ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP - MỤC LỤC Nội dung Trang LỜI NÓI ĐẦU CHƢƠNG CÁC NGUỒN VÀ CÁC CÔNG NGHỆ NĂNG LƢỢNG MỚI VÀ TÁI TẠO 1.1 CÁC NGUỒN NĂNG LƢỢNG MỚI VÀ TÁI TẠO VÀ CÁC ĐẶC TÍNH CỦA CHÚNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU TRA ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG VÀ KHẢ NĂNG ĐÓNG GÓP CỦA CÁC NGUỒN NLM&TT TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH THÁI NGUYÊN VÀO LƯỚI ĐIỆN CỦA TỈNH Ngành : THIẾT BỊ MẠNG – NHÀ MÁY ĐIỆN Mã số:23.0 Học Viên: HÀ THỊ NINH Người HD Khoa học : PGS.TS ĐẶNG ĐÌNH THỐNG 1.1.1 Các nguồn lƣợng tái tạo 1.1.2 Các đặc tính nguồn lƣợng tái tạo 1.2 CÁC CÔNG NGHỆ NĂNG LƢỢNG MỚI VÀ TÁI TẠO VÀ CÁC ĐẶC TRƢNG CỦA CHÚNG 1.2.1 Công nghệ điện lƣợng mặt trời (NLMT) 1.2.2 Công nghệ thuỷ điện nhỏ (TĐN) 11 1.2.3 Công nghệ điện gió 12 1.2.4 Phát điện từ sinh khối 14 1.2.5 Công nghệ địa nhiệt điện địa nhiệt 15 1.2.6 Phát điện từ nguồn lƣợng đại dƣơng 16 1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÁC NGUỒN ĐIỆN 18 TỪ NLM & TT 1.3.1 Trên giới 18 1.3.2 Tại Việt Nam 20 CHƢƠNG TIỀM NĂNG VÀ KHẢ NĂNG KHAI THÁC NĂNG 24 LƢỢNG MỚI VÀ TÁI TẠO Ở THÁI NGUYÊN Khoa đào tạo SĐH Người HD khoa học Đặng Đình Thống THÁI NGUYÊN - 2008 Học viên Hà Thị Ninh 2.1 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN – XÃ HỘI 24 2.1.1 Vị trí địa lý 24 2.1.2 Dân số 24 2.1.3 Địa hình – Khí hậu 26 2.1.4 Tài nguyên 26 2.2 HIỆN TRẠNG VÀ DỰ BÁO NHU CẦU ĐIỆN 28 2.2.1 Hiện trạng phụ tải 28 2.2.2.Dự báo nhu cầu điện 29 2.2.3.Các nguồn cung cấp điện 35 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.3 TIỀM NĂNG VÀ KHẢ NĂNG KHAI THÁC NĂNG LƢỢNG 36 MỚI VÀ TÁI TẠO Ở THÁI NGUYÊN 2.3.1 Vai trò lƣợng tái tạo 36 LỜI NÓI ĐẦU Bước sang kỷ 21, với nhịp độ phát triển kinh tế - xã hội ngày 2.3.2 Các nguồn lƣợng tái tạo Thái Nguyên 38 gia tăng khuôn khổ nguồn tài nguyên bị hạn chế, loài người đứng 2.3.3 Năng lƣợng thuỷ điện nhỏ 38 trước nguy cạn kiệt nguồn tài nguyên lượng cổ điển phải đương 2.3.4.Năng lƣợng sinh khối 45 đầu với vấn đề ô mhiễm môi trường sống mức báo động phạm vi toàn 2.3.5 Năng lƣợng mặt trời 2.4 HIỆN TRẠNG NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG 50 cầu gây lượng khí thải độc hại trình sử dụng lượng 54 Vì vậy, việc tìm kiếm nguồn lượng bổ sung nghiên cứu sử dụng CHƢƠNG PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CÁC CÔNG NGHỆ PHÁT ĐIỆN 58 NĂNG LƢỢNG MỚI VÀ TÁI TẠO nguồn lượng tái tạo quốc gia toàn giới quan 3.1 CÁC TIÊU CHÍ LỰA CHỌN 58 3.2 CÁC CÔNG NGHỆ ĐƢỢC ĐỀ NGHỊ 58 3.2.1 Năng lƣợng thuỷ điện nhỏ 59 3.2.2 Năng lƣợng sinh khối để phát điện 63 3.2.3 Năng lƣợng mặt trời 67 tâm Năng lượng tái tạo nguồn lượng sạch, có trữ lượng to lớn có khả tái tạo vô tận Việt Nam nói chung Thái Nguyên nói riêng nhu cầu sử dụng lượng ngày tăng, nguồn lượng truyền thống không đáp ứng đủ nhu cầu sử dụng lượng cho người Do vậy, việc điều tra, đánh giá tiềm 79 khả đóng góp nguồn lượng tái tạo vấn đề cấp bách 4.1 TÁC ĐỘNG TỚI MÔI TRƢỜNG TỰ NHIÊN 79 cần thiết 4.2 TÁC ĐỘNG TỚI ĐIỀU KIỆN KINH TẾ - XÃ HỘI 81 Đề tài tốt nghiệp “Điều tra, đánh giá tiềm khả đóng góp KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82 nguồn NLM & TT địa bàn tỉnh Thái Nguyên vào lưới điện Tỉnh” TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 nghiên cứu với mục đích góp phần vào chiến lược phát triển lượng chung PHỤ LỤC 85 Tỉnh nước, nguồn lượng đáp ứng nhu cầu sử dụng CHƢƠNG ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG MÔI TRƢỜNG điện cho vùng miền núi xa xôi, hẻo lánh, nơi chưa có điện lưới quốc gia Thái Nguyên, phục vụ cho việc phát triển kinh tế, xã hội, xoá đói, giảm nghèo Trong tương lai, dần thay nguồn lượng điện Khi nghiên cứu đề tài này, có tài liệu liên quan có nguồn lượng tái tạo Việt Nam Thái Nguyên Tuy nhiên, lĩnh vực hoàn toàn tài liệu hạn chế số liệu chưa đầy đủ, có sai lệch số liệu từ nguồn khác ( báo, dự án, tạp chí, quy hoạch phát triển ), tất số liệu sử dụng cập nhật Trong trình nghiên cứu đề tài, nhận hướng dẫn, giúp đỡ tận tình PGS.TS Đặng Đình Thống – Giám đốc trung tâm lượng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội, sở Điện lực, Công nghiệp, Nông nghiệp, Tài CHƢƠNG nguyên môi trường bạn bè, đồng nghiệp Tôi xin trân trọng cảm ơn! CÁC NGUỒN VÀ CÁC CÔNG NGHỆ NĂNG LƢỢNG MỚI VÀ TÁI TẠO Thái Nguyên, ngày 20 tháng năm 2008 1.1 CÁC NGUỒN NĂNG LƢỢNG MỚI VÀ TÁI TẠO VÀ CÁC ĐẶC TÍNH CỦA CHÚNG 1.1.1 Các nguồn lƣợng tái tạo 1.1.1.1 Năng lƣợng mặt trời Đây nguồn lượng vô quan trọng tồn phát triển sống trái đất Đồng thời nguồn gốc dạng lượng tái tạo khác lượng gió, lượng sinh khối, lượng dòng sông Năng lượng mặt trời nói vô tận Tuy nhiên để khai thác sử dụng nguồn lượng cần phải biết đặc trưng tính chất đặc biệt tới bề mặt đất 1.1.1.2 Năng lƣợng gió Năng lượng gió dạng chuyển tiếp lượng mặt trời, ánh nắng ban ngày đun nóng bầu khí quyển, tạo nên tình trạng chênh lệch nhiệt độ áp suất nhiều vùng khác nhau, khối không khí từ khu vực có áp suất cao dịch chuyển nhanh đến vùng có áp suất thấp hơn, tạo tượng gió thổi khắp bề mặt địa cầu Năng lượng gió đánh giá thân thiện với môi trường gây ảnh hưởng xấu mặt xã hội 1.1.1.3 Năng lƣợng thuỷ điện nhỏ Theo đánh giá chung thủy điện nhỏ lớn, đặc biệt khu vực miền núi nơi tập trung nhiều sông suối nhỏ, mặt khác nguồn lượng có giá thành rẻ nên cần có sách khai thác sử dụng hiệu Từ sông, suối chảy từ nguồn xuống biển mang theo tiềm lượng (gọi thuỷ năng) Thông thường nguồn thuỷ phụ thuộc Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn vào độ dốc sông suối lưu lượng nước chảy qua Nguồn thuỷ phân nói chung thực vật nói riêng có ý nghĩa định sống hành bố không đoạn sông suối Để tập trung