Phong điện nguồn năng lượng tái tạo cho việt nam phần 1

Số liệu khảo sát do Ngân Hàng Thế Giới World Bank cho biết hàng năm lượng ánh nắng mặt trời của vùng này là từ 2.000 giờ đến 2.500 giờ và riêng sức gió tạo nên điện, nếu qui ra thành côn

PHONG ĐIỆN

NGUON NANG LƯỢNG TÁI TẠO Sue? VIỆT NAM

TIẾN SĨ - KỸ SƯ TRẤN VĂN BÌNH

TIẾN SĨ - NGUYÊN THẾ VIỆT

LÊ VI~ NGUYÊN NGỌC

Nha xuat ban Lao Dong

“Phong điện không chỉ góp

phan bdo vé mdi truéng ma

còn làm đẹp cảnh quang,

thién nhién ”

“Wind energy technology

not only to environmental

protection, natural'

landscape beauty ”

PHONG ĐIỆN

Nguồn năng lượng

tái tạo cho Việt Nam

Tiến sĩ - kỹ sư Trần Văn Bình Tiến sĩ Nguyễn Thế Việt

Lê Vi - Nguyên Ngọc

PHONG ĐIỆN

Nguồn năng lượng tái tạo cho Việt Nam

Nhà xuất bản Lao Động

“Phong điện không chỉ góp phần bảo vệ môi trường

mà còn làm đẹp cảnh quang, thiền nhiên ”

“Wind energy technology not only

to environmental protection, natural landscape beauty."

Lời mở đầu

Năng lượng từ sức gió là nguồn năng lượng được thiên nhiên

ưu đãi, một món quà tặng quí báu của thiên nhiên cho con người Cùng với ánh nắng mặt trời, gió là nguồn năng lượng vô tận, một kho tàng quí giá mà lâu nay con người ít dùng đến! Đất

nước Việt Nam ta có một dải bờ biển dài hơn 3.260 cây số, nhất

là vùng bờ biển Duyên hải miền Trung từ tỉnh Bình Thuận, Ninh Thuận đến Khánh Hòa, Bình Định, Phú Yên cho đến Quảng Trị, Quảng Bình, Thanh Hóa, Nghệ Tĩnh, Hà Tĩnh ra tới Hải Phòng

Số liệu khảo sát do Ngân Hàng Thế Giới (World Bank) cho biết hàng năm lượng ánh nắng mặt trời của vùng này là từ 2.000 giờ đến 2.500 giờ và riêng sức gió tạo nên điện, nếu qui ra thành công suất điện dùng là 513.360 Megawatt, tương đương với

hơn 213 lan nhà máy thủy điện Sơn La mà Việt Nam sẽ đưa vào

hoạt động trong vài năm tới đây

Hội chợ quốc tế mùa xuân năm qua, Hannover International

Fair 2009 tại CHLB Đức đã lấy chủ để chính là Ngành công nghệ

năng lượng tái tạo, nói chính xác hơn là ngành năng lượng từ sức gió (Wind Energy) cho năm 2009 Ban tổ chức của công ty

Hội chợ Hannover Messe GrnbH đã dành một diện tích rất lớn -

khoảng hơn 17.000 mỶ, gần trọn diện tích của hai ngôi nhà triển lãm của toàn khu hội chợ cho chủ đề này Thủ tướng của nước CHLB Đức, bà Angela Merkel, trong buổi khai mạc hội chợ, đã trịnh trọng lặp lại lời cam kết của chính phủ Liên bang Đức về

6

TS Trần Văn Bình - TS Nguyễn Thế Việt

cơng tác hỗ trợ và nhất là chính sách trợ giá cho tất cả các nhà đầu tư - dù đĩ chỉ là dạng gia đình, doanh nhân cá thể hay các

xí nghiệp, hãng xưởng với qui mơ nhỏ và vừa cho đến các cơng

ty lớn và tập đồn cơng nghệ khi họ cĩ kế hoạch, chương trình

đi vào lãnh vực nghiên cứu, xây dựng, phát triển và sử dụng điện từ dạng năng lượng tái tạo hay cịn gọi năng lượng xanh (Green Power hoac Green Energy)!

