các nhà máy nhiệt điện mặt trời có khả năng lưu trữ nhiệt năng trong môi trường lỏng, cho phép tiếp tục sản xuất điện ngay cả khi mặt trời lặn.

Có thể sử dụng 2 phương pháp tập trung ánh sáng mặt trời như:

Mang parabol _ Anh sang đươc tâp trung vao môt ông dân đăt ơ giưa mang

_ Ống dân chưa chât long truyên nhiêt

Măng có thể điêu hướng theo phương dọc hoặc ngang của địa parabol Anh sáng được tập trung vào nồi hơi hoặc động cơ Stirling đặt ở giữa Để hoạt động hiệu quả, trục của gương phải luôn hướng trực tiếp về mặt trời.

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com a) Máng parabol

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com b) Đĩa parabol

Hình 5: Phương pháp tập trung ánh sáng mặt trời [2]

CÁC LOẠI NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI.14

Các loại nhà máy nhiệt điện năng lượng mặt trời

3.1.1 Nhà máy điện tháp năng lượng mặt trời (Solar tower power plant):

Hệ thống nhiệt điện tháp năng lượng mặt trời, hay máy thu trung tâm, hoạt động khác biệt so với tấm pin năng lượng mặt trời sử dụng hiệu ứng quang điện Hệ thống này sử dụng gương hoặc kính để tập trung bức xạ nhiệt từ ánh sáng mặt trời vào một điểm nhỏ, làm nóng động cơ nhiệt, thường là turbine Quá trình này kết nối với máy phát điện, từ đó tạo ra điện năng.

Hình 6: Nguyên lý hoạt động của nhà máy nhiệt điện tháp năng lượng mặt trời.[4]

Hệ thống nhiệt điện tháp năng lượng mặt trời gồm hai phần chính: hệ thống điều khiển kính định nhật (heliostats) và tháp nhận bức xạ mặt trời Hệ thống kính định nhật bao gồm hàng trăm đến hàng nghìn tấm gương lớn, được điều khiển bởi máy tính để theo dõi chuyển động của mặt trời và phản chiếu ánh sáng đến đỉnh tháp với độ chính xác cao Tháp nhận bức xạ, thường cao vài trăm mét, có bộ nhận (receiver) chứa các vật liệu lưu nhiệt như nước biển hoặc dung dịch muối đặc biệt như natri nitrat và kali nitrat Những muối này có khả năng lưu trữ năng lượng tối ưu, hấp thụ nhiệt lên đến 500 – 1000oC, giúp cung cấp năng lượng hiệu quả cho hệ thống.

Hệ thống năng lượng mặt trời sử dụng hầm chứa than trong nhà máy nhiệt điện, nơi muối nóng chảy hấp thụ nhiệt từ ánh sáng mặt trời phản xạ bởi các tấm gương Nhiệt lượng này sau đó được trao đổi với nước, tạo ra hơi nước có nhiệt độ và áp suất cao, được lưu trữ trong bể chứa để vận hành tuabin hơi và máy phát điện Vào ban đêm, ngay cả khi trời nhiều mây và không có ánh sáng mặt trời, bể muối nóng chảy vẫn duy trì nhiệt độ cao, cho phép nhiệt được lưu trữ từ ban ngày sử dụng vào ban đêm, đảm bảo nhà máy nhiệt điện mặt trời tiếp tục sản xuất điện liên tục.

Có hai loại nhà máy điện tháp: loại bình chứa thể tích không áp suất và loại bình chứa có áp suất Loại không áp suất sử dụng quạt gió để đưa không khí từ môi trường vào bình chứa, nơi nhận tia sáng phản xạ từ các tấm gương và được nung nóng bởi bức xạ mặt trời Nhiệt độ không khí thấp trước khi vào bình chứa, nhưng sau khi được nung nóng, nó đạt nhiệt độ từ 650 độ C đến 850 độ C trước khi vào lò hơi để làm bay hơi nước và điều khiển chu trình hơi trong tuabin Nhà máy này giúp giảm mất mát nhiệt do phát xạ và có thể kết hợp với các loại nhà máy điện khác khi cần thiết.

