Luận văn kỹ thuật điện, điện tử nghiên cứu năng lượng gió kết hợp với năng lượng mặt trời ứng dụng vào mạng điện dân dụng

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HCM KHOA: ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

NGÀNH: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP

HỒNG THẾ DANH MSSV: 103103014

NGHIEN CUU NANG LUONG GIO KET HOP VOI NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI - ỨNG DỤNG VÀO

MẠNG ĐIỆN DÂN DỤNG

CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP

Giáo viên hướng dẫn: Lê Đình Lương

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRUONG DAIHOC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ Độc Lập ~ Tự Do ~ Hạnh Phúc KHOA DIEN-BIENTU aces oOo -

*'* ## et

NHIỆM VỤ LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP

Chú ý : SV phải đóng bản nhiệm vụ này vào trang thứ nhất của luận án

- ~ _— {

Họ và tên SV: FÌ a ¬ wssv: 010 50l4,

Ngành : Điện C64 V nag hie „mm Lớp - Oded OCA ă

I Đầu để luận án tốt nghiệp : : |

Nabie ols Aiding chu, gute Red Aud wah" Tới Hany Adda bi Miah

AC arb ln “duty cena MG dead cose dan bu đu TH ra

2 Nhiệm vụ (Yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu) :

am

=_ le) "` Cc

—

¬ Phụ awl MAL ` " Wa

Kea fp ae Miki iki ad — Âu, nat ÂM Tee

— đu veal! ct | ead et củi = _ va a tue 1a ii, Aa # gle Mae, Aiighig Cn 341 " địch) _ v⁄4@ " " dich ¬ Aan “ng ¬

3 Ngày giao nhiệm vụ luận án 3202/2009 4 Ngày hoàn thành nhiệm vụ 42/00/ 2009

5 Ho tên người hướng dẫn : Phần hướng dẫn

" Lê inh can ĐÁ ueeeeoeeoreee II

mm 2L 1 1 21H H222 tà ghe reo Âu 2h HH H200 He gàng im 3 Nội dung và yêu cầu LAT N đã được thông qua NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH

Ngày cíkc tháng năm 200 a (Ký và phi rõ họ têm)

TRƯỞNG KHOA oe

(K¥ vd ghiré ho tén) io

LỜI CẢM ON?

Luận án nghiên cứu năng lượng mặt trời và năng lượng gió, ứng dụng công nghệ kết hợp năng lượng mặt trời và năng lượng gió để phát điện là một đề tài lớn,

với yêu cầu thiết kế tính toán chi tiết nên đòi hỏi người thiết kế phải vận dụng các kiến thức cơ sở cũng như chuyên ngành về hệ thống năng lượng mặt trời và năng

lượng gió, áp dụng các tài liệu có liên quan để xử lý và tính toán một cách chính

xác Qua luận án này em có điều kiện sử dụng những kiến thức đã học vào thực tế, cũng như thấy được vai trò, tầm quan trọng của các loại năng lượng mới trong tương

lai Đây là một trong những kinh nghiệm quý báu và thực sự cần thiết cho một người kỹ sư tương lai

Luận án này là kết quả của những kiến thức mà các thầy cô đã truyền đạt

cho em Qua đây em muốn cảm ơn tất cả các thầy cô trong khoa Điện -Điện tử đã

truyền đạt kiến thức và tạo điều kiện tốt cho em hoàn thành để tài Và đặc biệt cảm ơn thầy giáo Lê Đình Lương người đã trực tiếp hướng dẫn tận tình cho em hoàn thành tốt luận án này

Do yêu cầu về thời gian hoàn thành để tài và tài liệu nghiên cứu còn hạn chế

nên trong quá trình thực hiện có thể còn một số sai sót, kính mong các thầy, cô góp

ý để để tài được hoàn thiện hơn

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn tất cả các quý thầy cô

Tp.HCM, ngày 30 tháng 06 nă m 2009

NHÂN XÉT CỦA CLÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

QC 4 Go HỊM IÊN TH 0 Co Ó ĐRG M G 6 000 000 0 0060000 006 0-0 6 06 E006 00004: 6 04 0 Đ 4 00 6 BH on ĐI 6 NI Đ HN 4 ĐÓ Đ 0/Á 00/409 06 0 4000006006 060000000009 8000006000960 00900090000 009000990 0006

CƠ CĐ Đo GIÓ Đ HP ĐI 0 DI GIÓ BC R9 9 0.0 0 000-006 00: 0 00 0 0P 0 2.0 00 0-0000 0000 0.0 8 KIA HA Ho B2 HA ĐA RE GIÁ G2 Á ĐIÀG 6 00 0 090000 040000066 000 6900060099 000 6000 0000660 0900060 0060 08 006

dd ÁP (ỌIH ĐỊT ÓC ho Đ ĐÓ 0 ĐÀ H9 Đ GIÁ: ĐÁ 9 09 0.0 0-0 20 00/8 0000 0 0/6 0.0058 0/4140 090 0.0 00-0 000.6 0:0 040/8 0 00460.040.640 0.0 0/40/40 0 100.000.9400 0 0/4 Đo ĐÓ 9: 0 0 4 4 00 01 010.0 Kệ ĐÀ H 9 09 M0906 0 2⁄4 0 096 49 004 0 008.008,

Cee Omen ee NEDO On EHO OCT TSE BH, GP G 0 60 000000000 00/460 000 000 0200.000 0 0000 S004 P.9 00090 000 no 0006000 D03 ho 4P 60000 000 00.05086000 066940 000000006000000 0600090009000 000000 0.00 0000006000608

AE Ọ Ho HN G30 GIÁ B0 0006 6 060 00806000 00-505 000000 005 0/0082 00 0 60.006000 0 000 0 000 0000000 0000 000-0000 000.0 DI ĐÓ 9 09 bo K 4.0 3i h 4 0 9 ĐÁ đo Ê ng o0 0 0Á 0á 4.0060 0600.00.60 058.0006.000 00 8 00 0040 0

CỤ HH G HD HP 0 GHI G0 0 DI HE 06 G0 B00 00600 0000000 000/000 000.000 0 80 006-6000 0-0 0/0-0 000 0.0 9 010004 0 00 006 4 000 010020 0n 0 HÓA Ho ĐH BÓ “o4 h GA 00/0 00 4000 000600086006 0.0000006 0009600600606

BROOD cee ce ree en Rte 0/6 0 0/0 0 00 0 000.00 00 0/86 04% 0.0060.620 6.000.000 0 000 60/4 0 096 SẮ 0 06.0 06.0 0% 0 59 00 0 0060.46.0060 009090006 009069050 0090090900000009960096 0009400690 0%0900009 0590000660866

ÔÓ}c 9O“ Ó HP ĐH 0 6 ÓC HH 0 g 0N R HP ĐI DI 4 0 00 0.00 0/046 0010000 6.004 0 06-0 0 6000.00.66.00 0 006.6 06-0 0/440 006 6000.4.0/6 84:0 0:0 6.4 H9 GIÓ ĐỊT ĐỀ G 0Ó Ó Đo 0 B4 9 ĐỀ 9 0 0 004.0 08.0 00 0.0000 609.0 0H07 PHẾ t0 00 00066

ĐI + HN on Đ HH II ĐC À 00 G0020 0 006.06 0600000200 5050660000009 09 0 2000049 0 06-0 006-000 00 0.40860004000006 606-200-0192 0004 249 00 6 4 ĐÓ 9 60 0 000 006 000 0100 00020004 0040 00 6006 60 0m

Ơn E0 P09 006 006000 8 00 6-06 6.0/06.4:0 S0 6 26 0 0Á 0 40 0 9 000 0 000 4.00 ⁄4 00-0 09 0 0/6 000 D9 S9 9 VI ĐI Đo 6 RE HH BÁC Đo B9 I6 0 090/0500000 000 00000000000000000 0960990000005 0000060000404 00

~ a

NHAN XET CUA GIAO VIIEN BHAN BIEN

ANNO Ese mene use anne eee Dee eee ee eee wean ee HEH REO TOES DS ROL OOE SOUS SEDER MEET ES ORES OEEEO SOLE O ESO EEO SEEDERS DE SEDO OR ENS DES OER SDS LESSEE DES EEE ORE EBD OS ONES OSC ESES

«XI HH ĐÓ ĐI E0 B0 0/0 0 0 0 6 06 6 040.0 006 09066 00 ODEO OEE NODC ERASE LEED EOE DEO OEE ESE 0.0.0.2 0 00.6.0040 000 0800 4.0.0 0 04 0.0 2.1000 04-0 0.0.2 0200.000 4 i0 0 Án ĐH m VD B0 HA 090 060 000 0 00 06

Lời cảm ơn Nhận xét của giáo viên hướng dẫn Mục lục Lời mở đầu

CHUONG 1: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG MỚI

I- — Tình hình năng lượng toàn cầu

1- Năng lượng truyền thống, rẻ hay không rẻ?

2-_ Bài toán an ninh năng lượng Ii- Năng lượng mới - năng lượng tái tạo

I- Năng lượng mới: hướng đi cho các nước châu Á

2-_ Khai thác nguồn năng lượng mới IH- Phát triển năng lượng gió & mặt trời

1- Dau tu cho ning lượng gió và mặt trời

2-_ Việt Nam có tiểm năng gió lớn nhất Đông Nam Á

I- Tổng quan về năng lượng gió

Lịch sử sử dụng năng lượng gió

Những lợi ích mang lại từ năng lượng điện gió

Tình hình năng lượng gió trên thế giới

Giới thiệu các dạng turbine gió Phân loại H- Cấutạo 10- 11- Canh turbine Bộ truyền động Máy phát Bộ tăng tốc (Gearbox)

Thiết bị chỉ hướng gió (Wind Vane)

Thiết bị đo gió (Anemometer) Bộ hãm cơ khí (Mechanical Brake) Truc chinh (Main Shaft)

Cơ cấu lệch (Yaw motor)

Cấu trúc của các nhà máy sử dụng máy phát điện không

đông bộ

Máy phát điện không đồng bộ hai nhánh

IH- Nguyên lý hoạt động

2-_ Hoạt động của nhà máy gió

3-_ Loại nhà máy không có cơ cấu điều chỉnh cánh

4-_ Loại nhà máy có cơ cấu điều chỉnh cánh

5-_ Hệ thống biến đổi tần số

6-_ Kết nối lưới Điều khiển & giám sát

7-_ Nhà máy gió với hệ thống thông tin liên lạc sử dụng hệ thống GPS

IV- Công nghệ lắp đặt turbine gió trên đất liền

1- Giới thiệu chung

2- Lắp đặt nhà máy gió

CHUONG 3: CONG NGHỆ ĐIỆN MẶT TRỜI - QUANG NĂNG

I- Lịch sử phát triển điện mặt trời

I- Tình hình phát triển năng lượng mặt trời trên thế giới 2- _ Tình hình phát triển năng lượng mặt trời ở Việt Nam H- Công nghệ năng lượng quang điện mặt trời