Lần đầu tiên tại Việt Nam vào tháng 9 năm 2009, một cuộc triển lãm và hội thảo chuyên ngành về năng lượng tái tạo, quản

lý, sử dụng nguồn nước, vấn đề chống ỡ nhiễm mơi trường - Green Biz 2009 - do Phịng Thương mại Liên hiệp châu Âu tại Việt Nam đứng ra tố chức với sự tài trợ và đĩng gĩp cơng sức tất nhiều của các cơng ty lớn nổi tiếng nước ngồi, trong đĩ cĩ cơng ty Siemens, Veolia, Standard Chartered, Unilever, Alstom, UbiFrance vv

Rất mừng là thời gian gần đây chính phủ và Nhà nước Việt Nam đã cĩ dấu hiệu “bật đèn xanh"hỗ trợ cho những chương trình xây dựng, phát triển và sử dụng năng lượng tái tạo - ưu tiên là năng lượng giĩ Chỉ riêng tỉnh Bình Thuận đã cĩ chín (9) nhà đầu tư trong và ngồi nước với mười một (1 1) dự án, cơng trình xây dựng các nhà máy phong điện, với cơng suất thiết kế

từ 45 MW, đến 120 MW và cĩ cả dự án với cơng suất thiết kế lên đến 600 MW - cơng suất tương đương với nhà máy thủy điện Yaly tỉnh Kontum, Tây Nguyên Bên cạnh đĩ, tại tỉnh Ninh Thuận cũng đã cĩ gần mười (10) nhà đầu tư đã nộp đơn xin giấy phép khảo sát thực địa, nghiên cứu đi vào xây dựng các nhà máy Phong điện tại đây

PHONG ĐIỆN

Nếu những dự án này trở thành hiện thực thì rồi đây đất nước

ta sẽ có những công viên cánh quạt điện gió hay còn qọi là nông

trang cánh quạt điện gió (wind park / wind farm) nằm dọc theo

bờ biển Đông không thua gì các cánh đồng quạt điện gió của

bờ biển Bắc châu Âu của các nước Hà Lan, CHLB Đức, Đan Mạch

và vùng bờ biển phía Nam châu Âu thuộc Bồ Đào Nha, Tây Ban Nha, Ý vwv Nếu chính phủ Việt Nam có chính sách hỗ trợ, nâng

đỡ, trợ giá, nhất là tạo điều kiện thuận lợi giúp cho những dự

án nêu trên trở thành hiện thực thì chỉ tiêu, mục đích của chính

.phủ để ra rất có khả năng sẽ đạt được mà không bị vướng mắc khó khăn: Nâng tỉ lệ điện dùng từ nguồn năng lượng tái tạo (bao gồm cả năng lượng địa nhiệt, năng lượng sinh học, năng

lượng mắt trời và năng lượng gió) lên đến 3% tổng số năng

lượng quốc gia vào năm 2010, rồi đạt đến 5% vào năm 2020 và

cố gắng đạt 11% vào năm 2050 5o với Đan Mạch hiện nay đã đạt 25% và CHLB Đức sẽ đạt đến 20% vào năm 2020,

Ý thức được trách nhiệm và bổn phận của con người đối với mỗi trường mình đang sống, nếu cường điệu hơn, là vì nhận lãnh phần trách nhiệm của người trí thức đối với các thế hệ

con cháu sau này, với những may mắn và kình nghiệm nghề

nghiệp, trong chuyên môn cũng như trong quản lý qua suốt

thời gian học tập và làm việc ở nước ngoài, cùng với quá trình đóng góp, kinh nghiệm trong công tác giảng dạy và đào tạo ở trong nước, một nhóm nhỏ chuyên viên ngành năng lượng tái

tạo chúng tôi cho ra mắt, gửi đến bạn đọc quyển sách đầu tiên

của tủ sách chuyên ngành:

8

1S Trân Văn Bình - TS Nguyễn Thế Việt

Phong điện, nguồn năng lượng tái tạo cho Việt Nam

Quyển sách này đặc biệt dành cho các bạn sinh viên các

ngành kỹ thuật, ngành quản ly, quan trị xí nghiệp đang học các năm cuối trước khi ra trường, các bạn kỹ sư, các bạn đồng

nghiệp đang làm việc trong các lãnh vực liên quan đến công

nghệ năng lượng tái tạo và cả những bạn đọc quan tâm ít nhiều đến vấn đề biến đối khí hậu và môi trường, công việc bảo vệ thiên nhiên, môi trường sống