Hình 7: Nhà máy nhiệt điện tháp năng lượng mặt trời loại bình chứa thể tích không áp suất.[4]

Nhà máy điện tháp mặt trời với bình chứa áp suất đang mở ra nhiều triển vọng trong lĩnh vực năng lượng tái tạo Công nghệ này tập trung ánh sáng để đốt nóng không khí trong bình chứa áp suất khoảng 15 bar, đạt nhiệt độ lên đến 100 độ C Không khí nóng sau đó được sử dụng để vận hành tuabin, và sau khi qua tuabin, không khí này được tái sử dụng để tạo hơi nóng cho chu trình tiếp theo Nhờ vào quy trình này, hiệu suất của nhà máy có thể tăng từ 35% đến 50%.

Hình 8: Nhiệt điện tháp năng lượng và loại bình chứa có áp suất [4]

Tháp mặt trời, mặc dù ít phổ biến hơn gương parabol, nhưng lại sở hữu nhiều ưu điểm nổi bật Hệ thống này không chỉ có hiệu suất cao hơn mà còn có khả năng lưu trữ nhiệt tốt hơn, mang lại hiệu quả sử dụng năng lượng tái tạo cao hơn.

Hình 9: Nhà máy nhiệt điện năng lượng mặt trời shams 1 [4]

Nhà máy Shams 1 với công suất 100MW, đã hoạt động từ tháng 3/2013, cung cấp điện cho 20.000 hộ gia đình ở UAE Nhà máy này dự kiến sẽ giảm khoảng 175.000 tấn khí thải CO2 mỗi năm, tương đương với việc trồng 1,5 triệu cây xanh hoặc loại bỏ hơn 15.000 xe hơi khỏi đường phố.

Hình 10: Hai nhà máy nhiệt điện mặt trời PS20 (trái) và PS10 (phải) ở Tây Ban Nha

PS10 và PS20 là hai nhà máy điện mặt trời nổi bật tại Tây Ban Nha PS10 sử dụng 624 gương phản xạ, sản xuất 11 MW điện năng, đủ cung cấp cho 5.500 hộ gia đình Trong khi đó, PS20 với 1.255 kính định nhật, sản xuất 20 MW và đã chính thức hoạt động từ năm 2013.

3.1.2 Nhà máy điện mặt trời máng cong parabol (Parabolic through solar power plant)

Gương parabol là một loại nhà máy nhiệt điện sử dụng các tấm gương được chế tạo tỉ mỉ để tối ưu hóa việc hội tụ ánh sáng vào thiết bị nhận Thiết bị này là một ống dài chứa chất lưu mang nhiệt, được đặt trên bề mặt gương parabol, thường ở vị trí tiêu điểm hội tụ để tối đa hóa bức xạ nhận được.

Thiết bị phản xạ (gương) được thiết kế để theo dõi quỹ đạo của mặt trời trong suốt một ngày, hoạt động trên một trục duy nhất Điều này khác biệt với hệ thống Stirling dish, vốn có hai trục, vì gương parabol có dạng dài khiến việc định nhật theo hai trục trở nên không khả thi.

Hình 11: Sơ đồ hoạt động của nhà máy nhiệt điện mặt trời sử dụng gương parabol [5]

Hệ thống máng parabol sử dụng gương cong để tập trung năng lượng mặt trời vào ống thu nằm giữa máng Ống này được phủ một lớp chọn lọc quang học giúp hấp thụ hiệu quả năng lượng.

TIEU LUAN MOI download: skknchat@gmail.com, ống hấp thụ được bao bọc bởi một ống thủy tinh lớn hơn, tạo ra khoảng chân không giữa hai ống để giảm thất thoát nhiệt Chất lỏng truyền nhiệt ở nhiệt độ cao, như dầu nhiệt đặc biệt, sẽ hấp thụ năng lượng mặt trời và đạt được nhiệt độ tối ưu.

Nước được đun sôi ở nhiệt độ 400 °C hoặc cao hơn trong lò sinh hơi, tạo ra hơi nước Hơi nước này được sử dụng để vận hành hệ thống tuabin hơi, sản xuất điện năng Sau khi thoát ra từ tuabin, hơi nước sẽ được làm mát qua bộ trao đổi nhiệt và ngưng tụ, sau đó được bơm trở lại lò sinh hơi để tiếp tục chu trình.

Hệ thống nhà máy nhiệt điện gương parabol đang ngày càng phát triển, với Solar Energy Generating Systems (SEGS) tại California là nhà máy CSP lớn nhất thế giới Ngoài SEGS, còn có nhiều nhà máy nổi bật khác như Nevada Solar One gần Boulder City, Nevada, và Andasol, nhà máy CSP gương parabol đầu tiên ở châu Âu Đặc biệt, nhà máy Plataforma Solar de Almeria’s SSPS-DCS ở Tây Ban Nha cũng là một điểm nhấn quan trọng trong lĩnh vực này.

