BTL Năng lượng tái tạo_haui

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI BÀI TẬP LỚN MÔN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO Nhóm thực hiện NHÓM 4 ĐIỆN Hà Nội, 05/ 2021 Nhóm sinh viên thực hiện 1 GVHD Ninh Văn Nam 1 Nguyễn Quang Huy 2 Bùi Mi[.]

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI BÀI LỚN TẬP MƠN: NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO Nhóm thực hiện: NHÓM - ĐIỆN Hà Nội, 05/ 2021 Nhóm sinh viên thực GVHD: Ninh Văn Nam Nguyễn Quang Huy: Bùi Minh Chính: Lã Mạnh Hùng: Lê Trọng Hùng: 2019608125 Lê Xuân Trường: Lại Đỗ Thanh Tùng: Tạ Thanh Tùng: Mục lục TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG (NL) VÀ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO (NLTT) Câu 1: Khái niệm NL NLTT Câu 2: Các nguồn NLTT bản .1 Câu 3: Đặc trưng bản của các nguồn NLTT Câu 4: Vai trị của ng̀n lượng tái tạo cán cân lượng thế giới hiện tương lai Câu 5: Tiềm tình hình khai thác điện mặt trời thế giới Câu 6: Tiềm tình hình khai thác điện gió thế giới Câu 7: Tiềm tình hình khai thác lượng đại dương thế giới ĐIỆN MẶT TRỜI Câu 8: tiền tình hình khai thác ĐMT Việt Nam? Câu 9: các loại hệ thống điện mặt trời Câu 10: các phần tử hệ thống ĐMT nối lưới 10 Câu 11: cấu tạo nguyên lý hoạt động của pin quang điện 10 Câu 12: các yêu cầu kỹ thuật kết nối nguồn đmt với lưới điện 12 Câu14: Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu xuất 13 Câu 15: Ưu nhược điểm của hệ thống 13 ĐIỆN GIÓ 15 Câu 16: Tiềm tình hình khai thác điện gió Việt Nam .15 Câu 17: Các loại hệ thống điện gió .18 Câu 18: Kể tên nêu chức của các phần tử trang trại điện gió nối lưới 18 Câu 19: Cấu tạo nguyên lý hoạt động của tuabin gió 20 Câu 20:Cấu tạo, nguyên lý làm việc đặc điểm của máy phát điện gió 20.1 Cấu tạo của máy phát điện gió 23 Câu 21: Những yếu tố ảnh hưởng đến công suất của tuabin gió 25 Câu 22: Yêu cầu kỹ thuật kết nối nguồn điện gió với lưới 26 Câu 24: Ưu nhược điểm của hệ thống điện gió 33 NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI 36 CÂU 25: Tiềm tình hình khai thác NLSK việt nam .36 Câu 26: Các loại lượng sinh khối 37 Câu 27: Cấu tạo nguyên lý hoạt động của nhà máy điện sinh khối 39 Câu 28: Những yếu tố ảnh hưởng tới công suất phát của hệ thống điện sinh khối 40 THỦY ĐIỆN 41 Câu 30: Tiềm tình hình khai thác TĐ Việt Nam 41 Câu 31: Nhà máy thủy điện gì? Cách phân loại nhà máy thủy điện? 42 Câu 32: đặc điểm bản của nhà máy phát điện các nhà máy thủy điện? .44 Câu 33: Cấu tạo nguyên lý hoạt động của nhà máy thủy điện đập ngang? .45 Câu 34: Cấu tạo nguyên lý hoạt động của nhà máy thủy điện sau đập dẫn đường? 47 Câu 35: Cấu tạo nguyên lý hoạt động của nhà máy thủy điện? 48 Câu 36: Cấu tạo nguyên lý hoạt động của nhà máy thủy điện thủy triều? 49 Câu 37: Đặc điểm bản của các trạm phát thủy điện nhỏ? 50 Câu 38: Trình bày giống khác nhà máy thủy điện nhà máy địa nhiệt? 