lượng dòng tinh chảy, nghĩa để tạo độ chênh lệch mực nước thượng lưu hạ lưu người ta sử dụng số phương pháp kiểu trạm thuỷ điện như: Phương pháp tập Năng lượng sinh khối hoàn toàn thay nguồn lượng hoá thạch bị khai thác cạn kiệt gây ô nhiễm môi trường nặng nề trung lượng đập ngăn, phương pháp tập trung lượng đường 1.1.1.5 Năng lƣợng địa nhiệt dẫn phương pháp tổng hợp tập trung lượng dòng chảy Địa nhiệt nguồn lượng tự nhiên lòng đất, lớp vỏ 1.1.1.4 Năng lƣợng sinh khối không dày đất, nhiệt độ lên đến 10000C đến 40000C, số khu Sinh khối bao gồm loài thực vật sinh trưởng phát triển cạn vực áp suất lớn, vượt 130MPa Còn lớp vỏ Trái đất nước, phế thải hữu như: rơm rạ, vỏ trấu, bã mía, vỏ cà phê , có nhiệt độ bình quân năm 150C, lớp lớp có nhiệt độ bình loại phế thải động vật như: phân người, phân gia súc, gia cầm Sinh khối nguồn quân 5400C, lớp lõi nhiệt độ bình quân 70000C Khối lượng lượng loài người ngày nguồn lượng hoá khổng lồ tồn đồng hành với Trái đất nguồn lượng vô hạn sinh từ thạch như: than đá, dầu mỏ, khí đốt nguồn lượng sinh khối chuỗi phản ứng hạt nhân, phân hủy chất phóng xạ tiến hành thường sử dụng với khối lượng tỉ lệ lớn, nước xuyên lòng Trái đất Thori (Th), Protactini (Pa), Urani (U) vv, phát triển lượng phản ứng phóng xạ tích tụ lòng đất hàng triệu năm với Sinh khối nguồn lượng có khả tái sinh Nó tồn phát lượng khổng lồ làm nóng chảy lõi đất áp suất cao Đi sâu xuống lòng triển hành tinh nhờ có ánh sáng mặt trời Các loài thực vật hấp đất 2-40m (tùy địa điểm) ta gặp tầng Thường ôn, tức tầng có nhiệt độ không thụ ánh sáng mặt trời để thực phản ứng quang hợp, biến đổi khoáng chịu ảnh hưởng nhiệt độ Mặt Trời Dưới tầng Thường ôn xuống sâu nhiệt chất, nước nguyên tố vô khác thành chất hữu Trong trình độ tăng quang hợp, thực vật hấp thụ khí cacbonic tạo oxy chất khí tạo Người ta gọi địa nhiệt cấp độ sâu tính mét đủ để nhiệt độ tăng lên sống đất Các tính toán cho thấy rằng, hàng năm thực vật hấp thụ 0,1% C Trị số trung bình 33m Nếu xuống sâu đến 60km có nhiệt độ tới tổng lượng xạ mặt trời tới đất, nhờ phản ứng quang hợp, tạo 18000C Thường thường để khai thác nguồn lượng địa nhiệt người ta cần 2x1011 chất hữu cho nguồn lượng lớn, khoảng 3x1012J khoan giếng sâu 4-5km tới vùng có nhiệt độ khoảng 2000C Nước làm Phần lớn nước phát triển, có Việt Nam ta, thiên sôi lên theo ống dẫn lên làm chạy máy phát điện vv Theo đánh nhiên ban tặng cho nguồn tài nguyên lượng mặt trời dồi Ở nước giá chuyên gia, có khoảng 10% diện tích vỏ đất có chữa nguồn địa mật độ lượng mặt trời cao, nằm khoảng từ đến nhiệt đánh giá tiềm Các nguồn cung cấp cho 7KWh/m2.ngày, điều kiện thuận lợi cho thực vật phát triển nhân loại nguồn lượng lớn Phản ứng quang hợp phản ứng tạo thức ăn cho động vật Nếu kể đến sản phẩm oxy phản ứng quang hợp ta nói sinh khối 1.1.1.6 Năng lƣợng đại dƣơng Tiềm năng lượng đại dương chứa sóng thuỷ triều chênh lệch nhiệt độ lớp nước nóng bề mặt lớp nước Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn lạnh đáy đại dương vô to lớn Gió thổi khoảng không thorium giữ mức thấp, nguồn lượng tái tạo mặc gian bao la đại dương tạo sóng biển dội, liên tục mang theo dù thường chúng không tính vào loại lượng nguồn lượng nói vô tận Thuỷ triều kết lực hút mặt 1.1.2.2 Nguồn lượng không gây ô nhiễm môi trường trời, mặt trăng với đất chuyển động đất xung quanh mặt trời, Tất nguồn NLM & TT nên việc sử dụng nguồn quay xung quanh trục nghiêng đất Ở số khu vực lượng mang lại nhiều lợi ích sinh thái lợi ích gián tiếp cho giới, mức nước biển dâng lên hạ xuống 12m hai lần ngày Đại kinh tế So sánh với nguồn lượng truyền thống như: Than đá, hoá thạch dương thu lượng khổng lồ, hấp thụ lượng mặt trời hay thuỷ điện, lượng tái tạo có nhiều ưu điểm tránh hậu dạng nhiệt làm nóng lớp nước bề mặt tạo chênh lệch nhiệt độ có hại đến môi trường Năng lượng gió đánh giá thân thiện với môi lớp nước nóng bề mặt nước lạnh sâu trường gây ảnh hưởng xấu mặt xã hội Để xây dựng nhà máy thủy điện 1.1.2 Các đặc tính nguồn lƣợng tái tạo lớn cần phải nghiên cứu kỹ lưỡng rủi ro xảy với đập nước Ngoài ra, 1.1.2.1 Đặc tính phong phú tái sinh: việc di dân việc vùng đất canh tác truyền thống đặt gánh nặng Có thể nói nguồn lượng tái tạo (NLM & TT) phong phú lên vai người dân xung quanh khu vực đặt nhà máy, toán có sẵn thiên nhiên ban tặng cho chúng ta, hầu hết nguồn khó nhà hoạch định sách Hơn nữa, khu vực để quy lượng tái tạo Về nguồn mà nói lượng mặt trời hoạch đập nước Việt Nam không nhiều dồi dào, gió, lượng thủy điện nhỏ, lượng sinh khối, Song hành với nhà máy điện hạt nhân nguy gây ảnh hưởng lâu dài lượng thủy triều, sóng biển, địa nhiệt có trữ lượng lớn không muốn đến sống người dân xung quanh nhà máy Các học rò rỉ hạt nhân nói khó cạn kiệt Tiềm năng lượng tái tạo hay lượng cộng thêm chi phí đầu tư cho công nghệ, kĩ thuật lớn khiến ngày có tái sinh lượng từ nguồn liên tục mà theo chuẩn mực người nhiều ngần ngại sử dụng loại lượng vô hạn Vô hạn có hai nghĩa: Hoặc lượng tồn nhiều đến mức mà không Các nhà máy điện chạy nhiên liệu hóa thạch thủ phạm gây thể trở thành cạn kiệt sử dụng người (thí dụ lượng Mặt Trời) ô nhiễm nặng nề, ảnh hưởng xấu đến môi trường sức khỏe người dân Hơn lượng tự tái tạo thời gian ngắn liên tục (thí dụ lượng nguồn nhiên liệu ổn định giá có xu ngày tăng cao sinh khối) quy trình diễn tiến thời gian dài Trái Đất Theo báo cáo từ Tổ chức Hoà Bình Xanh Hội đồng Năng lượng Tái tạo Ngược lại với việc sử dụng quy trình việc khai thác nguồn châu Âu việc đầu tư vào lượng xanh tới năm 2030 giảm nửa lượng phát lượng than đá hay dầu mỏ, nguồn lượng truyền thống mà ngày thải CO2 Bản báo cáo cung cấp luận kinh tế luân chuyển tiêu dùng nhanh tạo nhiều Theo ý