1- Tình hình hiện tại

2-_ Cao ốc tích hợp với hệ thống năng lượng mặt trời

3-_ Công nghệ pin quang điện 4- Ban dé năng lượng mặt trời

suất theo yêu cầu

CHUONG 4: CUM THIET BI NANG LUGNG GIÓ KẾT HỢP

VOI NANG LUGNG MAT TROI I- Hinhthanh ý tưởng

II- Hiệu quả kinh tế - xã hội

III- Mô tả giải pháp 1- Cấu tạo 2- Hoạt động CHƯƠNG 5: TƯ VẤN THIẾT KẾ - TÍNH TỐN KINH TẾ CHO CƠNG TRÌNH I- Tư vấn thiết kế 1- Cấu tạo

2-_ Tính tốn cơng suất

II- Phân tích kinh tế cho công trình

CHƯƠNG 6: HƯỚNG PHÁT TRIỂN MỞ RỘNG CỦA ĐỀ TÀI

I- Kết nối lưới bằng bộ đổi nguồn ATS

3- _ Lợi ích mang lại khi sử dụng bộ ATS 119 4- _ Kết nối bộ chuyển nguồn tự động ATS 120

II- Tiết kiệm năng lượng 123

1- Công nghệ chiếu sáng bằng LED 123

2- _ Máy nước nóng năng lượng mặt trời 127

IH- Nhà thông minh - Smart home 129

1- Nhà thông minh là gì? 129

2- _ Một số thiết bị trong nhà thông minh 131

LỮỜI A\Ở ĐẦU)

Nói đến năng lượng là nói đến điện, than đá và đặc biệt là dầu mỏ và các

sản phẩm từ dầu mỏ Cho đến nay, phần lớn các nguồn năng lượng mà chúng ta đang sử dụng bắt nguồn từ năng lượng hóa thạch, loại năng lượng dưới dạng tài

nguyên, đào lên rồi sử dụng Mọi chuyện có thể nào như thế mãi? Câu trả lời là

không!

Năng lượng thì rất cần thiết cho cuộc sống hiện đại Nếu không có năng lượng thì thế giới không thể nào phát triển được Thực sự thế giới càng phát triển thì nhu cầu về năng lượng càng tăng cao, và như vậy một vấn đề đặt ra là làm thế

nào để phát triển nguồn năng lượng phù hợp mà không ảnh hưởng đến môi trường,

cảnh quan thiên nhiên Các nguồn nhiên liệu quen thuộc như than, dầu mỏ, khí đốt ngày càng cạn kiệt và hơn thế nữa khi sử dụng các loại nhiên liệu này thì sẽ thải

vào bầu khí quyển một lượng CO; lớn và khí này là nguyên nhân chính gây hiệu

ứng nhà kính

Năng lượng điện gió và năng lượng điện mặt trời là những nguồn năng lượng khá mới mẻ tại nước ta nhưng so với thế giới thì những nguồn năng lượng mới này đã phát triển từ mấy thập niên qua Năng lượng điện gió và năng lượng điện mặt trời là những nguồn năng lượng sạch hứa hẹn trong tương lai trong điều kiện khí hậu trái đất đang đi xuống Con người đang hướng tới những nguồn năng lượng thay thế

cho các nguồn năng lượng cũ gây ô nhiễm Đây là để tài nghiên cứu mang tính tiền khả thi giúp người đọc thâu tóm được những thông tin cần thiết nhất về năng lượng

điện gió và điện mặt trời Trong quá trình trình thu thập thông tin, tìm tài liệu rất

khó khăn vì để tài này hoàn toàn rất ít tài liệu nghiên cứu bằng tiếng việt Do đó, ngoài các tài liệu có được thì đa số thông tin trong để tài ngiên cứu này được lấy từ

Chương 1: Tổng quan về năng lượng mới

CHUONG 1

TONG QUAN VE NANG LUGNG MOI

U TÌNH HÌNH NĂNG LƯỢNG TỒN CẦU

Trước nhu cầu năng lượng không ngừng tăng lên trên toàn thế giới, việc tìm kiếm các nguồn năng lượng mới giá rẻ, ít ô nhiễm đang trở thành sự quan tâm của các quốc gia Hiện nay thế giới đang tiêu thụ khoảng 15 Terawat năng lượng (một

Terawat bằng 1.000 Gigawat, một Gigawat bằng sản lượng của một nhà máy điện

chạy bằng than lớn nhất trên thế giới) Điều đó quy đổi ra thành tiển là 6 ngàn tỷ USD một năm, bằng một phần mười tổng sản lượng kinh tế toàn thế giới Và đến

năm 2050, nhu cầu năng lượng tiêu thụ của con người sẽ là 30 Terawat Để đáp

ứng nhu cầu khổng lồ đó về năng lượng, nhân loại phải tìm đến các loại năng lượng

thay thế mới, rẻ hơn, bền vững hơn và ít ô nhiễm mơi trường hơn ngồi những loại truyền thống như dầu, khí gas, than, năng lượng hạt nhân, thủy điện

Van dé đặt ra là phải tìm được các nguồn năng lượng mới, thay thế với mức giá chấp nhận được, sạch hơn, thân thiện với môi trường hơn như năng lượng từ gió,

năng lượng mặt trời, địa nhiệt, nhiên liệu sinh học, năng lượng hạt nhân kiểu mới

Và các quốc gia giàu có bao giờ cũng đi đầu trong tìm kiếm các nguồn năng lượng

thay thế mới Hãng General Electric (GE) đã lao vào kinh doanh turbine phát điện chạy bằng sức gió và đang mở rộng sang lĩnh vực năng lượng mặt trời Trong khi đó

BP, Shell- những tập đoàn dầu mỏ lớn nhất thế giới đang tài trợ cho các ngiên cứu

cả trong lĩnh vực hàn lâm lẫn thực tế Vinod Khosla, một trong những người sáng

lập Công ty Sun Microsystems đang chuyển hướng sang kinh doanh mạo hiểm trong

lĩnh vực năng lượng thay thế cùng với Robert Metcalfe, người đã tìm ra hệ thống mạng Ethernet có tốc độ chuyển dữ liệu lên đến 10 Megabit trong một giây Các Công ty danh tiếng khác trên mạng như Google, Sun và Paypal cũng tham gia cuộc

tìm kiếm công nghệ sản xuất các loại năng lượng mới, thay thế ở các quy mô và cấp độ khác nhau Elson Musk, đồng sáng lập ra PayPal đã phát triễn một loại

Chương 1: Tổng quan về năng lượng mới

ắcquy mới có thể sử dụng cho ôtô thể thao Larry Page và Sergey Brin, đồng sáng lập ra Google đã khởi động dự án có tên là Google.org để tìm cách chế tạo năng lượng rẻ hơn than

Hiện nay các quốc gia nghèo hơn, đang phát triển cũng quan tâm sâu sắc đến nguồn năng lượng mới thay thế cho dù phương Tây không ủng hộ Trung Quốc

có một lượng điện lớn thu được từ gió và dự báo trong năm nay sản lượng điện thu được từ các turbin chạy bằng gió tự nhiên sẽ tăng hai phần ba Bên cạnh đó, Trung

Quốc đã trở thành nhà sản xuất tấm panel hứng ánh nắng mặt trời để tạo thành điện lớn thứ hai trên thế giới, chưa kể đến một sản lượng lớn điện thu được nhờ hệ thống phát điện chạy bằng hơi nước nóng bốc lên từ các tòa nhà Brazil là quốc gia

thứ hai sau Mỹ ứng dụng thành công năng lượng sinh học Hiện nguồn năng lượng

này đáp ứng đến 40% nhu cầu của ôtô và sẽ sớm cung ứng 15% điện năng cho đất

nước thông qua việc sử dụng mía loại Nam Phi đang dẫn đầu trong phát triển các

loại lò phản ứng hạt nhân loại mới, an toàn và đơn giản hơn Những kết quả sáng

tạo thường đến từ phòng thí nghiệm của các nước giàu vì thế nhiều nhà khoa học

đã lên tiếng để nghị, những công nghệ mới về năng lượng và nhiên liệu thay thế phải được áp dụng ra toàn thế giới để cứu trái đất khỏi các thảm họa thiên nhiên

mà nguyên nhân chính là do con người gây ra

1- Năng lượng truyền thống, rẻ hay không rẻ?

Năng lượng tự nhiên, mà đại diện của nó là dầu mỏ, than đá hiện nay được

đánh giá là rẻ hơn các loại năng lượng tái tạo Phần lớn các nhà đầu tư, các doanh

nghiệp đều cho rằng suất đầu tư và giá điện sản xuất từ gió và mặt trời khá cao, khó cạnh tranh với điện truyền thống (nhiệt điện và thủy điện) hiện nay Suất đầu

tư cho nhà máy điện từ than xấp xỉ 1 triệu USD/MW trong khi điện gió cao gấp 1,2- 1,7 lần, nhà máy điện nguyên tử cao gấp 3-3,5 lần so với nhiệt điện Ngoài ra, giá thành của điện gió, điện mặt trời cũng đều cao hơn so với thủy điện, nhiệt điện

Chương 1: Tổng quan về năng lượng mới

Hình1.1: Hàn Quốc đang xây dựng nhà máy điện mặt trời lớn nhất thế giới để sử

dụng năng lượng mới

Tuy nhiên dưới cái nhìn của môi trường bền vững, một số nhà kinh tế cho rằng khi so sánh các loại năng lượng này, nhiều người đã bỏ quên nhiều yếu tố chỉ

phí chưa được tính đủ như: sản xuất điện từ than gây ô nhiễm lớn ảnh hưởng đến sức khỏe và mất nhiều kinh phí để khắc phục ô nhiễm (một nhà má y điện từ than

công suất 1.000 MW, mỗi năm phải thải 6 triệu tấn CO¿, 44 ngàn tấn SO;, 22 ngàn

tấn NO, và nữa triệu tấn thải rắn) Trong khi đó, khi sử dụng năng lượng sạch tái

tạo được sẽ giảm khí nhà kính Chúng ta có thể “bán môi trường sinh thái” thu về nhiều triệu USD, giảm bớt sự chênh lệch chỉ phí giữa hai loại năng lượng

