Chuong 4 Năng lượng địa nhiệt

Chương 4: Năng lượng địa nhiệt 1. Môn Năng lượng tái tạo 2. TỔNG QUAN VỀ ĐỊA NHIỆT 3. CẤU TRÚC TRÁI ĐẤT VÀ NGUỒN GỐC ĐỊA NHIỆT 4. NGUỒN NĂNG LƯỢNG ĐỊA NHIỆT 5. SỬ DỤNG ĐỊA NHIỆT ĐỂ SẢN XUẤT ĐIỆN NĂNG 6. SỬ DỤNG ĐỊA NHIỆT TRỰC TIẾP 7. PHÁT TRIỂN ĐỊA NHIỆT Ở VIỆT NAM

Trang 1

CHƯƠNG 4

NĂNG LƯỢNG ĐỊA NHIỆT

Giảng viên: Lưu Văn Phúc

Khoa Vật lý và Công nghệ

Mobil: 0976452820

Trang 2

NĂNG LƯỢNG ĐỊA NHIỆT

NỘI DUNG CHÍNH

1 TỔNG QUAN VỀ ĐỊA NHIỆT

2 CẤU TRÚC TRÁI ĐẤT VÀ NGUỒN GỐC ĐỊA NHIỆT

3 NGUỒN NĂNG LƯỢNG ĐỊA NHIỆT

4 SỬ DỤNG ĐỊA NHIỆT ĐỂ SẢN XUẤT ĐIỆN NĂNG

5 SỬ DỤNG ĐỊA NHIỆT TRỰC TIẾP

6 PHÁT TRIỂN ĐỊA NHIỆT Ở VIỆT NAM

Trang 3

 Trái Đất được hình thành khoảng 4,5 tỷ năm

trước(từ một khối cầu cực nóng) và đang nguội dần từ trong ra

 Địa nhiệt là nguồn nhiệt năng từ lòng đất,có

nguồn gốc từ sự hình thành ban đầu của trái đất,hoạt động phân hủy phóng xạ của các khoáng vật và sự hấp thụ năng lượng mặt trời

 Năng lượng địa nhiệt đã được sử dụng từ thời

cổ đại, ngày nay nó được dùng để phát điện

1.TỔNG QUAN VỀ ĐỊA NHIỆT

Trang 4

 Nhiệt độ tăng dần từ vỏ cho đến tâm Trái Đất,công

suất nguồn nhiệt liên tục từ lòng đất ước tính khoảng

42 triệu MW

 Theo dự đoán lòng đất vẫn tiếp tục nóng hằng tỷ

năm nữa, đảm bảo một nguồn nhiệt năng gần như

vô tận, nên địa nhiệt được xem là năng lượng tái tạo

 Nguồn nhiệt lượng này được chuyển lên mặt đất qua

dạng hơi hoặc nước nóng,núi lửa

 Nhiệt lượng này có thể sử dụng trực tiếp hoặc

chuyển thành điện năng (nhà máy nhiệt điện)

Trang 5

 Địa nhiệt là dạng năng lượng sạch,bền vững, không

phụ thuộc vào các yếu tố thời tiết,khí hậu và luôn sẵn sàng 24h/ngày

 Đến nay, có hơn 30 quốc gia đã khai thác với 12.000

MW địa nhiệt Với các quốc gia nghèo tài nguyên: than, dầu , thì địa nhiệt-điện đóng vai trò rất quan trọng

 Giá thành địa nhiệt điện phụ thuộc vào nguồn địa

nhiệt và qui mô nhà máy,độ sâu và nhiệt độ của bồn địa nhiệt, sản lượng khai thác của giếng

 Các nhà máy điện địa nhiệt cũng có những tác động

môi trường nhất định,như:sử dụng nguồn nước, nguồn đất, sụp lún, tác động về quần thể động vật và thực vật