51 NĂNG LƯỢNG BIỂN .56 Câu 39: Khái niệm Năng Lượng Biển? 56 Câu 40: Tiềm tình hình khai thác NLB Việt Nam? 56 Câu 41: Các loại nhà máy điện sử dụng NLB? 56 Câu 42: Cấu tạo nguyên lý hoạt động của tua bin phát điện thủy triều? 58 Câu 43: Cấu tạo nguyên lý hoạt động của tua bin phát điện từ sóng biển? .59 Câu 44: Cấu tạo nguyên lý hoạt động của nhà máy nhiệt đại dương? .61 PIN NGUYÊN LIỆU 62 Câu 45: Pin nguyên liệu gì? 62 Câu 46: Cấu tạo nguyên lý làm bản của PNL? 62 Câu 47: Nêu cách phân loại PNL, kể tên các loại PNL đó? .64 Câu 48: Trình bày cấu tạo nguyên lý hoạt động của loại PNL ? 69 Câu 49: Hãy so sánh PNL với ắc quy lưu trữ điện năng? 70 Câu 50: Trình bày ưu nhược điểm của PNL? .73 TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG (NL) VÀ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO (NLTT) Câu 1: Khái niệm NL NLTT Năng lượng tái tạo hay lượng tái sinh lượng từ nguồn liên tục mà theo chuẩn mực người vô hạn lượng mặt trời, gió, mưa, thủy triều, sóng địa nhiệt Nguyên tắc việc sử dụng lượng tái sinh tách phần lượng từ quy trình diễn biến liên tục môi trường đưa vào sử dụng kỹ thuật Các quy trình thường thúc đẩy đặc biệt từ Mặt Trời Năng lượng tái tạo thay nguồn nhiên liệu truyền thống lĩnh vực gồm: phát điện, đun nước nóng, nhiên liệu động cơ, hệ thống điện độc lập nông thôn Câu 2: Các nguồn NLTT bản  Năng lượng Mặt Trời  Năng lượng địa nhiệt  Năng lượng thủy triều  Thủy điện  Năng lượng gió  Sinh khối  Nhiên liệu sinh học  … Câu 3: Đặc trưng bản của các nguồn NLTT  Năng lượng Mặt Trời: + Năng lượng Mặt Trời thu Trái Đất lượng dòng xạ điện từ xuất phát từ Mặt Trời đến Trái Đất Chúng ta tiếp tục nhận dòng lượng phản ứng hạt nhân Mặt Trời hết nhiên liệu, vào khoảng tỷ năm + Có thể trực tiếp thu lấy lượng thông qua hiệu ứng quang điện, chuyển lượng photon Mặt Trời thành điện năng, pin Mặt Trời Năng lượng photon hấp thụ để làm nóng vật thể, tức chuyển thành nhiệt năng, sử dụng cho bình đun nước Mặt Trời, làm sơi nước máy nhiệt điện tháp Mặt Trời, vận động hệ thống nhiệt máy điều hòa Mặt Trời  Năng lượng địa nhiệt: + Năng lượng địa nhiệt lượng tách từ nhiệt lịng Trái Đất Năng lượng có nguồn gốc từ hình thành ban đầu hành tinh, từ hoạt động phân hủy phóng xạ khống vật, từ lượng mặt trời hấp thụ bề mặt Trái Đất Năng lượng địa nhiệt sử dụng để nung tắm kể từ thời La Mã cổ đại, ngày dùng để phát điện Có khoảng 10 GW cơng suất điện địa nhiệt lắp đặt giới đến năm 2007, cung cấp 0,3% nhu cầu điện tồn cầu Thêm vào đó, 28 GW công suất nhiệt địa nhiệt trực tiếp lắp đặt phục vụ cho sưởi, spa, trình công nghiệp, lọc nước biển nông nghiệp số khu vực  Năng lượng thủy triều + Trường hấp dẫn không bề mặt Trái Đất gây Mặt Trăng, cộng với trường lực quán tính ly tâm khơng tạo nên bề mặt hình elipsoit thủy Trái Đất (và mức độ yếu hơn, khí Trái Đất thạch Trái Đất) Hình elipsoit cố định so với đường nối Mặt Trăng Trái Đất, Trái Đất tự quay quanh nó, dẫn đến mực nước biển điểm bề mặt Trái Đất dâng lên hạ xuống ngày, tạo tượng thủy triều + Sự nâng hạ nước biển làm chuyển động máy phát điện nhà máy điện thủy