Tuy nhiên, cách tính này ít được áp dụng vào thực tế, vì nhiều quốc gia trên

thế giới không tính các loại phí “môi trường” vào sản xuất năng lượng Theo một số chuyên gia, thực tế giá thành sản xuất than và điện hiện nay cao hơn giá bán,

nếu tính đủ các chi phí ngành điện không thể thu hổi được vốn để tái đầu tư nên

vẫn cần nhà nước bao cấp để đảm bảo điện năng cho tiêu dùng xã hội Hiện nay, ngành năng lượng được ưu đãi lớn, chỉ phải nộp thuế môi trường, hạch tốn mơi trường vào giá thành Một số chuyên gia cho rằng, nếu tính đủ thuế sử dụ ng tài

Chương 1: Tổng quan về năng lượng mới

các ưu đãi bao cấp của Nhà nước trong hạch toán kinh doanh thì ngay cả năng

lượng truyền thống như nhiệt điện, thủy điện chưa chắc đả rẻ hơn việc phát triển

năng lượng tá! tạo, năng lượng mới

2- Bài toán an ninh năng lượng

Một cái nhìn xa hơn, các nhà ngiên cứu cho rằng năng lượng tái tạo đóng một vai trò quan trọng trong bài toán an ninh năng lượng của mỗi quốc gia Theo một báo cáo của Bộ Công nghiệp (nay là Bộ Cơng thương), vào tháng § năm nay,

nguồn năng lượng của Việt Nam đang cạn kiệt dần Than chỉ còn 3,88 tỷ tấn, dầu

còn 2,3 tỷ tấn Ước tính, nguồn năng lượng tự nhiên hiện nay của chúng ta sẽ cạn kiệt trong thời gian tới, trong đó dự báo nguồn dầu mỏ thương mại trên thế giới còn

ding khoảng 60 năm, khí tự nhiên 80 năm, than 150-200 năm Tại Việt Nam, các

nguồn năng lượng tự nhiên này có thể còn hết trước thế giới một vài chục năm An

ninh năng lượng trở thành vấn để cấp bách Vấn dé dầu mỏ hiện nay là một ví dụ

Các mỏ đầu tập trung chủ yếu ở các vùng mà tình hình chính trị luôn bất ổn và mỗi cơn khủng hoảng dầu mỏ diễn ra, tình hình kinh tế thế giới lại lung lay

Trong bối cảnh đó, các chuyên gia kinh tế năng lượng đã dự báo đến trước năm 2020, Việt Nam sẽ phải nhập khoảng 12% - 20% năng lượng, đến năm 2050 lên đến 50% - 60%, chưa kể điện hạt nhân Tình hình năng lượng hiện nay của chúng ta, trong lĩnh vực điện năng chủ yếu dựa vào nhiệt điện và thủy điện Thủy

điện tuy có tiểm năng phát triển nhưng lại phụ thuộc vào thời tiết, nếu phát triển

quá lớn chưa thể lường trước những biến đổi về dong chảy tác động tiêu cực đến

môi trường sinh thái Điện hạt nhân còn đang trong quá trình chuẩn bị phương án

Về xăng dầu, hiện nay chúng ta vẫn phải nhập khẩu, dự tính khi nhà máy lọc

dầu Dung Quất đưa vào sử dụng năm 2009 -2010, chỉ mới cung cấp được khoảng trên 5 triệu tấn xăng dầu cho giao thông vận tải trong tổng số nhu cầu 15 -17 triệu tấn, vẫn phải nhập trên 10 triệu tấn Đến năm 2020, khi đưa tiếp hai nhà máy lọc dầu chúng ta có chừng 15 -16 triệu tấn xăng đầu trong tổng nhu cầu 30-35 triệu tấn Vẫn phải nhập ít nhất 15 triệu tấn Rõ ràng, hiện nay chúng ta chưa tự chủ được

Chương 1: Tổng quan về năng lượng mới

BMninnnNnnnnnnnnnnnnnnnaaaaemmmmmmr ——ằ-._———————ỮỮỒỮốỮốỮốỮốỮẶẰằ

nhiều trong vấn đề năng lượng Trong khi đó, những tác động của thiếu điện hay tăng giá xăng đều ảnh hưởng xấu lập tức đến nền kinh tế

Hiện nay nhiều nước trên thế giới và các nước ASEAN cũng đang hành động để tăng cường an ninh năng lượng Và lời giải cho bài toán, đó cũng là các năng

lượng tái tạo và tìm ra nguồn năng lượng mới Điều đó có thể xóa đi hàng loạt cuộc

chiến tranh dầu mỏ, hay những cuộc khủng hoảng dâu mỏ Bên cạnh yếu tố giá

thành năng lượng, đây lại là một đóng góp rất đáng quan tâm của những nguồn năng lượng mới

I/ NĂNG LƯỢNG MỚI - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

1- Năng lượng mới: hướng đi cho các nước châu Á

Những năm gần đây, nhiều gia đình ở nước ta, nhất là các tỉnh phía Nam có điều kiện ánh sáng mặt trời ổn định, bắt đâu làm quen với các thiết bị sử dụng năng

lượng mặt trời trong việc đun nấu trong nhà, đun bình nước nóng nhà tắm Trung tâm Nghiên cứu Thiết bị áp lực và năng lượng mới, thuộc Đại học Đà Nẵng, phối

hợp với Tổ chức Phục vụ năng lượng mặt trời (Solar Serve) đã hoàn thành nghiên

cứu và đưa bếp Năng lượng mặt trời vào sử dụng rộng rãi nhiều vùng trong cả

nước Dự án ra đời nhằm nâng cao nhận thức của người dân và từng bước đưa các

thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời vào cuộc sống hàng ngày

Hiện có hai dạng bếp được sử dụng: Bếp hình hộp dùng để dun nước và nấu cơm sử dụng một cái chậu nhôm, phía trên có một tấm kính gắn tấm phản chiếu ở

phía sau, giá thành khoảng 250.000 đông/cái Loại thứ hai mới được sản xuất năm

nay là bếp hình parabol, gồm một chảo parabol nhằm tập trung tia nắng mặt trời tại

một điểm để đun nấu Bếp nấu rất nhanh và đạt nhiệt độ cao như dun nấu bằng nhiên liệu bình thường Bếp parabol có giá thành 950.000 đồổng/cái Sở Công nghiệp tỉnh Quảng Ngãi phối hợp với Viện Năng lượng thuộc Tổng Công ty Điện

lực Việt Nam nghiên cứu và đưa vào sử dụng thiết bị đun nước nóng bằng năng

lượng mặt trời được làm bằng nguyên liệu trong nước, dung tích 180 lít, giá thành

Chương 1: Tổng quan về năng lượng mới

=——— ——————— ————eEeEEEeEee

khoảng 3.000.000 đồng, cung cấp đủ nước nóng cho gia đình, nhà trẻ, khách sạn,

chế biến hải sản

Ở các tỉnh phía Nam các loại thiết bị đun bình nước nóng bằng năng lượng

mặt trời đã được sử dụng rộng rãi và hiệu quả đem lại rõ rệt, nhất là trong tình hình

nguồn điện đang rất kho khăn như hiện nay Ngoài năng lượng mặt trời, các phụ

phẩm công nghiệp hiện nay như trấu, bã mía, sắn, ngô, quả có dầu, gỗ, phân động

vật, rác sinh học đô thị cũng là dạng năng lượng tái tạo dồi dào ở nước ta, trong đó

trấu và bả mía là hai phụ phẩm có khả năng dùng để phát điện năng lớn nhất Lợi thế to lớn của nguồn năng lượng này là có thể dự trữ và sử dụng khi cần, đồng thời luôn ổn định, có thể cung cấp điện trên quy mô nhỏ Theo đánh giá, chỉ riêng ba mía cũng có thể cung cấp được 250 MW mỗi năm, trấu cũng có thể đạt 100 MW

mỗi năm

Những loại năng lượng khác như phân gia súc, khí của các bãi rác chón lấp

nếu thu hồi tốt cũng có thể phát điện với tổng lượng khí khoảng 10 tỷ m”/năm Trung Quốc, quốc gia tiêu thụ dầu mỏ lớn thứ hai trên thế giới, chỉ sau Mỹ, đã có nhiều kế hoạch tham vọng nhằm thúc đẩy phát triển năng lượng tái tạo Những kế

hoạch đó bao gồm việc nâng sản lượng điện từ phong điện ở mức 570 MW hiện

nay lên đến 20.000 MW năm 2020, và 50.000 MW vào năm 2030 Một MW điện

có thể cung cấp năng lượng cho 1.000 hộ gia đình Việc thúc đẩy sử dụng nhiên

liệu sinh học như dùng rơm rạ, cặn đường và rác nông nghiệp để chạy nhà máy điện, có thể giúp Trung Quốc tiết kiệm 28 triệu tấn than mỗi năm Tại Nhật Bản,

một trong những nước nhập khẩu dầu hàng đầu thế giới, các nhà sản xuất ô-tô đang

đầu tư mạnh vào pin nhiên liệu hydro dành cho các loại xe mới Mac da vậy, chỉ

phí vẫn nằm ngoài tầm với của những người có thu nhập trung bình

Để giảm lượng dầu mỏ tiêu thụ, Ấn Độ đã bắt đầu trộn xăng với ethanol cũng như tiến hành thử nghiệm một số loại phương tiện giao thông sử dụng hỗn hợp

diesel sinh học chiết xuất tự thực vật và diesel dầu mỏ Bộ Tài nguyên Năng lượng

phi truyền thống của Ấn Độ ước tính nước này có tiểm năng sản xuất 80.000 MW

điện từ các nguồn tái tạo Tuy nhiên, hiện nay năng lượng tái tạo ở Ấn Độ chỉ đạt

được 5.000 MW, 50% trong số này có nguồn gốc từ năng lượng gió Chính phủ

er _ SỐ

Chương l: Tổng quan về năng lượng mới

[energies a

Philippin đã bắt đầu triển khai nhà máy điện sử dụng đường mứa đầu tiên ở nước

này Tháng 7/2004, các loại xe của chính phủ Philippin đã bắt đầu sử dụng nhiên liệu pha 1% methy] ester từ dừa Philippin, quốc gia sẵn xuất điện địa nhiệt lớn thứ

hai trên thế giới, muốn đầu tư hơn nữa vào ngành này nhằm giảm sự thiếu hụt điện hiện nay Indonexia cũng đang đầu tư vào điện địa nhiệt nhằm đáp ứng nhu cầu

điện tăng trưởng 10% của nước này Trong khi đó, Thái Lan muốn thay thế xăng

thông thường bằng một hỗn hợp gồm 10% ethanol cũng như tăng mức tiêu thụ

ethanol mỗi ngày lên 12 lần vào năm 2006

Việt Nam đã sử dụng thủy điện nhỏ từ lâu nhăm giải quyết nhu cầu năng

lượng ở quy mô gia đình và cộng đồng nhỏ (chủ yếu là vùng trung du miền núi)