Trang 6

Trang 7

Trang 8

Trang 9

3 NGUỒN NĂNG LƯỢNG ĐỊA NHIỆT

Nhiệt độ của Trái Đất tăng dần theo độ sâu

Trang 10

 Mối quan hệ giữa năng lượng nguồn địa nhiệt và độ sâu

Năng lượng THẤP

1000 mét tới

2000 mét

50°C- 100°C Sưởi ấm

nhà ở

Năng lượng TRUNG BÌNH

2000 mét tới

3000 mét

90°C - 150°C Sưởi ấm

và sản xuất điện Năng lượng

CAO

3000 mét tới

Trang 11

Các dạng biểu hiện của nguồn địa nhiệt quan sát được trên mặt đất

Núi lửa

Trang 12

Giếng phun nước nóng

Trang 13

Suối nước nóng

Trang 14

Giếng nước nóng

Trang 15

Tắm nước nóng

Trang 16

Tắm nước nóng

Trang 17

Bọt bùn nóng

Trang 18

 Dòng nhiệt di chuyển từ trong lõi ra ngoài vỏ trái đất chủ yếu qua đối lưu của các dòng macma và quá trình vận động kiến tạo

Trang 19

 Tầng đá nền chính là các khối macma kết tinh lại và vẫn còn giữ nhiệt độ cao, năng lượng khổng lồ

 Theo tính toán cứ khoảng 1km3 đá granit trong tầng đá gốc có nhiệt độ 2000C, nếu bằng cách khai thác chỉ cần giảm đi 200C, năng lượng thu được 15.000 GWh

 Năm 1987 các nhà khoa học Pháp và Đức đã khoan thăm dò năng lượng địa nhiệt tầng sâu, nghiên cứu sản xuất điện địa nhiệt tại Pháp ở vùng châu thổ sông Rhine

Trang 20

 Đa phần magma được giữ lại trong vỏ Trái Đất,một phần Magma di chuyển lên trên bề mặt Trái Đất qua vết nứt, các đứt gãy, phun trào hình thành các miệng núi lửa

 Dưới tác động của magma,nước ngầm được đun nóng với t, p cao,nước nóng có thể di chuyển lên mặt đất qua các đứt gãy,khe đá rạn,hình thành suối nước nóng (hay mạch nước nóng)

 Khi khối nước nóng và hơi nước này bị “bẫy” bởi khối đất đá không thấm,hình thành các mỏ địa nhiệt và đây chính là nguồn địa nhiệt có thể được dùng trực tiếp hoặc

để sản xuất điện qua hệ thống turbine hơi nước (steam turbine)

Trang 21

Các dạng địa nhiệt khác nhau

a Núi lửa

 Do hoạt động kiến tạo của vỏ trái đất xẩy ra không

ngừng,hình thành các lục địa,núi và các đại dương Các lục địa dịch chuyển có xu hướng dịch lại gần nhau hoặc tách rời nhau, tạo ra những va chạm và đứt gãy các tầng của vỏ trái đất

 Dưới tác động địa chất (kiến tạo mảng),vỏ trái đất

được phân ra thành nhiều mảng và di chuyển tương đối với nhau

 Dung nham gồm các khối macma lỏng, tro, hơi nước

các khí CO2, SO2, H2S…từ lòng đất thoát ra, tạo ra dòng nham thạch có nhiệt độ rất cao (trung bình tới

7500C), năng lượng rất lớn

Trang 22

Các dạng địa nhiệt khác nhau

a Núi lửa

Trang 23

Các dạng địa nhiệt khác nhau

a Núi lửa

Trang 24

b Các mỏ nước nóng, mỏ hơi nước

 Nhiệt độ của các lớp đá bao quanh vỏ ngoài của nhân trái

đất đạt tới 400-550 0 C Khi các mạch nước ngầm trong địa tầng tiếp xúc với đá nóng tạo ra các mạch nước nóng

