Tìm hiểu vê năng lượng gió

Tiểu luận môn nhập môn ngành điện. Đây là bài làm của mình còn chưa qua chỉnh sửa về hình thức các bạn cần sử dụng có thể tham khảo. Bài viết tìm hiểu về tiềm năng gió ở Việt Nam, các kết quả khảo sát của cơ quan chuyên môn. Tình hình hoạt động của các dự án năng lượng gió ở Việt Nam, cũng như công suất điện gió trên thế giới.

I N - ự

u uy N

t ắ m tạo t xo y ều xo y u ữ Bắ b ầu v

N m b ầu N u ì từ vũ trụ t ì trê Bắ b ầu uy v o một

P v o u ữ m 1970, uộ o về ầu mỏ đ buộ con ờ

p quan tâm tìm đ các u thay t , đặ b ệt u

sạ , một trong s đ là gió N ữ m về sau, rất ều các trình nghiên ứu và phát tr gió đ t ự ệ vớ u tài

tr từ các Chính p , bên ạ các ự án nghiên ứu do các cá nhân, tổ ứ tự

t t bị b m ớ oạt độ , và gió t ổ vào cánh bu m giúp đ các con t uyề

đ xa Theo ữ tài ệu ổ còn ữ ạ đ thì b t t đầu tiên xay oạt độ ờ vào sứ gió là vào o t ờ gian ữ m 500 - 900 sau

CN tạ Ba T (lrac ngày nay) Đặ đ m ổ bật t t bị này đ là các cánh đ gió đ b trí xung quanh một trụ đứ , minh oạ một mô hình cánh gió đ

ắp tạ Trung Mỹ vào u t ỷ 19, mô hình này ũ có ấu tạo cánh đ gió quay theo trụ đứ

Muộ ữ , từ sau t ỷ 13, các xay gió xuất ệ tạ châu Âu (Tây Âu) vớ ấu trúc có các cánh đ gió quay theo p ngang, chúng p ứ tạp

mô hình t t tạ Ba T C t b t t này là đ tậ ụ đ ự nâng khí độ ọ tác ụ vào cánh gió do đ sẽ làm ệu suất b đổ gió xay gió t ờ ỳ này cao ều so vớ mô hình t t từ

ớ , t t bị ạy bằ sứ gió ầ ầ bị thay t Lị sử con ờ đ

b ớ sang t ờ ỳ mớ vớ ữ công ụ mớ : máy ạy ớ

C máy phát đ ệ ạy sứ gió đầu tiên

Trong ữ m t p sau, một s mẫu t t khác đ đ t ự ệ tuy nhiên

vẫ không đem ạ b ớ đột phát đ Ví ụ mẫu t t Dane Poul La Cour m 1891 Cho đ đầu ữ m 1910, đ có ều máy phát đ ệ ạy

bằ sứ gió công suất 25kw đ ắp đặt tạ Đ Mạ giá thành đ ệ

do chúng s xuất ra không ạ tranh đ vớ giá thành các nhà máy ệt

đ ệ sử ụ nhiên ệu hoá t ạ Mặ dù ặp khó do không có t ị tr ờ ,

ữ t ệ máy phát đ ệ ạy bằ sứ gió vẫ t p tụ đ t t và ắp đặt

Ví ụ các máy phát công suất từ 1 đ 3 kW đ ắp đặt tạ vùng nông thôn

Đ bằ ớ , Mỹ, vào ữ m 1925 hay máy phát Balaclava công suất 100kW ắp đặt tạ Nga m 1931 hay máy phát Gedser công suất 200kW, ắp đặt

tạ đ o Gedser, đ nam Đ Mạ Sự phát tr máy phát đ ệ ạy sứ gió trong t ờ ỳ này có đặ đ m sau:

* Ít về s , ắp đặt r rác tập trung y u Mỹ, các ớ Tây Âu

Đ Mạ , Đứ , Pháp, Hà Lan;

