Các nguồn năng lượng sử dụng để phát điện

CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG SỬ DỤNG ĐỂ PHÁT ĐIỆN TS.. CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG SỬ DỤNG ĐỂ PHÁT ĐIỆNGas tự nhiên cung cấp khoảng 20% tiêu thụ năng lượng của thế giới, và chúng cũng được đốt ở các nh

CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG SỬ DỤNG ĐỂ

PHÁT ĐIỆN

TS NGUYỄN THẾ BẢO

CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG SỬ DỤNG ĐỂ PHÁT ĐIỆN

Than đá, dầu và khí đốt được gọi là “Fossil Fuels” Bởi vì chúng

được hình thành từ hóa thạch của cây

cối và động vật thời tiền sử.

Chúng cung cấp khoảng 66%

năng lượng điện trên thế giới, và 95%

tổng năng lượng

Than đá được nghiền nhỏ và đốt cháy.

Khí và dầu có thể được đốt trực tiếp.

Đốt dầu tạo ra sulphur dioxide, hình thành dạng mưa axit

Điều này có thể tránh bằng cách sử dụng “thiết bị khử

sulphur trong khói” để làm sạch khói trước khi thải chúng ra môi trường khí quyển Thường dùng đá vôi.

Dầu thô (còn gọi là petroleum) dễ sử dụng hơn so với than vì

nó có thể vận chuyển trong các ống Vận chuyển rẻ hơn.

Hoạt động:

CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG SỬ DỤNG ĐỂ PHÁT ĐIỆN

Gas tự nhiên cung cấp khoảng 20% tiêu thụ năng lượng của thế giới, và

chúng cũng được đốt ở các nhà máy nhiệt

điện và sử dụng để làm nguồn nhiệt ở

nhà

Gas dễ vận chuyển bằng các đường ống, sản phẩm đốt khí ít ô nhiễm

hơn

Các dạng khác của nhiên liệu hoá thạch cũng được khai thác như: nhựa

đường và dầu khoáng Cái khó là muốn

sử dụng chúng phải trải qua quá trình chế

biến rất tốn kém

Ưu điểm:

Sản xuất lượng điện năng lớn và tương đối rẻ.

Vận chuyển dầu và khí đốt dễ dàng.

Nhà máy điện đốt khí có hiệu suất rất cao.

Có thể xây dựng bất cứ nơi đâu, nếu có nhiên liệu.

Nhà máy điện Didcot, Oxfordshire có cả một đường rây riêng để vận chuyển than đá.

CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG SỬ DỤNG ĐỂ PHÁT ĐIỆN

Nhược điểm:

Gây ô nhiễm Tạo ra carbon dioxide,

gây hiệu ứng nhà kính

Đốt than tạo ra nhiều carbon đioxide

hơn đốt dầu và gas Tạo ra sulphur

dioxide gây mưa axít

Khai thác mỏ than khó và nguy

hiểm,tàn phá phong cảnh tự nhiên

Nhà máy điện đốt than cần một lượng

lớn nhiên liệu Cần phải có một diện

tích lớn gần nhà máy để dự trữ than

Khả năng tái tạo?

Nhiên liệu hoá thạch là nguồn nhiên liệu không thể tái tạo.

Bởi vì chúng ta đã đốt hết chúng và sự tiêu thụ năng lượng hoá thạch tăng gấp đôi sau 20 năm từ 1900.

Điều này phổ biến ở dầu, do chúng ta sử dụng chúng để tạo sản phẩm nhựa plastics và các sản phẩm

khác

CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG SỬ DỤNG ĐỂ PHÁT ĐIỆN

Năng lượng hạt nhân - năng lượng từ việc bắn phá hạt nhân Uranium.

Tàu quân sự và tàu ngầm sử

dụng năng lượng hạt nhân cho động

cơ

Năng lượng hạt nhân cung cấp

khoảng 11% nhu cầu năng lượng

của thế giới, và tạo ra một lượng lớn

năng lượng từ một lượng nhỏ nhiên

liệu

Không gây ô nhiễm như khi đốt

nhiên liệu hoá thạch

Nhà máy điện hạt nhân làm việc tương tự như nhà máy điện đốt nhiên liệu hoá thạch, ngoại trừ “phản ứng hạt nhân” sinh ra nhiệt lượng.

