Đang tải... (xem toàn văn)
untitled Nhiªn liÖu dïng cho §C§T 79 Ch−¬ng 5 sö dông c¸c nguån n¨ng l−îng s¹ch 5 1 viÔn c¶nh sö dông c¸c nguån n¨ng l−îng s¹ch Møc ®é tiªu thô n¨ng l−îng lµ mét trong nh÷ng chØ sè quan träng ph¶n ¸nh[.]
Chơng sử dụng nguồn lợng 5.1 viễn cảnh sử dụng nguồn lợng Mức độ tiêu thụ lợng số quan trọng phản ánh tiềm lực kinh tế, quốc phòng mức sống quốc gia Cho đến nay, tuyệt đại phận lợng cung cấp cho hoạt động ngời đợc sinh từ việc đốt cháy loại nhiên liệu hoá thạch (than đá, dầu mỏ, khí mỏ) Việc sử dụng nguồn lợng hoá thạch nói đà tạo khối lợng khổng lồ chất gây ô nhiễm nh monoxide carbon (CO), dioxide carbon (CO2), oxide nit¬ (NOx), oxide l−u hnh (SOx), hydrocarbon (HC), bơi, v.v Tr−íc nguy c¬ cạn kiệt nguồn lợng hoá thạch hiểm hoạ ô nhiễm môi trờng , nhiều quốc gia đà đầu t khoản ngân sách khổng lồ cho việc nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu sử dụng nguồn lợng truyền thống, đồng thời phát nghiên cứu giải pháp sử dụng nguồn lợng vừa có khả thay nguồn lợng truyền thống vừa không tác động tiêu cực đến môi trờng Bảng 5-1 Dự báo cân lợng giới đến năm 2050 [6] Năm 1950 1960 1970 1985 2000 2050 Than đá Dầu má 53 46 43 27 24 25 32 43 41 29 Tû lÖ [ % ] KhÝ má Nguyên tử 13 18 18 22 14 25 25 Thuỷ 3,2 4,8 5,8 Năng lợng tái tạo 12 6 29 Trong dự báo cân lợng giới , nguồn lợng tái tạo (năng lợng mặt trời, lợng hải nhiệt, lợng địa nhiệt, lợng gió) đợc dành cho vị trí đặc biệt quan trọng Mặc dù nay, phát triển nguồn lợng tái tạo cha cho phép giải cách nhanh chóng triệt để vấn đề đặt rào cản công nghệ kinh tế Tuy nhiên, việc tăng cờng nghiên cứu sử dụng chúng có ảnh hởng quan trọng đến tâm lý ý thức xà hội, góp phần làm thay đổi thói quen ngời dùng làm thay đổi cách sống ngày thân thiện với môi trờng - Nhiên liệu dùng cho ĐCĐT - 79 E ạo tái t g n ï g lư Năn 20 Thuỷ Năng lượng nguyên tử Khí đốt tự nhiên 10 Dầu mỏ Than đá 1950 1970 1990 2010 2050 H 5-1 Sản lợng dự báo cân lợng giới đến năm 2050 [6] [E] = triệu nhiên liệu quy ớc 1) Năng lợng mặt trời Năng lợng mặt trời (Solar Energy) đợc coi nguồn lợng hoàn toàn vô tận Cản trở lớn phát triển thiết bị chạy lợng mặt trời lµ chi phÝ cho viƯc thu nhËn vµ l−u trữ lợng mặt trời cao so với nguồn lợng truyền thống khác Cờng độ xạ mặt trời đến bầu khí trái đất lµ 10130 Btu/ft2 ngµy (1353 kW/m2 ngµy) , nh−ng tới mặt đất khoảng 85 % giá trị bị bầu khí hấp thụ phát tán phần Nếu tính ngày có mây, ma cờng độ xạ thực tế thu đợc mặt đất thấp nhiều Ví dụ lÃnh thổ Hoa kỳ, cờng độ xạ trung bình năm 1400 Btu/ft2 ngày [5] Mặc dù vậy, nhiều công trình nghiên cứu sử dụng lợng mặt trời đà đợc tiến hành, nhiều hệ thống thiết bị hoạt động lợng mặt trời đà đợc khai thác H 5-2 giới thiệu phơng pháp sử dụng