* Công suất máy phát t ấp y u ằm mứ vài ụ kW

N ữ m 1980, t ị tr ờ California

T ị tr ờ ứ ụ cho các máy phát đ ệ sứ gió ỉ t ật sự phát tr vào

ữ m u t ập ỷ 70 t uộ t ỷ 20, khi mà uộ o ầu mỏ ổ

ra T ờ gian sau đ , California ổ lên một đị đ m thu hút các ự án ắp đặt các máy phát đ ệ sứ gió rất ều các nhà s xuất Mỹ, Đ Mạ , Anh,

Đứ , N ật B , Hà Lan Trong 6 m, 15.000 máy phát đ ệ sứ gió đ ắp đặt trong đ một ử là các nhà s xuất châu Âu vớ công suất máy phát ằm trong p ạm vi từ 55kw - 100kW V ệ cài đặt s ớ các máy phát đ ệ sứ gió California là một b ớ t trong nghiên ứu, phát tr và ứ ụ máy phát đ ệ sứ gió Trong t ờ ỳ này, máy phát đ ệ sứ gió đ ắp đặt thành

từ v ờ sứ gió và đ vậ hành độ ập B các nhà phát tr Có t nói đ y

là t ờ ỳ hoàng kim máy phát đ ệ ạy bằ sứ gió nó không kéo dài

đ bao lâu khi mà sự bão hoà tr ờ California xuất ệ , t ệ qua sự sụt m về s máy phát đ ệ sứ gió đ ắp đặt Đ ều này ẫ đ n ữ thay đổ ớ trong ĩ vự nghiên ứu gió Đầu tiên là sự phá s oặ sát ập các công ty oạt độ trong ĩ vự gió, và sau đ không còn ều mô hình máy phát đ ệ sứ gió mớ đ đ ra trong t ờ ỳ 1980-

1986 N ữ t t t ờ ỳ ậu California vẫ có đ t qu đ chú

ý, đ hình là mô hình tua-bin gió Đ Mạ : có 3 cánh, đ ều ổ đị

t u t độ, công suất 250kW, oặ máy phát đ ệ sứ gió có t đ ều ỉ góc

đ gió cánh tua-bin

Ướ tính từ m 1980 đ m 1995, toàn t ớ đ ắp đặt đ s máy phát

đ ệ sứ gió vớ công suất o 1700MW

Từ m 1990 đ nay

Sau m 1990, Đứ , Anh, Hà Lan, Tây Ban Nha, T ụy Đ ổ lên là ữ

t ị tr ờ đầy t ềm Sự phát tr v ệ ứ ụ gió đ y không p xuất phát từ uộ o ầu mỏ mà từ ữ yêu ầu p b o

t ị tr ờ California tr ớ đ đ tạo cú hích mớ N ều máy phát t p tụ đ áp đặt vớ công suất ngày càng ớ , lên đ hàng ụ MW N m 1990, công suất máy phát ắp đặt ỉ mứ 200kW đ m 2003 đ 5MW Kéo theo công suất một v ờ phát đ ệ sứ gió t vọt, m 2000 công suất ỉ vào o vài ụ MW đ m 2003 đ lên đ vài tr m MW

T ờ ỳ này đ ấu sự phát tr các v ờ phát đ ệ sứ gió trên b , và

t lai ứ ẹ rằ công suất các máy phát đ ệ sứ gió ắp đặt trên b sẽ đạt 9GW vào m 2006 và 70GW vào m 2020 (trong tổ s 180GW)

T kê cho đ t m 2003, tổ công suất ắp đặt đạt 39400kW, tạ 50 qu gia trong đ châu Âu đ góp 28000kW m 215% nhu ầu g liên minh châu Âu N u so sánh ữ m 1992 và m 2002, công suất ắp đặt đ

t thêm ấp 27 ầ Và riêng b thân m 2002, tổ công suất ắp đặt đ đạt 5800MW

ớ , vù

C suất

ắp đặt 2010 (MW)