nghĩa định nghĩa tồn khoản đầu tư toàn cầu sang lượng mặt trời, lượng gió, thuỷ điện, địa "vô tận" phản ứng tổng hợp hạt nhân (phản ứng nhiệt hạch), thực nhiệt lượng sinh khối nửa kỷ tới bình diện kỹ thuật, phản ứng phân rã hạt nhân (phản ứng phân hạch) với lò phản ứng tái sinh, lượng hao tốn lúc khai thác uranium hay 1.2 CÁC CÔNG NGHỆ NĂNG LƢỢNG MỚI VÀ TÁI TẠO VÀ CÁC ĐẶC TRƢNG CỦA CHÚNG 1.2.1 Công nghệ điện lƣợng mặt trời (NLMT) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Có thể xem mặt trời cầu cách đất 150 triệu km Đường kính a Hiệu ứng nhà kính mặt trời 1,39 triệu km, lớn 109 lần đường kính đất, áp suất phần Hiệu ứng nhà kính hiệu ứng quan trọng ứng mặt trời cao, cao áp suất khí đất khoảng chục triệu lần Nhiệt dụng để khai thác lượng mặt trời Nguyên lý hoạt động sau: Các loại độ mặt trời biến đổi từ 15 triệu độ lõi tới 000 độ mặt kính xây dựng cho tia BXMT có bước sóng truyền qua cách dễ dàng, xạ có Khí mặt trời chứa khoảng 78,4% khí Hydro (H2), 19,8% Heli (He), > 0,7 m (các tia gọi tia nhiệt) bị kính phản xạ trở lại nguyên tố kim loại nguyên tố khác chiếm 1,8% Trước hết ta khảo sát hộp thu nhiệt mặt trời hình 1.2 Mặt hộp Các điều kiện áp suất, nhiệt độ thành phần khí mặt trời điều đậy kính (1) Thành xung quanh đáy hộp có lớp vật liệu cách kiện lý tưởng cho phản ứng nhiệt hạt nhân tạo nguồn lượng khổng lồ nhiệt dày (2) Đáy hộp làm kim loại dẫn nhiệt tốt, mặt Mỗi giây phát lượng tương đương với lượng đốt cháy hết 1,32.1016 phủ lớp sơn đen, hấp thụ nhiệt tốt gọi hấp thụ (3) than đá Tuy nhiên bề mặt đất nhận 17,57.1016 W, tương đương lượng đốt cháy hết triệu than đá NLMT lớn, phân bố lại mỏng, khoảng 800-1000W/m2 nên việc khai thác khó khăn Bản chất xạ mặt trời (BXMT) sóng điện từ có phổ bước sóng rộng, từ hàng km đến phần tỷ m ánh sáng nhìn thấy có bước sóng từ 0.4 đến 0,7 m, Hình 1.2 Sơ đồ hộp thu NLMT theo nguyên lý hiệu ứng nhà kính chiếm phần nhỏ phổ BXMT (hình 1.1) Tia Tia vũ Tia Tia tử trụ Rơnghen ngoại Tia hồng ngoại 10-10 10-8 10-6 10-4 10-2 100 Các tia xạ mặt trời (BXMT) có bước sóng < 0,7 m tới mặt hộp thu, qua kính phủ phía (1), tới bề mặt hấp thụ (3) Tấm hấp thụ Sóng ngắn 102 104 Sóng vô tuyến điện 106 108 ( ) m) 12 1010 10 1014 Tia nhìn thấy lượng BXMT chuyển hoá thành nhiệt làm cho hấp thụ nóng lên, trở thành nguồn phát xạ thứ cấp phát tia xạ nhiệt có bước sóng 0,7 m , hướng phía Các tia lên phía bị kính ngăn lại, không Nhờ vậy, hộp thu liên tục nhận BXMT nên hấp thụ nung nóng dần lên đạt đến nhiệt độ hàng trăm độ Như lượng Hình 1.1 Phổ BXMT Tuy nhiên BXMT xuyên qua lớp khí tới bề mặt đất, phân tử khí, nước, hạt bụi,… làm tán xạ, hấp thụ, nên phổ cường độ nhiệt mặt trời bị "giam" hộp, giống bẫy nhiệt - lượng vào Đó nguyên lý “hiệu ứng nhà kính” Nhiệt độ hấp thụ cao, phát xạ nhiệt từ mặt hấp thụ lớn, BXMT mặt đất bị giảm đáng kể 1.2.1.1 Công nghệ nhiệt mặt trời (NMT) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 10 11 lượng mà hấp thụ nhận từ BXMT cân với lượng mát cho môi trường xung quanh trạng thái cân nhiệt thiết lập 1.2.2 Công nghệ thuỷ điện nhỏ (TĐN) 1.2.2.1 Công nghệ thuỷ đặc điểm Các sông, suối chảy từ nguồn xuống biển mang theo tiềm b Bộ thu phẳng Bộ thu phẳng có cấu tạo dựa nguyên lý hiệu ứng nhà kính mô tả lượng (gọi thuỷ năng) Thông thường nguồn thuỷ phụ thuộc trên, tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng nhiệt khác phần thu nhiệt vào độ dốc sông suối lưu lượng nước chảy qua Nguồn thuỷ phân bố có dạng kết cấu khác Bộ thu Năng lượng mặt trời (NLMT) không đoạn sông suối Để tập trung lượng dòng ứng dụng nhiều mục đích khác để sản xuất nước nóng, sấy nông hải chảy, nghĩa để tạo độ chênh mực nước thượng lưu (TL) hạ lưu (HL) sản phẩm, chưng cất nước, sưởi ấm nhà cửa v.v…Nó có nhiều hình dạng người ta sử dụng ba phương pháp ứng với ba kiểu trạm thuỷ điện sau đây: khác thiết kế cho phù hợp với mục đích sử dụng a Phương pháp tập trung lượng đập ngăn Phương pháp đắp đập tạo nên độ chênh mực nước TL HL 1.2.1.2 Công nghệ điện mặt trời (ĐMT) Hiện có hai công nghệ để sản xuất điện NLMT Đó công nghệ Đập có nhiều loại: đập đất, đập đá đập bêtông Còn trạm thuỷ điện bố trí Nhiệt điện mặt trời công nghệ Pin mặt trời (hay pin quang điện) Trong công sau đập hay lòng đập Trạm thuỷ điện gọi trạm thuỷ điện sau đập hay nghệ thứ nhất, lượng mặt trời hội tụ nhờ hệ thống gương hội tụ trạm thuỷ điện lòng đập Vì độ cao đập hạn chế nên phương pháp sử máng parabol, đĩa parabol, gương cầu để tập trung ánh sáng mặt trời thành dụng cho đoạn sông suối có độ dốc nhỏ Cột nước toàn phần trạm thuỷ nguồn nhiệt có mật độ lượng có nhiệt độ cao, làm bốc điện xác định hiệu mực nước TL HL nước nhiệt độ áp suất lớn sau làm quay Tuabin để sản xuất b Phương pháp tập trung lượng đường dẫn điện Còn công nghệ pin mặt trời, lượng mặt trời biến đổi Phương pháp sử dụng đường dẫn để tạo độ chênh mực nước thượng trực tiếp thành điện nhờ tế bào quang điện bán dẫn chế tạo từ vật lưu hạ lưu Trạm thuỷ điện gọi trạm thuỷ điện đường dẫn Đường dẫn có liệu bán dẫn điện Các pin mặt trời sản xuất điện cách liên tục chừng thể đường ống kênh dẫn Trạm thuỷ điện dạng thích hợp với xạ mặt trời tới Các hệ thống pin mặt trời đơn giản, sông, suối có độ dốc lớn hay có bậc thác phần chuyển động, không đòi hỏi phải bảo dưỡng chăm sóc thường xuyên c Phương pháp tổng hợp tập trung lượng dòng chảy hệ thống lượng khác, nên hệ thống quan tâm nghiên cứu, phát Phương pháp tạo độ chênh mực nước đập ngăn đường dẫn triển ứng dụng Ngay từ năm 1950 pin mặt trời trở thành nguồn điện đoạn sông có độ dốc khác Độ chênh mực nước trạm tổng độ tin cậy cho vệ tinh nhân tạo tàu vũ trụ Đặc biệt từ chênh mực nước đập tạo nên độ chênh đường dẫn Trạm