triều Về lâu dài, tượng thủy triều giảm dần mức độ, tiêu thụ dần động tự quay Trái Đất, lúc Trái Đất hướng mặt phía Mặt Trăng Thời gian kéo dài tượng thủy triều nhỏ so với tuổi thọ Mặt Trời  Thủy điện + Thuỷ điện nguồn điện có từ lượng nước Đa số lượng thuỷ điện có từ nước tích đập nước làm quay tuốc bin nước máy phát điện Kiểu biết đến sử dụng lượng động lực nước hay nguồn nước khơng bị tích đập nước lượng thuỷ triều Thuỷ điện nguồn lượng tái tạo + Thuỷ điện chiếm 20% lượng điện giới Na Uy sản xuất tồn lượng điện sức nước, Iceland sản xuất tới 83% nhu cầu họ (2004), Áo sản xuất 67% số điện quốc gia sức nước (hơn 70% nhu cầu họ) Canada nước sản xuất điện từ lượng nước lớn giới lượng điện chiếm 70% tổng lượng sản xuất họ + Ngồi số nước có nhiều tiềm thuỷ điện, lực nước thường dùng để đáp ứng cho cao điểm tích trữ vào thấp điểm (trên thực tế hồ chứa thuỷ điện bơm – pumped-storage hydroelectric reservoir - dùng để tích trữ điện sản xuất nhà máy nhiệt điện để dành sử dụng vào cao điểm) Thuỷ điện lựa chọn chủ chốt nước phát triển đa số địa điểm nước có tiềm khai thác thuỷ điện theo cách bị khai thác hay khơng thể khai thác lý khác môi trường  Năng lượng gió : + Năng lượng gió động khơng khí di chuyển bầu khí Trái Đất Năng lượng gió hình thức gián tiếp lượng mặt trời Năng lượng gió người khai thác từ tuốc bin gió + Trong số 20 thị trường lớn giới, riêng châu Âu có 13 nước với Đức nước dẫn đầu công suất nhà máy dùng lượng gió với khoảng cách xa so với nước lại Tại Đức, Đan Mạch Tây Ban Nha việc phát triển lượng gió liên tục nhiều năm qua nâng đỡ tâm trị Nhờ vào mà ngành công nghiệp phát triển quốc gia Năm 2007 giới xây khoảng 20073 MW điện, Mỹ với 5244 MW, Tây Ban Nha 3522MW, Trung Quốc 3449 MW, 1730 MW Ấn Độ 1667 Đức, nâng công suất định mức nhà máy sản xuất điện từ gió lên 94.112 MW  Sinh khối: + Sinh khối dạng vật liệu sinh học từ sống, hay gần sinh vật sống, đa số trồng hay vật liệu có nguồn gốc từ thực vật.[17] Được xem nguồn lượng tái tạo, lượng sinh khối dùng trực tiếp, gián tiếp lần hay chuyển thành dạng lượng khác nhiên liệu sinh học Sinh khối chuyển thành lượng theo ba cách: chuyển đổi nhiệt, chuyển đổi hóa học, chuyển đổi sinh hóa  Nhiên liệu sinh học : + Nhiên liệu sinh học loại nhiên liệu hình thành từ hợp chất có nguồn gốc động thực vật nhiên liệu chế xuất từ chất béo động thực vật (mỡ động vật, dầu dừa, ), ngũ cốc (lúa mỳ, ngô, đậu tương ), chất thải nông nghiệp (rơm rạ, phân, ), sản phẩm thải công nghiệp (mùn cưa, sản phẩm gỗ thải ), + Trước kia, nhiên liệu sinh học hồn tồn khơng trọng Hầu loại nhiên liệu thay phụ, tận dụng quy mô nhỏ Tuy nhiên, sau xuất tình trạng khủng hoảng nhiên liệu quy mơ tồn cầu ý thức bảo vệ môi trường lên cao, nhiên liệu sinh học bắt đầu ý phát triển quy mô lớn Câu 4: Vai trị của ng̀n lượng tái tạo cán cân lượng thế giới hiện tương lai  Phát triển lượng tái tạo hoàn toàn tùy thuộc vào tiềm năng, lợi nguồn tài nguyên lượng sẵn có khả tiếp cận nguồn cung lượng từ bên