Nguyên lý nhà máy điện địa nhiệt

1 Nguyên lý pin mặt trời Pin lượng mặt trời Pin mặt trời thiết bị giúp chuyển hóa trực tiếp lượng ánh sáng mặt trời (quang năng) thành lượng điện (điện năng) dựa vào hiệu ứng quang điện gồm hai bước chính: hấp thụ quang tách hạt tải tạo dòng quang điện Khi ánh sáng mặt trời xạ vào Pin, bán dẫn loại p loại n chuyển từ trạng thái lên trạng thái kích thích gọi q trình hấp thụ photon Khi electron lỗ trống sinh tách hai vùng chuyển tiếp p-n chuyển tải ngồi gọi q trình tách hạt tải tạo dòng quang điện Hiệu ứng quang điện khả phát điện tử (electron) ánh sáng chiếu vào vật chất - Ánh sáng mặt trời bao gồm hạt nhỏ gọi photon Các photon va chạm với nguyên tử silicon pin lượng mặt trời, làm cho electron liên kết với nguyên tử bị bật khỏi nguyên tử, đồng thời nguyên tử xuất chỗ trống thiếu electron Dịng electron dịng lỗ trống tạo thành điện tích di chuyển, từ sinh dịng điện Một lớp tiếp xúc bán dẫn p-n có khả biến đổi trực tiếp lượng xạ lượng mặt trời nhờ hiệu ứng quang điện bên gọi pin mặt trời Nguyên lý nhà máy điện địa nhiệt Các công nghệ nhà máy điện địa nhiệt Hiện có loại nhà máy sản xuất điện sử dụng nguồn địa nhiệt theo mơ hình: Nhà máy phát điện trực tiếp, sử dụng nóng khơ; nhà máy sản xuất điện gián tiếp, sử dụng nước nhà máy sản xuất điện hỗn hợp (hai chu trình) Trong sơ đồ trực tiếp, nóng với áp suất cao thổi trực tiếp làm quay tuốc bin để sinh điện Đây kiểu nhà máy điện địa nhiệt lâu đời nhất, lần thử nghiệm Italia năm 1904, ứng dụng Tại Callifornia có nhà máy điện địa nhiệt lớn giới hoạt động theo nguyên lý Trong sơ đồ gián tiếp, nước “siêu lỏng” từ tầng nước nóng bên đưa lên mặt đất giữ độ nóng 182 độ C Hỗn hợp nước nóng nước dẫn vào buồng để hạ áp suất, phần lớn hỗn hợp < nước nóng + nước nóng>, biến thành nước Hơi nước áp suất cao làm quay tuốc bin phát điện Trong sơ đồ hỗn hợp, sử dụng nước nóng có nhiệt độ thấp 200 độ C, nguồn nước nóng dồi đa số vùng địa nhiệt Nước nóng lịng đất đưa lên dạng “siêu lỏng”, có nhiệt độ sôi thấp, đưa qua buồng trao đổi nhiệt Nhiệt nước địa nhiệt làm nước buồng trao đổi nhiệt bốc hơi, nước áp suất cao làm quay tuốc bin điện Ưu điểm mơ hình hạn chế tình trạng gây hại môi trường (mặc dầu nhẹ, so với nhiệt điện từ nhiên liệu hóa thạch) mơ hình Đây hệ thống khép kín nên khơng có chất thải vào khí hay đất – nước ngầm sâu thường chứa khí độc SO2, CO2 chứa vi lượng nguyên tố Arsenic, Thủy Ngân, Antimon… Nước nóng có nhiệt độ cao vừa phải nguồn địa nhiệt thông dụng, có tiềm dồi nhất, tương lai đa số nhà máy điện địa nhiệt hoạt động theo nguyên lý 3.Nguyên lý vận hành nhà máy thủy điện Năng lượng thuỷ điện từ hồ thủy điện có từ nước tích đập nước sau dẫn qua hệ thống ống nhờ động dòng nước quay tuabine phát điện Nguyên lý đơn giản tất dạng thủy điện từ lớn đến nhỏ sau (Hình 7.2): - Dưới tác dụng