Dầu có cố gắng rất nhiều và nhóm biên soạn chúng tôi vản thường nhắn nhủ với nhau cố gắng làm việc với sự cấn trọng trong công việc tìm tòi, nghiên cứu các số liệu, thông kê thật chính xác, gần gũi với thực tế và nhất là làm việc với tác phong khoa học, nhưng chắc chắn không sao tránh được những sơ sót, lỗi của những người biên soạn sách, rất mong nhận được góp ý, các dé nghị cũng như những lời đóng góp, bình phẩm của quí độc giả, của các bạn đồng nghiệp và ban bè gan xa Xin chân thành cảm tạ Nhà Giáo Lfu Tú Phó Giáo sư Tiến sĩ Đỗ văn Dũng, Phó Giáo sư Tiến sĩ Nguyễn Hoài Sơn - Đại Học Su

Phạm Kỹ Thuật TPHCM, Ông Lê Huy Hòa, Tổng Giám Đốc Nhà xuất bản Lao Động, LM, LTXL đã hỗ trợ, khuyến khích và động

viên nhóm biên soan để tập sách được hoàn thành

Thành phố Hồ Chí Minh ngày 22 tháng 12 năm 2010

Tiến sĩ ~ kỹ sư Trần Văn Bình

Tiến sĩ Nguyễn Thế Việt

Lê Vi-Nguyên Ngọc

9

CHƯƠNG |

TỔNG QUÁT VỀ NHỮNG LOẠI NĂNG LUỢNG

Năng lượng điện từ than, dầu, khí đốt

> Năng lượng điện hạt nhân

Năng lượng điện từ đập nước

Năng lượng điện từ khí sinh học - bio-gas

Năng lượng điện từ ánh sáng mặt trời

Năng lượng điện từ gió

Những loại năng lượng như Năng lượng điện từ đập nước,

Năng lượng điện từ khí sinh học - bio-gas, Năng lượng điện từ ảnh sáng mặt trời, Năng lượng điện từ gió là những loại Nẵng

lượng tái tạo

10

TS Trân Văn Bình - TS Nguyễn Thế Việt

Nhà máy điện là nhà máy sản xuất điện năng Bộ phận chính yếu của hầu hết các nhà máy điện là máy phát điện

Máy phát điện là thiết bị biến đổi cơ năng thành điện năng, thông thường sử dụng nguyên lý cảm ứng điện từ Nguồn cơ năng sơ cấp có thể là các động cơ Turbin hơi, Turbin

nước, động cơ đốt trong, Turbin gió hoặc các nguồn cơ năng khác

Nhà máy phát điện giữ một vai trò then chốt trong các thiết

bị cung cấp điện Nó thực hiện ba chức năng:

Phát điện - Chỉnh lưu - Hiệu chỉnh điện áp

Trong nhà máy nhiệt điện, cơ năng được tạo ra bởi động cơ nhiệt Động cơ nhiệt tạo ra cơ năng bằng nhiệt được lấy bằng cách đốt nhiên liệu Cơ năng ở đây được lưu trữ dưới dạng động năng quay của Turbin Khoảng 80% các nhà máy điện dùng Turbin hơi nước, tức là dùng sử dụng hơi nước đã được làm bốc hơi bởi nhiệt để quay Turbin Theo định lưật nhiệt động lực học, nhiệt năng không thể chuyển hết thành cơ năng Do đó luôn có mất mát nhiệt ra môi trường

Sản xuất điện năng là giai đoạn đầu tiên trong quá trình cùng cấp điện đến người tiêu dùng, các giai đoạn tiếp theo là truyền tải và phân phối điện năng

Thực chất của sản xuất điện năng là sự biển đổi các dạng năng lượng khác sang năng lượng điện hay điện năng Dòng điện xuất hiện sau khi lưới điện được nối với mạng tiêu thụ