quốc gia Trên thực tế, tăng trưởng mạnh, đến nay, lượng tái tạo đóng "vai trị phụ thêm" cán cân lượng toàn giới Bởi mặt kinh tế, chi phí đầu tư vận hành nguồn điện có xu hướng giảm song cịn mức cao phải thực chế độ trợ giá thông biểu giá FIT (giá điện hỗ trợ) Còn mặt kỹ thuật, cịn gặp khó khăn việc nối lưới nâng cao mức độ ổn định, an toàn hệ thống điện  Năm 2017 tổng tiêu thụ lượng tái tạo (NLTT) toàn cầu 486,8 triệu TOE (không bao gồm thủy điện), chiếm 3,6% tổng lượng sơ cấp tiêu thụ toàn cầu thủy điện 918,6 triệu TOE, chiếm 6,8% Có 10 nước tiêu thụ NLTT 10 triệu TOE (không kể thủy điện) gồm: Trung Quốc 106,7 (chiếm 21,9%, 1/5 tổng tiêu thụ NLTT toàn cầu); Mỹ 94,8 (chiếm 19,5%, gần 1/5 tổng tiêu thụ NLTT toàn cầu); Đức 44,8; Nhật Bản 22,4; Brazil 22,2; Ấn Độ 21,8; Anh 21,0; Thụy Điển 15,7; Italy 15,5; Canada 10,3 nước tiêu thụ NLTT triệu TOE gồm: Pháp 9,4; Thụy Sĩ 6,8; Thổ Nhĩ Kỳ 6,6; Úc 5,7  Tổng cộng tiêu thụ NLTT 14 nước 381,5 triệu TOE, chiếm 78,4% tổng tiêu thụ NLTT toàn cầu, riêng Trung Quốc, Mỹ, Đức chiếm 50,6%, ½ So với năm 2016 tiêu thụ NLTT toàn cầu năm 2017 tăng 16,6%; chủ yếu Trung Quốc tăng 30,6%; Anh 19,6%; Nhật Bản 19,2%; Ấn Độ 19,1%; Đức 17,0%; Mỹ tăng 14,1% Tiêu thụ thủy điện toàn cầu năm 2017 tăng 0,6% so với năm 2016 Câu 5: Tiềm tình hình khai thác điện mặt trời thế giới  Năng lượng mặt trời nguồn lượng lớn xem nguồn tài ngun vơ tận mà người khai thác Theo dự báo, điện lượng mặt trời tương lai thay hình thức sản xuất điện khác từ việc đốt nguyên liệu hóa thạch hạn chế thủy điện làm thay đổi hệ sinh thái… Với nhiều lợi ích mang lại, nhiều quốc gia giới ngày quan tâm đẩy mạnh phát triển nguồn lượng  Tình hình khai thác: + Trung Quốc: Hiện xem quốc gia có khả sản xuất điện lượng mặt trời (điện mặt trời) lớn giới với khả sản xuất lên đến 1330 Gigawatts (GW) năm Đây nước sở hữu dự án Điện mặt trời lớn giới với công suất lên đến 1,547MW sa mạc Tengger + Nhật Bản: Với lợi cường quốc khoa học - công nghệ phát triển bậc giới, Nhật Bản sớm nhận thức vai trò tầm quan trọng nguồn lượng phát triển kinh tế - xã hội đất nước Ngay từ năm 2008, Chính phủ Nhật Bản thực sách hỗ trợ cho vay mua nhà sử dụng lượng tái tạo với thời gian trả nợ tối đa 10 năm Trong đó, gia đình cải tạo nhà, chuyển sang sử dụng lượng mặt trời vay số tiền tối đa lên đến triệu yên, tương đương gần 5.000 USD Ngồi ra, Chính phủ Nhật Bản cịn mua điện sản xuất từ lượng mặt trời với giá cao giá thị trường giảm giá bán pin lượng mặt trời + Mỹ: Là quốc gia dẫn đầu phát triển lượng tái tạo, lượng mặt trời quốc gia quan tâm đầu tư phát triển từ sớm Năm 1982, bang California xây dựng nhà máy quang điện công suất MW giới, nhờ việc tận dụng điều kiện lý tưởng tự nhiên có khoảng 102,7 nghìn km2 sa mạc nắng nóng - điều kiện lý tưởng để phát triển điện mặt trời + Việt Nam: Những năm gần đây, lượng điện tái tạo nói chung, lượng điện mặt trời nói riêng có phát triển mạnh mẽ Sản lượng điện từ lượng mặt trời có gia tăng hàng năm Điều cho thấy