www.tinhgiac.com nang luong thuy trieu

www.tinhgiac.com nang luong thuy trieu tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả cá...

Trường Đại Học Bách Khoa HN

Nang Luong Moi Dai Cuong

Nang Luong Thiy Triéu

Bui Quang Hiéu

Nghiém Khanh Toan

Nguyễn Thị Châu Giang

Nguyễn Thị Hòa

KTCN k4 KTCN k4 KTCN k4 KTCN k4 KTCN k4 KTCN k4

Noi Dung

Loi Mé Dau

Nguôn Năng Lượng Điện Trong Đời Sống Các Nguôn Năng Lượng Thay Thế

Năng Lượng Thủy Triều

Năng lượng sóng biên

Năng lượng đại dương

Kết Luận

Lời Mở Đầu

s* Như ta đã biết, tiến trình lịch sử nhân loại đã thê hiện rõ năng lượng là

động lực của quá trình phát triển kinh tế và không ngừng nâng cao chất lượng cuộc sống con người Vì thế mà nhu cầu về năng lượng đã và đang

tăng trưởng với tốc độ chóng mặt

s* Khủng hoảng năng lượng và biến đôi khí hậu đang là những mối quan tâm lớn nhất của cả thể giới hiện nay Một trong những nguyên nhân gây ra đó

là tình trạng sử đụng và khai thác quá mức các nguồn nhiên liệu hóa thạch

* Nguồn năng lượng hóa thạch, món quà cực kỳ quý báu của thiên nhiên ban tặng cho con người đang ngày một cạn kiệt

Lời Mở Đâu

°« Các Con số thông kê: Các chuyên gia kinh tế năng lượng đưa ra lời cảnh báo thê giới sẽ phải đôi mặt với tình trạng khủng hoảng thiêu năng lượng trong vòng vài năm tới

> Trữ lượng của hơn 800 mỏ dầu trên thê giới (chiêm 3⁄4 trữ lượng toàn cau)

đêu suy giảm nhanh gâp 2 lần so với dự đoán năm 2007

> Giá dầu thô đạt mức kỷ lục là 147 USD/thùng ( 7/2008)

> Hiện nay giá dầu thô dao động khoảng 80 — 100 USD/thùng (7/2012)

> Thời đại giá dầu rẻ đã qua, ngày nay giá dầu mỗi ngày 1 biến động, thường

là tăng

> Theo ước tính thì khoảng 80 năm nữa thì các nguồn năng lượng truyền

thông sẽ cạn kiệt

Với tình hình trên thì nhiều nguồn năng lượng mới, sạch, dễ tái tạo đã

được phát minh như năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng sinh khôi, năng lượng thủy triệu

5

Điện Năng Trong Cuộc Sông

Trong sinh hoạt g1a đình

Trong công nghiệp

Trong giao thông vận tải

Dién trong sinh hoat gia dinh

Có thể nói hầu hết các vận dụng trong gia đình chúng ta đều sử dụng điện

Vì vậy điện có vai trò quan trọng trong đời sông sinh hoạt của con n8ười Sau đây là một sô biện pháp tiệt kiệm điện trong gia đình

Tủ lạnh: không nên để tủ lạnh gần các vật phát nhiệt, hay ánh năng mặt trời chiêu vào, đê nơi thoáng gió vì làm nhanh quá trình tản nhiệt, đê đô nguội trước khi cho vào

Điều hòa: chọn công suất phù hợp với diện tích căn phòng, thường xuyên

rủa sạch lưới lọc không khí, mức chênh lệch nhiệt độ bên ngoài và trogn

nên ở 3 — 5 độ

Quạt: điều chỉnh tốc độ phù hợp, tốc độ nhanh sẽ tốn điện hơn, rút phích

căm môi lân không sử dụng

Chiếu sáng: thay đèn sợi đốt băng đèn compact, thay đèn huỳnh quang T10 bang T8 va T5, su dung chan lưu điện tử thay thê chân lưu sắt từ

Dién trong san xuat cong nghiép

se Trong công nghiệp ngành nào cũng cân tới điện nang Hiện nay, các ngành sản xuất công nghiệp như san xuat xi măng, sản xuất thép, sản xuất giấy, rượu bia, gôm sứ là những ngành có mức độ tiêu thụ điện cao nhất

Điện Trong Giao Thong Vận Tải

¢ LA mét trong nhitng nganh co s6 long tiéu thu điện năng rất lớn Hiện nay hầu hết các con

đường từ nông thôn tới thành thị đều có hệ

thông chiếu sáng đèn đường

Câu Hỏi Thảo Luận

¢ Thé Giới sẽ ra sao nêu không có điện?