PHONG ĐIỆN

Năng lượng Điện

{† 4h Trực tiệp chuyên từ

dạng năng lượng khác Generator Thí dụ như Photovolta

tt

Co nang

Ñ ic Cơ năng trực tiếp

Thí dụ như từ trụ quạt gio [ Turbin |

Ác

Tạo Hơi nước

( > Nhiệt lượn < ] Nhiệt lượng trực tiếp

9 as Thí dụ như từ lòng dat

ñ

Tách nguyên từ Uran Đốt chảy

Năng lượng hạt nhân Than, déu, khi dot:

Sơ đồ nhiên liệu và Năng lượng điện

Nguồn: Wikipedia

12

TS Trần Văn Bình - TS Nguyễn Thế Việt

Năng lượng điện từ than, dầu, khí đốt

Phương pháp truyền thống để phát điện là sử dụng lò hơi, Turbin hơi, máy phát điện; phương pháp này gây ra lãng phí rất lớn về nhiệt, kèm theo đó là sự phát thải quá mức khí gây ô nhiễm môi trường, hiệu ứng nhà kính

Năng lượng điện từ nhiên liệu là than, dầu, khí đốt

Nguồn: Katrin - Wikipedia

Trong nhà máy nhiệt điện, than đá, dầu, khí đốt, được đốt cháy tạo ra hơi nước để quay Turbin, lực quay cơ được truyền đến Generator để chuyển thành năng lượng điện Những nhà máy phát điện này tạo ra rất nhiều khói mụi nên phải có những

hệ thống làm sạch qua nhiều giai đọan, chất khí thải ra gây ảnh hưởng nghiêm đến môi trường

13

TS Trần Văn Bình - TS Nguyên Thế Việt

Nhà máy nhiệt điện dùng nguyên liệu than đá tại Werdohl Elverlingsen - CHLB Đức hoạt động từ năm 1971, cụm E3 được xây dựng với công suất 186 MW, Năm 1975 hai cụm, E1 và E2 được xây dựng hệ thống khí đốt tạo hơi nước, mỗi cụm có công suất 75 MW Năm 1982 cụm E4 bắt đầu hoạt động với công suất

là 301 MW Riêng 2 cụm chạy than E3 và E4 sử dụng một ngày 4.500 tấn than đá, mỗi năm sản xuất khoảng chừng 2,2 tỉ KWh Ống khói của nhà máy cao 282 mét

1 Lè đột 1 Tuebin áp lực cao

1 Ông Khôi 9 Generator

4 May bơm nước 10 Động cơ

5 Đường nước 11 Phẩn nước ngưng tự

6 Hơi nước 12 Máy bơm nước lạnh

PHONG ĐIỆN

Năng lượng hạt nhân

Nhà máy điện nguyên tử hay nhà máy điện hạt nhân là nhà máy tạo ra điện năng sử dụng năng lượng thu được từ phản ứng hạt nhân

Các loại nhà máy điện nguyên tử hiện nay thực tế là nhà máy nhiệt điện, chuyển tải nhiệt năng thu được từ phản ứng phân hủy hạt nhân thành điện năng Đa số thực hiện phản ứng dây chuyền có điều khiển trong lò phản ứng nguyên tử phân hủy hạt nhân với nguyên liệu ban đầu là đồng vị Uran 235 và sản phẩm thu được sau phản ứng thường là Pluton, các neutron và năng lượng nhiệt rất lớn Nhiệt lượng đun sôi nước, tạo ra hơi nước ở áp suất cao làm quay các Turbin

Lò nguyên tử áp lực nước Không khí, hơi nước

TS Trần Văn Bình - TS Nguyễn Thế Việt

40% năng lượng điện tại Thụy sĩ được sản xuất từ những nhà máy điện hạt nhân Những nhà máy này hoạt động liên

tục 24/24 giờ, không thải ra thán khí và có công suất đồng bộ

Nguyên tắc chính là khi tách nguyên tử Uran sẽ phát sinh một nhiệt lượng rất cao, nhiệt lượng này làm nước sôi tạo ra hơi nước làm quay Turbin và truyền đến hệ thống phát điện Generator