Tổ suất

2008 (MW)

Tổ g suất

2007 (MW)

Tổ suất

2006 (MW)

ê tớ 513360 MW độ o 65m Tuy ê t qu y s s ều vớ

t qu o s t t ự t

N m 2007, EVN ũ đ t ê ứu t ềm , x đị vù

t p o p t tr đ ệ trê to t ổ vớ suất ỹ t uật 1 785

MW Tro đ m ề Tru Bộ đ xem t ềm ớ ất ớ vớ

o 880 MW tập tru tỉ Qu Bì v Bì Đị , t p đ vù

t ềm t ứ m ề N m Tru Bộvớ suất o 855 MW, tập tru

tỉ N T uậ v Bì T uậ

N o r , BộC t v N T ớ (2010)đ t ập ật thêm s ệu qu trắ (đo 3 đ m) v o b đ t ềm độ cao 80m

o V ệt N m K t qu o t ấy t ềm độ o 80 m so vớ

bề mặt đất trê 2 400 MW (t độ tru bì m trê 7 m/s)

Tốc độgió trung

bình < 4 m/s 4-5 m/s 5-6 m/s 6-7 m/s 7-8 m/s 8-9 m/s > 9 m/s Diện tích (km2) 95.916 70.868 40.473 2.435 220 20 1 Diện tích chiếm (%) 45,7 33,8 19,3 1,2 0,1 0,01 < 0.01 Tiềm năng (MW) 956.161 708.678 404.732 24.351 2.202 200 10

N m u t ê p t tr u t tạo o s xuất đ ệ , t tỷ ệ

đ ệ s xuất từ 3,5% m 2010, ê 4,5% tổ đ ệ s xuất v o m

2020 v 6,0% v o m 2030 Cụt , r ê đ vớ u , đ

tổ suất u đ ệ từ mứ đ ( o 31 MW, m 2007 một o s rất êm t so vớ ều ớ trê t ớ ) ê o 1.000 MW ( m o 0,7% tổ đ ệ s xuất) v o m 2020, o g 6.200

u đ về v đầu t , t u v p tro b sau:

1) uy độ v đầu t : đầu t đ uy v ớ các ì t ứ p p uật

o p ép từ tổ ứ , tro v o ớ ; u đ t eo quy đị ệ

về t ụ đầu t N ớ

2) T u ập ẩu: đ m ễ t u ập ẩu đ vớ o ập ẩu đ tạo

t s đị ự , o ập ẩu uyê ệu, vật t , b t

p ẩm tro ớ s xuất đ ập ẩu đ p ụ vụ s xuất ự án

t eo quy đị tạ Luật T u xuất ẩu, T u ập ẩu v quy đị p p uật ệ về t u xuất ẩu, t u ập ẩu

3) T u t u ập o ệp: t u suất t u t u ập o ệp, v ệ m ễ ,

m t u t u ập o ệp đ vớ ự đ ệ đ t ự ệ đ

vớ ự t uộ ĩ vự đặ b ệt u đ đầu t quy đị tạ Luật Đầu t , Luật

T u t u ập o ệp v v b ớ ẫ t Luật Đầu t , Luật

2.2.3 N

Quy hoạch phát tri đ ện lực qu đoạn 2011 - 2020 xét đ m 2030

đ c Th t ớng Chính ph b t 7/2011 (t ờ đ c gọi là Quy hoạch

đ ệ VII) đặt ra mụ t êu u t ê p t tr n ngu ng tái tạo cho s n xuất

đ ệ , t tỷ lệ đ ệ s n xuất từ ngu ng này từ mứ 2% m 2010 lên 4,5% tổ đ ệ s n xuất v o m 2020 v 6,0% v o m 2030 T eo đ , tổng công suất ngu đ ện gió từ mứ đ hiện nay dự ki đạt 1.000