lợng mặt trời gọi Solar Tower Concept Năng lợng mặt trời đợc tập trung vào tháp tích tụ trung tâm số lợng lớn gơng phản chiếu Theo tính toán lý thuyết, nhiệt độ vùng tiêu điểm tháp đạt tới 500 ữ 1000 0C Nguồn nhiệt đợc tích tụ dự kiến đợc dùng để tạo nớc chạy turbine nhà máy nhiệt điện bố trí phần dới tháp Các nhà khoa học Mỹ đà thiết kế nhà máy phát điện kiểu bang miền Nam Hoa kỳ với công suất 100.000 kW từ mile diện tích lắp đặt gơng phản chiếu - Nhiên liệu dùng cho đcđt - 80 H 5-2 Viễn cảnh nhà máy điện mặt trời hoạt động theo nguyên lý Solar Tower Concept [5] - Nhiên liệu dùng cho đcđt - 81 Một hớng sử dụng lợng mặt trời hiệu hứa hẹn phát triển mạnh tơng lai để chạy loại máy lạnh gia dụng nh máy điều hoà không khí, tủ lạnh gia đình Nh đà biết, máy lạnh thông dụng hoạt động điện Nguyên lý hoạt động chúng nh sau (H 5-3) : tác nhân lạnh (freon, ammonia, ) trạng thái lỏng có áp suất nhiệt độ cao từ dàn nóng (còn gọi thiết bị ngng tụ) đợc đẩy qua van dÃn nở để giảm áp suất, sau đợc hút vào dàn lạnh (còn gọi thiết bị bay hơi) Tại dàn lạnh, tác nhân lạnh lỏng hoá thu nhiệt từ môi trờng xung quanh để thực việc làm lạnh Hơi tác nhân lạnh dàn lạnh đợc máy nén hút nén lên áp suất cao đẩy trở lại dàn nóng Tại dàn nóng, tác nhân lạnh đợc làm mát để ngng tụ trở lại trạng thái lỏng lại đợc đẩy tới dàn lạnh Nh vậy, để máy lạnh hoạt động liên tục, cần phải liên tục cung cấp điện cho máy nén Có thể sử dụng lợng mặt trời để chạy loại máy lạnh mô tả cách sử dụng pin mặt trời để tạo điện dùng điện để chạy máy nén Tuy nhiên phơng án hấp dẫn phơng diện kinh tế Có thể áp dụng phơng án tốn cách sử dụng máy lạnh hấp thụ H 5-4 thể sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp thụ, H 5-6 - sơ đồ hệ thống máy lạnh hấp thụ thực tế chạy lợng mặt trời máy lạnh hấp thụ, ngời ta sử dụng cụm thiết bị gọi phần hấp thụ để thay máy nén tác nhân lạnh, phận khác tơng tự nh máy lạnh thông dụng Phần hấp thụ đợc cấu thành từ thành tố : hấp thụ, bơm chất lỏng, tạo van tiết lu (H 5-4) Tuần hoàn phần hấp thụ dung dịch tác nhân lạnh chất hấp thụ Dung dịch thờng dùng ammonia (NH3) - nớc (H2O), ammonia tác nhân lạnh nớc chất hấp thụ dung dịch nớc (H2O) - lithium bromide (LiBr), nớc tác nhân lạnh lithium bromide chất hấp thụ Nguyên lý hoạt động phần hấp thụ nh sau : dung dịch mạnh ( dung dịch có nồng độ tác nhân lạnh cao) đợc bơm từ hấp thụ lên tạo hơi, tác nhân lạnh hoá tách khỏi dung dịch đợc cấp nhiệt từ bên Tỷ lệ tác nhân lạnh thoát khỏi dung dịch phụ thuộc vào loại dung dịch, nhiệt độ áp suất tạo Ví dụ : dung dịch ammonia - nớc, nhiệt độ 30 oC, áp suất bar có 71,5 % ammonia tách ; nhiệt độ 100 0C, 100 % ammonia tách khỏi dung dịch Hơi tác nhân lạnh đợc hình thành làm cho áp suất tạo