thuỷ điện dạng khủng hoảng dầu lửa năm 1973, hoạt động nghiên cứu hoàn thiện công nghệ pin gọi trạm thuỷ điện tổng hợp Cột áp toàn phần xác định tổng cột áp mặt trời phát triển mạnh mẽ Hiện sản xuất pin mặt trời trở thành đập đường dẫn tạo nên ngành công nghiệp quan trọng nhiều nước công nghiệp phát triển giới 1.2.2.2 Các ứng dụng Đối với trạm thuỷ điện nhỏ quan trọng phương pháp xác định kích thước tuabin Tuabin nước sử dụng chủ yếu để kéo máy phát điện nhằm Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 12 13 cung cấp điện cho hộ sử dụng Ở vùng miền núi, tuabin nước sử Năng lượng gió thường khai thác từ trạm đặt độ cao (20-70)m dụng để làm quay trực tiếp máy bơm cấp nước sinh hoạt tưới Ngoài so với bề mặt trái đất Trên độ cao lớn (8-12)km gọi tầng đối lưu, có gió thường tuabin nước sử dụng để chạy máy công cụ khác: Máy gia công khí, xuyên gọi dòng chảy luồng (hay luồng khí) Gió loại có vận tốc lớn máy xay xát, vv (25-80)m/s Tiềm năng lượng chúng lớn nhiều Đặc tính gió tầng khác nhiều so với đặc tính gió mặt đất Song sử dụng gió độ cao gặp a Tuabin nước chạy máy phát điện Tuabin nối trực tiếp với máy phát điện gián tiếp thông qua truyền phải số khó khăn lớn mặt kỹ thuật chuyển tải điện từ độ cao lớn tới động Công suất máy phát điện xác định theo công suất tuabin, mặt đất vòng quay máy phát chọn theo số vòng quay đồng * Tuabin kéo trực tiếp máy phát Đặc tính quan trọng đánh giá động gió vận tốc Dưới ảnh hưởng loạt yếu tố khí tượng (sự nhiễu loạn khí quyển, thay đổi tác Loại có số vòng quay tuabin số vòng quay máy phát * Tuabin kéo máy phát qua truyền động mặt trời lượng lượng nhiệt truyền tới mặt đất ), đồng thời điều kiện địa hình chỗ, tốc độ gió thay đổi giá trị hướng Hướng véctơ Loại số vòng quay tuabin thường nhỏ vòng quay máy phát vận tốc cho thấy vị trí tính theo góc ứng với hướng lấy làm gốc tính xác xác định theo tỷ số truyền truyền đai hay hộp số khí toán (thường hướng Bắc) Vận tốc gió có tác động đáng kể tới động gió ảnh hưởng tới hệ thống b Tuabin kéo bơm Để phục vụ cho việc cung cấp nước sinh hoạt nước tưới cho vùng sâu, điều chỉnh tự động, việc sản sinh lượng phụ thuộc trước hết vào vận tốc gió vùng xa, nơi có nguồn thuỷ nhỏ, người ta sử dụng tuabin để trực tiếp kéo bơm trung bình theo thời gian diện tích bề mặt bánh công tác động gió Vận tốc gió Tổ hợp gọi bơm thuỷ luân Tuabin kéo bơm có hai loại: Buồng hở trung bình theo thời gian xác định tỷ số tổng giá trị vận tốc gió tức buồng kín thời đo với số lần đo khoảng thời gian đo * Tuabin buồng hở cột nước thấp 0,4 đến 4m, cột áp bơm đạt đến 24m Vận tốc gió trung bình thay đổi đáng kể thời gian khác Loại thường tuabin hướng trục, nối trực tiếp với máy bơm Máy bơm ngày, tháng mùa Do người ta phân biệt diễn biến vận tốc theo sử dụng bơm ly tâm cấp hay nhiều cấp ngày, tháng, mùa đặc trưng cho xu hướng chung thay đổi vận tốc chu kỳ * Tuabin buồng kín cột nước tuabin từ 2m trở lên, cột áp bơm từ 7m đến thời gian kể Việc nghiên cứu biến đổi vận tốc thuận lợi nhờ hàng trăm mét Loại nối trực tiếp hay gián tiếp với máy bơm qua phân tích tổng hợp tính quy luật biến đổi ngẫu nhiên cường độ gió truyền đai hay hộp số Bơm sử dụng bơm cấp hay nhiều cấp, bơm khoảng thời gian chọn trước diện tích không gian hữu hạn thường có lưu lượng nhỏ cột áp cao, sử dụng bơm xoáy hay bơm ly tâm, Thông thường trạm khí tượng vận tốc gió trung bình xác định trường hợp bơm nước cho sinh hoạt dùng bơm piston khoảng thời gian phút Đặc trưng NLG tập hợp liệu cần thiết đủ độ tin cậy đặc 1.2.3 Công nghệ điện gió trưng cho gió nguồn lượng cho phép làm rõ giá trị lượng 1.2.3.1 Năng lượng gió (NLG) đặc điểm Đó hệ thống liệu đặc trưng cho chế độ gió vùng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 14 15 khác nhau, sở tính toán chế độ thời gian làm việc tổ máy với công suất khác, lượng tổng cộng khai thác Có hai công nghệ để làm biến đổi sinh khối dạng lượng Đó công nghệ nhiệt hoá công nghệ sinh hoá Công nghệ sinh hoá sử dụng phản Đặc tính đặc trưng quan trọng mật độ phân bố vận tốc gió khác ứng lên men sinh khối lên men rượu, lên men kỵ khí nhờ chủng loại vi sinh nhau, diễn biến chu kỳ làm việc lặng gió, chế độ vận tốc cực biến đổi sinh khối áp suất nhiệt độ thấp thành loại nhiên liệu khí (khí (bão) Các giá trị vận tốc gió trung bình năm trung bình mùa đặc sinh học) lỏng (ethanol, methanol…) Ngược lại công nghệ nhiệt hoá sử dụng trưng quan trọng, thuận lợi để đánh giá tiềm NLG trình nhiệt độ cao để biến đổi sinh khối nhờ trình đốt cháy, nhiệt Đặc tính quan trọng cần phải kể đến hàm quy luật thống kê tần số biến phân, khí hoá, chất lỏng đổi vận tốc gió khoảng thời gian xác định Khi biết quy luật xác định thông Khí sinh học có nhiều ứng dụng thắp sáng, dùng làm nhiên liệu đun số hàm có đặc tính tổ máy NLG, đánh giá nấu, phát điện, v.v Ngoài công nghệ khí sinh học công nghệ làm lượng sản ra, thời gian dừng làm việc, hệ số sử dụng, công suất lắp đặt, hiệu môi trường kinh tế vv 1.2.5 Công nghệ địa nhiệt điện địa nhiệt Trong lĩnh vực NLG, mô hình toán có ý nghĩa quan trọng để đánh giá dung Địa nhiệt nguồn lượng nhiệt tự nhiên lòng Quả đất Có loại lượng thiết bị Ắcquy, dự trữ công suất đồng thời biểu đồ cung cấp nguồn địa nhiệt Đó là: nguồn nước nóng, nguồn áp suất địa nhiệt, nguồn đá nóng lượng tổ máy, tích trữ lượng gió thực khô, núi lửa hoạt động magma Nhiệt từ nguồn hay từ mỏ địa nhiệt công hữu ích Nói cách khác động gió Ắcquy làm việc khai thác nhờ sử dụng số chất lỏng tự nhiên đất để làm chất làm việc theo biểu đồ không điều khiển vận chuyển nhiệt Năng lượng nhiệt cho qua tuabin để phát điện Gió nguồn lượng có đặc tính ưu việt có tất nơi Song dùng cách trực tiếp cho trình gia nhiệt