Câu hỏi cuối kì Năng lượng tái tạo BKĐN ( Thầy Trà)

Nguồn gốc năng lượng tái tạo, năng lượng mặt trời, bộ thu năng lượng mặt trời cấu tạo, nguyên lý làm việc, các báo cáo về NLTT và tính toán collector *Năng lượng tái tạo: - Khái niệm n

Tạch tạch

tạch

Không qua môn

1 Nguồn gốc năng lượng tái tạo, năng lượng mặt trời, bộ thu năng lượng mặt trời ( cấu tạo, nguyên lý làm việc), các báo cáo về NLTT và tính toán collector

*Năng lượng tái tạo:

- Khái niệm

năng lượng tái tạolà những nguồn năng lượng vô hạn, liên tục, có khả năng tái sinh như: năng lượng mặt trời, gió, mưa, thủy triều, sóng và địa nhiệt

- Nguồn gốc:

+ Hầu hết các dạng NLTT có nguồn gốc từ mặt trời

+ Các dạng NLTT không phải từ NLMT (non-solar renewable energy): Thuỷ triều, địa nhiệt

+NLMT sử dụng trực tiếp (Solar cells, Solar heating)

+ NLMT sử dụng gián tiếp(Thuỷ điện, sóng, sinh khối…)

- Báo cáo tình hình năng lương tái tạo ở việt nam:

Việt Nam có tiềm năng đặc biệt lớn ở việc khai thác các nguồn Năng lượng tái tạo như: Thủy điện, điện gió, điện mặt trời, điện sinh khối Trong đó, thủy điện được tập trung phát triển gần như tối đa tại Việt Nam Tính đến cuối năm 2018, thủy điện là nguồn năng lượng chủ lực của nước ta, chiếm tới hơn 40% tổng công suất điện quốc gia [1] Loại trừ thủy điện cỡ vừa và lớn, thủy các dạng năng lượng tái tạo khác (bao gồm thủy điện nhỏ) chiếm 2,1% trong tổng công suất toàn hệ thống [1] , tuy nhiên,

không có gì là bất biến trước sự thay đổi của thời gian Tính đến giữa năm 2019, hơn

80 nhà máy điện mặt trời đã được vận hành, đóng lưới nhờ vào cơ chế hỗ trợ giá FIT, trong khi cuối năm 2018 mới chỉ có 2 nhà máy điện mặt trời quy mô không lớn được đấu nối lên lưới điện Vào thời điểm đó, tổng công suất điện mặt trời là hơn 4460 MW, chiếm hơn 8% tổng công suất phát điện của hệ thống Trong khi đó, cuối năm 2018 tổng công suất điện gió trên Việt Nam mới chỉ đạt mức 228 MW, tuy nhiên đến năm

2019, số lượng dự án điện gió đang trong giai đoạn xây dựng với tổng công suất cao gấp 2 lần so với năm 2018 Đối với năng lượng sinh khối, việc sản xuất điện thương mại vẫn còn phát triển chậm do vấn đề về giá hỗ trợ cho bã mía Tuy vậy, triển vọng cho việc phát triển nguồn năng lượng này còn khả quan dựa vào số lượng ngày càng tăng của rác thải đô thị và nông nghiệp, sản phẩm lâm nghiệp và chính phủ đang

nghiên cứu Tiêu chuẩn danh mục đầu tư tái tạo để có thể thúc đẩy nguồn năng lượng này

- Vai trò của năng lượng tái tạo

Các nguồn tài nguyên khoáng sản theo ước tính sẽ cạn kiệt trong khoảng 80 -100 năm nữa Năng lượng tái tạo chính là nguồn năng lượng thay thế

 Năng lượng tái tạo không gây ô nhiễm môi trường, giúp làm giảm lượng khí CO2 thải

ra môi trường gây hiệu ứng nhà kính

Tiết kiệm ngân sách khắc phục thiệt hại do ô nhiễm môi trường gây nên, mang lại nhiều lợi ích sinh thái

Phát triển kinh tế bền vững, đem lại nhiều công ăn việc làm cho người lao động

Tạch tạch

tạch

Không qua môn

Đây là nguồn năng lượng mà chúng ta có thể dành cho con cháu vì chúng không bao giờ cạn kiệt

Giúp các quốc gia tự chủ về nguồn năng lượng, không tạo ra khủng hoảng năng lượng, giảm mức sản xuất phóng xạ và sự lan rộng của vũ khí nguyên tử, tránh xung đột gây

ra chiến tranh

* Năng lượng mặt trời:

- nguồn gốc: là năng lượng được sinh ra từ phản ứng

nhiệt hạt nhân Phản ứng nhiệt hat nhân:

1H + 1H = 2H + e + γ

2H + 1H = 3He + γ ¨

3He + 3He = 4He + 21H

4 1H à 4He + e + γ +

∆m à E = ∆m.c2 ( c =

3.108m/s) ¨

1 g proton 1H tham gia phản ứng tạo ra một NL = 6,3.1011J ¨

► Công suất bức xạ MT: 3,865.1026 J/s, » NL đốt cháy hết 1,32.1016 tấn than ¨

► Quả đất nhận được 17,57.1016J/s, » Do ∆m nên MT mất 4,22.106 tấn/s và sau 15.1013 năm MT cháy hết NL đốt cháy hết 6.106 tấn than ¨ Do ∆m nên MT mất 4,22.106 tấn/s à sau 15.1013 năm MT cháy hết