Phản ứng sử dụng Uranium làm nhiên liệu, nhiệt lượng sinh ra từ sự phân rã hạt nhân Notron sinh ra bắn phá các hạt nhân uran khác, năng lượng dạng nhiệt tăng lên.

Hoạt động:

CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG SỬ DỤNG ĐỂ PHÁT ĐIỆN

Ơû Anh, nhà máy điện hạt nhân được xây dựng trên bờ biển, và sử dụng nước biển để làm mát Vì thế họ không cần tháp giải nhiệt khổng lồ như thấy ở các nhà máy khác

Phản ứng được điều chỉnh bởi các thanh “điều chỉnh”,

làm bằng nguyên tố Bo để hấp thụ nơtron Khi các thanh được hạ vào vùng phản ứng, chúng hấp thụ các notron và làm giảm sự phân rã xuống Để tăng công suất, kéo thanh điều chỉnh lên và có nhiều notron bắn phá các hạt nhân Uran

Uranium tự nhiên chỉ có 0,7% Uranium 235, là dạng Uranium trải qua quá trình phân rã của các phản ứng hạt nhân Còn lại là Uranium 238 Hiện nay, người ta làm giàu nhiên liệu Uranium, để có Uran 235 có hàm lượng cao hơn

Giá điện của nhà máy hạt nhân tương đương với than đá.

Không tạo ra carbon dioxide, không gây hiệu ứng nhà kính

Tạo ra lượng lớn năng lượng từ rất ít nhiên liệu

Tạo ra ít chất thải

Nhược điểm:

Mặc dù không tạo nhiều chất thải, nhưng nó rất nguy hiểm Chất thải phải được bịt kín và chôn cất nhiều năm

Chi phí rất lớn cho việc đảm bảo an toàn

Khả năng tái tạo?

Năng lượng hạt nhân từ Uranium không thể tái tạo bởi vì chúng ta đã khai thác hết Uranium trên Trái Đất và sử dụng chúng,

chúng không còn nữa

CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG SỬ DỤNG ĐỂ PHÁT ĐIỆN

Năng lượng gió – năng lượng từ

không khí.

Sử dụng làm nguồn năng lượng

trong nhiều năm qua

Người Babylonians và Trung

Quốc để bơm nước tưới cho các cánh

đồng cách đây 4000 năm và thuyền

buồm.

Thời kỳ Middle Age, châu Aâu để

xay ngũ cốc

đến để thay thế – vì thế tạo ra gió

Chúng ta có thể sử dụng năng lượng gió bằng cách xây dựng tháp cao, với những cánh quạt rộng ở trên đỉnh

Gió làm quay cánh quạt, làm quay tuabin máy phát, sản xuất ra điện

năng

Hoạt động:

CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG SỬ DỤNG ĐỂ PHÁT ĐIỆN

Chúng ta có thể xây dựng nhiều

tháp gió, tạo nên một cánh

đồng tháp và tạo ra được nhiều

điện năng hơn.

Những nơi thích hợp là vùng ven biển, đỉnh của các ngọn đồi, khu vực đất đai rộng bằng phẳng, khe núi, nơi có gío mạnh và đều đặn.

Cần có tốc độ gió trung bình khoảng 25km/h.

Ơû California những cánh đồng gió cung cấp điện cho các hộ xung quanh Los Angeles.

Ưu điểm:

Năng lượng gió là miễn phí, cánh đồng gió không cần nhiên liệu

Không tạo ra chất thải hay khí nhà kính

Đất bên dưới vẫn có thể sử dụng cho trồng trọt

CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG SỬ DỤNG ĐỂ PHÁT ĐIỆN

Nhược điểm:

Nhiều người cảm thấy rằng chống phong cảnh với những tháp giĩ thì khơng đẹp mắt.

Giết chết các lồi chim di cư thích nguồn giĩ mạnh.

Aûnh hưởng đến sĩng TV nếu bạn sống gần đĩ.

Oàn ào

Khả năng tái tạo?

Năng lượng giĩ là cĩ thể tái tạo Giĩ luơn thổi và an tâm khi sử dụng.

Có thể cung cấp khoảng 20% nhu cầu

năng lượng ở Anh

Chuyển nó thành công suất điện thì thật

không dễ

Ơû Anh có 8 nơi có thể xây dựng nhà máy

điện thuỷ triều như ở các cửa sông Severn,

Dee, Solway và Humber

Trên thế giới chỉ có khoảng 20 nơi có thể

phù hợp cho việc xây dựng nhà máy điện thuỷ

triều

Năng lượng thuỷ triều- năng lượng từ biển

Thuỷ triều chuyển một lượng lớn nước hai lần mỗi ngày

CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG SỬ DỤNG ĐỂ PHÁT ĐIỆN

Giống nhà máy thuỷ điện,khác là đập lớn hơn.