¢ Cac ban thử so sánh trước lúc bị mất điện và

sau khi bị mât điện sẽ rõ ngay điện quan trọng như thê nào tới đời sông xã hội của chúng ta

10

Nhung mot van dé c6 tinh cap bach hiện nay là nguôn năng lượng dự trữ đang dân bị cạn kiệt, chúng ta cân phải có những nguôn năng lượng mới thay thê

11

Năng Lượng Mặt Trời

Nang lượng gio

Nang Luong Dia Nhiệt

15

Năng Lượng Thủy Triéu

Năng lượng thủy triều hay điện thủy

triều là lượng điện thu được từ năng

lượng chứa trong khối nước chuyển

Nguyên nhân dẫn tới thủy triêu

Thủy triêu sinh ra do sức hút của mặt

trăng, mặt trời lên trái đất (ảnh hưởng

cua mat trang lon hon) Co 2 lan trieu

cao và thap trong 1 ngay

Công thức:

Tidal force = 2.m.m;.a/R3

Trong đó:

m: khôi lượng trái đất

m1: khôi lượng mặt trăng

Nước triêu cường và triêu kiệt xảy ra

theo chu kỳ l4 ngày

¢ Thuy triéu cuc dai ( triều cường): xảy ra ngay sau khi trăng tròn và trăng non, có sự chênh lệch lớn giữa độ cao nước dâng và nước hạ

‘MAT TROT Lure hap dan ket hop ciia

Mat Trang va Mat Troi

a

MAT TRANG

19

Thủy triêu kiệt

°Ổ Khi ảnh hưởng của sức hút thấp nhất, khi

đường thăng nỗi trái đất và mặt trăng tạo thành

góc 90 độ với đường thắng nối trái đât với mặt

trời Lire hip dẫn giữa Mặt

A A v 2 oA Cha nmr nanan nana lhrang thiiw trian

Nước triều vào

Phan Loai Thiy Triéu

¢ C6 2 loai tht triéu đó là: Nhật Triều và Bán

Nhat Triéu

° Nhật Triều: Trong 1 ngày có 1 lần nước lên

và 1 lần nước xuông với chu kỳ là 24h52?

¢ Ban Nhật Triều: Trong 1 ngày có 2 lân triều

lên và 1 lần triều xuông

22

Nha May Thuy Dién Dau Tién

Được xây dung ở Pháp, nơi sông Rance đồ ra Đại Tây Dương trên vùng biên Brittany

Xây dựng xong vào vào nam 1967 voi 24 tuabin

Chi phí xây dựng nhà máy 617 triệu Francs (năm 1967) aes “——

Công suất 240 MW

(Nguồn: hp actonren les org/Renewabl esitidpic htm, Shawater Ltd.) 23

Nha May Điện Thủy Triều La Rance

Basin có chiêu dài 750m và sâu 13m ,mực triêu dâng

cao nhât là 8,28m (27,6 feet)

Dung loai tuabin: bulb tuabin

Các cánh của tuabin có thê thay đôi dướng tùy thuộc vào dòng chảy hiện tại

Hiện tại, nhà máy chưa có 1 tác động xâu nào tới môi

Hinh anh cua nha may

Nha may thuy dién Hoa Binh

Được xây tại hô Hòa Bình, tỉnh Hòa Bình

Công suất 1920 MW gồm 8 tổ máy, mỗi tô

may co cong suat 240.000 KW

Sản lượng điện hàng năm là 8,16 ty KWh

26

Hinh anh cua nha ma

Hàng rào thủy triều

28

Hang rao thuy triéu

- Gom cac birc tu@ng bé téng réng cé gan cac tuabin không lô, chắn ngang 1 eo biển, buộc dòng nước phải

chảy qua chúng

°Ò Được sử dụng trong các lưu vực không giới hạn như eo

biển giữa đất liền và 1 hòn đảo qần kề hoặc giữa 2 hòn

đảo

29

Tuabin Thủy Triéu

Giông như turbine gió, turbine thủy triều có nhiêu lợi

thê hơn so với hệ thông đập chắn và hàng rào thủy triêu, đặc biệt là giảm tác động về môi trường

Turbine thủy triéu su dung cac dong thuy triéu dang

di chuyền với tốc độ 2-3 m/s để tạo ra 4-13 kW/m2 Các dòng thủy triều di chuyên nhanh ( > 3 m/s) gây Ứng suât quá mức với cánh quạt quay, gây hỏng turbine