Sau đó hơi nước nguội và chuyển lại dạng nước Nước lạnh để

làm nguội thường được lấy từ những dòng sông và chuyển vào những tháp làm nguội

Mô hình nhà máy điện hạt nhân Nguồn: Strom-online.ch - Thụy sĩ

Những nhà máy điện hạt nhân tại Thụy sĩ thường xuyên

được hiện đại hóa và được đánh giá là những nhà máy điện

hạt nhân có độ an toàn cao nhất thế giới Tuy nhiên với thời

17

an toàn của nhà máy điện hạt nhân thế hệ mới được đánh giá

là cao hơn thế hệ cũ là 4 lần Sơ đồ dưới của nhà máy điện hạt nhân thế hệ mới này được phát triển cao hơn với nguyên tắc Boiling water reactor SWR 1000 (Siedewasserreaktor - Lò phản ứng sử dụng nước đun sôi) Hệ thống này áp dụng những quy trình an toàn hiện đại, tự động, không bắt buộc luôn luôn phải

có sự can thiệp của con người, ngoài ra việc xử lý khi có sự cố có thể điều khiển từ xa bên ngoài lò hạt nhân

Mô hình nhà máy điện hạt nhân thế hệ mới Nguồn: Strom-online.ch ~ Thụy sĩ 18

TS Tran Van Bình - TS Nguyễn Thể Việt

PHONG BIEN

Năng lượng điện từ đập nước - Thủy điện

Nguyên tắc tạo điện từ dòng nước là chuyển dòng nước này với tốc độ cao và một lực mạnh làm quay Turbin, lực quay cơ được truyền đến Generator để chuyển thành năng lượng điện

Để đạt một năng lượng điện cao, đập nước phải chứa một lượng nước lớn ở trên cao để dòng chảy của nước đạt được một tốc độ nhanh và một lực mạnh

Transformator

Nguồn: Katrin - Wikipedia

20

TS Tran Văn Bình - TS Nguyễn Thế Việt

Đập thủy điện Kölnbreinsperre - Arlhöhe - Áo quốc

Sức chứa: 200.000.000 m°- Công suất: 577.000 MWh

Công trình thủy điện A Vương-Công suất thiết kế 210 MWh được xem là

công trình thủy điện lớn nhất miền Trung Nguồn: Đoàn Cường - T.Trẻ

21

PHONG ĐIỆN

Ưu điểm

Ưu điểm của Năng lượng điện từ đập nước:

22

e Năng lượng tai tao

e Lợi ích lớn của thủy điện là hạn chế được giá thành nhiên liệu Các nhà máy thủy điện không phải chịu cảnh tăng giá của nhiên liệu hóa thạch như dầu mỏ, khi thiên nhiên hay than đá Các nhà máy thủy điện cũng

có tuổi thọ lớn hơn các nhà máy nhiệt điện, một số nhà máy thủy điện đang hoạt động hiện nay đã được xây dựng từ 50 đến 100 năm trước

Các nhà máy thủy điện hồ chứa bằng bơm hiện là công

cụ đáng chú ý nhât để tích trữ năng lượng về tính hữu dụng, cho phép phát điện ở mức thấp vào giờ thấp điểm (điều này xảy ra bởi vì các nhà máy nhiệt điện không thể dừng lại hoàn toàn hàng ngày) để tích nước sau đó cho chảy ra để phát điện vào giờ cao điểm hàng ngày Việc vận hành các nhà máy thủy điện hồ chứa bằng bơm cải thiện hệ số tải điện của hệ thống phát điện

Các đập đa chức năng được xây dựng để tưới tiêu, kiểm soát lũ hay giải trí, việc thiết lập nhà máy thủy điện nhỏ với giá thành thấp, tạo nguồn thu hữu ích trong việc điều hành đập

TS Trần Văn Binh - TS Nguyễn Thế Việt

Nhược điểm

s Trên thực tế, việc sử dụng nước tích trữ rất phức tạp

vì yêu cầu tưới tiêu có thể xảy ra không trùng với thời

điểm yêu cầu điện lên mức cao nhất Những lúc hạn

hán, mức bổ sung nước không thể tăng kịp với mức yêu

cầu sử dụng

s Những nhà máy thủy điện lớn có thể phá vỡ sự cân bằng của hệ sinh thái xung quanh Trên thực tế, các nghiên cứu đã cho thấy rằng các đập nước dọc theo