Đập khổng lò xây ngang qua cửa sông

Khi thuỷ triều xuống

và lên, dòng chảy của thuỷ

triều quay tuabin

Hoạt động:

Nhà máy điện thuỷ triều lớn nhất trên thế giới ở cửa sông Rance Bắc nước Pháp, xây dựng vào 1966.

Có 200 tuabin lớn, và cung cấp công suất hơn 8000MW (bằng khoảng 12 nhà máy điện hạt nhân trên thế giới) mất 7 năm để xây dựng và cung cấp 7% năng lượng của nước Anh và Wales.

Có nhiều lợi ích bao gồm việc bảo vệ bờ biển chống lại ảnh hưởng của các cơn bão thuỷ triều, và làm cầu đi

qua

Ưu điểm:

Chỉ một lần xây dựng, năng lượng thuỷ triều là miễn phí.

Không gây hiệu ứng nhà kính và các ô nhiễm khác.

Không cần nhiên liệu.

Tạo ra nguồn điện tin cậy.

Chỉ cung cấp năng lượng khoảng 10 giờ mỗi ngày.

Khả năng tái tạo?

Năng lượng thuỷ triều có thể tái tạo Thuỷ triều lên và xuống liên tục và có thể thu nhận được.

CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG SỬ DỤNG ĐỂ PHÁT ĐIỆN

Năng lượng sóng- năng

lượng từ gió biển.

Sóng đại dương được hình thành do gió thổi qua biển

Sóng là một nguồn năng lượng hữu ích

Vấn đề là không dễ khai thác và chuyển đổi thành điện năng với một lượng lớn

Nhà máy điện năng lượng sóng rất hiếm.

Ưu điểm:

Không đắt để vận hành và bảo trì

Có thể tạo ra một năng lượng lớn

Chỉ cần một lần xây dựng, năng lượng thì miễn phí

Không cần nhiên liệu

Không tạo ra chất thải và ô nhiễm

Nhược điểm:

Phụ thuộc vào sóng- năng lượng gián đoạn

Cần một nơi thích hợp, có sóng mạnh

Ôàn ào

Xây dựng và neo giữ ở điều kiện trên biển

Khả năng tái tạo?

Năng lượng sóng là năng lượng có khả năng tái tạo

CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG SỬ DỤNG ĐỂ PHÁT ĐIỆN

Thuỷ điện: năng lượng

sinh ra từ thác nước.

Sử dụng dòng chảy của nước như

là một nguồn năng lượng trong nhiều năm

qua

Nước được sử dụng đầu tiên để phát điện vào năm 1882 ở sông Fox, Mỹ,

công suất tạo ra để thắp sáng

Hiện nay có rất nhiều nhà máy thuỷ điện, cung cấp khoảng 20% năng

lượng điện của thế giới

Một đập xây dựng như một bẫy nước, ở các thung lũng có hồ.

Đập nước có bề dày đáy dày hơn ở trên, vì áp suất của nước

tăng theo chiều sâu

Nhà máy thuỷ điện có thể tạo ra công suất lớn và rẻ

Có rất nhiều nơi phù hợp trên thế giới, nhưng xây dựng đập

nước thuỷ điện thì khá đắt

CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG SỬ DỤNG ĐỂ PHÁT ĐIỆN

Hoạt động:

Ưu điểm:

Chỉ cần xây đập xong, năng lượng hầu như miễn phí.

Không tạo ra chất gây ô nhiễm.

Độ tin cậy cao hơn so với năng lượng gió, mặt trời hay sóng.

Nước được dự trữ ở các đập đối phó với sự thiếu hụt nước yêu cầu.

Có thể tăng công suất nhanh hơn so với nhà máy khác.

Điện phát ra tương đối ổn định

Nhược điểm:

Xây dựng đập nước rất tốn kém.

Gây ảnh hưởng đến sinh vật thường sống ở đó.

Tìm nơi phù hợp rất khó vì đụng chạm đến dân cư và môi trường

Khả năng tái tạo?