Thủy điện nhỏ có sức cạnh tranh so với các nguồn năng lượng khác đo có giá thành

rẻ, khoảng 600 đồng/ kWh Ước tính, Việt Nam có khoảng 480 trạm thủy điện nhỏ với tổng công suất lắp đặt là 300 MW, phục vụ cho hơn một triệu người tại 20 tỉnh (trong đó, 50% trạm thủy điện nhỏ đặt ở vùng núi phía Bắc) Con số 300 MW là quá khiêm tốn so với tiềm năng của thủy điện nhỏ ở Việt Nam là 2.000 MW, tương

đương với công suất của nhà máy thủy điện Hòa Bình Về phong điện, tiềm năng gió ở Việt Nam không bằng các nước châu Âu, song so với các nước Đông Nam Á

thì lại có tiểm năng nhất vì nước ta có bờ biển dài, lại nằm giữa chí tuyến Bắc và xích đạo-nơi có gió thổi điều hòa nhất Sử dụng nguồn điện bằng sức gió không lo

hết nhiên liệu hay cạn kiệt nguồn nước như nhiệt điện và thủy điện, không gây

những tác động đáng kể đến môi trường, nhưng đáng tiếc là cho tới nay, năng lượng

gió ở Việt Nam vẫn chưa phát triển tương xứng với tiểm năng sẵn có Theo các nhà

khoa học, ở nước ta, năng lượng gió có thể phát triển cho những khu dân cư ven

biển và đảo xa bờ, đáp ứng nhu cầu năng lượng cho nhu cầu quân sự và dân sự Ước tính, tiểm năng phát triển phong điện ở Việt Nam từ nay tới năm 2030 là 400

MW Năng lượng tái tạo đang được khuyến khích sử dụng trên toàn thế giới đặc

biệt là các nước châu Á

Các chuyên gia năng lượng tái tạo thuộc Ngân hàng Phát triển châu Á

(ADB) nhận định rằng năng lượng tái tạo có ý nghĩa sống còn đối với các nên kinh tế châu Á Năng lượng tái tạo giúp giảm sự phụ thuộc vào dầu mỏ, giảm nhẹ biến

Chương 1: Tổng quan về năng lượng mới

a

động kinh tế khi giá dầu tăng, giảm ô nhiễm mối trường trong khu vực mà có tới

hơn 50% dân số thế giới đang cư trú Thúc đẩy sử dụng năng lượng mặt trời, gió va

nhiên liệu sinh học cũng như xây dựng các nhà máy thủy điện nhỏ tại vùng xa, không thể tiếp cận điện lưới quốc gia, sẽ giúp giảm nhu cầu nhiên liệu hóa thạch

và nâng cao tiêu chuẩn sống

2- Khai thác nguồn năng lượng mới

Trung bình mỗi ngay TP Hồ Chí Minh nhận được lượng bức xạ mặt trời là 27

tỷ MJ (7,5 tỷ kWh), tương đương với lượng điện cả nước sản xuất ra trong một quý,

đủ cho nhu cầu năng lượng của thành phố trong gần 2 tháng Ngoài ra, nếu dùng

lượng phân thải ra của khoảng 220 ngàn con heo và trên 50 ngàn con bò đang nuôi

làm biogas sẽ đạt gần 40 triệu mét khối mỗi năm, tương đương năng lượng của 30 ngàn tấn dau

Theo tiến sĩ Lê Hoàng Tố-Giám đốc Trung tâm Năng lượng mới và Phát triển nông thôn, TP Hồ Chí Minh là nơi có điểu kiện thiên nhiên thuận lợi để phát

triển các dạng năng lượng mới như năng lượng mặt trời, năng lượng gió, khí sinh học do cường độ bức xạ mặt trời trung bình khá cao Các huyện ngoại thành sát biển như Cần Thơ, Nhà Bè, Bình Chánh, đảo Thạnh An là những địa bàn có điều

kiện phát triển năng lượng gió tốt Riêng đảo Thạnh An (với hơn 800 hộ dân đang

sinh sống) là xã đảo duy nhất của TP HCM hiện chưa có điện lưới quốc gia, và cũng là nơi có tiểm năng ứng dụng năng lượng gió lớn nhất Về tiềm năng phát

triển nguồn năng lượng khí sinh học, tiến sĩ Bùi Xuân An-khoa Công nghệ môi trường ĐH Nông Lâm phân tích: “Chúng ta có thể sản xuất năng lượng khí sinh

khối cho TP Hồ Chí Minh từ các nguồn nguyên liệu trong nông nghiệp, lấy từ các chất thải trong trồng trọt và chăn nuôi để sinh khí biogas Ví dụ như các nguôn chất

hữu cơ phụ phẩm cây trồng theo tính toán sơ bộ, với khoảng hơn 60 ngần hecta gieo

trồng, số phụ phẩm có thể sử dụng làm nhiên liệu như rơm, bã mía, thân bắp hằng

năm lên đến trên 600 ngàn tấn, tương đương năng lượng của 250 ngàn tấn dầu”

Chương 1: Tổng quan về năng lượng mới

a

Xét vé tiém năng phát triển và khả năng đáp ứng nhu cầu sử dụng năng lượng mặt trời, tiến sĩ Bùi Tuyên-Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu và chuyển giao

công nghệ trường ĐH Sư phạm kỹ thuật TP Hồ Chí Minh nhận định: “Trước mắt,

năng lượng mặt trời có khả năng đáp ứng ngay nhiều loại nhu cầu về nhiệt năng và

quang năng Ví dụ, chỉ để đáp ứng cho nhu cầu tắm nước nóng, thành phố hiện nay có khoảng 200 ngàn bình nước nóng dùng điện và đang tăng nhanh Nếu ta thay

được số bình này bằng những máy nước nóng dùng năng lượng mặt trời sẽ tiết kiệm

điện được khoảng 200 ngàn kWh/ngày hay 73 triệu kWh/năm Về nhu cầu nước nóng trong công nghiệp như lò hơi, khu vực từ Phan Thiết trở vào hiện có khoảng 4 ngàn lò hơi, nếu ta dùng năng lượng mặt trời để nâng nhiệt độ nước cấp lên 30°C

cao hơn so với nước cấp lạnh truyền thống trong tHời gian 6 giờ/ngày thì sẽ tiết kiệm khoảng 15 tỷ đổng/năm ”

Hiện TP Hồ Chí Minh là nơi có các hoạt động nghiên cứu và triển khai công

nghệ ứng dụng thực tiễn các nguồn năng lượng mới quy mô nhất nước Từ những

năm 1990, khi nhiều thôn xóm ngoại thành của TP Hồ Chí Minh chưa có điện lưới

quốc gia, Solarlab-Phân viện Vật lý TP Hô Chí Minh đã triển khai các hệ thống điện mặt trời để phục vụ nhu cầu cấp thiết như chiếu sáng, nghe nhìn, thông tin liên lạc, phát thanh công cộng, y tế Gần đây nhất và cũng thành công nhất là dự án

“Điện mặt trời phục vụ rừng phòng hộ Cần Giờ” Dự án này là một bộ phận của

chương trình “ Năng lượng không tập trung và phát triển nông thôn Việt Nam” hợp tác với tổ chức FONDEM (Pháp), một chương trình mẫu về điện khí hóa nông thôn bằng năng lượng mới Bên cạnh đó, công nghệ mạng điện cục bộ Madicub nhằm đưa điện mặt trời vào phục vụ phụ tải điện cho nhà nước của Solarlab cũng đã bắt

đầu được đưa vào một số gia đình Tính trung bình một hộ gia đình sử dụng mạng

Madicub sẽ tiết kiệm được cho lưới điện quốc gia 300 kWh/tháng Về năng lượng

gió, Trung tâm RECTERE-ĐH Bách Khoa cũng đã đầu tư nghiên cứu và chế tạo

các động cơ gió để phát điện và bơm nước

Tuy nhiên, để TP Hồ Chí Minh phát triển hết tiềm năng về các nguồn năng lượng mới, hiện vẫn đang cần một chiến lược đầu tư khai thác một cách hiệu quả

nhất Tại hội thảo Quy hoạch các đạng năng lượng tái tạo trên địa bàn TP Hồ Chí

Chương 1: Tổng quan về năng lượng mới

———ễễễỄEễễễễễỄễỄễỄễễễễễễễễ _ )

Minh vừa qua, hầu hết các đại biểu tham gia đều thống nhất để xuất: Cần có sự kết

hợp giữa lãnh đạo thành phố, Sở Khoa học-công nghệ và các cơ sở, ngành liên

quan để có để án khảo sát, xây dựng quy hoạch triển khai năng lượng mới một cách

toàn diện, giải quyết nguồn điện cho những nơi chưa hoặc không thể có lưới điện

(Cần Giờ); đầu tư và có chính sách hổ trợ cho các để tài nghiên cứu có công nghệ, hàm lượng chất xám cao và có tính đột phá

Ill/ PHAT TRIEN NANG LUONG GIO & MAT TROL 1- Đầu tư cho năng lượng gió và mặt trời

Một vấn đề cấp thiết đặt ra với nhân loại hiện nay là phải tiến hành một

cuộc cách mạng đi tìm nguồn năng lượng mới Nguồn nhiên liệu hóa thạch như than

đá, dầu và khí đốt có chi phí cao và là nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường Trong chiến lược năng lượng, một số nước đang cải tiến cơ cấu năng lượng theo hướng giảm dầu mỏ, than đá và củi đốt, tăng tỷ trọng khí đốt và những nguồn năng

lượng mới

Theo dự tính của các chuyên gia, việc tiêu thụ năng lượng trên toàn cầu có

thể tăng hơn 30% trong vòng 15 năm tới Mức tiêu thụ năng lượng ngày càng gia

tăng, phân lớn là ở các nước đang phát triển Hiện nay, các quốc gia đang nổ lực

xây dựng các nhà máy thủy điện, thăm dò, tìm kiếm than đá, dầu mỏ Nhưng tất cả

các nguồn năng lượng truyền thống này chỉ có hạn và có thể không đáp ứng được

nhu cầu năng lượng ngày càng gia tăng Hơn nữa, giá của những loại năng lượ ng

này sẽ ngày càng đắt vì khan hiếm Một chương trình nghiên cứu môi trường LHQ bắt đầu vào tháng 6 năm 2004 thông báo rằng trên thế giới có khoảng 70,9 tỷ USD

được đầu tư vào các loại năng lượng sạch, trong đó khoảng mót phần ba số đó là ở

Mỹ

Tuy nhiên, những nguồn có thể tái tạo được này vẫn chỉ đáp ứng một phần

nhỏ nhu cầu về năng lượng của thế giới, và nhiều nước đâu tư vào những loại năng

lượng như gió và mặt trời Năng lượng gió và năng lượng mặt trời đem lại một

trong những cơ hội kinh tế lớn của thế kỷ 21 Sử dụng điện gió và điện mặt trời sẽ