- Tình hình năng lượng mặt trời ở việt nam:

Điện mặt trời ở Việt Nam thuộc nhóm công nghiệp năng lượng mới nổi, được nhập cuộc theo sự phát triển nguồn năng lượng tái tạo chung của thế giới, sự nhập khẩu khoa học kỹ thuật, đồng thời đáp ứng nhu cầu phát triển nguồn năng lượng khi các nguồn thủy điện lớn đã khai thác hết, các thủy điện nhỏ không đảm bảo lợi ích mang lại so với thiệt hại môi trường mà nó gây ra Mặt khác Việt Nam có tiềm năng lớn về năng lượng mặt trời và gió, do ở gần xích đạo và tồn tại những vùng khô nắng nhiều như các tỉnh nam Trung Bộ Vì thế điện mặt trời cùng với điện gió đang được Nhà nước Việt Nam khuyến khích phát

triển Chiến lược phát triển năng lượng tái tạo của Việt Nam đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2050, đảm bảo phát triển nguồn điện khi dừng các dự án điện hạt nhân

và giảm bớt các nhiệt điện đốt hóa thạch

*bộ thu năng lượng mặt trời

- bộ thu phẳng:

+ Tính toán bộ thu phẳng:

- Bộ thu nhiệt nằm ngang

- Bộ thu đặt nghiêng:

- Nguyên lý hoạt động chung của bộ thu nhiệt là sử dụng các vật liệu hấp thụ nhiệt, áp dụng quá trình truyền nhiệt để chuyển hóa năng lượng mặt trời từ bức

xạ mặt trời thành các dạng năng lượng theo yêu cầu của nhà thiết kế

Ví dụ như máy nước nóng năg lượng mặt trời sử sụng các ông thu nhiệt bằng thủy tính để chuyển hóa năng lượng quang năng thành nhiệt năng thông qua quá trình đối lưu và bức xạ

2 Tổng quan về biomass, tổng quan về phương pháp xử lí biômass

* tổng quang về biomas:

Ngắn gọn: biomass là một nguồn năng lượng tái tạo mà có nguồn gốc từ

động/ thực vật sống ¨ Sinh khối bao gồm vật liệu sinh học, không giống

các chất hữu cơ như than đá ¨

Năng lượng từ sinh khối được sử dụng chủ yếu để sản xuất điện hoặc để sản xuất nhiệt Biomass là vật liệu hữu cơ dự trữ ánh sáng mặt trời dưới dạng năng lượng hoá học Khi được đốt cháy, năng lượng hoá học này được giải phóng dưới dạng nhiệt Cái mà chúng ta ngày nay gọi là biomass đã sưởi ấm cho các căn hộ và toà nhà trên toàn thế giới trong hàng nghìn năm Trên thực tế, biomass tiếp tục là nguồn năng lượng lớn tại các quốc gia đang phát triển Gỗ vẫn là nguồn năng lượng biomass lớn nhất trên thế giới

Lợi ích môi trường, an ninh năng lượng thực sự của biomass sẽ xuất hiện khi con người sử dụng một lượng lớn biomass để sản xuất điện năng, nhiệt và các loại nhiên liệu sinh học khác, do đó, giảm sử dụng nhiên liệu hoá thạch Chu kỳ carbon là nguyên tắc đứng đằng sau công nghệ biomass Khi thực vật sinh trưởng, chúng hấp thụ CO2 trong môi trường và dự trữ nó thông qua quá trình quang hợp Một lượng CO2 tương đương được giải phóng khi thực vật bị phân huỷ tự nhiên hoặc đốt cháy Điều đó có nghĩa là biomass không đóng góp vào quá trình phát thải khí nhà kính

Nhiên liệu sinh học Không giống như các nguồn năng lượng tái sinh khác, biomass

có thể được biến trực tiếp thành các loại nhiên liệu lỏng - nhiên liệu sinh học - cho các phương tiện vận tải (ô-tô con, xe tải, xe buýt, máy bay, tàu hoả) Có hai dạng nhiên liệu sinh học phổ biến nhất là ethanol và diesel sinh học

* Phương pháp xử lí biomass:

- Đốt trực tiếp

- Nhiệt phân: phân hủy nhiệt thành khí hoặc chất lỏng ở nhiệt độ cao (500-900 °C)

- Hóa khí: đốt trong điều kiện thiếu Oxy ¨

- Quá trình sinh hóa:Tiêu hóa kỵ khí của Metan, Kiểm soát quá trình lên men sản xuất rượu (Ethanol (rượu ngũ cốc),Methanol (rượu gỗ))