Hình 12: Genesis Solar Energy Project công suất 140 MW tại California, Mỹ

[5] 3.1.3 Nhà máy nhiệt điện năng lượng mặt trời sử dụng gương parabol

 Tổng quan về nhà máy

Nhà máy điện mặt trời hệ thống đĩa động cơ Stirlinh là giải pháp hiệu quả cho nhu cầu năng lượng nhỏ từ 3 đến 25 KW, thường được sử dụng để cung cấp điện cho các khu dân cư và làng mạc ở vùng xa xôi Hệ thống này sử dụng gương cầu lõm lớn để tập trung ánh sáng vào một điểm gọi là tâm điểm Để đảm bảo ánh sáng được tập trung mạnh mẽ, gương sẽ được điều khiển theo trục quay để theo dõi chuyển động của mặt trời.

Hình 13: Nhà máy 10kW ở Almeria ở Tây Ban Nha [6]

Hình 14: Một trạm phát điện ở Hermanns, NT, Australia [6]

Hình 15: Sơ đồ nguyên lý nhà máy nhiệt điện năng lượng mặt trời sử dụng gương parabol [6]

Một số nhà máy nhiệt điện năng lượng mặt trời

3.2.1 Nhà máy nhiệt điện năng lượng mặt trời Hồ Ivanpah Dry

Sau ba năm thi công, Hệ Thống Sản Xuất Điện Quang Năng Ivanpah (ISEGS) đã chính thức đi vào hoạt động Nhà máy này có công suất 392 MW và được xây dựng với sự hỗ trợ đáng kể.

TIEU LUAN MOI tải về từ quỹ NRG, Google và tổ chức BrightSource Energy nhằm sản xuất điện cho 140,000 hộ gia đình mỗi năm NRG khẳng định rằng từng đơn vị trong nhà máy hiện tại có khả năng cung cấp điện cho lưới điện California.

Chi phí xây dựng nhà máy Ivanpah lên tới 2,2 tỉ USD, với diện tích hơn 3,500 acres (khoảng 1,400 hecta) Là nhà máy điện quang năng lớn nhất tại Mỹ, ISEGS chiếm gần 30% sản lượng điện quang năng quốc gia Nhà máy sử dụng hệ thống kính định nhật với 173,500 tấm gương được điều khiển bằng máy tính để theo dõi quỹ đạo mặt trời và phản chiếu ánh sáng mặt trời vào ba tháp tiếp nhận Tại các tháp này, nhiệt độ có thể đạt tới 550 độ C, làm nước bốc hơi và tạo ra lực chạy tua bin để sản xuất điện.

Khác với các tấm bảng quang điện truyền thống, nhà máy nhiệt điện Ivanpah sử dụng sức nóng từ ánh sáng mặt trời để biến nước trong các ống thành hơi Hơi nước này sau đó được sử dụng để quay các turbin, tương tự như các nhà máy phát điện thông thường.

Hệ thống phát điện Ivanpah có công suất thiết kế 400 megawatts, tương đương 1/5 công suất của nhà máy thủy điện Hoover và Lake Mead gần Las Vegas, cũng như nhà máy thủy điện Hòa Bình tại Việt Nam Mặc dù Ivanpah chỉ hoạt động vào ban ngày, nhưng khu vực này có ánh nắng quanh năm, cho phép khai thác năng lượng mặt trời hiệu quả mà không bị giới hạn như các nhà máy thủy điện Hệ thống điện mặt trời Ivanpah góp phần giảm 400,000 tấn khí thải carbon dioxide mỗi năm, thay thế cho các nhà máy nhiệt điện sử dụng than đá và khí đốt.

3.2.2 Nhà máy điện năng lượng mặt trời Ivanpah

Hình 20: Nhà máy điện mặt trời Ivanpah

Nhà máy Ivanpah, tọa lạc tại sa mạc Mojave gần biên giới California-Nevada, sử dụng công nghệ nhiệt mặt trời với 350.000 tấm gương được điều khiển bằng hệ thống máy tính Mỗi tấm gương cao hơn 2 m và rộng khoảng 3 m, phản chiếu ánh sáng mặt trời để đun nóng các nồi hơi trên tháp điện cao 140 m Năng lượng mặt trời này được chuyển hóa thành hơi nước, đẩy các tua-bin tạo ra điện, với tổng diện tích hệ thống lên tới 13 km².