Các dòng thủy triều có toc độ thấp lại không đạt giá trị kinh tê như mong muôn

30

Nguyên lý vận hành

e Dé thu được năng lượng từ sóng, nguoi ta su dung phuong phap dao động cột nước Sóng chảy vào bo biển, đây mực nước trong 1 phòng rộng được xây dựng bên trong dai dat ven bo biến,l phân bị chìm

dưới mặt nước biến Khi nước dang, khong khí bên

trong phòng bi day ra theo 1 16 trong vao | tuabin Khi sóng rút đi, mực nước hạ xuống bê trong phòng

hút không khí đi qua tuabin theo hướng ngược lại

Tuabin xoay tròn làm quay Ì máy phát đê sản xuât điện

°® Tuabin có các cánh quay theo cùng 1 hướng, bât châp hướng chuyên động của dòng không khí

31

Vi du vé hé thong Limpet

° Hệ thông hoạt động theo nguyên ly sau:

> Luc thủy triều thập: chu trình nạp

> Thủy triều lên cao: chu trình nén

> Thủy triều xuống thập: chu trình xả, kết

thúc va nap cho chu ky tiép theo

Sự thay đổi của chiều cao cột nước làm

quay tuabin tạo ra điện năng, môi máy

Limpet có thê đạt từ 250 KW đên 500 KW

32

Ung dung của năng lượng thủy triêu

¢ Trước tình hình giá xăng dâu tăng cao, đảm bảo an ninh năng lượng đang trở thành mỗi quan tâm mang tính toàn câu, việc kiếm các nguôn năng lượng thay thế đang trở thành mục tiêu và giải pháp chung của

nhiêu nước

»_ Với những ưu điểm: giá thành thấp,ít gây hại cho môi

trường, các nguồn năng lượng tái tạo được xem là nguôn năng lượng thay thế hữu ích đặc biệt là sản xuất điện từ năng lượng thủy triều

34

Ung dung vao Viét Nam

¢ Việt Nam có tiêm năng lớn về năng lượng thủy

triêu với đường bờ biến dài hon 3200km, có

nhiêu cửa sông lớn

se uy nhiên, do giá thành cao và chưa có đủ

công nghệ nên hiện tại chúng ta chưa có dự án

nào về điện thủy triêu

35

Ưu điểm của năng lượng thuy triéu

Không tạo ra khí thải có hại tới môi trường

Là năng lượng sạch và gân như là vô tận

Hiện tại trên thế giới năng lượng thủy triều đóng góp khoảng

1019 KW/năm

Giúp cải thiện giao thông vì các đập chắn có thê làm câu nối

qua sông

Bảo vệ đường bờ biên khỏi những mối nguy hiểm từ bảo

Giá thành sản xuất rẻ, theo tính toán giá của điện từ thủy triều

tương đương với gián điện tạo ra từ các nhà máy vận hành băng than đá hay khí đôt

36

Nhược điểm của năng lượng thủy triều

‹ Xây dựng các đập chắn thủy triều tại của sông làm thay đổi mực thủy triều ở lưu vực sông

«Ổ Đập chắn làm ảnh hưởng tới sự di chuyển của các sinh vật

dưới nước, nhiều loại sinh vật sống dưới sâu có thê bị chết bởi

các cánh turbine

‹ _ Có thế phá hủy nơi sinh sống của các động thực vật ở gần đập

¢ Gid thanh xây dựng các nhà máy sản xuất điện từ năng lượng

thủy triều còn khá cao

37

VV

Nang Luong Song Bién

( Wave Energy)

Khai quat chung:

Sóng biến là gió thôi trên bê mặt đại dương truyền 1 phân năng lượng cho đại dương tạo ra sóng biên Phân loại: tùy theo nguyên lý hoạt động các thiết bị

khai thác sóng biên đương phân loại theo:

Hình ảnh: năng lượng sóng biến

Mục đích: là giảm phát thải khí CO2 vào môi trường

39

Một số thiết bị

- 1 Thiết bị PELAMIS

40

Thiét bi Pelamis

°® Nguyên lý hoạt động:

¢ Pelamis la mot hé thong phao, gom một loạt các ông hình trụ nửa chìm, nửa nôi, nôi với nhau bằng bản lê Sóng biển làm chuyền động mạnh hệ thông phao, nó

tác động mạnh vào hệ thống bơm thủy lực làm quay

turbin phát điện Hàng loạt thiết bị tương tự sẽ kết nỗi

với nhau, làm cho turbin hoạt động liên tục Dòng

điện được truyền qua giây cáp ngâm dưới đảy đại

dương dẫn vào bờ, nôi với lưới điện, cung cap cho ho

su dung Nêu xây dựng nhà máy điện có công suất 30

MW sẽ chiêmdiện tích mặt biến là km2

41

Thiét bi Pelamis

Pelamis neo ở độ sâu chừng 50-70m; cách bờ dưới 10km, là nơi cómức năng lượng cao trong các con sóng máy phát thủy lực - điện đồng bộ Mỗi th Pelamis neo ở độ sâu chừng 50-70m; Và Pelamis gom ba modul biến đổi năng lượng, mỗi modul có hệ

thống cách bờ dưới 10km, là nơi có iết bị pelamis có thé cho

công suất 750kW, nó có chiêu dài 140-150m, có đường kính ống

3-3,5m

Tại Bộ Đào Nha, có hệ thông pelamis đầu tiên trên thể giới, gồm

3 pelamis có công suất 2,25MW Năm 2007, Scotland đã đặt 4 thiết bị pelamis công suất tổng đạt 3MW, với giá thành 4 triệu bảng