cao áp suất hấp thụ đợc đẩy đến dàn nóng máy lạnh Tại dàn nóng, tác nhân lạnh đợc làm mát để ngng tụ thành thể lỏng, tiếp tác nhân lạnh lỏng qua van dÃn nở để vào dàn lạnh thực chức làm lạnh tơng tự nh máy lạnh truyền thống - Nhiên liệu dùng cho đcđt - 82 Qout Lỏng Hơi Dàn nóng Máy nén Win Van dãn nụỷ Daứn laùnh Loỷng Hụi Qin H 5-3 Sơ đồ nguyên lý máy lạnh kiểu hấp thụ Q in Q out Lỏng Dàn nóng Hơi Bộ tạo Van dãn nở Van tiết lưu W in Bơm Dàn lạnh Lỏng Bộ hấp thụ Hơi Q in Phần hấp thụ H 5-4 Sơ đồ nguyên lý máy lạnh kiểu hấp thụ Bửực xaù maởt trụứi H 5-5 Bộ hấp thụ lợng mặt trời Lụựp caựch nhieọt Ong daón nửụực noựng - Tấm hấp thụ Nắp che kính Nhiªn liƯu dùng cho đcđt - 83 - Nhiên liệu dùng cho ®c®t - 84 a ùc x Bö a ët ïm P Bo øi trơ ụ ht c í ät Nguồn lượng phụ trợ Bộ hấp thụ P Dung dịch đậm Dung dịch loãng Hơi nước Hệ thốn g điều hoaứ khoõng khớ kieồu haỏp thuù H 5-6 Sơ đồ hệ thống máy lạnh kiểu hấp thụ chạy lợng mặt trời Van ngaỷ Keựt chửựa nửụực noựng Hệ thống hấp thụ tích trữ năn g lượng mặt trời Bộ bay Môi chất làm lạnh Tác nhân lạnh lỏng Van dãn nở Tác nhân lạnh lỏng Boọ ngửng tuù Sau tác nhân lạnh đà hoá hơi, dung dịch tạo trở thành dung dịch yếu (dung dịch có nồng độ tác nhân lạnh thấp) đợc đẩy trở lại hấp thụ, dung dịch yếu hấp thụ tác nhân lạnh đến từ dàn lạnh đến để trở lại thành dung dịch mạnh Qua mô tả thấy, phần hấp thụ đà thực chức máy nén máy lạnh truyền thống Sự hoạt động phần hấp thụ cần đến nguồn lợng : nhiệt cung cấp cho tạo (Q in) điện cung cấp cho máy bơm (Win) , lợng điện để chạy bơm dung dịch thấp nhiều so với lợng điện tiêu thụ cho máy nén tác nhân lạnh trờng hợp máy lạnh truyền thống có công st Theo T¹p chÝ " ThÕ giíi " - Sè 6, 18.02.2002, thành tựu sử dụng lợng mặt trời việc NASA chế tạo thử nghiệm thành công máy bay không ngời lái chạy lợng mặt trời mang tên "Helios" Trong lần bay thử vào tháng 7/2001, Helios đà lên ®Õn ®é cao 23183 m, bay cã thĨ ®¹t ®Õn vËn tèc 30 ÷ 50 km/h ChiÕc robot bay có trọng lợng 700 kg, chịu lực đẩy 14 cánh quạt gắn vào motor điện chạy lợng mặt trời Các giới chức không gian xem Helios nh hình mẫu cho hệ máy bay kiểu mới, loại máy bay bay lợn hàng tháng cao bầu trời 2) Năng lợng hải nhiệt Năng lợng hải nhiệt (Ocean Thermal Energy) dạng lợng mặt trời đợc tích trữ lớp nớc gần bề mặt đại dơng Do nhận đợc lợng mặt trời, lớp nớc gần bề mặt đại dơng thuộc vùng nhiệt đới có nhiệt độ trung bình khoảng 28 0C , nớc dới đáy đại dơng có nhiệt độ trung bình khoảng 0C dòng hải lu chảy từ hai cực trái đất Sự chênh lệch nhiệt độ tận dụng đợc để thu nhiệt lợng từ nớc biển ý tởng sử dụng lợng hải nhiệt đợc Clause thực thi lần vào năm 1920 Ông đà dùng bình chân không để hoá nớc biển nóng (nớc bề mặt đại dơng) dùng nớc để