Năng lượng thuỷ điện có thể tái tạo Mặt trời cung cấp hơi nước từ biển và các hồ nên duy trì hoạt động.

Biomass – năng lượng từ các

chất hữu cơ.

Gỗ là nguồn chính- nguồn nhiệt cho nhà và

để đun nấu thực phẩm

Cây mía đường trồng ở nhiều nơi, và có thể

lên men để sản xuất rượu, để sản xuất điện

Bã mía được sử dụng để đốt sinh hơi nước

và làm quay tuabin.

Chất thải rắn khác: cây cối và chất thải

động vật để sản xuất methanol, gas tự nhiên,

dầu.

Có thể sử dụng rác, phân bón động vật, gỗ

vụn, rong biển và các chất thải khác

CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG SỬ DỤNG ĐỂ PHÁT ĐIỆN

Ưu điểm:

Sử dụng chất thải – có ý nghĩa về môi trường

Nhiên liệu rẻ

Nhược điểm:

Thu thập chất thải số lượng lớn tương đối khó khăn

Khi đốt nhiên liệu này có gây ra hiệu ứng nhà kính

Có một số nhiên liệu không có liên tục trong năm

Khả năng tái tạo?

Biomass có thể tái tạo, do chúng ta liên tục tạo ra các chất thải Chúng ta có thể trồng nhiều cây xanh, cây mía…

CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG SỬ DỤNG ĐỂ PHÁT ĐIỆN

Năng lượng địa nhiệt- năng

lượng từ nhiệt bên trong lòng

Ơû các vùng có núi lửa, việc nóng

chảy đá xảy ra rất gần với bề mặt

Năng lượng địa nhiệt- năng lượng

từ nhiệt bên trong lòng Trái Đất.

Năng lượng địa nhiệt đã được sử dụng nhiều năm ở một số nước để nấu

nướng và làm nguồn nhiệt

Tên gọi “Geothermal” đến từ Hy Lạp : từ “Geo” có nghĩa là “Earth” và

“thermal” có nghĩa là “heat”

CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG SỬ DỤNG ĐỂ PHÁT ĐIỆN

Các hòn đá nóng dưới đất đun nóng nước sinh ra hơi nước.

Người ta dẫn các đường ống xuống vùng nóng, hơi nước sinh

ra được dẫn lên và làm quay tuabin, làm quay các máy phát điện

Có thể có mạch nước tự nhiên trong các vùng đá nóng, hoặc người ta có thể dùng ống dẫn và bơm nước xuống

Hoạt động:

Nhà máy địa nhiệt đầu tiên được xây dựng ở Landrello, Italia; và nhà máy thứ hai ở Wairekei, New Zealand Các nhà máy khác ở Iceland, Japan, Philippine và Mỹ.

Ơû Iceland, nguồn địa nhiệt sử dụng trong nhà, phát điện.Năng lượng địa nhiệt là nguồn rất quan trọng ở các vùng có hoạt động của núi lửa như ở Iceland và New Zealand

Mức độ hữu dụng như thế nào còn phụ thuộc vào độ nung nóng nước Điều này phụ thuộc vào lượng đá nóng và lượng nước bơm xuống

Hơi nước được sử dụng để quay máy phát, hoặc qua các thiết bị trao đổi nhiệt để đun nóng nước hoặc sưởi ấm

Hơi nước phải được làm sạch trước khi đưa vào tuabin

CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG SỬ DỤNG ĐỂ PHÁT ĐIỆN

Không cần nhiên liệu.

Chỉ cần xây dựng một lần thì năng lượng hầu như miễn phí.

Chỉ cần một ít năng lượng để chạy bơm nhưng năng lượng này lấy từ năng lượng của máy phát điện.

Nhược điểm:

Vấn đề là có ít nơi có thể xây dựng được nhà máy địa nhiệt

Cần có những vùng đá nóng, ở độ sâu mà có thể khoan xuống được

Đôi khi vùng địa nhiệt không lâu dài, có thể chỉ vài thập kỹ

Khí độc và khoáng chất có trong lòng đất, gây ảnh hưởng đến vận hành

Khả năng tái tạo?

Năng lượng địa nhiệt có thể tái tạo Năng lượng được trữ bằng cách chúng ta không bơm nhiều nước lạnh xuống và không làm lạnh đá nhiều quá.

CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG SỬ DỤNG ĐỂ PHÁT ĐIỆN

Hồ tích trữ- năng lượng dự trữ

khi nhu cầu tải lớn.