chế biến nhiệt công nghiệp việc ứng dụng NLG trình sản suất khó khăn, để nhận Để khai thác nguồn địa nhiệt người ta thường sử dụng phương pháp khoan như: công suất lớn cần có động gió kích thước lớn Thêm vào NLG không ổn khai thác dầu hay khí đốt định theo thời gian nên khó sử dụng rộng rãi công nghiệp giao thông Đối với nguồn địa nhiệt nông nhiệt độ không cao (thấp 1700C) 1.2.3.2 Các ứng dụng thường người ta khai thác nhiệt cách trực tiếp sử dụng gián tiếp qua Từ lâu người biết sử dụng lượng gió để tạo thay trao đổi nhiệt Để sử dụng lượng địa nhiệt có hiệu thông thường người ta cho sức lao động nặng nhọc, điển thuyền buồm chạy sức gió, cối sử dụng chỗ, nơi có nguồn địa nhiệt khai thác, dẫn nhiệt xa (ống xay gió Ngày việc nghiên cứu, ứng dụng lượng gió nhiều nước dẫn) hao phí nhiệt lớn quan tâm Ứng dụng quan trọng lương gió dùng để sản xuất điện thông qua động gió, ứng dụng quan trọng thứ hai bơm nước Người ta sử dụng loại bơm khác ghép nối với động gió để bơm nước Để phát điện người ta sử dụng số hệ thống như: a Hệ thống khô: Người ta lấy nước từ giếng đá khô sau cho trực tiếp qua tuabin để phát điện 1.2.4 Phát điện từ sinh khối Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 16 17 b Hệ thống hoá đơn: Nước nóng từ nguồn địa nhiệt làm bốc Năng lượng thuỷ triều có tính chu kỳ, nửa ngày, nửa năm dài theo kiểu xung (nổ) sau dẫn qua tuabin phát điện Nước thải lại Các chu kỳ ảnh hưởng đến độ chênh lệch thuỷ triều Để khai thác đưa trở lại nguồn (mỏ) địa nhiệt nguồn lượng dạng cần hiểu biết đầy đủ quy luật vận động thuỷ c Hệ thống hoá kép: Trong hệ thống nước tạo triều Biên độ chu kỳ thuỷ triều tăng lên cách đáng kể, số hai giai đoạn để tận dụng nhiều lượng địa nhiệt Trong giai đoạn đầu vùng biển có địa hình đặc biệt cửa sông, vịnh dạng hình phễu, nước tách khỏi hỗn hợp nước nóng lấy mỏ lên cho khu vực có đảo hay doi đất chia mặt biển thành ngăn tạo phản xạ qua tuabin phát điện Nước nóng tách lại hoá theo kiểu xung lại cộng hưởng sóng biển cho qua tuabin phát điện Cuối nước nóng thải lại bơm trở lại nguồn địa nhiệt Các hệ thống lượng thuỷ triều có hồ chứa thiết kế để hoạt động theo ba phương thức sau: d Hệ thống hai tầng: Để tránh tượng ăn mòn đóng cặn sinh - Phát điện triều lên chất lỏng địa nhiệt trực tiếp qua hệ thống phát điện người ta dùng hệ thống - Phát điện triều xuống hai tầng nhờ trao đổi nhiệt Ở tầng thứ chất lỏng địa nhiệt bơm từ - Phát điện hai chiều giếng lên, qua trao đổi nhiệt để truyền nhiệt cho chất lỏng làm việc, sau 1.2.6.2 Năng lượng nhiệt đại dương làm ngưng tụ cho trở nguồn địa nhiệt Ở tầng thứ hai, chất lỏng Nước nóng bề mặt nước lạnh tầng sâu đại dương, đem khác hoạt động theo chu trình kín, nhận nhiệt trao đổi nhiệt, tới tuabin phát lại gần sử dụng nguồn nóng nguồn lạnh máy điện, qua ngưng tụ, trở trao đổi nhiệt Các nhà máy điện địa nhiệt hoạt nhiệt Một máy nhiệt hoạt động với hai nguồn nhiệt giống động theo hệ thống hai tầng thiết kế theo nhiều kiểu khác để máy nhiệt nhà máy nhiệt điện, máy nhiệt đại dương lại không cần tận dụng tối đa nguồn lượng địa nhiệt dùng loại nhiên liệu Một điều quan trọng nhà máy nhiệt e Hệ thống kết hợp: Là hệ thống sử dụng đồng thời nước áp suất điện đại dương cần phải lựa chọn sử dụng vật liệu thiết bị vừa phải chịu địa nhiệt Trong hệ thống nước áp suất cao dẫn qua hệ thống ống điều kiện môi trường biển khắc nghiệt, lại phải vừa đảm bảo hiệu kinh dẫn với vận tốc lớn cho xả vào tuabin để phát điện Động lớn tế dòng ống qua tuabin chuyển thành điện 1.2.6.3.Năng lượng sóng biển Ngoài ứng dụng phát điện lượng địa nhiệt có nhiệt độ thấp hay trung Đây nguồn lượng lớn hấp dẫn Tiềm năng bình dùng để sưởi ấm hay sản xuất nước nóng cho mục đích sinh hoạt lượng sóng biển phụ thuộc vào vị trí địa lý, chí vị trí cho gia đình hay sở công cộng như: trường học, bệnh viện, nhà hàng, lượng sóng biển biến đổi theo thời gian giờ, ngày mùa Tuỳ khách sạn vv theo nguyên lý hoạt động mà thiết bị khai thác sóng biển nghiên cứu, thiết 1.2.6 Phát điện từ nguồn lƣợng đại dƣơng kế chế tạo theo loại khác Trên giới có nhiều công ty nghiên 1.2.6.1 Năng lượng thuỷ triều: cứu, thiết kế chế tạo thiết bị khai thác lượng sóng biển, nói chung số lượng công suất thiết bị nhỏ Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn -  70  - -  71  - chục m ( m = micro-mét = phần triệu mét) ánh sáng xuyên vào Hiện tượng chiếu ánh sáng vào lớp tiếp xúc bán dẫn pn ta thu dòng điện mạch gọi hiệu ứng Quang - Điện Như PMT hoạt động dựa sâu lớp chất bán dẫn hiệu ứng quang- điện để sản xuất điện Hơn 90% PMT sản xuất ứng dụng PMT làm chất bán dẫn tinh thể Si Đối với PMT loại này, chiếu ánh sáng mặt trời với cường độ Eo= nhiệt độ To= 25oC hiệu điện cực pin khoảng 0,55V cường độ dòng điện cực đại đạt 25 30 mA/cm2 Vì hiệu điện dòng điện nhỏ vậy, nên để ứng dụng PMT, thực tế người ta phải nối nối tiếp hay song song nhiều pin lại với tạo thành modun PMT Ngoài việc chế tạo modun nhằm bảo vệ PMT khỏi phá hoại môi trường Việc vận chuyển lắp đặt hệ thống PMT thuận lợi an toàn Hình 3.11- Sơ đồ cấu tạo pin mặt trời tinh thể Si Để đảm bảo độ bền học cho PMT người ta phải chế tạo lớp bán dẫn p (5) dày, 300 500 m Điện cực mặt (2) làm kim loại có dạng lưới để ánh sáng lọt qua vào lớp (4) Điện cực mặt kim loại (6) Trên màng chống phản xạ ánh sáng (1) để giảm phản xạ ánh sáng bề mặt Pin Hoạt động pin mặt trời sau: Khi chiếu ánh sáng mặt trời vào mặt pin, ánh sáng tạo lớp bán dẫn lân cận lớp tiếp xúc pn (4) cặp điện tử – lỗ trống Các cặp hạt dẫn điện mang điện tích âm (điện tử) điện tích dương (lỗ trống) Do tính chất đặc biệt lớp tiếp xúc bán dẫn, nên lớp tiếp xúc (4) có sẵn điện trường tiếp xúc Etx Điện trường tách điện tử