MW v o m 2020, o 6 200 MW v o m 2030

Theo Tổng cụ N ng (Bộ C T ), từ m 2011 tới gần 50 dự án

đ ện đ đ , với tổng công suất đ 4 876 MW Tuy ê , ện mới chỉ một s ự đ ệ p t đ ệ t mại

1) Dự án p o đ ện tại Tuy Phong do công ty cổ phầ ng tái tạo Việt

N m đầu t o ng 2.000 tỉ đ ng Toàn bộ dự án có 80 turbine với tổng công suất 120MW, sử dụng công nghệ hiệ đại c a Cộ ò ê b Đức C tuabin chiều cao cột 85m, đ ờng kính cánh quạt 77m, công suất 1,5MW, tổng trọ ng tuabin là 89,4 tấn, cột tháp là 165 tấn Đ 4/2012, dự đ o t đoạn 1 với 20 turbine có tổng công suất 30 MW, s đ ện mang lại vào kho ng 100

1 y 09 tháng 9 m 2010 Dự , s u o t 2 đoạ , sẽ 62 turbin đ ệ vớ tổ suất 99MW v đ ệ s xuất

mỗ m o 320 tr ệu kWh C 62 ột t p v turb đ ệ đều đ đặt trên b Mỗ turb suất xấp xỉ 1,6MW o e er E e tr s E) u ấp, ấu tạo t ép đặ b ệt ỉ, o 80m, đ ờ 4 m, ặ trê

200 tấ , quạt đ m bằ ự đặ b ệt, 42 m, ệ t đ ều

tự ập ạ đ tr ỏ b o ớ Loạ turb e y ất ệ

o, đ đ E ê ứu ệt đớ To bộ ệ t đ x y ự trê

b , vù đ ều ệ đị ất trì p ứ tạp vớ ều y ớp đất y u ớ

C ty ê ứu t t m trụ turb e C ty CP t vấ t t XD

o t t y (TEDI WECCO) t uộ TCT T vấ t t o t vậ t

(TEDI), một tro s t vấ u ệm tro t t trì b

Hiện nay trên th giới có rất nhiều dạng tuabin gió khác nhau từ loại chỉ có 1 cánh

tới loại có rất nhiều cánh với hình dạ v t ớ ũ u

lo?i cánh lo?i D u t c h lo?i nhi?u

loại tuabin Loạ đ ều ki n

T Công suất gi m khi quá

Đ ều khi bằng cách thay đổi góc c a cánh

III : CẤU TẠO CỦA MỘT TURBINE GIÓ:

1 Cấu tạo chung của 1 tuabin gió:

Hình 3: Cấu tạo 1 tuabin gió

Ghi chú hình 3:

Wind direction Sự đ ều khi n cánh tuabin gió

Weather instruments Công cụ đ đo t độ gió

Synchronous alternator Bộ o đ ng bộ máy phát xoay chiều

Yaw gearbox Bộ t y đổ ớng c a tuabin

Slip rings Đ ờ tr t c a hệ th ng

Cấu tạo chung của một tuabin gió gần có các bộ phận chính sau:

1 : trục rotor 8 : máy phát 15 : ấu lệnh

Các bộ phận chính :

- Rotor : Đ c lắp trên trụ v t ờng có 3 cánh , gió sẽ làm rotor quay khi

vận t c gió lớ vận t c kh động c a rotor

- Bộ ốc: T t ờng rotor quay với vận t c nhỏ m y p t qu y với

vận t c rất lớn (kho ng 1500vòng/phút) Mu n thực hiệ đ đ ều này thì ph i qua bộ t t c Bộ t t c g m b r t ớc không gi ng nhau và