42

Một số thiết bị

44

Hệ Thông phao tiêu nỗi AQUABUOY

°® Nguyên lý hoạt động

¢ AQUABUOY là 1 hệ thống phao nổi, nhằm biến đổi năng lượng động học của chuyên động thắng đứng do các đợt sóng biển tạo ra năng lượng điện sạch

«Ổ Nhờ việc trôi lên, ngụp xuống của sóng biển làm hệ thống

phao nổi dập dệnh lên xuống mạnh làm hệ thống xilanh

chuyển động tạo ra dòng điện Điện dẫn qua hệ thống cáp

ngâm đưa lên bờ hòa vào lưới điện

45

Hệ Thông phao tiêu nỗi AQUABUOY

46

Hệ Thông phao tiêu nỗi AQUABUOY

°® Nguyên lý hoạt động

® Ngoài ra trên các AQUABUOY đặt các tâm pin mặt trời, tuabIn gio nho nham tạo ra các nguôn điện năng cho các thiệt bị chuân đoán găn trong AQUABUOY

‹ Tất cả dữ liệu về thiết bị đều được truyền bằng công

nghệ không dây, vệ tinh về khu vực điêu hành

‹ _ Hệ thông AQUABUOY thường lắp đặt cách bờ

chứng 5km nơi biên sâu 5m

47

Một số thiết bị

‹ 3 Hệ thông phao chìm AWS

48

Hệ thông phao chim AWS

Nguyên lý hoạt động

Các hệ thống nỗi trên mặt biển dé bi cac tran bao tan pha, thi

hé théng chim cua AWS da ché tao bang vat liéu sir dung như giàn khai thác dầu mỏ ngoài khơi được đặt ở độ sâu yên tĩnh

Hệ thông tạo ra năng lượng nhờ sóng biển từ xa, qua các biến thiên áp suất sinh ra do biển đôi của cột nước

Hệ thông la 1 xilanh dai 35m, rong 10m chứa khí nén bên trong khiến phao không chìm, nửa trên chỉ chuyển động theo chiêu thắng đứng Khi sóng lướt qua, sự tăng khối lượng nước làm gia tăng áp suất cột nước và phân bên trên hệ thống bị đây xuống dưới

Gitra 2 dot song, cột nước hạ xuống, áp suất hạ theo làm nỗi lên phân trên hệ thống

Chuyén dong bom biến thành điện năng Điện được chuyến tải qua cáp ngầm, lên bờ hòa vòa lưới điện quôc gia

49

Ung dụng của năng lượng sóng biên

trên Thê g1ới

Hiện nay nhiều nước trên thé giới đã sử dụng nguôn năng lượng từ biển

1996 tại Pháp đã xây dựng 1 nhà máy điện thủy triều đâu tiên

trên thê giới có quy mô công nghiệp là 240 MW

Tại Canada đã vận hành | nha may 20 MW nam 1984, san

xuất 30 triệu Kw điện hàng năm

Trung Quốc hiện nay có 7 nhà máy thủy triều đang vận hành

với tông công suất 11 MW

Hàn Quốc nhà máy thủy triều Shiwa công suất 254 MW hoàn thành năm 2010

Hàn Quốc nam 2007 co nha may cong suất 812 MW lớn nhất

thế giới ở thành phô Incheon

50

Ung dung của năng lượng sóng biên ở

Việt Nam

¢ Song biển tạo ra nguồn năng lượng vô tận Các kết quả tính toán cho thây năng lượng sóng dọc dải ven bờ của nước ta rất

phong phú Dòng năng lượng trung bình yếu nhất đạt

15kW/m; mạnh nhất 30kW/m Cụ thê vịnh Hạ Long, Quảng

Ninh, vịnh Gành Rái, Bà Rịa - Vũng Tàu hội tụ đủ ba yếu tố:

Mật độ năng lượng GWh/km2; tiềm nang GWh; hiéu suat

GWh/km Đủ điều kiện để xây dựng nhà máy thủy điện thủy

triêu

51