chạy turbine Hơi nớc sau khỏi turbine đợc ngng tụ nớc biển lạnh (nớc đợc bơm lên từ tầng sâu đại dơng) Turbine hoạt động theo chu trình Rankine hở đà đạt đợc công suất từ 20 đến 30 kW Nhợc điểm phơng án phải trì áp suất thấp toàn hệ thống Điều làm cho turbine phải có kích thớc lớn nớc tích riêng lớn áp suất thấp Để khắc phục nhợc điểm phơng án trên, Anderson đà đề xuất sử dụng chất lỏng có áp suất bÃo hoà cao nh ammonia, propane, Freon-22 làm môi chất cho turbine hoạt động theo chu trình Rankine kín Môi chất đợc sấy nóng hoá nhiệt từ nớc biển nóng Hơi môi chất đợc dẫn đến turbine để dÃn nở sinh công đợc hoá lỏng thiết bị ngng tụ nớc biển lạnh - Nhiên liệu dùng cho đcđt - 85 Hơi môi chất công tác [ 70 F ] Turbine Nước bề mặt đại dương [ 80 F ] Bơm Nồi Bình ngưng Nước từ đáy đại dương [ 40 F ] H 5-7 S¬ đồ hệ thống thiết bị sản xuất điện năng lợng hải nhiệt H 5-8 Viễn cảnh nhà máy Hải nhiệt điện [5] - Nhiên liệu dùng cho đcđt - 86 Maựy phaựt ủieọn 3) Năng lợng địa nhiệt a) Turbine Giếng nước b) Thiết bị tách Turbine Dung dịch nước khoáng Thiết bị ngưng tụ Giếng nước nóng c) Turbine Chu trình môi chất trung gian Thiết bị ngưng tụ Bơm Giếng nước nóng H 5-9 Sơ đồ hệ thống thiết bị sản xuất điện năng lợng địa nhiệt - Nhiên liệu dùng cho đcđt - 87 H 5-10 Viễn cảnh nhà máy Địa nhiệt điện [5] - Nhiên liệu dùng cho đcđt - 88 Năng lợng địa nhiệt (Geothermal Energy) nguồn nhiệt tích tụ tầng địa chất lòng trái đất Ngời ta dự tính khai thác đợc nguồn địa nhiệt dới dạng dòng nớc nóng nớc phun lên từ độ sâu ữ 10 km với nhiệt độ đạt tới 400 0C Hình 5-9 giới thiệu sơ đồ hệ thống thiết bị sử dụng lợng địa nhiệt để sản xuất điện Phơng án H 5-9a đợc dùng với nguồn địa nhiệt dới dạng dòng nớc nhiệt phun lên từ lòng đất Với độ nhiệt đạt tới 50 0C áp suất tới 10 bar, dòng nớc đợc dẫn trực tiếp vào turbine nớc để tạo turbine dẫn động máy phát điện để tạo điện Phơng án sử dụng nguồn địa nhiệt mô tả phơng án đơn giản cho hiệu cao Tuy nhiên, nguồn lợng địa nhiệt đà phát đợc thờng loại nớc nóng Tỷ lệ phát nguồn lợng địa nhiệt dới dạng nớc nóng gấp khoảng 20 lần so với dạng nớc Việc sử dụng dòng nớc nóng tự nhiên để chạy turbine phát điện gặp nhiều khó khăn kỹ thuật dòng nớc nóng tự nhiên có mặt lợng đáng kể chất khoáng hoà tan Các cánh vật liệu có turbine bị ăn mòn nhanh chóng làm việc với loại môi chất nh Các phơng án đợc đề xuất để khắc phục tình trạng đợc mô tả H 5-9b - phơng án FSS ( Flash Steam System) H 5-9c - phơng án BC (Binary Cycle) Trong phơng án FSS, dòng hỗn hợp nớc - nóng từ giếng khoan đợc dẫn vào thiết bị tách hơi, dòng hỗn hợp đợc tiết lu để giảm áp, qua tăng tỷ lệ nớc Từ nớc đợc dẫn đến turbine để phát điện, nớc khoáng đợc sử dụng vào mục đích khác Trong phơng án