quan tâm nhà nước, tập đoàn doanh nghiệp tới lượng tái tạo giúp ổn định lượng quốc gia giảm thiểu tác động đến môi trường sản xuất điện từ nguồn nguyên liệu hóa thạch khác Theo báo cáo Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN), tháng đầu năm 2020 huy động 5,41 tỷ kWh từ nguồn điện lượng tái tạo, điện mặt trời đạt 4,71 tỷ kWh, tăng gấp 5,35 lần so với kỳ năm 2019 tháng đầu năm 2020, toàn quốc lắp đặt 13.784 dự án điện mặt trời mái nhà với tổng công suất 379,9 MWp Lũy nay, có 36.161 dự án điện mặt trời mái nhà đưa vào vận hành với tổng công suất 764,1MWp + Indonesia: Đầu năm 2017 quốc gia thông qua luật lượng tái tạo, thay đổi mức thuế suất dự án lượng tái tạo Theo luật mới, mức hỗ trợ FiT dựa chi phí cung cấp điện trung bình khu vực, nơi dự án điện lượng xây dựng Mức hỗ trợ theo chương trình từ 6,5 đến 11,6 cent/kWh Luật Indonesia cho phép điện mặt trời cạnh Các thiết bị chênh lệch áp suất chìm thường đặt mức thấp biển Khi sóng di chuyển, làm cho phao di chuyển lên xuống thiết bị, tạo áp suất luân phiên bơm chất lỏng qua hệ thống điều khiển máy phát điện tuyến tính để sản xuất điện Phao Xuống chuyển động Phao Trở lên chuyển động Biển 43.3: Bộ chuyển đổi sóng tăng dao động Thủy điện chuyển hóa điện Biển Seabed 61  Bộ chuyển đổi xung sóng dao động loại sử dụng chuyển động qua lại sóng biển Thiếtbị chìm đáy biển vùng nước sâu Phổ biến cánh tay đòn lắc tâm thiết bị làm cho cánh tay đòn chuyển động hình, sóng chạm vào Chuyển động bơm nước đến chuyển đổi lượng thủy lực để dẫn động máy phát điện để sản xuất điện Câu 44: Cấu tạo nguyên lý hoạt động của nhà máy nhiệt đại dương? Nước biển ấm nước biển lạnh bơm đến thiết bị bay thiết bị ngưng tụ Chất lỏng làm việc lạnh bơm đến thiết bị bay Thiết bị bay sử dụng nước biển ấm để làm bay chất lỏng làm việc Hơi làm quay tuabin tạo điện Sau vào bình ngưng, nơi nước biển lạnh làm lạnh chất lỏng 62 Chất lỏng quay trở lại máy bơm chu trình lặp lại PIN NGUYÊN LIỆU Câu 45: Pin nguyên liệu gì? - Các tế bào nhiên liệu hay gọi "pin nhiên liệu", biến đổi lượng hóa học nhiên liệu, thí dụ hiđrơ, trực tiếp thành lượng điện Không giống pin ắc quy, tế bào nhiên liệu không bị điện khả tích điện Tế bào nhiên liệu hoạt động liên tục nhiên liệu (hiđrô) chất ôxi hóa (ơxy) đưa từ ngồi vào - Mơ hình trình diễn pin nhiên liệu metanol trực tiếp Ngăn xếp pin nhiên liệu thực tế hình khối lập phương hình ảnh - Pin nhiên liệu loại thiết bị lượng có mức thải nhiễm gần "bằng 0", thân thiện với môi trường nhiên giá thành khơng nhỏ Câu 46: Cấu tạo nguyên lý làm bản của PNL? 46.1: Cấu tạo Pin nhiên liệu có cấu tạo đơn giản bao gồm ba lớp nằm nhau: – Lớp thứ điện cực nhiên liệu – anode 63 – Lớp thứ hai chất điện giải dẫn proton – màng – Lớp thứ ba điện cực khí oxy – cathode - Hai điện cực làm chất dẫn điện (kim loại, than chì, …) Trên bề mặt điện cực có phủ lớp chất xúc tác Chất xúc tác làm bột platinum, phủ mỏng lên giấy than vải than, nhám rổ với lỗ nhỏ Mặt nhám tiếp xúc với khí hydro