lỗ trống cặp điện tử, lỗ trống vừa ánh sáng tạo bắt chúng chuyển động theo chiều ngược để tạo thành dòng điện Vì nối điện cực dây dẫn có bóng đèn (7) có dòng điện qua bóng đèn đèn sáng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Hình 3.12- Sơ đồ cấu tạo PMT Si Hình 3.13- Một mô đun PMT hoàn thiện (nhìn từ mặt trên) Các PMT sau nối điện xong (3) đặt vào keo EVA (Ethylene Vinyl Acetate) suốt (2) Trên người ta đặt kính (1) đáy người ta đặt đế (5) kính, chất dẻo vật liệu không thấm nước vào Người ta nung buồng chân không hệ thống đến 100 http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn -  72  - -  73  - 110oC keo EVA bị nóng chảy Sau người ta ép làm nguội hệ đổi thành dòng điện xoay chiều (ví dụ dòng điện 220V, 50Hz) qua công tơ điện CT1 đưa vào lưới điện quốc gia (hay địa phương) Khi sử dụng người ta lấy điện trực tiếp từ lưới điện qua công tơ điện CT2 cấp điện cho thiết bị tiêu thụ điện Tivi (TV), tủ lạnh (TL), quạt (Q), đèn (Đ),v.v Như công tơ điện CT1 ghi số điện dàn PMT phát lên lưới, công tơ điện CT2 ghi số điện mà hộ sử dụng Căn vào số CT1 CT2 mà hộ có hệ thống điện PMT trả phải nộp thêm tiền điện Trong phương pháp mạng lưới điện quốc gia hay địa phương đóng vai trò hệ thống tích trữ điện (hay nhà băng điện năng) Phương pháp kinh tế an toàn, nên nước phát triển Nhật, Mỹ, Pháp, Đức, sử dụng công nghệ Tuy nhiên phương pháp ứng dụng khu vực có lưới điện thống, lớp keo EVA đông cứng kết dính tất lớp thành khối vững Các PMT cách ly hoàn toàn với môi trường bảo vệ trước va đập học Hình 3.3 hình ảnh mô đun PMT hoàn thiện Cho đến nước ta chưa sản xuất PMT thương mại mà phải nhập nước ngoài, giá khoảng 4USD/Wp Công suất modun PMT đo Oát- đỉnh (peak Watt- viết tắt Wp) công suất điện mà modun PMT phát ánh sáng mặt trời có cường độ 1000W/m2 chiếu vào mặt modun nhiệt độ 25oC Ví dụ modun PMT 75Wp có nghĩa đặt PMT ánh sáng mặt trời có cường độ 1000W/m2 (nắng lúc trưa vào mùa hè) modun phát 75W điện Vào thời gian nắng hơn, ví dụ buổi sáng hay buổi chiều, mùa đông,v.v modun không phát đủ 75W * Ưu điểm Pin mặt trời Với công nghệ Pin mặt trời lượng mặt trời biến đổi trực tiếp thành điện Các Pin mặt trời sản xuất điện cách liên tục chừng có xạ mặt trời tới Các hệ thống lượng Pin mặt trời đơn giản, phần chuyển động, không đòi hỏi phải bảo dưỡng, chăm sóc thường xuyên hệ thống lượng khác, nên hệ thống quan tâm nghiên cứu, phát triển ứng dụng c Ứng dụng Pin mặt trời PMT ứng dụng để sản xuất điện Hiện có phương pháp sử dụng điện mặt trời Đó phương pháp nguồn điện PMT nối lưới nguồn điện PMT độc lập *Nguồn điện Pin Mặt trời nối lưới Hình 3.14 : sơ đồ hệ thống nguồn điện mặt trời nối lưới Dàn PMT gồm nhiều modun PMT ghép nối lại với (nối nối tiếp, song song hay hỗn hợp) lắp đặt mái nhà hay nơi có nắng suốt ngày Khi có nắng dàn PMT phát dòng điện chiều Dòng điện cho qua Bộ biến đổi điện IN để biến Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Hình 3.14 : Sơ đồ hệ thống điện mặt trời nối lưới Ở khu vực miền núi, hải đảo, nơi lưới điện hay sử dụng với công suất nhỏ người ta phải dùng phương pháp hay công nghệ nguồn điện PMT độc lập *Nguồn điện Pin mặt trời độc lập Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn -  74  - -  75  - Hình 3.15 sơ đồ khối hệ nguồn điện PMT độc lập Nó bao gồm số thành phần Dàn PMT, Bộ điều khiển (BĐK), Bộ ác qui, Bộ biến đổi điện (BDD) thiết bị tiêu thụ điện (tải) Trong trường hợp thiết bị tiêu thụ điện chiều 12V, 24V, 48V người ta sử dụng điện sau BĐK Còn có thiết bị tiêu thụ điện dùng dòng điện xoay chiều, ví dụ 220V, 50Hz, TV màu quạt, bơm nước, tủ lạnh,v.v hệ nguồn cần có thêm BDD Công suất đặc trưng điện BĐK BDD (như hiệu điện vào, hiệu điện ra, giải hiệu điện làm việc,v.v ) phải tính toán cho phù hợp với hệ thống * Công nghệ phát điện hỗn hợp Nguồn điện Pin mặt trời nối lưới ứng dụng nơi có lưới điện, Hình 3.15- Sơ đồ khối hệ nguồn điện mặt trời độc lập Dàn PMT gồm hay số modun PMT nối ghép lại Hàng ngày lúc có ánh sáng mặt trời, dàn PMT hấp thụ lượng ánh sáng mặt trời biến đổi thành điện dòng điện chiều công nghệ phức tạp mặt kỹ thuật, vấn đề đồng hoá, chi phí đầu tư lớn Vì ứng dụng nước phát triển Đối với Thái Nguyên nguồn điện NLTT đáp ứng nhu cầu cho vùng xa xôi, hẻo lánh, chưa có điện quốc gia, nguồn điện Pin mặt trời độc lập hệ thống phát điện Diêzen BĐK thiết bị điện tử, có nhiệm vụ kiểm soát tự động trình nạp phóng điện ác quy, bảo vệ ác quy bảo vệ thiết bị tiêu thụ điện (gọi chung tải) Khi ác quy nạp điện no, dung lượng ác quy đạt 100%, BĐK tự động cắt giảm dòng nạp điện cho ác quy từ dàn PMT Nhờ ác quy tránh trạng thái “quá no” giảm tuổi thọ Ngược lại, ác quy bị đói quá, ví dụ dung lượng lại 30% BĐK tự động cắt hay giảm dòng điện cấp cho tải, nhờ ác quy không bị phóng điện kiệt, dẫn đến hư hỏng ác quy đáp ứng nhu cầu Nhưng vùng nông thôn phụ tải thay đổi lớn Bộ ác quy thành phần dự trữ điện Vì dàn PMT phát điện lúc có nắng, thiết bị điện lại phải dùng vào thời gian nắng (như bóng đèn dùng vào ban đêm, xem chương trình Tivi ban đêm, v.v ) Thông thường ác quy sử dụng ác quy chì- axit, giá không cao, có bán địa phương Nhược điểm ác quy loại tuổi thọ không cao (trung bình – năm chăm sóc, bảo dưỡng tốt), yêu cầu phải chăm sóc bảo dưỡng thường xuyên Các loại ac quy khác ac quy kiềm, Cat-mi, v.v Tốt lại đắt nguồn phát độc lập ngày, phụ tải đỉnh thường xảy vài vào buổi tối, xạ mặt trời phụ tải vào khác thường thấp hơn.Việc điều chỉnh điện nguồn PMT độc lập linh hoạt Hệ thống phát điện Diezen độc lập giải pháp tỏ hữu hiệu, song lại khó khăn thất thường nhiên liệu, đặc biệt giá nhiên liệu ngày tăng Các nghiên cứu cho thấy hệ thống phát điện lai ghép NLTT Diezen cung cấp điện