Chương 1: Tổng quan về năng lượng mới

tiêt kiệm nguồn năng lượng hóa thạch, bảo vệ môi trường và phát triển bển vững,

khắc phục khủng hoảng năng lượng trong tương lai Dự kiến, sẽ có 1.000 tỷ USD đầu tư vào các dự án năng lượng gió trên thế giới từ nay đến năm 2020, tạo thêm

hai triệu việc làm mới

Hiệp hội Năng lượng gió Canada vừa kêu gọi chính phủ nước này sớm có

một khuôn khổ chính sách lâu dài và ổn định để thu hút đầu tư vào lĩnh vực năng

lượng sach, đưa Canada trở thành một cường quốc năng lượng sạch Theo ông Chủ

tịch của Hiệp hội Năng lượng gió Canada, việc mở rộng và kéo dài chương trình

năng lượng tái sinh (ecoENERGY for Renewable Power eERP) phải được đưa vào

kế hoạch kích thích kinh tế cả gói mà chính phủ sẽ công bố cuối tháng này trong dự

thảo ngân sách liên bang năm 2009-2010 Chương trình eERP được triển khai trong giai đoạn 2007-2009 với mục tiêu xây dựng các nhà máy điện chạy bằng sức gió

với tổng công suất 4.000 MW/năm, trong đó trung bình mỗi MW cần đầu tư khoảng

2,5 triệu USD từ khu vực tư nhân Việc phát triển năng lượng từ sức gió cũng đã

mang lại nhiều lợi ích kinh tế cho các địa phương Vùng Gaxpêdi thuộc tỉnh Kêbếch là một thí dụ điển hình Việc phát triển năng lượng gió trong những năm

qua đã thu hút 63 triệu USD đầu tư vào các cơ sở sản xuất tháp tubine gió, chong

chóng, động cơ và nhiều thiết bị khác, tạo ra việc làm cho gần 1.000 người Ngoài

ra, còn 1.000 người làm việc tại các công trình xây dựng liên quan đến năng lượng

gió tại Gaxpêdi mỗi mùa hè Tuy nhiên, chương trình eERP dự kiến sẽ hết nguồn

ngân sách tài trợ vào năm 2009 Hiệp hội Năng lượng gió Canada cũng như một số tổ chức trong ngành công ngiệp năng lượng tái sinh và các nhóm bảo vệ môi trường

đang để nghị chính phủ Canada kéo dài chương trình eERP nhằm sản xuất thêm

8.000 MW điện từ năng lượng tái sinh ở Canada vào năm 2014

Trong những năm 90 của thế kỷ trước, sự phát triển cửa ngành năng lượng

mặt trời gặp nhiều trở ngại do giá các loại nhiên liệu hóa thạch vẫn ở mức thấp và

không nhận được sự khuyến khích từ các chính phủ Tuy nhiên, việc giá các nhiên

liệu truyền thống tăng vọt, những lo ngại về biến đổi khí hậu toàn cầu và các biện

pháp khuyến khích phát triển năng lượng bên vững đã giúp năng lượng mặt trời thu

hút sự quan tâm đặc biệt của các nước Theo tính toán, nếu so sánh trên một đơn vị

Chương 1: Tổng quan về năng lượng mới

_— —ằẰ_F -ỀẰ-Ữằằễẽ

sản lượng điện, các nhà máy sản xuất điện nhờ sử dụng nhiệt bức xạ của mặt trời (CSP) tốn ít diện tích hơn so với nhà máy thủy điện (tính cả diện tích đất ngập lụt) và cả các nhà máy nhiệt điện chạy than (tính cả lượng đất phục vụ khai mỏ)

Mỹ và Tây Ban Nha hiện đang dẫn đầu thế giới về phát triển năng lượng mặt trời với công suất dự kiến đến năm 2012 đạt hơn 5.600 MW, chiếm hơn 90%

tổng công suất ước tính của toàn thế giới vào năm đó Sản lượng từ những nhà máy năng lượng mặt trời sẽ đủ để đáp ứng nhu cầu điện của hơn 1,7 triệu hộ gia đình

Nhận thức lợi ích vô tận của nguồn năng lượng mặt trời, nhiều nước khác như Pháp,

Hy Lạp, Italia, Bồ Đào Nha, Australia, Ai Cập, Iran, Israel, Mexico, Marốc, Nam

Phi và Các tiểu vương quốc Arập thống nhất, đang đẩy mạnh phát triển nghành năng lượng sạch và bền vững này Pháp, Hy Lạp, Italia và Bê Đào Nha dự kiến nâng công suất lắp đặt CSP lên 3.200 MW vào năm 2020, trong khi Trung Quốc đặt

kế hoạch nâng công suất điện từ mặt trời lên 1.000 MW vào cùng thời điểm đó

Ước tính đến năm 2014, công suất điện từ các nhà máy CSP sẽ đạt 6.400 MW Và

nếu tốc độ tăng trưởng hằng năm của CSP đến hết năm 2012 được duy trì đến năm 2020, công suất điện sản xuất được từ năng lượng mặt trời trên toàn thế giới sẽ

vượt mức 200 nghìn MW, tương đương với công suất của 135 nhà máy nhiệt điện

đốt than

Trong nỗ lực nhằm thúc đẩy hoạt động kinh doanh, trong bối cảnh lần đầu

trong 70 năm qua Toyota kinh doanh thua lỗ do doanh thu giảm mạnh trên phạm vi toàn cầu, đặc biệt là ở thị trường chủ chốt Mỹ, và việc đồng Yên tăng giá, Tập đoàn Toyota đang đẩy mạnh sản xuất xe ôtô chạy bằng năng lượng mặt trời Tuy nhiên, nếu xét về lĩnh vực phát triển xanh, Toyota hiện được đánh giá là tập đoàn

tiên phong Các quan chức cấp cao của tập đoàn này cho biết họ sẽ không cắt giảm các hoạt động nghiên cứu về môi trường cho dù đang phải đối mặt với nhiều khó

khăn do tác động của cuộc khủng hoảng kinh tế -tài chính toàn cầu hiện nay

Tập đoàn Toyota đặt mục tiêu trong tương lai sẽ chế tạo những mẫu xe chạy hoàn toàn bằng năng lượng mặt trời Để thực hiện mục tiêu này, Toyota dự kiến sẽ

kết hợp giữa công nghệ phát triển năng lượng của tập đoàn Panasonic, một đối tác

Chương 1: Tổng quan về năng lượng mới

của Toyota trong việc phát triển và sản xuất pin hybrid, với công nghệ năng lượng

mặt trời của tập đoàn Electric Co., một doanh nghiệp hàng đầu trong lĩnh vực này

2- Việt Nam có tiểm năng gió lớn nhất Đông Nam Á

Đó là kết quả khảo sát chỉ tiết về năng lượng gió khu vực Đông Nam Á của

ngân hàng thế giới trong chương trình đánh giá về năng lượng cho châu Á Theo

đó, tổng tiểm năng điện gió của Việt Nam ước đạt 513.360 MW tức là bằng hơn

200 lần công suất của thủy điện Sơn La, và hơn 10 lần tổng công suất dự báo của

ngành điện vào năm 2020

te

Hình1.2: Trạm điện bằng sức gió trên đảo Bạch Long Vĩ

Tất nhiên để chuyển từ tiềm năng lý thuyết thành tiểm năng có thể khai thác, đến tiềm năng kỹ thuật, và cuối cùng thành tiểm năng kinh tế là cả một câu

chuyện dài, nhưng điều đó không ngăn cản việc chúng ta xem xét thấu đáo tiểm

năng to lớn về năng lượng gió ở nước ta

Chương 1: Tổng quan về năng lượng mới

Theo ngiên cứu của Ngân hàng thế giới (WB), hai vùng giàu tiềm năng nhất

để phát triển năng lượng gió của nước ta là Sơn Hải (Ninh Thuận) và vùng đổi cát

ở độ cao 60-100 mét phía tây Hàm Tiến đến Mũi Né (Bình Thuận) Gió vùng này

không những có vận tốc trung bình lớn mà còn có một thuận lợi khác Đó là số

lượng các cơn bão khu vực ít và gió có xu thế ổn định Đây là những điều kiện rất

thuận lợi để phát triển năng lượng gió Trong những tháng có gió mùa, tỷ lệ gió

Nam và Đông Nam lên đến 98% với vận tốc trung bình 6 -7 m/s, tức là vận tốc có thể xây dựng các trạm điện gió công suất 3 - 3.5 MW

Thực tế là người dân khu vực Ninh Thuận cũng đã tự chế tạo một số máy phát điện gió cỡ nhỏ để thắp sáng Ở cả hai khu vực này, dân cư thưa thớt, thời tiết

khô nóng khắc nghiệt và đều là những vùng dân tộc đặc biệt khó khăn

Nhược điểm lớn nhất của năng lượng gió là sự phụ thuộc vào điều kiện thời tiết và chế độ gió Vì vậy, theo các chuyên gia, khi thiết kế cần nghiên cứu hết sức chỉ tiết về chế độ gió, địa hình cũng như loại gió không có các dòng rối (ảnh hưởng không tốt đến máy phát)

Cũng vì những lý do có tính phụ thuộc vào điều kiện môi trường như trên,

năng lượng gió tuy ngày càng phổ biến và quan trọng nhưng không thể là nguồn

năng lượng chủ lực

Tuy nhiên, khả năng kết hợp giữa điện gió và thủy điện tích năng lại mở ra

cơ hội cho Việt Nam Một mặt, có thể đa dạng hóa được nguồn năng lượ ng, kết hợp

những nguồn năng lượng truyền thống với những nguồn năng lượng tái tạo với chỉ

phí hợp lý Mặt khác, có thể khai thác được thế mạnh, đồng thời hạn chế của mỗi nguồn năng lượng và tận dụng các nguồn năng lượng này trong mối quan hệ bổ sung lẫn nhau

Một điểm cần lưu ý nữa là khả năng các trạm điện gió sẽ gây ô nhiễm tiếng

ồn trong khi vận hành, cũng như có thể phá vỡ cảnh quan tự nhiên và ảnh hưởng đến tín hiệu của các sóng vô tuyến nếu các yếu tố về kỹ thuật không được quan

tâm đúng mức Do vậy, khi xây dựng các khu điện gió cần tính toán khoảng cách hợp lý đến các khu dân cư, khu du lịch để không gây những tác động tiêu cực

mmmmmmmamaannneasnsnmammmmmaaxaaaơasaaaaamammmmmmaaaararnaauangzzun Z-AW-‹.-‹-W-ớợZŒ<<az-naơờớn