oxy, mặt phẳng mềm tiếp xúc với tác nhân hóa học - Chất điện giải dùng từ nhiều chất khác tùy thuộc vào loại pin: có loại thể rắn, có loại thể lỏng có cấu trúc màng Vì pin riêng lẻ tạo điện thấp tùy theo điện cần dùng nhiều pin ghép lại với nhau, tức chồng lên Người ta thường gọi chồng lớp lên stack Ngoài ra, hệ thống đầy đủ cần có thiết bị phụ trợ máy nén, máy bơm, để cung cấp khí đầu vào, máy trao đổi nhiệt, hệ thống kiểm tra yêu cầu, chắn vận hành máy, hệ thống dự trữ điều chế nhiên liệu 46.2: Nguyên lý làm bản của PNL - Về phương diện hóa học pin nhiên liệu phản ứng ngược lại điện phân Trong trình điện phân, nước bị tách thành khí hydro oxy nhờ 64 vào lượng điện Pin nhiên liệu lấy hai chất biến đổi chúng thành nước tạo dòng điện mạch ngồi - Nhiên liệu (khí H2) dẫn liên tục vào điện cực anode; cịn chất oxy hóa, thơng thường oxy, đưa vào cathode * H2 qua màng xúc tác tác dụng áp suất Khi phân tử H2 đến tiếp xúc Pt, bị phân tách thành 2H+ 2ePhản ứng anode: H2 -> 2H+ +2e- (1.1) * Các proton H+ di chuyển chất điện giải xuyên qua màng đến cathode Các điện tử giải phóng từ anode qua mạch bên ngồi cathode kết hợp với khí oxy ion H+ sinh nước đồng thời tạo dịng điện mạch ngồi Phản ứng cathode: 1/2O2 + 2e- + 2H+ -> H2O (1.2) * Phản ứng tổng quát pin nhiên liệu: H2 + 1/2 O2 -> H2O (1.3) Câu 47: Nêu cách phân loại PNL, kể tên các loại PNL đó? 47.1: Phân loại PNL + Phân loại theo nhiệt độ hoạt động + Phân theo loại chất tham gia phản ứng + Phân loại theo điện cực + Phân theo loại chất điện giải Đây cách phân loại thông dụng ngày 47.2: Các loại PNL đó Pin nhiên liệu dùng màng polymer rắn làm chất điện giải (PEMFC) 65 PEMFC sử dụng màng polymer rắn làm chất điện giải nên giảm ăn mòn dễ bảo dưỡng Nhiệt độ hoạt động 500C- 800C Loại pin sản xuất nhiều để sử dụng cho phương tiện vận tải cơng suất lớn, nhiệt độ vận hành thấp ổn định Tuy nhiên, sản phẩm tham gia phản ứng phải có độ tinh khiết cao Pin nhiên liệu dùng axit phosphoric (PAFC) Loại pin nhiên liệu dùng acid phosphoric, có nhiều hứa hẹn thành công thị trường nhỏ máy phát điện tư nhân Loại hoạt động với nhiệt độ 1500C- 2000C cao PEMFC phải tốn nhiều thời gian hâm nóng Vì vậy, sử dụng nhiều nhiên liệu đưa vào thị trường xe ô tô 66 Pin nhiên liệu oxit rắn (SOFC) - Năng suất SOFC tương đối cao, sử dụng nước với sức ép cao nạp vào turbin sản xuất thêm điện SOFC không bị nhiễm độc CO không sử dụng chất xúc tác Pt Ở nhiệt độ cao, trình tách hydro khỏi nhiên liệu xảy dễ dàng Yêu cầu tinh khiết nhiên liệu thấp Loại pin nhiên liệu thích hợp cho cơng nghệ lớn nhà máy phát điện - Tuy nhiên, việc thiết kế pin phức tạp, yêu cầu bảo dưỡng nhiều Hoạt động nhiệt độ cao khoảng 7000C- 1000 độ C nên độ tin cậy suốt q trình khơng đảm bảo Vì lý an tồn mà SOFC khơng thể đưa vào thị trường Pin nhiên liệu cacbonat nóng chảy (MCFC) 67 - Loại pin nhiên liệu giống SOFC, hoạt động nhiệt độ cao, khoảng 6000C – 6500C MCFC thích hợp cho cơng nghệ lớn nhà máy phát điện, sử dụng nước để chạy