 Tùy thuộc vào cấu tạo địa tầng mà hình thành các mỏ

nước hay mỏ hơi nước nóng,nhiệt độ các mỏ khác nhau, dao động trong khoảng 150- 400 0 C (hơi quá nhiệt)

 Mỏ hơi nước thuộc loại này có thể xây dựng được các

nhà máy điện địa nhiệt

Trang 25

b Các mỏ nước nóng, mỏ hơi nước

Trang 26

c Tầng đá nóng:

 Đá nóng thuộc tầng đá nền, thường có cấu trúc tinh

thể đặc, không thấm nước hoặc ít thấm (tầng đá khô nóng) và nhiệt độ rất cao

 Để khai thác nguồn địa nhiệt, ta bơm nước lạnh với áp

lực lớn xuống tầng đá nóng tại giếng khoan, sau đó dẫn nước nóng nhiệt độ cao, áp suất lớn vào thiết bị hóa hơi để sản xuất điện trong các nhà máy nhiệt điện

 Địa nhiệt sử dụng trực tiếp có thể được khai thác từ

nguồn đá nóng,không thấm nước ở độ sâu thành tạo khá thấp (có nơi chỉ 5-10m)

Trang 27

Trang 28

Sơ đồ nguyên lý nhà máy điện địa nhiệt dùng mỏ nước nóng

Trang 29

4.1 Nhà máy điện địa nhiệt dùng mỏ nước nóng liên

hợp (chu trình kép)

 Nhà máy điện địa nhiệt chu trình kép sử dụng nước nóng có nhiệt độ từ 107-1820C Nước nóng từ địa nhiệt (sơ cấp) được dẫn qua hệ thống trao đổi nhiệt để làm nóng chất lỏng thứ cấp

 Chất lỏng thứ cấp sau khi được đun sôi ở hệ thống trao đổi nhiệt sẽ bốc hơi và được dẫn vào turbine

 Ưu điểm: Do chu trình kín nên không có khí thải nào được sinh ra Hệ thống này là giải pháp kỹ thuật cho việc sản xuất điện địa nhiệt trong tương lai

Trang 30

Sơ đồ nguyên lý nhà máy điện địa nhiệt chu trình kép

dùng mỏ nước nóng

Trang 31

Nhà máy điện địa nhiệt dùng mỏ nước nóng liên hợp (chu trình kép)

Trang 32

b Nhà máy điện địa nhiệt chu trình đơn dùng mỏ hơi nước nóng

+ Hơi nước ở nhiệt độ cao (>235 0 C) từ bể địa nhiệt được dẫn vào thẳng turbine qua ống dẫn để quay máy phát điện

Mô hình nhà máy địa nhiệt chu trình đơn đầu tiên trên thế giới tại Ý (1904).

Trang 33

4.2 SỬ DỤNG ĐỊA NHIỆT TRỰC TIÉP

 Với mỏ địa nhiệt có nhiệt độ :100-150 0 C có thể sử dụng trực tiếp cho các công sở, nhà ở, siêu thị

 Kỹ thuật này cũng rất “sạch”, không/hoặc thải ra rất ít các khí gây ô nhiễm môi trường.

 Hệ thống sử dụng địa nhiệt trực tiếp, gồm:

+ Phương tiện khai thác để lấy nước nóng từ lòng đất (mỏ hay giếng địa nhiệt)

+ Hệ thống dùng để luân chuyển dòng nhiệt: ví dụ như ống dẫn, bộ trao đổi nhiệt (heat exchanger), bộ điều khiển

+ Hê thống bể để lưu trữ chất địa nhiệt đã nguội (giếng trữ)

Trang 34

4.2 SỬ DỤNG ĐỊA NHIỆT TRỰC TIÉP

 Điển hình về sử dụng nhiệt trực tiếp là: sưởi ấm, nuôi trồng thủy sản, sấy khô thực phẩm, giặt ủi, tắm hơi …

 Sử dụng các suối nước nóng có nhiều khoáng chất với mục đích nghỉ dưỡng chữa bệnh.