linh hoạt mang lại hiệu kinh tế cao Hệ thống điện hỗn hợp (còn gọi hệ lai ghép) NLTT-Diezen ghép nối nguồn NLTT máy phát điện Diezen sử dụng nhiều nước giới Thông số quan trọng ác quy hiệu điện dung lượng Hiệu điện tính V, dung lượng tính Am-pe-giờ (Ah) hay oátgiờ (Wh) Ví dụ loại ác quy 12V-100Ah, 24V-400Ah, 48V-600Ah,v.v Hiệu điện dung lượng ác quy phải tính toán phù hợp với tải tiêu thụ công suất dàn PMT Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn -  76  - -  77  - NLTT sau tăng công suất phát vào cao điểm chạy thêm máy phát điện - Nguồn có khả đáp ứng cao hơn: Với hệ PMT độc lập thông thường, xảy trường hợp lượng không đủ đáp ứng nhu cầu phụ tải Đó lượng thu theo mẫu thống kê định, có khả khoảng thời gian dài nguồn lượng mặt trời yếu chí Một hệ thống lai ghép với nguồn phát “theo nhu cầu” tránh vấn đề máy phát diezen chạy thời gian khó khăn - Giảm chi phí đầu tư: Các hệ PMT tuý đòi hỏi chi phí bảo dưỡng thấp chi phí đầu tư lại cao Còn máy phát diezen ngược lại, chi phí nhiên liệu bảo dưỡng tăng chi phí đầu tư thấp Hình 3.16 Sơ đồ hệ thống phát điện hỗn hợp Pin mặt trời – Diêzen Các hệ thống có số ưu điểm so với hệ thống phát điện dùng lượng tái tạo độc lập sau: - Khai thác tốt nguồn NLTT: Các hệ thống sử dụng nguồn NLTT độc lập thường thiết kế điều kiện bất lợi Đó nguồn NLTT thay đổi thất thường nên hệ thống phải thiết kế cho nhu cầu phụ tải đáp ứng lượng sản mức tối thiểu Do điều kiện bình thường tốt xảy tình trạng công suất nguồn lớn nhu cầu phụ tải, lượng sản thời điểm công suất phụ tải đỉnh không sử dụng bị lãng phí Trái lại hệ thống lai ghép thiết kế điều kiện trung bình theo năm nên khai thác tốt nguồn NLTT Do đó, hệ thống lai ghép thiết kế hợp lý có công suất thiết bị nhỏ giảm bớt lãng phí lượng - Cân đối tốt với phụ tải: ưu điểm khác hệ lai ghép khả cân đối tốt cung với cầu Đối với khu vực nông thôn, nhu cầu phụ tải đỉnh thường xảy vào cao điểm buổi tối, chủ yếu phục vụ nhu cầu thắp sáng sinh hoạt Điều tạo cho ta hướng thiết kế vận hành hệ thống hợp lý cách đáp ứng nhu cầu phụ tải phần lớn thời gian ngày sử dụng nguồn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Đối với hệ lai ghép, chi phí ban đầu thấp hệ pin mặt trời độc lập sử dụng nhiên liệu hệ dùng máy phát diezen - Đáp ứng phụ tải linh hoạt hơn: Máy phát diezen cung cấp bổ sung lượng cách đơn giản kéo dài thời gian vận hành, nhờ mà hệ lai ghép dễ dàng chấp nhận tăng phụ tải Các hệ PMT độc lập đối phó phụ tải tăng nhiều so với thiết kế biện pháp để giải vấn đề tăng cỡ dàn lớn phụ tải ban đầu Tương tự vậy, máy phát diezen độc lập không dễ dàng chấp nhận điều có cách chọn lại cỡ máy theo phụ tải thực tế hạn chế không cho phụ tải tăng, chọn cỡ máy lớn cho chạy non tải giai đoạn đầu Cũng hệ thống kỹ thuật khác, hệ thống điện lai ghép có số nhược điểm định sau đây: - Phức tạp điều khiển: Việc sử dụng kết hợp nguồn phát điện với dẫn đến phức tạp điều khiển Ngoài việc vận hành riêng rẽ, hệ điều khiển cần phải cho phép có tương hỗ phối hợp vận hành nguồn Tuy nhiên, với phát triển vi xử lý, việc điều khiển vận hành hệ thống bớt phức tạp - Yêu cầu kỹ thuật cao hơn: Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn -  78  - -  79  - Các hệ lai ghép phức tạp hệ PMT diezen độc lập mặt thiết kế CHƢƠNG Do việc chế tạo xây dựng đòi hỏi phải có kiến thức rộng thiết bị ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG MÔI TRƢỜNG khả lắp giáp, vận hành 4.1 TÁC ĐỘNG TỚI MÔI TRƢỜNG TỰ NHIÊN - Bảo dưỡng thường xuyên hệ PMT tuý Nói chung nguồn điện lượng tái tạo ảnh hưởng tiêu cực Tuy hệ lai ghép yêu cầu bảo dưỡng hệ diezen tuý, đến môi trường so với nguồn điện truyền thống Để đánh giá tác động môi đòi hỏi bảo dưỡng nhiều hệ PMT tuý Việc bảo dưỡng yêu cầu trường ta phân tích cụ thể tác động môi trường dạng lượng tái để trì vận hành hệ thống Do ăcquy làm việc chế độ khắc nghiệt nên tạo việc trì, vận hành cần thiết * Đối với trạm thuỷ điện nhỏ: - Cần có trình độ chuyên môn kỹ thuật cao việc xử lý cố Bảng 4.1 Ảnh hưởng trạm thuỷ điện nhỏ - Gây tiếng ồn tăng ô nhiễm môi trường: Tiêu chí môi trƣờng Hệ PMT tuý tạo điện không gây ồn ô nhiễm môi trường Tác động Chất lượng không khí Không ảnh hưởng Việc đưa thêm vào hệ lai ghép máy phát diezen thải khí CO2 khí phát Tiếng ồn rung Không ảnh hưởng thải không mong muốn khác Ngoài tiếng ồn từ động diezen gây khó Chất lượng nước Không ảnh hưởng chịu khu vực dân cư xung quanh Hệ thống cấp nước Không ảnh hưởng Hệ thống tưới Không ảnh hưởng Thoát nước Không ảnh hưởng Bệnh dịch nước Không ảnh hưởng Ngập lụt Không ảnh hưởng Vui chơi giải trí Không ảnh hưởng Khai mỏ Không ảnh hưởng Xói mòn Không ảnh hưởng Bồi lắng Không ảnh hưởng Đổi vị trí canh tác Không ảnh hưởng Chiếm dụng đất Ảnh hưởng tiêu cực Cây cối mùa màng Ảnh hưởng xấu Tác động đất ngập nước Không ảnh hưởng Tái định cư Không ảnh hưởng Tác động cảnh quan Ảnh hưởng tốt *Khả ứng dụng Thái Nguyên Do đặc điểm tự nhiên xã hội Thái Nguyên, địa hình chủ yếu rừng núi, số vùng sâu, vùng xa việc kéo điện lưới gặp nhiều khó khăn, dân cư gồm nhiều dân tộc người, trình độ lạc hậu, cần ưu tiên phát triển Công nghệ nhiệt điện mặt trời có hiệu nhu cầu phụ tải lớn, nhà máy quy mô công nghiệp, vốn đầu tư lớn Công nghệ Pin mặt trời độc lập hỗn hợp phù hợp, khả thi có khả ứng dụng cao thời điểm Nhưng lâu dài phải nguồn nối lưới Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn -  80  - -  81  - Điện sinh khối từ nguồn phế thải phụ phẩm trung hoà phát CO2, Sinh thái học bảo vệ tự nhiên Ảnh hưởng tốt Di sản văn hoá Không ảnh hưởng tạo mưa axit, hội để phát triển trồng nông lâm nghiệp Công nghệ khí hoá Phá hủy xây dựng Ảnh hưởng xấu sinh khối có tác động chống ô nhiễm, bảo