turbin Với tầm hoạt động nhiệt độ tương đối thấp, MCFC sử dụng chất liệu hóa học khác lạ giá thiết kế thấp SOFC - Tuy nhiên, tính bền pin không cao Pin hoạt động nhiệt độ cao nên dễ bị ăn mòn đánh thủng thành phần nhanh dần Pin nhiên liệu kiềm (AFC) 68 Đây loại pin nhiên liệu sử dụng chất điện giải kiềm dùng chương trình Khơng Gian Hoa Kỳ (NASA) từ năm 1960 Năng suất AFC bị ảnh hưởng nhiều ô nhiễm Do đó, AFC cần phải có hydro oxy tinh khiết Nhiệt độ hoạt động 600C – 900C Ngoài ra, thiết kế loại pin tốn tung thị trường cạnh tranh với loại pin nhiên liệu khác Hiệu suất pin cao Pin nhiên liệu dùng methanol trực tiếp 69  DMFC sử dụng nhiên liệu methanol, hoạt động nhiệt độ 300C – 1300C, khơng địi hỏi chuyển đổi nhiên liệu bên ngồi DMFC có tượng methanol bị thấm qua màng nên hiệu suất bị giảm Bao gồm hai loại: pin nhiên liệu kiềm pin nhiên liệu acid - Pin nhiên liệu kiềm: CO2 giữ lại chất điện giải ăn da (như KOH, NaOH) tạo thành carbonate trung tính Khơng cần nhiều chất xúc tác kim loại quí - Pin nhiên liệu acid: CO2 rút hết Chất điện giải không đổi thực việc quản lý nước phù hợp Câu 48: Trình bày cấu tạo nguyên lý hoạt động của loại PNL ?  Pin Lithium Pin Lithium thường dùng cho thiết bị điện di động điện thoại, máy chụp hình, máy chơi game, máy tính,… Khơng thế, loại pin trọng phát triển quân đội, ứng dụng phương tiện di chuyển chạy điện (như xe đạp điện, xe máy điện,…) kĩ thuật hàng khơng Nói cách khác, pin Lithium kì vọng thay thế cho ắc quy chì thường sử dụng ô tô, xe máy loại xe điện trước Nó khơng mang lại hiệu suất hoạt động cao, mà hứa hẹn việc đảm 70 bảo mơi trường (vì hạn chế thải kim loại nặng), nâng cao việc sử dụng an tồn (vì tránh dùng dung dịch điện ly chứa axit)  Cấu tạo nguyên lý hoạt động Pin Lithium - Loại pin sử dụng điện cực - làm từ hợp chất có cấu trúc tinh thể dạng lớp Khi pin trạng thái sạc xả, ion Li xâm nhập, điền đầy khoảng trống lớp Chính mà phản ứng hóa học xảy cung cấp lượng cho thiết bị hoạt động  Trong trình sạc, ion Li chuyển động từ cực dương sang cực âm  Trong trình xả (gọi trình sử dụng), ion Li chuyển động từ cực âm sang cực dương - Cực dương làm hợp chất xít kim loại chuyển tiếp Li (như LiMnO2, LiCoO2,… cực âm làm graphite Ngoài ra, dung dịch điện ly pin (nghĩa môi trường cho phép ion Li chuyển dịch từ điện cực sang điện cực kia) phải có độ dẫn ion tốt chất cách điện tốt 71 Câu 49: Hãy so sánh PNL với ắc quy lưu trữ điện năng? Ắc quy lưu trữ PNL lưu trữ điện hiệu loại có ưu nhược điểm riêng Dưới phân tích chi tiết ưu, nhược điểm chúng: Chi phí đầu tư Một điểm vượt trội ác quy chúng có giá thành thấp nhiều so với PNL Một hệ thống sử dụng ác quy tốn chi phí thấp đến hàng trăm hàng ngàn đô la so với hệ thống sử dụng PNL Mức chênh lệch chi phí cịn tuỳ thuộc vào quy mô hệ thống mà lắp đặt Mắc dù ắc quy thường có chi phí mua lắp đặt thấp tuổi thọ chúng lại thua PNL, xét lâu dài chênh lệch giá giảm Dung lượng lưu trữ Dung lượng ắc quy thước đo lượng điện mà ắc quy chứa Mặc dù