Chương 1: Tổng quan về năng lượng mới

Khác với điện hạt nhân luôn cần một quy trình kỹ thuật và giám sát hết sức

ngiêm ngặt, việc xây lắp điện gió không đòi hỏi quy trình khắt khe đó TS.Vũ Thành Tự An và Đàm Quang Minh, những chuyên gia về điện gió cho rằng với kinh nghiệm phát triển điện gió thành công của các nước trên thế giới, với những

lợi thế về mặt địa lý của Việt Nam, chúng ta hoàn toàn có thể phát triển năng lượng điện gió để đóng góp vào sự phát triển chung của nền kinh tế “Liệu Việt

Nam có thể đi tắt, đón đầu trong phát triển nguồn năng lượng hay không phụ thuộc

rất nhiều vào các quyết sách ngày hôm nay”

Mười năm trở lại đây điện gió phát triển đột biến, lý do trước hết nằm ở

nguy cơ khủng hoảng năng lượng của các nước đã phát triển Mặt khác, mối quan tâm ngày càng cao của các nước này về bảo vệ môi trường đã tiếp thêm sức mạnh cho những nổ lực tìm kiếm các dạng năng lượng mới thân thiện với môi trường,

trong đó điện gió hiển nhiên là một ứng cử viên sáng giá Đức là nước dẫn đầu chiếm hơn 30% tổng công suất điện gió của toàn thế giới Sau đó là Tây Ban Nha

và Mỹ

Ở Anh, số lượng các tuabine phát điện bằng sức gió lắp đặt mới sẽ tiếp tục gia tăng trong vòng ít nhất 4 năm tới, mặc dù có nhiều phan đối vì chúng gây tiếng ồn và mất mỹ quan Điều này sẽ khiến tốc độ tăng trưởng của ngành công nghiệp

năng lượng gió sẽ gia tăng nhanh hơn dự kiến Năng lượng gió riêng ở Scotland có

thể gia tăng nhiều nhất, đạt sản lượng khoảng 6000 MW vào năm 2010 tức là gấp

10 lần so với khoảng 665 MW trong năm nay Các turbine chạy bằng sức gió ở đất

liền hiện cung cấp điện cho khoảng 3 triệu gia đình ở Anh và chiếm 5% tổng sản

lượng điện của nước này

Tại các nước châu Âu, các nhà máy điện gió không cần đầu tr vào đất đai để xây dựng các trạm turbine mà thuê ngay đất của nông dân Giá thuê đất khoảng

20% giá thành vận hành thường xuyên giúp mang lại một nguồn thu nhập ổn định

cho nông dân, trong khi diện tích canh tác không bị ảnh hưởng nhiều

3- Khai thác nguồn năng lượng mặt trời tại Việt Nam

Chương 1: Tổng quan về năng lượng mới

Ngày 16/01/2007, Công ty TNHH GI Việt Nam đã tổ chức hội thảo khoa học “Công nghệ đột phá, thành công đột phá ”, giới thiệu công nghệ tiên tiến trong việc khai thác hiệu quả nguồn năng lượng mặt trời Thừa hưởng công nghệ tiên tiến từ công ty mẹ tại Đan Mạch - GJ Denmart A/S, GJ Việt Nam là công ty liên doanh

đầu tiên đầu tư nhà máy sản xuất hệ thống làm nóng nước từ năng lượng mặt trời

phục vụ các ngành công nghiệp, nông nghiệp và dân dụng tại thị trường Việt Nam

Sản phẩm GJ Việt Nam đã được lắp đặt tại nhiều công trình công cộng, nhà hàng,

khách sạn, khu nghỉ mát, các nhà máy rượu, bia, sữa, thuộc gia, may mặc, dệt, chế

biến thực phẩm, nhà kính trong nông nghiệp

Sau Tết Nguyên đán 2007, GJ Việt Nam sẽ chính thức đưa sản phẩm mới

SOLEN tham gia thị trường, cung cấp hệ thống làm nóng nước cho các hộ gia đình

Việt Nam có lợi thế là nguồn năng lượng mặt trời rất dồi dào, nên việc đầu tư hệ thống làm nóng nước sẽ mang lại lợi ích kinh tế, đó là có thể khai thác miễn phí nguồn năng lượng trời cho này lâu đài và ổn định (tuổi thọ của hệ thống làm nón nước đến 20 năm) mà không gây ảnh hưởng đến môi trường

e Phát triển pin mặt trời

Đã có rất nhiều dự án phát triển điện mặt trời được triển khai từ hàng chục năm trước Với tiểm năng của một đất nước có nguôn nă ng lượng mặt trời dồi dào

quanh năm, đặc biệt là các tỉnh phía Nam, mỗi ngày trung bình có hơn 6 giờ nắng,

việc phát triển, khai thác năng lượng mặt trời lại càng là vấn để cần được quan tâm Tuy nhiên, trong những kế hoạch phát triển ấy, việc chưa thể tự sản xuất những tấm pin mặt trời lớn với giá rẻ luôn là trở ngại để năng lượng mặt trời đến gần hơn với người dân

se _ Từ nghiên cứu đến thành phẩm

Pin mặt trời đối với các nhà khoa học Việt Nam thực sự không phải là một công nghệ mới Từ sau năm 1975, pin mặt trời đã được nghiên cứu tại Viện Vật lý Hà Nội, rồi phát triển mạnh tại Trung tâm nghiên cứu và sử dụng năng lượng mặt

trời tại TP.HCM (CERES) thuộc Viện Khoa học Việt Nam Năm 1976, phiến pin mặt trời đầu tiên của Việt Nam đã ra đời tại CERES, với đường kính 5cm

Chương 1: Tổng quan về năng lượng mới

Hình1.3: Một ngôi nhà được lắp đặt pin mặt trời

Tuy có nhiều nghiên cứu và nhiều dự án triển khai ứng dụng, thực sự bài

toán năng lượng tái tạo điện mặt trời tại Việt Nam vẫn vấp phải một bài tốn khó

giải: cơng nghệ công nghiệp sản xuất pin mặt trời Theo các chuyên gia như Tiến sĩ Hoàn Đình Chiến (ĐH Bách khoa TP.HCM) và Từ Trung Chấn (chủ tịch hội đông

quản trị công ty cổ phần công nghệ nano phát sáng), các công nghệ hiện tại của

chúng ta chưa cho phép sẳn xuất ra những tấm pin mặt trời có hiệu suất cao và giá thành thấp Vì vậy, các ứng dụng pin mặt trời của chúng ta phần lớn phải sử dụng các tấm pin mặt trời ngoại nhập Trong khi ở chiều ngược lại, cát trắng, nguồn

nguyên liệu chính để sản xuất pin mặt trời lại rất đổi dào ở nước ta

Nhiều nhà quản lý của chúng ta không chấp nhận điều đó Bài tốn làm chủ

cơng nghệ công nghiệp san xuất pin mặt trời đã được đặt ra với Sở Khoa học-Công

nghệ TP.HCM “Việc nghiên cứu và làm chủ công nghệ công nghiệp sản xuất pin

mặt trời, với những thành phẩm đủ sức cạnh tranh trên thị trường là bài toán được

đặt ra hiện nay đối với chúng tôi Thành phố sẽ phải làm chủ công nghệ, chuyển

giao dây chuyển sẵn xuất tiên tiến để tăng cường ứng dụng năng lượng sạch này

Chương 1: Tổng quan về năng lượng mới

mặt trời để mang lại hiệu quả kinh tế thu hôi vốn đầu tư cho nhà nước, chúng tôi có kế hoạch phối hợp với doanh nghiệp để thành lập công ty cổ phần”, ông Lê Hoài Quốc, phó Giám đốc Sở Khoa học-Công nghệ TP.HCM cho biết

Trong kế hoạch làm chủ công nghệ công nghiệp sản xuất pin mặt trời, bài toán thời gian đã được vạch sẵn: làm chủ công nghệ này trước năm 2008 Trong xu thế hội nhập, chậm một bước là thua

e Va nhifng Iva chon

Thực hiện kế hoạch làm chủ công nghệ công nghiệp pin mặt trời này của TP.HCM, mới đây một đoàn chuyên gia gồm các nhà khoa học, các nhà quản lý và doanh nghiệp đã từ TP.HCM đổi sang Nga, tìm hiểu về các nghiên cứu, ứng dụng và dây chuyển công nghệ tại đây Trong các lựa chọn để làm chủ công nghệ công nghiệp này, tại sao Nga lại là lựa chọn đầu tiên của đoàn khảo sát?

Ơng Lê Hồi Quốc nhận định: “Đặt vấn để chuyển giao công nghệ này từ

Nga vì chúng ta còn nhắm tới một định hướng lâu dài, sự phối hợp giữa các nhà

khoa học Nga với chúng ta trong nhiều lĩnh vực Thực tế nhận định từ các chuyên gia mới khảo sát trở về cho thấy, dây chuyền công nghệ sản xuất pin mặt trời của Nga chưa hẳn là dây chuyển tối ưu so với đây chuyển sản xuất của những quốc gia

khác Nhưng tiểm năng của các nhà khoa học Nga và khả năng hướng dần chuyển

giao công nghệ cho chúng ta thì đây lại là một địa chỉ tốt Đó là những yếu tố cần phải cân nhắc ”

Chuyển giao dây chuyền sản xuất nào và chuyển giao công nghệ từ đâu, là

một bài toán hiện chưa có lời giải cho các chuyên gia sau khi khảo sát tại Nga trở

về Nhận định ban đầu của họ cho thấy, dây chuyển công nghệ của Nga chưa hẳn

là hiện đại, giá chuyển giao dây chuyền cả triệu USD cũng không phải là một mức

giá cạnh tranh Nhưng bù lại, những con người Nga, những trí tuệ Nga lại cdi md, sẵn sàng chỉ dẫn Theo các chuyên gia, từ trước tới nay, Nga vẫn là nơi của những ý

tưởng vĩ đại, nhưng lại không phải là xứ sở của những dây chuyển công nghiệp hoàn hảo Với tham vọng vừa làm chủ tri thức, vừa làm chủ dây chuyển công nghệ