trọng lực, nước đổ từ cao xuống thấp (thế năng) làm quay lưỡi turbin - Các lưỡi turbin kết nối với máy phát điện - Điện tạo từ turbin quay đưa qua trạm biến kết nối vào mạng luới phân phối điện Ưu, nhược NL mặt trời Ưu điểm lượng mặt trời 2Dùng ánh nắng đun nấu thay củi, trấu, than, dầu lửa, đốt giúp tránh việc thải thêm CO2 vào bầu khí Bếp lượng mặt trời khơng thải khói nên khơng ảnh hưởng đến sức khỏe người sử dụng Sử dụng ánh sáng mặt trời để phát điện, thay cho hệ thống máy phát điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch giúp tránh việc thải CO2 hóa chất độc hại vào bầu khí NL hóa thạch Pin sử dụng lượng mặt trời có tính động cao, giúp mang điện tới vùng sâu, vùng xa, hải đảo chí ngồi khơng gian, nơi mà hệ thống lưới điện khơng thể vươn tới được, ko cần phụ thuộc nhiều vào lưới điện với lượng mặt trời -> lợi lớn lượng mặt trời cho người dân địa điểm bị cô lập Nguồn lượng miễn phí vơ tận Năng lượng mặt trời khơng địi hỏi ngun liệu đắt tiền liên tục dầu hay than đá, yêu cầu thấp đáng kể hoạt động lao động sản xuất điện thông thường 6- Phân bổ nguồn NL TG, tránh đc việc tăng chi phí bổ sung vận chuyển xuyên quốc gia 7Sau lắp đặt, khơng có chi phí định kỳ, giá điện rẻ nhiều so với sx điện từ nguồn NLHT 8Tạo công ăn việc làm từ nguồn lượng mặt trời Việc làm lượng mặt trời có nhiều dạng, từ sản xuất, lắp đặt, giám sát trì pin mặt trời, nghiên cứu thiết kế, phát triển, hội nhập văn hóa, cơng ăn việc làm sách Năng lượng mặt trời hỗ trợ việc làm địa phương tạo giàu có, thúc đẩy kinh tế địa phương 9Tránh biến động trị biến động giá lượng mặt trời so với NL hóa thạch Việc sử dụng lượng mặt trời làm giảm phụ thuộc vào nguồn nước tập trung lượng, ảnh hưởng thiên tai, kiện quốc tế góp phần vào tương lai bền vững 10Bảo vệ hệ sinh thái sinh kế Vì mặt trời khơng dựa liên tục khai thác ngun liệu, khơng dẫn đến việc phá rừng hệ sinh thái xảy với hầu hết hoạt động nhiên liệu hóa thạch 11 Sự phát triển không ngừng tương lai Công nghệ lượng mặt trời cải thiện nhảy vọt Trên toàn giới, đặc biệt châu Âu, nhà nghiên cứu công nghệ hiểu biết làm cho phát triển to lớn công nghệ lượng mặt trời Công nghệ ngày trở nên rẻ hơn, dễ tiếp cận hơn, hiệu Nhược điểm lượng mặt trời - Không hoạt động vào ban đêm, biến đổi theo mùa, theo thời tiết, mây… - Chi phí sản xuất cao hiệu sản xuất cịn thấp Chi phí vận hành nhà máy tạo pin mt cao Tuy nhiên, hiệu phát triển đáng kể năm năm qua, hiệu lượng mặt trời nên tiếp tục tăng đặn vòng năm năm tới - Công nghệ lưu trữ lượng mặt trời chưa đạt có phát triển vượt bậc so với tiềm - Tấm pin mặt trời cồng kềnh, địi hỏi phải có vùng rộng lớn để lắp đặt để đạt mức độ tốt hiệu - Việc ứng dụng thiệt bị sử dụng lượng mặt trời chưa quan tâm mực khai thác cách thực hiệu so với phát triển NLMT Ưu, nhược NL gió ƯU ĐIỂM CỦA WIND POWER: Gió nguồn NL miễn phí với cơng nghệ đại, tạo NL cách hiệu 2 tua-bin gió xây dựng lượng mà sản xuất khơng gây khí nhà kính chất nhiễm khác Ít tốn diện tích xây dựng Điều có nghĩa đất sử dụng.