 Trong lĩnh vực sử dụng trực tiếp: hệ thống sưởi (37%), dịch vụ tắm hơi/hồ bơi (22%), điều hòa nhiệt độ (14%), nuôi trồng thủy sản (7%)…

 Châu Á hiện nay đã dành vị trí dẫn đầu trong việc khai thác và sử dụng trực tiếp địa nhiệt (44%), Châu Âu (37%) và Châu Mỹ (14%)

Do vậy, địa nhiệt với nguồn năng lượng dồi dào và kỹ thuật khai thác đang dần hoàn thiện sẽ góp phần quan trọng trong việc giảm thiểu lượng khí thải hiệu ứng nhà kính

Trang 35

4 SỬ DỤNG ĐỊA NHIỆT TRỰC TIÉP

Trang 36

Trang 37

Trang 38

Trang 39

MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ NHÀ MÁY ĐIỆN ĐỊA NHIỆT

Nhà máy điện địa nhiệt Nesjavellir ở Iceland

Trang 40

Nhà máy điện địa nhiệt The Geysers dạng Dry steam,

Bắc California, Hoa kỳ (Nguồn: Geothermal education office)

Trang 41

Trang 44

 Tài liệu về địa nhiệt tại Việt Nam:Hiện nay có khoảng

253 nguồn nước nóng phân bố trên cả nước, trong đó hơn 60 nguồn nước nóng có nhiệt độ trên 700C Tập trung ở các khu vực chịu ảnh hưởng của các hoạt động tân kiến tạo, như:đứt gãy Sông Đà, Hà Nội, An Khê, Sông Ba, Đà Lạt,

 Các hoạt động kiến tạo và nguồn địa nhiệt có quan hệ mật thiết với nhau, các đứt gãy, các khu vực có hoạt động địa chấn mạnh (Tây Bắc Việt Nam, và ở các khu vực có các hoạt động magmatic mới, như tại Nam Trung Bộ và khu vực núi lửa plutonic Đà Lạt

Trang 45

 Địa nhiệt tại Việt Nam chỉ mới được sử dụng trực tiếp và chưa có đánh giá đầy đủ về tiềm năng phát triển địa nhiệt điện (trừ tại khu vực Nam Trung Bộ đã có một số các khảo sát đầu tiên, với công suất ước lượng là từ 50-200 MW)

 Khu vực Đông Bắc: dọc biên giới Việt-Trung, có 9 suối nước nóng, trong đó 2 suối có nhiệt độ trên 70 0 C.

 Khu vực đồng bằng Bắc Bộ: có 20 mẫu giếng khoan trong đó 6 mẫu có nhiệt độ từ 100-148 0 C

 Khu vực Bắc Trung Bộ: có 21 suối nước nóng phân bố dọc theo hệ thống đứt gãy Tây Bắc-Đông Nam, trong đó 11 suối có nhiệt độ

Trang 46

 Với 253 nguồn địa nhiệt (t>30 0 C): có khoảng 100 nguồn đang được khai thác sử dụng trực tiếp,như: nước khoáng đóng chai, tắm hơi,

du lịch suối nước nóng, sấy khô nông sản, sản xuất muối iod (Kim Bôi-Hòa Bình,Thạch Bích-Quảng Ngãi, Bình Châu-Bà Rịa- Vũng Tàu,…)

 Việt Nam,địa nhiệt đang trong giai đoạn nghiên cứu, triển khai Dự

án nhà máy địa nhiệt điện Đakrông (Quảng Trị) công suất 25MW, Hội Văn (Bình Định) Theo kế hoạch phát triển nguồn điện đến

2020 (Bộ CT), tổng công suất lắp đặt địa nhiệt điện ước tính là 100

MW (chiếm 0,3% tổng công suất lắp đặt chung).

Trang 47

CẢM ƠN CÁC BẠN ĐÃ LẮNG NGHE

Định dạng
Số trang	47
Dung lượng	5,46 MB