Chương 1: Tổng quan về năng lượng mới

hiện đại, các nhà khoa học đang đứng trước một bài toán khó Đầu tư hàng triệu

USD cho một dự án, nói như ông Lê Hoài Quốc thì đó là một con số rất cần cân

nhắc

Hiện nay, các chuyên gia vẫn lên kế hoạch chi tiết về những ưu, khuyết điểm của việc lựa chọn công nghệ Họ cũng lên những dự án chỉ tiết cho kế hoạch

thành lập nhà máy, tính toán về sản lượng, doanh thu Dù vẫn còn đôi chút phân

vân trong lựa chọn, nhưng quyết tâm làm chủ dây chuyển sản xuất này là rất rõ

ràng Thậm chí theo ông Từ Trung Chấn với một kế hoạch tốt, chỉ hai năm triển khai là nhà nước có thể nói đến chuyện thu hồi vốn đầu tư “Chúng ta cần phải làm chủ công nghệ này”, từ công nghệ phòng thí ngiệm đến việc sản xuất ra thành

phẩm Đây là một quyết tâm của Việt Nam nói chung và TP.HCM riêng Vấn để là

cách làm mà thôi

Chương 2: Công nghệ nắng lượng điện gió — phong năng CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG ĐIỆN GIÓ - PHONG NĂNG

I/ TONG QUAN VE NANG LUONG GIO

Việc thúc đẩy và mở rộng năng lượng điện gió cần phải làm cấp bách để chống lại sự thay đổi của thời tiết Các quốc gia đều thống nhất rằng cần phải giảm hiệu ứng nhà kính để chống lại thẩm hoạ về môi trường Nghị Định Thư Kyoto (1997) đã đưa ra rất nhiều mục tiểu từ quy mô lớn đến nhỏ nhằm giảm hiệu ứng

nhà kính Một trong những mục tiêu đó là sử dụng năng lượng điện gió

Năng lượng gió là một nguồn năng lượng sạch và có tiềm năng rất lớn Từ

5000 năm về trước con người đã biết sử dụng năng lượng gió (để đẩy tàu bè đi), còn

ở Châu Âu thì vào những năm 1700-1800 họ đã sử dụng năng lượng gió để nghiền

ngũ cốc, bơm nước Nhà máy gió đầu tiên dùng để phát điện được xây dựng ở một

vùng nông thôn của Mỹ vào năm 1890 Ngày nay công nghệ điện gió đang phát triển mạnh và có sự cạnh tranh lớn Với tốc độ phát triển như hiện nay thì không

lâu nữa năng lượng điện gió sẽ chiếm một thị phần lớn trong thị trường năng lượng

Theo thống kê ngày nay khắp thế giới năng lượng điện gió đã đáp ứng được nhu cầu về điện cho 14 triệu gia đình với hơn 35 triệu người (tương đương 25.000 MW)

Trong một vài năm đã qua việc xây dựng các nhà máy gió mới vượt trội hơn so với việc xây dựng các nhà máy năng lượng hạt nhân Ngày nay đã có hơn 55.000 turbine gió đã được lắp đặt, theo dự báo thì khoảng năm 2020 năng lượng điện gió

sẽ chiếm 12% nguồn năng lượng điện của thế giới 1- Lịch sử sử dụng năng lượng gió:

Năng lượng gió đã được con người sử dụng rất lâu, người ta khai thác năng lượng gió với nhiều cách thức và mục đích khác nhau để phục vụ cuộc sống của con

Chương 2: Công nghệ năng lượng điện gió — phong năng

người Năng lượng gió được sử dụng đầu tiên trên thuyển buồm tại sông Nile

khoảng 5000 trước Thời đó, người ta đã biết sử dụng năng lượng gió giúp cho việc đi lại trên sông nước, vận chuyển hàng hoá đi xa hơn thúc đẩy buôn bán giữa các

vùng miễn phát triển Khi kỹ thuật chế tạo thuyén buém sử dụng năng lượng gió

phát triển người ta sử dụng nó như là phương tiện chiến tranh hữu dụng để gây

chiến tranh và xâm chiếm lẫn nhau Vào những năm 1700-1800, người Châu Âu đã

dùng năng lượng gió để nghiền lúa mạch và bơm nước tưới tiêu Cũng vào thời gian

này, thuyền buôm khá phát triển giúp cho việc buôn bán giao thương trên biển giữ các quốc gia và các châu lục rất thuận lợi, người Châu Âu dùng thuyển buôm để đi chinh phục các nước biến chúng thành thuộc địa và khám phá các vùng đất mới

Đến năm 1890, người Mỹ dùng năng lượng gió tạo ra điện ở nông thôn Việc này

mở ra cho con người một phương cách mới, một mặt mới của gió để khai thác phục

vụ đời sống con người

Cuộc cách mạng về công cụ sản xuất ở Châu Âu giúp giải phóng sức lao

động của con người, máy móc thay thế con người trong sẳn xuất tạo ra nhiều san phẩm hơn, đồng thời cũng đặt ra nhiều vấn dé phức tạp cần giải quy ết trong đó có vấn dé năng lượng Nền công nghiệp các nước phát triển như vũ bão trong những năm cuối thế kỷ19 đầu thế kỷ 20 giúp một số nước nổi lên như là những cường quốc, họ tập trung phát triển nền công nghiệp sản xuất vũ khí cho mục đích đi thôn

tính các thuộc địa, vơ vét tài nguyên thiên nhiên trong đó có các nguồn năng lượng

như: than đá, dầu mỏ Họ dùng năng lượng này vào việc phục vụ cho cuộc chiến và mang về chính quốc để phục vụ cho nền công nghiệp của họ Khi cuộc chiến tranh thế giới lần I và II xảy ra, các nước lao vào cuộc chiến, để phục vụ cỗ máy chiến tranh các nước đổ tiền của vật chất vào cuộc chiến, nhu cầu năng lượng tăng

đột biến, các nước tập trung khai thác tối đa nguồn năng lượng Lúc này, năng

lượng gió hầu như không được chú ý đến, một phần các nguồn năng lượng khác vẫn

dổi dào và khoa học công nghệ cũng chưa phát triển mạnh mẽ

Những thập niên cuối thế kỷ 20, nguồn năng lượng từ việc khai thác dầu mỏ

chiếm vị trí hàng đầu trong các nguồn năng lượng, nhưng việc khai thác Š ạt do nhu

cầu của thế giới không theo lộ trình nào, mà chúng ta biết nguồn năng lượng này có hạn, việc hình thành một túi dầu mất hàng triệu năm Theo dự báo thì trong thế kỷ

Chương 2: Công nghệ năng lượng điện gió — phong năng

21 chúng ta sẽ thiếu về năng lượng, do đó những nhà hoạch định chính sách về năng lượng của các chính phủ đã xúc tiến việc tìm kiếm nguồn năng lượng thay thé cho nguồn năng lượng dầu mỏ đang cạn kiệt dần Nhưng việc tìm ra nguồn năng lượng thay thế dầu mỏ trong thế kỷ tới là cực kỳ khó khăn, năng lượng dầu đã ảnh hưởng đến toàn bộ đời sống của thế giới, một chút biến động của thị trường xăng

dầu cũng làm cho cuộc sống của người dân bị đảo lộn Do đó, khi chưa tìm được nguồn năng lượng thay thế hữu hiệu nguồn năng lượng dầu mỏ thì con người chú ý khai thác hữu hiệu nguồn năng lượng hiện tại đang có như: thuỷ năng, nhiệt năng, năng lượng nguyên từ Thuỷ năng có tiểm năng rất lớn nhưng cũng chỉ có giới hạn, năng lượng hạt nhân thì cực lớn nhưng nó lại là con dao hai lưỡi, nó chỉ giải quyết

tình hình thiếu năng lượng hiện tại chứ không lâu đài được, năng lượng nhiệt từ dầu

và than đá cũng có giới hạn Tất cả những dạng năng lượng trên ngoại trừ thủy

năng còn lại thì đều là nguyên nhân gây hiệu ứng nhà kính làm trái đất của chúng ta ấm dần lên, chỉ vài chục năm lại đây mà nhiệt độ trái đất tăng lên 1 độ dẫn theo hậu quả thiên tai xây ra tại một số nước những năm gần day

Trong tình hình này, con người phải tìm kiếm những nguồn năng lượng mới

thoả mãn điều kiện thay thế và phải đảm bảo việc không gây ô nhiễm môi trường

Lúc này, những loại năng lượng sạch như: năng lượng điện gió, năng lượng mặt

trời, địa nhiệt hiện tại không thể thay thế hết được vai trò của những nguồn năng

lượng chủ chốt, mà phải có một lộ trình thay thế giúp giảm sự phụ thuộc của con

người vào những nguồn năng lượng chủ chốt hiện nay Chúng ta biết những nguồn

năng lượng trên là vô tận, việc khai thác sử dụng chúng giúp chúng ta giải quyết

trước mắt và lâu dài bài toán về năng lượng đến khi con người tìm ra nguồn năng

lượng thay thế hữu hiệu Việc phát triển công nghệ năng lượng gió một vài chục năm gần đây đã cho thấy năng lượng gió hứa hẹn là một nguồn năng lượng sạch và

2

re

2- Những lợi ích mang lại từ năng lượng điện gió

Giá trị kWh điện sản suất ra có giá thấp có thể cạnh tranh được với các dạng

năng lượng khác Vào giữa năm 1981-1995, tuabin gió lắp đặt tại Đan Mạch sản

Chương 2: Công nghệ năng lượng điện gió — phong năng

suất ra điện có giá trị giảm từ 19,6 cents/kWh xuống còn 6,15 cents/kWh, giảm 2/3

giá trị Năm 2001, giá trị điện gió sản suất ra trên thế giới còn 3,61 cents/kWh, đến

năm 2010 sẽ còn 2,62 cents/KWh và năm 2020 sẽ chỉ còn 2,11 cents/kWh Như vậy,

năng lượng gió sản suất ra có thể đáp ứng được tiêu chí về kinh tế

Việc sản suất gió không cần bất kỳ nguồn nhiên liệu nào khác ngoài gió

Gió là nguồn năng lượng sạch, do đó khi sản suất năng lượng điện gió sẽ không thải

ra bất cứ khí độc hại nào là nguyên nhân gây tổn hại đến bầu khí quyển và môi

trường xung quanh

Chúng ta không phải mất tiền mua gió Do đó, gió không như những dạng năng lượng khác chịu ảnh hưởng thị trường giá cả nhiên liệu thế giới, dẫn đến giá

^ wn +

cả đầu ra rất ổn định

Việc thi công lắp đặt nhà máy gió rất nhanh, không tốn nhiều thời gian như những việc thi công lắp các nhà máy sản suất năng lượng điện khác như: Thủy

điện, Nguyên tử Việc vận hành và bảo trì nhà máy không đòi hỏi những yêu cầu nghiêm ngặt như nhà máy nguyên tử

Nguồn năng lượng gió là vô tận và việc cung cấp nguồn cho công nghiệp là

rất lớn Đến năm 2020, năng lượng điện gió sẽ cung cấp 12% nhu cầu điện cho công nghiệp và nhu cầu dùng điện của các cộng đồng dân cư