Hệ thống Ivanpah, với diện tích rộng lớn, có khả năng sản xuất gần 400 megawatt điện, đáp ứng nhu cầu năng lượng cho khoảng 140.000 hộ dân Ivanpah đã bắt đầu hoạt động và cung cấp điện từ năm 2013.

3.2.3 Nhà máy năng lượng Mohammed Bin Rashid Al Maktoum

Hình 21 Nhà máy năng lượng Mohammed Bin Rashid Al Maktoum

Dự án Mohammed Bin Rashid Al Maktoum, được xây dựng tại khu vực sa mạc Dubai với tổng vốn đầu tư 13.6 tỷ USD, được công bố lần đầu vào năm 2012 Công viên năng lượng mặt trời này dự kiến sẽ đạt công suất tối đa 5000MW vào năm 2030, đủ năng lượng cung cấp cho 1.3 triệu hộ gia đình và giảm tới 6.5 tấn khí thải carbon mỗi năm.

Dự án điện mặt trời hiện đã đạt công suất 1963 MW, lọt vào danh sách những nhà máy điện mặt trời lớn nhất toàn cầu Tháp hấp thu năng lượng mặt trời (CSP) cao nhất thế giới, thuộc sở hữu của Mohammed Bin Rashid Al Maktoum, có chiều cao 260m Khi hoàn thành, tháp này sẽ được bao quanh bởi 70.000 kính định nhật, giúp tập trung ánh sáng mặt trời để làm nóng chảy muối, từ đó tạo ra nhiệt năng để vận hành các tuabin hơi nước và sản xuất điện.

3.2.4 Công viên năng lượng mặt trời Bhadla

Hình 22: Công viên năng lượng mặt trời Bhadla

Công viên năng lượng mặt trời Bhadla, tọa lạc tại Bhadla, Phalodi tehsil, quận Jodhpur, Rajasthan, Ấn Độ, là công viên năng lượng mặt trời lớn nhất thế giới tính đến năm 2020 Dự án trải rộng trên diện tích 5.700 ha (14.000 mẫu Anh) và chính thức đi vào hoạt động vào tháng 3/2020 với tổng chi phí đầu tư chỉ 1.3 tỷ USD, thấp nhất tại Ấn Độ.

Bhadla Solar Park, với tổng công suất 2245MW, tọa lạc tại một vùng cát khô cằn và khắc nghiệt, nơi mà con người gần như không thể sinh sống do nhiệt độ cao từ 46 đến 48 độ C và gió nóng thường xuyên.

Nhà máy điện mặt trời Bhadla, mặc dù nằm trong khu vực có bão cát, đã được xây dựng và đưa vào hoạt động với hiệu suất tuyệt vời từ những ngày đầu.

Ưu và nhược điểm của nhà máy nhiệt điện năng lượng mặt trời

_ Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng tái tạo vô tận

_ Dễ thi công, lắp đặt

_ Không gây ồn ào, ô nhiễm tiếng ồn

_ Chi phí bảo trì, bảo dưỡng thấp

Năng lượng mặt trời mang lại lợi thế lớn về môi trường nhờ việc không phát thải carbon dioxide hay các khí độc hại khác trong quá trình sản xuất điện, làm cho nó trở thành một nguồn năng lượng sạch và bền vững.

_ Năng lượng Mặt Trời là miễn phí, ngoài chi phí cài đặt ban đầu thì năng lượng

Mặt Trời không có phí nào khác

_ Năng lượng mặt trời có thể làm việc không hiệu quả ở các nước có khí hậu lạnh do sự khan hiếm ánh sáng mặt trời

_ Ít hiệu quả trong mùa mưa và khi thời tiết lạnh

_ Năng lượng mặt trời chỉ có thể sử dụng vào ban ngày

_ Đối với các công trình có quy mô lớn, diện tích chi phí lắp đặt là rất cao mà có thể không đáp ứng được nhu cầu cần thiết

Tiêu đề	Các Nhà Máy Nhiệt Điện Năng Lượng Mặt Trời
Tác giả	Hồ Hoàng Sơn, Nguyễn Minh Tân, Nguyễn Văn Trực, Trần Thành Phát, Huỳnh Anh Quốc
Người hướng dẫn	TS. Lê Minh Nhựt
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Nhà máy nhiệt điện
Thể loại	tiểu luận
Năm xuất bản	2022
Thành phố	TP.Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	43
Dung lượng	4,97 MB