BC, tợng ăn mòn turbine chất khoáng đợc loại bỏ hoàn toàn môi chất công tác turbine chất lỏng dễ bay nh− freon, amonia, propane , cßn dßng n−íc nãng đợc sử dụng để gia nhiệt hoá môi chÊt láng Tải FULL (25 trang): https://bit.ly/3G98K08 Dự phũng: fb.com/TaiHo123doc.net Sự chênh lệch nhiệt độ bề mặt trái đất lớp không khí cao coi dạng lợng địa nhiệt khai thác Tập đoàn lợng Enviromission nhà khoa học Australia dự định xây dựng nhà máy phát điện khổng lồ hoạt động nguồn lợng địa nhiệt nói thị trÊn Muldura ë miỊn Nam Australia PhÇn chÝnh cđa nhà máy cột tháp có chiều cao gấp lần chiều cao tháp Eiffel, chân tháp có diện tích sân bóng đá Bao quanh chân tháp mái nhà kính khổng lồ có diện tích khoảng 30 km2 Phía tháp có 32 turbine chạy dòng không khí đợc tạo chênh lệch nhiệt độ mặt đất đỉnh tháp Theo kế hoạch, nhà máy bắt đầu hoạt động từ năm 2005 với công suất 200.000 kW, đáp ứng đủ nhu cầu điện cho khoảng 200.000 gia đình Theo tính toán giá thành điện nhà máy điện loại cao so với điện nhà máy điện chạy than khoảng 20 % - Nhiên liệu dùng cho đcđt - 89 4) Pin nhiên liệu Pin nhiên liệu (Fuel Cells) loại thiết bị có chức biến đổi cách trực tiếp hoá nhiên liệu thành điện Nh đà biết, nhà máy nhiệt điện truyền thống, điện đợc tạo theo bớc nh sau : Hoá nhiên liệu Nhiệt Cơ Điện Trong qua trình biến đổi nói trên, công đoạn biến đổi nhiệt thành động nhiệt công ®o¹n cã hiƯu st thÊp nhÊt Cã thĨ lo¹i bá công đoạn cách biến đổi trực tiếp hoá nhiên liệu thành điện loại thiết bị gọi pin nhiên liệu H 5-11 giới thiệu sơ đồ nguyên lý pin nhiên liệu kiểu hydrogen (H2)oxygen (O2) Nhiên liệu (trong trờng hợp H2) đợc cung cấp vào buồng bên trái tiếp giáp với cathode, O2 đợc dẫn vào buòng bên phải tiếp giáp với anode Anode cathode đợc cách ly chất điện phân Với cấu tạo nh trên, trình hoạt động pin H2 - O2 diễn trình điện - hoá nh sau : Trªn anode : 2H2 → H+ + eTrªn cathode : H+ + e- + O2 2H2O Khi nối anode với cathode, điện tử đợc hình thành anode chạy qua phụ tải đến cathode tạo dòng điện H 5-11 Sơ đồ cấu tạo pin nhiên liệu H2 O2 Anode Chất điện Cathode phân H 2O 3430281 - Nhiên liệu dùng cho đcđt - 90 ... Thuỷ Năng lượng nguyên tử Khí đốt tự nhiên 10 Dầu mỏ Than đá 1950 1970 1990 2010 2050 H 5-1 Sản lợng dự báo cân lợng giới đến năm 2050 [6] [E] = triệu nhiên liệu quy ớc 1) Năng lợng mặt trời Năng. .. nh hình mẫu cho hệ máy bay kiểu mới, loại máy bay bay lợn hàng tháng cao bầu trời 2) Năng lợng hải nhiệt Năng lợng hải nhiệt (Ocean Thermal Energy) dạng lợng mặt trời đợc tích trữ lớp nớc gần... Sơ đồ hệ thống thiết bị sản xuất điện năng lợng hải nhiệt H 5-8 Viễn cảnh nhà máy Hải nhiệt điện [5] - Nhiên liệu dùng cho đcđt - 86 Maựy phaựt ủieọn 3) Năng lợng địa nhiƯt a) Turbine Giếng nước