3 Các phương pháp sử dụng năng lượng mặt trời (chuyển hóa thành nhiệt năng, điện năng, các kiểu nhà máy điện mặt trời

-Sản xuất điện năng lượng mặt trời

Điện mặt trời là việc phát điện dựa trên động cơ nhiệt và pin quang điện Các tấm pin mặt trời ghép lại thành modun Ánh nắng chiếu vào modun tạo thành điện năng trực tiếp Các tấm pin mặt trời được bảo vệ bằng một lớp gương Càng nhiều tấm pin được ghép thì sản lượng điện tạo ra càng cao

-Ứng dụng năng lượng mặt trời trong nông lâm ngư nghiệp

Nông, lâm, ngư nghiệp cũng là lĩnh vực được ứng dụng năng lượng mặt trời Việc này

đã giúp tiết kiệm chi phí cho hàng triệu nông dân trên thế giới

-Ứng dụng năng lượng mặt trời vào nuôi tôm

Người ta sử dụng các tấm pin để thu bức xạ mặt trời Nguồn năng lượng thu được sẽ nạp đầy ắc quy lưu trữ Nguồn điện từ đây sẽ giúp vận hành các thiết bị thổi khí oxi Khí oxi được bơm thẳng xuống ao, hồ nuôi tôm qua ống dẫn khí và phân tán đều trong nước

-Sấy khô các sản phẩm nông nghiệp

Một trong các ứng dụng năng lượng mặt trời tại Việt Nam phổ biến là sấy khô nông sản Nguyên lý hoạt động của thiết bị sấy năng lượng mặt trời giống như hiệu ứng nhà kính Nguồn nhiệt mặt trời cao hơn nhiều so với bên ngoài nên sấy nông sản nhanh khô hơn

-Hệ thống sưởi ấm, làm mát và thông gió

Hệ thống sưởi ấm bằng năng lượng mặt trời hoạt động bằng cách thu nhiệt trực tiếp Các tòa nhà thường lắp cửa sổ bằng kính hướng về mặt trời để phục vụ cho hoạt động này Các bộ phận thu, lưu trữ nhiệt sẽ truyền đi khi cần thông qua quạt, ống dẫn khí,

bộ tản nhiệt…

-Nấu ăn bằng năng lượng mặt trời

Năng lượng mặt trời sẽ được thu qua các chảo nhiệt hình parabol Nồi chứa thức ăn được đặt giữa bán cầu tráng gương tạo phản xạ nhiệt Để duy trì nhiệt độ, người ta đặt bao giữ nhiệt bằng nilon quanh nồi

-Hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời

Máy nước nóng năng lượng mặt trời là sản phẩm ứng dụng rộng rãi nhất Máy gồm hai phần chính là bình bảo ôn và ống thủy tinh hấp thụ nhiệt mặt trời

-Đèn chiếu sáng năng lượng mặt trời

Trong số các ứng dụng của năng lượng mặt trời, đèn chiếu sáng là một ứng dụng

khá phổ biến Có thể kể đến đèn giao thông và đèn chiếu sáng tự động

-Đèn giao thông

Ứng dụng năng lượng mặt trời vào đèn giao thông giúp chúng linh hoạt hơn vì không cần dùng dây điện Việc này cũng giúp tiết kiệm tiền điện khi hoạt động liên tục trong thời gian dài Đồng thời khi mất điện lưới, đèn giao thông vẫn có thể hoạt động bình thường

-Trạm xe buýt chiếu sáng tự động

Florence, Ý là nơi đầu tiên thực hiện ý tưởng này Những trạm xe buýt trở thành công trình chiếu sáng thu hút và sang trọng vào ban đêm Ngoài ra trạm còn cài đặt hệ thống wifi miễn phí cho hành khách đợi xe

-Năng lượng cho phương tiện máy bay, ô tô

Phương tiện giao thông cũng là một trong các ứng dụng năng lượng mặt trời đáng chú ý Trên thế giới đã sử dụng thành công năng lượng mặt trời để vận hành ô tô, máy bay

-Máy bay chạy bằng năng lượng mặt trời

Một trong các ứng dụng của năng lượng mặt trời là máy bay Chiếc máy bay The

Solar Impulse với 12.000 tế bào quang điện lắp trên cánh đã ra đời Chiếc máy bay này

đã có chuyến bay vòng quanh thế giới năm 2012

-Ô tô chạy bằng năng lượng mặt trời

Ô tô chạy bằng năng lượng mặt trời thường dùng cho trình diễn và thử nghiệm kỹ thuật Tấm năng lượng mặt trời sẽ được lắp trên mui xe

-Đồng hồ mặt trời

Đồng hồ mặt trời sử dụng tia nắng hoặc chiếc bóng để chỉ thời gian Đây là ứng

dụng của năng lượng mặt trời cổ xưa nhất.

-Xử lý nước

Các hộp thu năng lượng mặt trời có thể tập trung nhiệt để vô trùng nước hiệu quả Nhiệt lượng thu được sẽ đun nước tới 65 độ C để vô trùng Một hộp năng lượng mặt trời có thể vô trùng khoảng 4 lít nước trong 3 tiếng

-Sản xuất hydro

Điện phân thực hiện bởi năng lượng mặt trời không tạo ra khí CO2, từ đó bảo vệ môi trường Điện phân làm tách phân tử nước để sản xuất ra hydro sử dụng làm nhiên liệu