Điều đặc biệt lĩnh vực nông nghiệp chăn nuôi tiếp tục Nhiều người thấy trang trại gió tạo nên cảnh quan thú vị Thuận lợi cho hộ gia đình cách xa mạng lưới điện, tự sx điện riêng họ Tua bin gió có sẵn loạt kích cỡ có nghĩa phạm vi rộng lớn người dân doanh nghiệp sử dụng chúng Hộ gia đình thị trấn nhỏ làng tận dụng tốt loạt tua-bin gió Khơng tốn nhiên liệu Lợi nhuận cao Tiết kiệm chi phí truyền tải Những bất lợi lượng gió: Nhiều người cảm thấy vùng nông thôn bị ảnh hưởng việc xây dựng tuabun gió làm cảnh quan tự nhiên Tua bin gió gây ồn ào, nhiễm tiếng ồn Lượng điện chưa đáp ứng đc nhu cầu dân vùng Phải có trình độ kỹ thuật cao thiết kế vận hành Phụ thuộc hoàn toàn vào thời tiết Khi sử dụng turbin trục ngang ngồi khơi lại có nhược điểm: Giá turbin trục ngang cao Giá xây móng cao Giá lắp ráp cao Giá bảo trì cao Tuy nhiên, việc sử dụng turbin trục dọc khắc phục nhược điểm Ưu nhược NL hydro Ưu điểm lượng hydro Có khả tồn trữ vận chuyển Là nguồn nhiên liệu có có sẵn TĐ Khơng phát thải khí, hóa chất độc hại,thân thiện môi trường sử dụng cho nhiên liệu động phản lực, thể tích buồng chứa nhỏ phát lượng nhiệt nhiều so với loại NL khác sử dụng hiệu so với loại NL khác Là nguồn NL gần vơ tận có sẵn Nhược điểm lượng hydro Chi phí sản xuất, điều chế cao Việc lưu trữ, bảo quản khó khăn ( phải hóa lỏng p cao) Khó khăn với việc thay đổi csht chuyển nl hóa thạch sang dùng nguồn nhiên liệu hidro Rất dễ bắt cháy, gây rủi ro cao Vẫn phụ thuộc vào NL hóa thạch để sx hidro Ưu nhược NL sinh khối Ưu điểm lượng sinh khối 1) Đó nguồn lượng gần vơ tận 2) Đó nhiễm tương đối thấp tạo lượng 3) Năng lượng sinh khối giúp trong làng thành phố 4) Nó cung cấp phân bón cho nơng nghiệp khu vườn 5) có tiềm to lớn để tạo lượng khí sinh học 6) Năng lượng sinh khối tương đối rẻ đáng tin cậy 7) Nó tạo từ người hàng ngày chất thải động vật, thực vật nơng nghiệp cịn sót lại, vv 8) Tái chế chất thải giảm ô nhiễm lây lan bệnh 9) lượng nhiệt mà từ khí sinh học 3,5 lần so với nhiệt từ việc đốt gỗ 10) Do nhiệt nhiều sản xuất thời gian cần thiết để nấu ăn thấp 11) Áp lực khu rừng xung quanh tẩy tế bào chết giảm khí sinh học sử dụng làm nhiên liệu đun nấu 12) Nó phương tiện hiệu chi phí thu nhận lượng so với nguồn cung cấp dầu Như nguồn cung dầu nhận hết ngày qua ngày khác, trở thành mặt hàng đắt tiền 13) Trồng sinh khối sử dụng tối đa lượng khí carbon dioxide tạo oxy Năng lượng sinh khối nguồn lượng tái tạo Sinh khối phân bố đồng & khai thác dễ dàng Tạo nguồn cung cấp lượng độc lập - Giải pháp thay cho lượng hóa thạch, cải thiện tình hình khí hậu Trái Đất thay đổi - Có thể giúp nơng dân địa phương vụ mùa thu hoạch, tạo việc làm chỗ cho vùng