bờ biển Đại Tây Dương và Thái Bình Dương cũng như nhiều nơi khác, dòng chảy bị biến đổi và hệ sinh thái bị đảo lộn, ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống nhiều

hệ động vật, kể cả con người

e Theo bản báo cáo của Ủy ban Đập nước Thế giới (WCD), nhiều nơi, khí gas gây hiệu ứng nhà kính phát ra từ đập có thể cao hơn những nhà máy nhiệt điện thông thường

e Một cái hại nữa của các đập thủy điện là việc tái định

cư, dân chúng sống trong vùng hồ chứa và nguy cơ lũ khi hồ phải sả nước Hơn nữa, về mặt lịch sử và văn hóa các địa điểm quan trọng có thể bị biến mất, thí dụ như công trình Đập Tam Hiệp ởTrung Quốc, đập Clyde ởNew Zealand, đập Ilisu ở đông nam Thổ Nhi Kỳ - Việc xây đập tại vị trí địa lý không hợp lý có thể gây ra những thảm

hoạ như vụ đập Vajont tại Ý, gây ra cái chết của 2001

người năm 1963

23

PHONG DIEN

Năng lượng sinh khối, bio-rnass

Rac sinh hoc có thể được kẽ đến như rác từ những hộ gia đình, rác từ thức ăn, rau, trái cây hư thối, cỏ, cây xanh Chất hữu

cơ từ cây cỏ tích tụ nắng lượng từ mặt trời trong quá trình phát triển (Photosynthese) và khi được phân huỷ trong môi trường yếm khí, xúc tác nhờ nhiệt độ từ 20 - 40°C sẽ phát sinh khí

sinh học hay thường được gọi là Biogas, khí này là hỗn hợp

của methane (CH4) và một số khí khác

Thành phần chính của Biogas khoảng 40-75 % CH4, 25-55 % CO-, 10 % hơi nước và số lượng nhỏ các chất khác như N.,O.„ H;S,CO

Nhiệt trị thấp của CH¿ là 1012 Btu/ft3(37,71.103KJ/m?) do do

có thể sử dung biogas làm nhiên liệu cho động cơ, nhiên liệu

cho xe hơi, nhiên liệu cho nhà máy phát điện vv

24

TS Trần Văn Bình - TS Nguyễn Thế Việt

Bốn ủ rác sinh học để thu khi Bio-gas

Nguồn: Wikipedia - Strom-online.ch — Thụy sĩ

25

Nhiệt năng Điện năng

Nhà máy nhiệt điện từ rác sinh học đầu tiên trên thế giới Lũnen - CHLB Đức -

Công suất 6,8 MW

Nhà máy này hoạt động từ tháng 12 năm 2009 và cung cấp điện,

nhiệt cho hệ thống lò sưởi đủ cho 26.000 hộ gia đình

Nguồn: utopia.de - CHLB Đức

26

TS Trần Văn Bình - TS Nguyễn Thể Việt

Blogasaniage in Bottrop: Dic Vevanilernng beyrmed duƒ đẹt Mikroehene

Nhà máy nhiệt điện từ rác sinh học Bottrop - CHLB Đức

Công suất 28 MWH

Nguồn: Spiegel.de - wirtschaftsblatt.de - tháng 9.2010- CHLB Đức

Ưu điểm

Ưu điểm của Năng lượng điện từ rác sinh học:

e Năng lượng tái tạo

e Nguyên liệu có tại chỗ, không cần nhiên liệu dầu, than, khí đốt

e Xtrly rac sinh hoc

e Lượng thán khí thải ra trung tính (cây cỏ) - Tuy nhiên phải phù hợp với lượng phân bón và quá trình trồng cây