Hồ tích trữ không là máy phát điện

Cách để dự trữ năng lượng để đáp ứng

nhanh khi cần.

Tải điện luôn thay đổi trong ngày

Ví dụ như, khi một chương trình hay

TV kết thúc, mọi người nấu ăn tối và

cắm các ấm đun nấu, gây một nhu cầu

tải đỉnh đột ngột

Hồ tích trữ- năng lượng dự trữ khi

nhu cầu tải lớn.

Nếu không cấp đủ công suất, sẽ có sự ngắt điện,đèn công cộng bị ngắt, gây tai nạn và

nhiều điều phiền toái khác sẽ xảy ra

Nhà máy điện sử dụng nhiên liệu hoá thạch, thì mất nửa giờ mới đầy tải Nhà máy hạt

nhân thì mất thời gian dài hơn

Chúng ta cần đầy tải tức thời và giữ sự cung cấp tải cho ta trong khoảng nửa giờ để

nhà máy điện đầy tải

CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG SỬ DỤNG ĐỂ PHÁT ĐIỆN

Nước được bơm lên đỉnh hồ vào ban đêm, khi có nhu cầu năng lượng của thành phố thấp.

Khi nhu cầu công suất tăng, cổng kiểm soát nước được mở ra, và nước chảy xuống làm quay tuabin, làm quay máy phát điện.

Nước chứa trên đỉnh hồ, sẵn sàng để bơm hoạt động.

Ơû Dinorwig North Wales có hồ tích trữ “đáp ứng nhanh nhất” trên thế giới Nó có thể cung cấp 1320MW trong 12 giây.

Hoạt động:

Khả năng tái tạo?

Nó không phải là máy phát nhưng nó dự trữ năng lượng từ các máy phát khác

CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG SỬ DỤNG ĐỂ PHÁT ĐIỆN

Mặt trời cách Trái đất khoảng 150 triệu km-

nguồn năng lượng khổng lồ

Tia nắng mặt trời cung cấp năng lượng dạng

nhiệt năng và ánh sáng đến Trái Đất với tỷ lệ

gần bằng 20.000 lần so với tiêu thụ năng lượng

của chúng ta, và đây chỉ là một phần nhỏ so với

hơn nửa tỷ tổng công suất mà mặt trời bức xạ

trực tiếp

Mặt trời phải tốn hàng triệu năm mới mất

1/1000000 khối lượng của nó Chúng ta không

phải lo lắng về sự giảm bớt nguồn năng lượng

này, có thể xem nó là nguồn năng lượng cuối

cùng, khổng lồ, liên tục và không mất tiền

Chúng ta thường sử dụng năng lượng mặt trời để làm khô quần áo

và thực phẩm trong nhiều năm qua, nhưng chỉ có những năm gần đây chúng

ta mới quan tâm đến việc sử dụng năng lượng mặt trời để phát điện.

Chỉ có một phần nhỏ năng lượng mặt trời chiếu xuống Trái Đất đủ lượng cần thiết để phát điện trong nhiều năm Nếu tận dụng được năng lượng này thì cứ mỗi phút năng lượng đến Trái Đất đủ để cung cấp năng lượng trên thế giới trong một năm.

Vấn đề là năng lượng mặt trời không tập trung Mà phân bố ở những nơi có nắng của thế giới, để nhận được năng lượng mặt trời tương đương ở đầu ra có công suất 600MW bạn cần có một diện tích để đặt các collector là khoảng một dặm vuông hoặc gấp 10 lần diện tích đó nếu bạn cần đảm bảo được hiệu suất chuyển đổi năng lượng mặt trời – điện năng.

HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT

TRỜI

Mặt trời và Năng lượng mặt trời

Một vấn đề khó khăn là không thể có nhiệt độ quá cao

Có công thức nấu ăn ở New England cho món mức dâu tây

là bạn đặt trái cây và đường trong một mặt phẳng với một tấm kính phía trên và để nó dưới mặt trời khoảng 2 hay 3 ngày.

Nhưng nếu cần chuyển đổi nhiệt lượng sang dạng năng lượng điện, theo định luật nhiệt động thứ II đưa ra giới hạn, và cần nhiệt độ khoảng vài trăm độ C thì hiệu suất 20-30 %.

Đặc điểm là mặt trời không liên tục chiếu sáng Nó mất

đi vào ban đêm.