đ r p ớp với nhau

- C ấu l ch : C ấu này sẽ đ ều chỉ s o o rotor u đ ấy ớng gió, nó

có một bánh cam Khi mu t y đổ ớng c a rotor thì bộ đ ều ki t động

v o ấu lệch

- Bánh cam: Đ đặt trê t p v ớp vớ b m ấu lệch Nó

sẽ đ ều chỉ ớng c rotor t eo ớng gió

- Thi t bị : Dù đ đo t độ gió và nó g i thông tin về bộ đ ều khi đ

điều chỉnh t độ c a rotor

- Bộ k : Dù đ hãm t độ c rotor m o rotor qu y đ

b o hành và sửu chữa

- Trục chính : Khi rotor quay sẽ làm cho trục chính quay Trụ y t ì đ c k t n i

với bộ t t Đ trục chính quay thì rotor ph t động một lực lớn vì vậy truc chính làm rất lớn

- Thi t bị chỉ ớng gió : Gió sẽ làm thi t bị này quay thi t bị này sẽ thông báo cho

bộ đ ều khi n bi t ớng c a gió thổ đ bộ đ ều khi n g i tín hiệu tới bộ đ ều khi n cánh

2 Cấu tạo, hình dạ , k ớc và công suất của một số tuabin gió

Thông số của một số tuabin

Máy phát AC,

bộ bi đổi dung IGBT

Một v tu b đ c dùng trên th giới:

H 4: b 2 5MW ờng kính cánh 80m

H 5 : b 750Kw ờng kính cánh 48m của Denmark

Hình 6: b 1 5MW ờng kính cánh 64m

Với vận t c gió khác nhau thì việc chọn tuabin công suất ũ ều cao tháp gió khác nhau nên ta có bi u đ liên quan tới t độ gió và công suất c a tuabin

Hình 7: Sự liên quan vận tốc và công suất

3.Cánh rotor :

Cánh rotor có ng rất lớn tới công suất c m y C đ c ch tạo theo uyê động lực họ N ĩ ò qu t ì ò không bị r i vì vậy vật liệu làm cánh ph i nhẹ và rất bềnh , hiện nay các nhà s n xuất sử dụng vật liệu ompos te đ làm cánh

Cánh rotor là bộ phận quan trọng và là bộ phận trên cao nhất nên khi xây dựng

v o t động ph i b o vệ ch ng sét cho cánh Việc ch ng sét cho cánh ph i thực hiện

đ ỹ thuật n u không nó sẽ làm hỏng rotor và tháp gió

I ÍNH OÁN NĂNG LƯỢNG ĐIỆN GIÓ

1 Tố ộ gió và mối li n h công suất

Khi gió có kh ng m di chuy n với vận t c V thì nó có một độ :

W = 2

*

* 2

1

V m

1

AV V

Tro đ :

P0 Công suất t u đ c từ rotor

V T độ đầu vào c a cánh rotor

0 *

*

* 2

1

V V V

V A



2

1 1

*

* 2 1

2 0 0

3 0

V

V A

Đặt C P =

2

1 1

2 0 0

V

p C V A

*

*

* 2

2 Di n tích quét của rotor:

Trong việc tính toán công suất , công suất ra c tu b t y đổi theo diện tích quét c rotor Đ i với loại tuabin trục nằm ngang diện tích quét c rotor đ t sau:

Công suất t ì t y đổ theo mật độ không khí , còn mật độ t ì t y đổi theo áp suất và nhiệt độ Theo quy luật đ t :

T R

x định áp suất không khí, nhiệt độ tuyệt đ i, độ ẩm…

Từ các thông s đ đ x định ta có công suất c a gió là:

P max = 3

*

* 4

1

V

 (W/m 2 )

Đ x định t độ ời ta dùng thi t bị đo ọi là anemometer

Hình 9: Thi t bị ố ộ gió

T độ t y đổi liên tục theo giờ , y, t , t eo mù , t eo m Nê v ệc

kh o s t v đo đạt gió cần ph i thực hiện lâu dài ít nhất 1 m v t t đ i c a nó rất cần thi t cho việc chọ tu b ũ độ cao c a tháp gió

Hình 10: Mối liên h ờng kính tuabin và công suất