27

PHONG ĐIỆN

28

e Hỗ trợ những nhược điểm của Điện gió và Điện mặt trời

e Không phụ thuộc vào thời tiết

e Khí sinh học được xử lý có thể làm nhiên liệu cho xe

e Lượng rác đã được phân hủy có thể dùng thay phân

hóa học trong nông nghiệp

Nhược điềm

ø Hệ sinh thái bị thay đổi - Monocultur trong cây trồng,

mặt đất và mạch nước ngầm có thể bị ảnh hưởng

Diện tích cây trồng, cây ăn trái, rau, lúa và thực vật phục

vụ khí sinh học bị cạnh tranh có thể gây ảnh hưởng đến nguồn lương thực

Khí sinh học có thể gây cháy nổ, đặc biệt khi có sự cố rất

dễ bị nhiễm độc

Hidrô sunfua H.S là hợp chất khí ở điều kiện nhiệt độ

thường, có mùi trứng thối, độc và là thành phần của

TS Trần Văn Bình TS Nguyễn Thế Việt

Năng lượng từ ánh sáng mặt trời

Năng lượng Mặt Trời là một nguồn năng lượng quan trọng

điều khiển các quá trình khí tượng học và duy trì sựsống trên Trái Đất Ngay ngoài khí quyển Trái Đất, cứ mỗi một mét vuông diện

tích vuông góc với ánh nắng Mặt Trời, chúng ta thu được dòng

năng lượng khoảng 1.400 joule trong một giây

Đổi với cuộc sống của loài người, năng lượng Mặt Trời là một

nguồn năng lượng tái tạo Năng lượng này có thể trực tiếp thu

qua hiệu ứng quang điện, chuyển năng lượng các photon của

Mặt Trời thành điện năng, như trong pín Mặt Trời

Hai phương pháp chính sử dụng Năng lượng Mặt Trời là Nhiệt lượng làm nước nóng để sử dụng và Quang điện Photovolta Năng xuất sử dụng nhiệt lượng thường ít hơn sử dụng Quang

điện

Nhà máy nhiệt điện từ ánh sáng mặt trời (Thermisch) chuyển nhiệt lượng thành điện năng sử dụng Turbin hơi nước

29

PHONG ĐIỆN

Nhà máy nhiệt điện từ ảnh sáng mặt trời trên sa mac Mojave - USA,

Nguồn: Spiegel.de 09.2010 - CHLB Đức

Những tấm gương chuyển ánh nắng, nhiệt lượng lên tháp

Nhiệt độ tại tháp hấp nhiệt thu được khoảng 1000 độ C Hiện

nay một dự án nhà máy nhiệt điện theo phương pháp này đang được triển khai tại tiểu bang Victoria - Úc và sẽ là nhà máy lớn nhất thế giới

Gương phản chiêu

{định vị) Heliostate

Nguyên tắc sử dụng Năng lượng Mặt Trời chuyển thành Nhiệt lượng 30

T5 Trần Van Binh - TS Nguyễn Thế Việt

Nhà máóy nhiệt điện từ ánh sáng mặt trời

Solar “PS10"Công suất 1 1MW - Sevilia - Tây Ban Nha

Quang điện

Hiệu ứng quang điện là một hiện tượng điện - lượng tử, trong

đó các điện tử được thoát ra khỏi vật chất sau khi hấp thụ năng lượng từ các bức xạ điện từ

Việc nghiên cứu hiệu ứng quang điện đưa tới những bước quan trọng trong việc tìm hiểu về lượng tử ánh sảng và các electron, cũng như tác động đến sự hình thành khái niệm lưỡng tính sóng hạt và đặc biệt trong việc ứng dụng tạo nguồn điện hiện nay

Khi bề mặt của một tấm kim loại được chiếu bởi bức xạ điện

từ có tần số lớn hơn một tần số ngưỡng (tần số ngưỡng này là giá trị đặc trưng cho chất làm nên tấm kim loại này), các điện tử sẽ hấp thụ năng lượng từ các photon và sinh ra dòng điện (gọi là dòng quang điện)

31

Hiệu ứng quang điện

Nguồn: Wikipedia

Năng lượng mặt trời sử dụng Hiệu ứng quang điện vào từng cell được gọi là Photovolta cell Những phần tế bào quang điện tạo ra dòng điện một chiều Nguyên tắc chính để sử dụng được năng lượng điện vẫn là sau khi có điện - phải qua quá trình