Năng lượng gió là nguồn năng lượng sạch, thân thiện với môi trường xung quanh, khi xây dựng các nhà máy không tốn quá nhiều diện tích, môi trường xung quanh vẫn có thể sử dụng cho mục đích khác như cho nông nghiệp

Tạo công việc cho một lực lượng không nhỏ người lao động trên thế giới Số

người được tạo công việc tỷ lệ với công suất lắp đặt mới hàng năm

3- Tình hình năng lượng gió trên thế giới

Năng lượng gió thì nổi bật trong những nguồn năng lượng mới có triỂn vọng

gần đây Có rất nhiều quốc gia đang xúc tiến công nghiệp năng lượng gió bằng các

chương trình quốc gia và khuyến khích thị trường Cơ quan năng lượng quốc tế

(IEA) với 14 nước thành viên đang hợp tác nghiên cứu các kế hoạch và trao đổi

Chương 2: Công nghệ năng lượng điện gió - phong năng

thông tin, kinh nghiệm về việc phát triển năng lượng điện gió Các quốc gia này là:

Úc, Canada, Đan Mạch, Thụy Điển, Na Uy, Tây Ban Nha, Phần Lan, Đức, Ý, Nhật,

Hà Lan, New Zealand, Thụy Sỹ, Anh, Mỹ Vào năm 1995 ở các nước thành viên có

hơn 25000 turbine được kết nối với mạng lưới điện và đang vận hành rất tốt Tổng công suất của các turbine này là 3500 MW Hằng năm các nhà máy gió này sản

xuất ra 6 triệu MWh và công suất của các nhà máy cũng được tăng lên khoảng 600

kW

Năng lượng gió đã trở thành nguồn năng lượng phát triển nhanh nhất trên thế giới, công suất lắp đặt ngày càng tăng, tốc độ tăng hàng năm là 30% Chỉ riêng năm 2001 gần 6800 MW được thêm vào mạng lưới điện, từ đầu năm 2002 công suất

các nhà máy gió được lắp đặt trên toàn cầu đạt tới 25.000MW Năng lượng gió đang phát triển nhanh đặc biệt ở Châu Âu, Châu Âu đang chiếm 70% của tổng công suất này Bên cạnh đó thị trường các nước khác cũng đang phát triển mạnh, trên thế giới hiện nay có hơn 45 quốc gia có năng lượng điện gió

Sở dĩ năng lượng điện gió phát triển mạnh và có sức cạnh tranh lớn, thu hút

vốn đầu tư là do giá thành giảm Cách đây 20 năm giá của IkWh là l6 cents, còn

bây giờ giá 1 kWh chỉ hơn 4 cents Vì thế mà năng lượng điện gió đã cạnh tranh được với các nguồn năng lượng khác

Qua khảo sát người ta đã xác nhận rằng nguồn gió trên thế giới thì cực kỳ

lớn và được phân bố ở hầu hết các khu vực của các nước Nguồn năng lượng có thể

khai thác từ gió hằng năm đạt 53000 terawatt giờ Lượng điện năng này có thể cung

cấp vượt quá nhu cầu về điện của thế giới vào năm 2020 Theo khảo sát hàng năm của Viện năng lượng quốc té thì nhu cầu tiêu thụ điện của toàn thế giới và o năm 2020 là 25800 terawatt giờ, năng lượng điện gió sẽ chiếm 12% của tổng các nguồn

năng lượng, người ta đã dự tính rằng để đạt con số 12% vào năm 2020 thì trong thời kỳ từ 2002-2007 tốc độ phát triển của năng lượng gió là 25% tương ứng lượng công

suất lắp đặt là 120600 MW Từ năm 2008 đến 2012 tốc độ phát triển sẽ giảm xuống còn 20% và cuối năm 2012 công suất lắp đặt là 352241 MW, sau đó tốc độ phát triển sẽ giảm xuống còn 15% và rổi còn 10% vào năm 2016 Từ năm 2020 trở đi lượng công suất được xây dựng hằng năm sẽ là 150.000 MW Với tốc độ phát triển

Chương 2: Công nghệ năng lượng điện gió - phong năng

như vậy thì cũng có nghĩa là vào những năm 2030-2040 tổng năng lượng gió trên

toàn cầu xấp xỉ 3000 gigaWatt tức là chiếm 20% của nhu cầu tiêu thụ

4- Giới thiệu các đạng turbine gió

Trên thế giới ngày nay có rất nhiều loại turbine gió Mỗi loại có một lịch sử phát triển, tuỳ vào đặc điểm của chúng mà chúng ta sử dụng, mỗi loại phù hợp với một công suất phát tuỳ thuộc vào đường đặc tính công suất của chúng Chúng có rất nhiều dạng khác nhau nhưng hiện tại phổ biến nhất là loại turbine gió có 3 cánh

hình chân vịt tàu, nhờ những ưu điểm vượt trội về các tính năng và tính thẩm mỹ của nó Kiểu loại turbin này dùng để thiết kế cho những loại turbin có công suất lớn

(hiện tại công suất của loại turbine này có công suất lớn nhất là 5 MW) exe Cos loại cónh loạt Dutch _ loại nhiều canh logl mit canh loại 2 cánh loại 3 cánh T | | | ( ) | loại Paddle loại Savonlous loại Cross Flow logl Darrieus logi Giromitt loại Darleus hình chữ S Hình 2.1: Các dạng turbine gió

Mỗi loại turbine khác nhau thì tính năng của nó cũng khác nhau Đường đặc

tính của chúng phụ thuộc vào hệ số công suất và tỉ số vận tốc:

P Hệ số công suất: Cp š PO 05*p* AV =————————

Chương 2: Công nghệ năng lượng điện gió —- phong năng

Tỉ sốvậntốc : TSR=2z*R/V Trong đó: P :Công suất của gió

ø :Khối lượng riêng của không khí (kg/m”)

A :Diện tích quét của turbine (m”)

V : Vận tốc gió thổi (m/s)

3

Công suất turbine gió: P= OSX PXAXCPXV (gw)

1000

P : Công suất turbine gió (kW)

Chương 2: Công nghệ năng lượng điện gió — phong năng

a- Loại cánh không điều chỉnh (stall): loại này có cấu tạo đơn giản hơn,

không có cơ cấu điều chỉnh cánh Chúng phản ứng trực tiếp với mọi sự thay đổi của chế độ gió Công suất sẽ giảm đi khi quá ngưỡng vận tốc gió do hiện tượng đảo của

cánh

b- Loại điều chỉnh cánh (piích): loại nầy có cấu tạo phức tạp, có các cơ cấu

điểu chỉnh cánh, điểu khiển cánh bằng cách thay đổi góc quay của cánh Chúng

phan ứng với thời gian trể nhất định sau khi có gió mạnh tác động lên bể mặt cánh

Nó giữ công suất không đổi khi quá ngưỡng vận tốc gió 300 300 <4 ———] Ệ Ề a a tạng o oi ® 200 za 5 5 a 6 6 a =l aD x g | & 2 Š Ẹ 5 F | 8 : 2 5 Ẹ § E 100 —8 5 2 100 —Š 3 2 2 2 2 2 2 2 œ a a a œ a 8 8 8 8 8 8 oO O Q oO UO 2 8 8 8 8 2 0 0 w 5 I0 15 20 25 30 10 15 20 25 30 Văn TỐC CCXTTWE) Vert TỐC QOŒYry©

Turbin gio loại cánh điều chỉnh Turbin giế loại đảo

Hình 2.3: Đường cong công suất của turbin gió loại Proppeler

I/ CẤU TẠO

Một cối xay gió thường có các bộ phận sau:

Trục Rotor - Cánh Rotor - Bộ phận giả m tiếng ồn - Cửa số ở phía trên - Hành lang an toàn - Cửa thông gió - Thiết bị chống sét - Máy phát - Hộp tăng tốc - Hãm

Rotor - Bộ hãm phụ - Thuỷ lực - Đệm cách âm - Khung - Cơ cấu lệch - Bảng giám

sát - Bệ đỡ - Đường trượt của hệ thống Yaw - Bộ hãm cơ cấu lệch (YAW) - Noise

Decoupler - Tháp

Chương 2: Công nghệ năng lượng điện gió — phong năng Đo gió và van gió # Trục tốc độ Trục lốc Máy chdm Ham We độ cao phát độ cao Ngudén: www bonus.dk Hình 2.4: Cấu tạo của turbine gió 1- Cánh tur bỉne:

Cánh turbine là bộ phận quan trọng trong nhà máy gió Cánh có rất nhiều hình dạng khác nhau, với các loại turbin lớn việc chế tạo cánh rất phức tạp đòi hởi

một trình độ công nghệ cao Việc thiết kế đói hỏi có thể đáp ứng được những tiêu

chuẩn như: nó phải đáp ứng được yêu cầu vế khí động lực học, cánh có khối lượng

vừa phải, không quá nặng để thuận tiện cho việc vận chuyển Bởi vậy, qua nhiều

năm phát triển việc chế tạo đã dùng rất nhiều các vật liệu khác nhau để chế tạo như: gỗ, kim loại và ngày nay người ta sử dụng nhựa composite và sợi thuỷ tính, nó

không những đáp ứng được các yêu cầu của vật liệu chế tạo như bển và có rất

nhiều tính năng ưu việt so với các vật liệu khác

Đối với loại cánh turbine được sử dụng hiện nay trên thị trường có hai loại,

một loại điều khiển được và một loại không điều khiển Loại điều khiển có cơ cấu

có thể điều khiển góc xoay của cánh để sao cho cánh nhận được năng lượng từ gió là nhiều nhất (vuông góc với hướng gió) đỂ tăng công suất, nhưng khi muốn giảm công suất thì điều chỉnh góc quay sao cho bể mặt tiếp xúc là nhỏ nhất (song song với hướng gió) Các cơ cấu điều chỉnh cánh sử dụng bằng thuỷ lực để điều chỉnh

Chương 2: Công nghệ năng lượng điện gió — phong năng Kich cỡ canh “ | | : 40m » ĩ | | HH] - 2 4 "ẽ i 7 ; 20m og a | Hình 2.5: Kích cỡ cánh

Việc sản suất cánh rất phức tạp, nó phải đảm bảo những qui định kiểm tra

nghiêm ngặt về mọi mặt như: nguyên vật liệu chế tạo, hệ thống theo dõi khi vận

hành, hệ thống chống sét, nó phải được đưa vào thử nghiệm các tính năng của chúng một cách kỹ lưỡng trước khi xuất xưởng

CẤU TRÚC CÁNH TURBIN GIÓ

Lớp phủ ngoôi cùng lỏ lớp chất dẻo

° c ==— DỤ bỏo về thời tiết bến ngoài