nông thôn Nhược điểm lượng sinh khối 1) Chi phí xây dựng nhà máy khí sinh học cao, người giàu sử dụng 2) cung cấp liên tục sinh khối cần thiết để tạo lượng sinh khối 3) Một số người khơng thích nấu ăn thực phẩm khí sinh học sản xuất từ chất thải nước thải 4) Khí sinh học thực vật địi hỏi khơng gian tạo mùi bẩn 5) Do nhiều nhà máy khí sinh học xây dựng không cách làm việc không hiệu 6) Đó khó khăn để lưu trữ khí sinh học xi lanh 7) Giao thơng vận tải khí sinh học thông qua đường ống khoảng cách dài khó khăn 8) Nhiều hạt dễ trồng ngơ, lúa mì sử dụng để sản xuất ethanol Điều có hậu xấu nhiều lương thực chuyển hướng để sử dụng làm nhiên liệu 9) trồng sử dụng để sản xuất lượng sinh khối theo mùa khơng có sẵn năm Ưu nhược NL địa nhiệt Ưu điểm lượng địa nhiệt 1) Đây nguồn lượng tái tạo 2) Cho đến nay, chưa gây nhiễm mơi trường thân thiện 3) Khơng có lãng phí hay tạo sản phẩm 4) Năng lượng địa nhiệt sử dụng trực tiếp Trong thời cổ đại, người ta sử dụng nguồn lượng cho nhà sưởi ấm, nấu nướng 5) chi phí bảo dưỡng nhà máy điện địa nhiệt 6) nhà máy điện địa nhiệt không chiếm nhiều khơng gian giúp bảo vệ mơi trường tự nhiên 7) Không giống lượng mặt trời, khơng phụ thuộc vào điều kiện thời tiết 8) Nguồn nhiệt cao Năng lượng đến từ bên trái đất thực mạnh mẽ, cho phép nhà máy địa nhiệt để tạo nhiều điện Nhược điểm lượng địa nhiệt 1) số vùng có tiềm năng lượng địa nhiệt 2) Hầu hết vùng, nơi lượng địa nhiệt sản xuất, xa thị trường, thành phố, nơi mà cần phải tiêu thụ 3) Tổng số tiềm hệ nguồn nhỏ 4) Luôn ln có nguy phun trào núi lửa, nguy xảy động đất cao 5) chi phí lắp đặt nhà máy điện nước cao 7) Nó phát hành số độc hại, khí độc qua lỗ khoan q trình xây dựng Chi phí khởi động lớn Khi cố gắng để xây dựng nhà máy địa nhiệt, có nhiều vốn cần thiết đặc biệt lúc đầu Khoan thử nghiệm xem khu vực định phù hợp với nhà máy địa nhiệt chi phí nhiều tiền Ưu nhược NL nước NM thủy điện Ưu điểm Vận hành đơn giản, an toàn, dễ dàng tự đơng hóa Giá thành điện nhà máy thủy điện thấp nhiều so với nhà máy nhiệt điện Là nguồn lượng sạch, không thải môi trường khí ảnh hưởng tới mơi trường gây hiệu ứng nhà kính Lợi ích lớn thuỷ điện hạn chế giá thành nhiên liệu Sử dụng nguồn thủy dồi vô tận thiên nhiên Các nhà máy thuỷ điện chịu cảnh tăng giá nhiên liệu hóa thạch dầu mỏ, khí thiên nhiên hay than đá, khơng cần phải nhập nhiên liệu Nhược điểm Thời gian thi công dài vốn đầu tư lớn Nguồn nước thay đổi ngẫu nhiên biến động mạnh theo thời điểm năm Việc chặn dịng sơng gây ảnh hưởng tới dòng chảy tự nhiên ảnh hưởng tới hệ sinh thái đa dạng sinh học Việc sử dụng nước tích trữ phức tạp u cầu tưới tiêu xảy khơng trùng với thời điểm yêu cầu điện lên mức cao Việc tái định cư, dân chúng sống vùng hồ chứa nét văn hóa lâu đời tổi tiên họ để lại bao đời gắn với dòng sông NM điện thủy triều Ưu điểm Vận hành đơn giản, an tồn, dễ dàng tự đơng hóa Đầu tư ban đầu thấp thủy điện Các turbine có cánh quay theo hướng, bất chấp hướng chuyển động luồng khí nên ln phát điện đặn gió mặt trời Là nguồn lượng sạch, thân thiện với môi trường Việc xây dựng nhà máy lượng thủy triều không ảnh hưởng nhiều đến hệ sinh thái đập thủy điện dịng sơng Nhược điểm Các máy phát dính tới nước biển bị ăn mòn nhanh phí bảo trì cao Máy móc có kích thước lớn cồng kềnh cản trở giao thơng đường thủy đời sống hoang dã Với giá thành sản xuất điện thủy triều 0,1USD/kilowatt, cao giá khí đốt than chút tương đương giá thành động điện sức gió Chi phí đầu tư xây dựng nhà máy điện cao tác động đến mơi trường.Năng lượng thủy triều lớn tập trung vùng cửa sông, bờ biển, nơi dịng sơng gặp thủy triều đại dương-nơi có nhiều sinh vật sinh sống NL sóng Ưu điểm Góp phần tích cực giảm phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính, đồng thời tạo nên nguồn lượng mà than đá dầu khí ngày cạn kiệt, nguồn lượng sinh học, làm ảnh hưởng đến vấn đề an ninh lương thực Sản xuất điện lượng sóng có tính chất ổn định lượng gió mặt trời 10 Nguồn gốc biomass nguồn bao gồm thực vật thủy sinh mặt đất phế thải từ nông, lâm nghiệp, chất thải động vật rác thải đô thị… 11 từ biomass biến đổi thành dạng nl như: nhiệt năng, điện năng, nhiên liệu, sp hóa dầu 12 Một số vấn đề ô nhiễm Nhiều vấn đề xảy dầu khí là: - Rị rỉ bể chứa, đường ống vận chuyển, trình tinh chế,lọc dầu - Các vụ nổ dàn khoan - Giếng thăm dò bị vỡ - Va chạm tàu vận chuyển dầu, cố tàu chở dầu -> cố dẫn đến việc phát thải dầu môi trường gây ảnh hưởng đến người, hệ sinh thái, môi trường kinh tế 13 Nguyên lý tuabin gió Một cách đơn giản tuabin gió làm việc trái ngược với máy quạt điện, thay sử dụng điện để tạo gió quạt điện ngược lại tuabin gió lại sử dụng gió để tạo điện Các tuabin gió hoạt động theo nguyên lý đơn giản Năng lượng gió làm cho cánh quạt quay quanh rotor Mà rotor nối với trục trục truyền động làm quay trục quay máy phát để tạo điện Các tuabin gió đặt trụ cao để thu hầu hết lượng gió Ở tốc độ 30 mét mặt đất tuabin gió thuận lợi: Tốc độ nhanh bị luồng gió bất thường Các tuabin gió sử dụng cung cấp điện cho nhà cửa xây dựng, chúng nối tới mạng điện để phân phối mạng điện rộng  ... ngừng tương lai Công nghệ lượng mặt trời cải thiện nhảy vọt Trên toàn giới, đặc biệt châu Âu, nhà nghiên cứu công nghệ hiểu biết làm cho phát triển to lớn công nghệ lượng mặt trời Công nghệ ngày trở... ánh nắng đun nấu thay củi, trấu, than, dầu lửa, đốt giúp tránh việc thải thêm CO2 vào bầu khí Bếp lượng mặt trời khơng thải khói nên không ảnh hưởng đến sức khỏe người sử dụng Sử dụng ánh sáng... thiết để tạo lượng sinh khối 3) Một số người khơng thích nấu ăn thực phẩm khí sinh học sản xuất từ chất thải nước thải 4) Khí sinh học thực vật địi hỏi khơng gian tạo mùi bẩn 5) Do nhiều nhà máy