Chỉnh lưu - Hiệu chỉnh điện áp để có thể sử dụng được

32

e Năng lượng tái tạo

e Nhiên liệu lá ánh nắng mặt trời, có tại chỗ, không cần dầu, than, khí đốt

© Không thải ra thán khí

se Môi trường sống không bị ảnh hưởng

34

TS Trân Văn Bình - TS Nguyễn Thế Việt

Nhược điểm

e Hệ sinh thái có thể bị thay đổi

e Cần diện tích lớn

Phụ thuộc vào ánh nắng mặt trời

Kỹ thuật chưa hoàn chỉnh

Giá thành cao

Năng xuất điện thấp

Năng lượng điện từ gió - Phong điện

Dòng chảy của nước làm quay Turbin, gió cũng có thể làm quay Turbin và truyền cơ năng phát sinh đến Generator để chuyển thành năng lượng điện Việc ứng dụng thật là đơn giản, chỉ cần một hệ thống cánh quạt hứng gió làm quay Turbin tại bất kỳ nơi nào có gió

35

Nguyên tắc Năng lượng điện từ gió

Nguồn: Katrin - Wikipedia

36

IS Tran Van Binh - TS Nguyén The Viet

Gió, tốc độ và hướng gió

Gió là năng lượng làm cánh quạt quay để sản xuất điện Công suất điện lệ thuộc vào tốc độ và hướng gió

Tốc độ gió là đại lượng biểu thị mức độ chuyển động ngang

nhanh hay chậm của không khi

Đơn vị của tốc độ gió được tính theo kilomet trên giờ (km/h)

hoặc mét trên giây (m/s) hoặc knot (kn: hải lý trên giờ) hoặc

Mile trén gid (mph) tai My

e 1 kn=1 sm/h = 1,852 km/h = 0,514 m/s

© 1 m/s = 3,6 km/h = 1,944 kn = 2,237 mph

e 1 km/h = 0,540 kn = 0,278 m/s = 0,621 mph

e 1 mph = 1,609344 km/h = 0,8690 kn = 0,447 m/s

Hướng gió là hướng mà từ đó gió thổi tới điểm quan trắc

Hướng gió được biêu thị bằng phương vị đông, tây, nam, bắc hoặc theo góc là lấy hướng bắc làm mốc ở vị trí 09 hoặc 360° và tính theo chiều kim đồng hồ Như vậy hướng đông ứng với góc

90, hướng nam ứng với góc 180), hướng tây ứng với góc 270°)

Ngoài ra, người ta còn dùng cấp gió để chỉ tốc độ gió như

cấp gió Beaufort (Francis Beaufort 1806) và được viết tắt là bít

Biểu đồ này đầu tiên được đưa ra để đánh giá ảnh hưởng của

gió cho thuyền buồm và việc vận chuyển trên sông hồ, biển Nguồn Giáo Trình Khí Tượng Cơ sở - Ths LTXL - DHKHTN - 2010

37

PHONG ĐIỆN

38

Bảng cấp gió theo Beaufort

Gió lặng Khói bay thẳng

1 Gió thoảng 03-15 Gió chỉ nhận thấy

Gió thoảng Cảm nhận gió trên

2 nhẹ 1,6-3,3 mặt người, lá cây

Gió yếu i Lá cây reo, cành cây

Gió trung -7;g_ Canh cay nhd rung,

4 binh 5,518 bụi bắt đầu bay lên

Gió hơi mạnh Những thân cây

4 `_e 8/0; 10/7 nhỏ bắt đầu rung

Gió trên trung

bình-hơi ` ^a2- Đường dây điện

nhỏ, bọt sóng xuất hiện đều Sóng biển trung

bình, bọt sóng xuất hiện nhiều

Sóng biển mạnh,

vẫn sóng bể và

bọt sóng tràn thành từng mảng Bọt sóng bắt đầu

theo hướng gió

TS Trần Văn Bình - TS Nguyễn Thế Việt

Ký hiệu sức gió:

——e_ | Đường thẳng chỉ hướng gió Chấm đen là vị trí quan trắc

Tốc độ gió được ký hiệu bằng những đường chéo 1 đường

\w—e =| chéo dài là 10 Knot, đường chéo ngắn là 5 Knot Thi dụ bên

trái là: Gió hướng tây, tốc độ 15 Knot (khoảng 28 km/h)

® Hình tam giác nhỏ là 50 Knot Ký hiệu bên trái chỉ cấp bão mạnh từ hướng tây, tốc độ là 60 Knot (khoảng 111 km/h)

39

40