có cơng nghệ có nhiều mẫu mã sản phẩm khác nhìn chung, PNL có dung lượng lưu trữ đáng kể so với ác quy Điều có nghĩa kích cỡ đồ chiếm khơng gian PNL lưu trữ lượng điện nhiều ác quy 72 Độ xả sâu Độ xả sâu ắc quy điện tỷ lệ phần trăm pin xả đảm bảo an tồn khơng làm hỏng pin Chúng ta sử dụng đến 85% nhiều tổng dung lượng PNL chu kỳ sạc ác quy lại khơng nên xả q 50% tổng dung lượng điều ảnh hưởng đến tuổi thọ pin Do đó, PNL có độ xả sâu cao mang đến hiệu công suất cao Hiệu quả Cũng giống hiệu suất, hiệu suất ắc quy số liệu quan trọng cần xem xét so sánh lựa chọn khác Hầu hết PNL có hiệu suất 95% điện lưu trữ sử dụng Ngược lại, ắc quy thơng thường có hiệu suất khoảng 80 – 85% Ắc quy có hiệu suất cao sạc nhanh 73 Tuổi thọ - Ắc quy điện chúng bị xuống cấp theo thời gian trở nên hiểu so với ban đầu Pin xả để cung cấp điện cho thiết bị gia đình bạn sử dụng sau sạc lại, quy trình gọi chu kỳ sạc - Tuổi thọ pin lưu trữ đo số lượng chu kỳ sạc suốt thời gian hoạt động Tuỳ loại pin mà có tuổi thọ khác nhau, nhiên phần lớn PNL có số chu kỳ sạc nhiều gấp nhiều lần so với ác quy, điều đồng nghĩa PNL có tuổi thọ lâu nhiều so với ác quy Câu 50: Trình bày ưu nhược điểm của PNL?  Ưu điểm - Trong ưu điểm tế bào nhiên liệu so với hệ thống chuyển đổi cạnh tranh khác phải kể đến độ hiệu cao không phụ thuộc vào độ lớn hệ thống Chúng cung cấp suất lượng điện tăng từ 40% đến 70% điện, ngồi 85% tận dụng điện nhiệt - Ngoài việc vận hành tế bào nhiên liệu không phát sinh tiếng ồn sản phẩm phản ứng nước dioxit cácbon (nếu sử dụng nhiên liệu hóa thạch) Tế bào nhiên liệu giảm phụ thuộc vào dầu mỏ, giảm lượng 74 - dioxit cácbon, khí gây hiệu ứng nhà kính, oxit lưu huỳnh nitơ khí gây ô nhiễm môi trường vấn đề lớn cho xã hội - Các tế bào nhiên liệu không cần động quay hay phận học chuyển động, tăng tuổi thọ độ tin cậy - Nhiệt dộ vận hành khác tế bào nhiên liệu cho phép dùng với turbine hay áp dụng nước nóng  Nhược điểm - Giá thành sản xuất pin nhiên liệu cao để sản xuất đại trà pin có phận sử dụng công nghệ chế tạo vật liệu đắt tiền chất xúc tác (bạch kim), màng trao đổi, điện cực.Pin nhiên liệu tích cồng kềnh, người ta muốn nhập vào bên xe cộ.Các pin nhiên liệu cần có tuổi thọ tối thiểu 40.000h ứng dụng cơng trình trạm phát điện Đây ngưỡng khơng dễ vượt qua với công nghệ hành - Chất đốt hydro khó bảo quản vận chuyển 75 ... điện năng? 70 Câu 50: Trình bày ưu nhược điểm của PNL? .73 TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG (NL) VÀ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO (NLTT) Câu 1: Khái niệm NL NLTT Năng lượng tái tạo hay lượng tái. ..  Năng lượng địa nhiệt  Năng lượng thủy triều  Thủy điện  Năng lượng gió  Sinh khối  Nhiên liệu sinh học  … Câu 3: Đặc trưng bản của các nguồn NLTT  Năng lượng Mặt Trời: + Năng lượng. .. khai thác lý khác môi trường  Năng lượng gió : + Năng lượng gió động khơng khí di chuyển bầu khí Trái Đất Năng lượng gió hình thức gián tiếp lượng mặt trời Năng lượng gió người khai thác từ tuốc