vệ môi trường Tác động xã hội Ảnh hưởng tốt * Điện mặt trời Tác động điện mặt trời đến môi trường diện tích chiếm chỗ lớn, Kết luận: Các trạm thuỷ điện nhỏ gây số ảnh hưởng tự nhiên Các tác động che khuất mặt trời làm ảnh hưởng đến sinh thái, khắc phục tích cực chiếm ưu thế, có số tác động tiêu cực nhỏ xây dựng trạm cách lắp đặt pin mặt trời mái nhà vùng đất không sử dụng thuỷ điện nhỏ áp dụng biện pháp giảm thiểu cho sản xuất nông nghiệp Ví dụ sử dụng đất hoang hoá, phục hồi lại cảnh quan môi trường sau 4.2 TÁC ĐỘNG TỚI ĐIỀU KIỆN KINH TẾ - XÃ HỘI Các nguồn điện từ lượng tái tạo trước mắt cung cấp điện cho vùng xây dựng, đền bù ảnh hưởng tới cối mùa màng * Đối với nhà máy điện sinh khối: xa xôi, hẻo lánh, nơi chưa có điện lưới quốc gia tạo ảnh hưởng xã hội Để thấy rõ ảnh hưởng tới môi trường ta so sánh tác động nhà máy sau: Góp phần điện khí hoá nông thôn miền núi nguồn NLTT có tiềm nhiệt điện sinh khối nhà máy nhiệt điện đốt than Bảng 4.2 Bảng so sánh ô độ ô nhiệm phát điện sainh khối than Các ảnh hƣởng Than Sinh khối Phát thải CO2 880g/kWh Trung hoà Phát thải SO2 1,20g/kWh Phát thải NOx 2,20g/kWh Lượng S Nhỏ (Cháy nhiệt độ thấp) Phát thải bụi 0,16g/kWh Có Phát thải CH4 3,00g/kWh - Phát thải N2O 0,50/kWh - Khí nhà kính CO2, CH4, N2O - Mưa axít - Chất lượng mùa vụ, trồng lớn chỗ Góp phần xoá đói, giảm nghèo, xoá bỏ cách biệt miền núi miền xuôi, nông thôn thành thị Ảnh hưởng có lợi thông tin văn hoá nhờ đài tivi Ảnh hưởng có lợi giáo dục trẻ em nhờ có khả học trời tối Ảnh hưởng có lợi hoạt động người lớn gia đình nhờ có khả tiếp tục làm việc trời tối, giảm cường độ lao động sử dụng điện thay nguồn truyền thống sinh hoạt nông thôn ( củi, dầu ) Việc xây dựng, lắp đặt nguồn điện lượng tái tạo không đòi hỏi phải tái định cư, không gây ảnh hưởng tới hoạt động nông nghiệp, công trình thủy lợi, văn hoá Tạo nguồn lượng tin cậy góp phần cải thiện mức sống người dân, xoá đói giảm nghèo, thúc đẩy kinh tế phát triển Tuy nhiên, điện từ NLTT cao so với mức sống, mức thu nhập dân Việt Nam, điện mặt trời giá cao gấp khoảng 10 lần so với giá điện Việt Nam, thuỷ điện nhỏ, sinh khối giá tương đối cạnh tranh Vì vậy, việc ứng dụng nguồn điện NLTT gặp số khó khăn Vấn đề phát triển NLTT Kết luận: Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn -  82  - -  83  - cần có hỗ trợ nhà nước thông qua sách trợ giá, đầu tư Các KẾT LUẬN nước giới có sách Trong tương lai, công nghệ NLTT hoàn thiện hơn, giá sản xuất Điều kiện tự nhiên Thái Nguyên thuận lợi cho phát triển khai thác, lượng từ nguồn NLTT giảm Năng lượng hoá thạch cạn kiệt, khai thác khó ứng dụng số nguồn công nghệ NLTT Do yêu cầu phát triển kinh tế, khăn, giá lượng hoá thạch tăng Và đòi hỏi bảo vệ môi trường, xã hội tỉnh nhu cầu sử dụng điện tăng nhanh nguồn NLTT hoàn toàn cạnh tranh mặt kinh tế so với giá nguồn lượng khác Thái Nguyên có tiềm lớn nguồn lượng tái tạo đặc biệt thuỷ điện nhỏ Tuy nhiên việc nghiên cứu, ứng dụng nguồn chưa nhiều, chưa quan tâm mức Các công nghệ phát điện NLTT có tính khả thi cao Thái Nguyên, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ đem lại lợi ích lớn tự nhiên, xã hội Với mục đích yêu cầu đề tài điều tra đánh giá tiềm khả đóng góp nguồn công nghệ lượng tái tạo địa bàn KIẾN NGHỊ tỉnh Thái Nguyên vào lưới điện tỉnh, đề tài tập trung nghiên cứu, giải nội dung sau: NLM & TT loại nguồn có vị trí quan trọng kỷ 21 cân Đã điều tra, thu thập số liệu nguồn tài nguyên NLM&TT Thái lượng Việt Nam bảo vệ môi trường Hơn nữa, nguồn thích hợp để giải vấn đề cung cấp lượng cho nông thôn, vùng sâu, Nguyên, cụ thể là: - Đã đánh giá điều kiện tự nhiên, xã hội đặc thù tỉnh Thái Nguyên - Đã đánh giá trạng dự báo sản xuất, tiêu thụ độ tăng vùng xa - Vì vậy, tỉnh cần có đầu tư thích đáng cho hoạt động điều tra, thăm trưởng nhu cầu lượng Tỉnh năm tới dò, đánh giá tiềm khả khái thác, ứng dụng nguồn lượng - Đã đánh giá tiềm nguồn NLTT Tỉnh tái tạo Đẩy mạnh nghiên cứu, phát triển công nghệ phát điện NLM & TT phù - Đánh giá trạng khái thác, sử dụng nguồn công nghệ NLTT hợp với điều kiện tỉnh tỉnh Thái Nguyên Đã phân tích, lựa chọn công nghệ NLTT khả thi để khai thác nguồn tài nguyên NLTT địa bàn tỉnh góp phần vào cân cung - Giá nguồn lượng nói chung cao cần có hỗ trợ nhà nước thông qua sách trợ giá, đầu tư cầu lượng nói chung điện nói riêng Đã đánh giá tác động nguồn NLTT tới môi trường tự nhiên, xã hội Qua việc điều tra, phân tích đánh giá, rút số kết luận kiến nghị sau: Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn -  84  - -  84  - TÀI LIỆU THAM KHẢO Đặng Đình Thống – Lê Danh Liên (2006), Cơ sở lượng tái tạo, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội UBND tỉnh Thái Nguyên (7-2006), Quy hoạch phát triển điện lực tỉnh PHỤ LỤC Tiềm năng lượng mặt trời Tiềm thuỷ điện nhỏ Tiềm năng lượng gió Diện tích loại công nghiệp Thái Nguyên giai đoạn 2006-2010 có xét đến 2015, Hà Nội Viện Khoa học thuỷ lợi (1998), Báo cáo kết nghiên cứu nhánh đề tiềm năng, trạng phương hương phát triển thuỷ điện nhỏ Việt Nam, Hà Nội TS Phạm Khánh Toàn (2005), Báo cáo tổng kết KH&KT đề tài Nghiên định hướng tính khả thi việc sử dụng lượng mặt trời, thuỷ điện nhỏ sinh khối quy mô công nghiệp Việt Nam, Hà Nội PGS.TS Đặng Đình Thống (2005), Năng Lượng mặt trời ứng dụng, Hà Nội GS.TS Trần Đình Long (1999), Quy hoạch phát triển lượng điện lực, NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội Tập đoàn điện lực Việt Nam (2007), Báo cáo đề tài nghiên cứu, tính toán múc hỗ trợ giá chiến lược phát triển nguồn điện năng lượng tái tạo độc lập Việt Nam Sở NN& PTNT tỉnh Thái Nguyên (2007), Báo cáo kết thực dự án khí sinh học Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn