tất tần tật về các loại năng lượng tái tạo, năng lượng sạch, cách tính năng lượng mạt trời năng lượng gió... cũng như nguyên nhân hình thành và cách sử dụng các nguồn năng lượng tự nhiên cho cuộc sống con người
Đại học Công Nghiệp Hà Nội KHOA ĐIỆN Năng lượng tái tạo Giảng viên Tiến sĩ Nguyễn Mạnh Quân Thơng tin học phần Số tín Thời gian Lý thuyết Bài tập Thực hành Total 24 hrs hrs hrs 30 hrs Mơn học trước Vật lí, Hoá học, Mạch điện I Nội dung: - Năng lượng tái tạo (nguồn công nghệ kỹ thuật) + An ninh lượng hiệu lượng + Chuyển đổi lượng mặt trời, gió, sinh khối, hydro, lượng địa nhiệt thành lượng điện - Tác động giải pháp lượng tái tạo tới môi trường xã hội Đánh giá Bài thường xuyên Bài thường xuyên Thi kết thúc học phần Tham khảo: https://www.irena.org https://www.iea.org/fuels-and-technologies/renewables https://gwec.net/global-wind-report-2019/ 20% 20% 60% BÀI MỞ ĐẦU Năng lượng ? Nguồn § Nhiên liệu hoá thạch: carbon hydrocarbon, chủ yếu than, dầu nhiên liệu khí tự nhiên… § Vật liệu phân hạch: vật liệu có khả tạo chuỗi phản ứng hạt nhân § Năng lượng tái tạo: lượng từ nguồn liên tục mà theo chuẩn mực người vô hạn lượng mặt trời, gió, mưa, thuỷ triều, sóng, địa nhiệt sinh khối Nhiên liệu hố thạch § Khí tự nhiên (gas): hỗn hợp dễ bắt cháy hydrocacbon thể khí tích tụ đá trầm tích xốp, đặc biệt đá tạo dầu mỏ (cung cấp 25% cho nguồn cung lượng giới) § Khí dầu mỏ hố lỏng (LPG): Khí hóa lỏng cách nén, bao gồm hydrocacbon dễ cháy, propan butan, thu dạng sản phẩm phụ từ q trình lọc dầu từ khí tự nhiên: sử dụng chủ yếu làm nhiên liệu sinh hoạt vùng nông thôn, làm nhiên liệu công nghiệp động cơ, tổng hợp hữu cơ, đặc biệt cao su tổng hợp TS Nguyễn Mạnh Quân, Khoa Điện BÀI MỞ ĐẦU Năng lượng ? Vật liệu phân hạch § Uranium : Một nguyên tố kim loại phóng xạ có thành phần sử dụng nhiếp ảnh thủy tinh màu Đồng vị 235 Urani sử dụng bom nguyên tử hydro làm nhiên liệu lị phản ứng hạt nhân § Plutonium TS Nguyễn Mạnh Quân, Khoa Điện BÀI MỞ ĐẦU Năng lượng xanh gì? Từ vựng Sự khác lượng tái tạo, thích hợp bền vững ? § Tái tạo: khơng bị cạn kiệt theo thời gian § Thích hợp: khơng loại bỏ thải độc hại mơi trường có tác động trung tính đến thiên nhiên § Bền vững: quản lý bền vững, có trách nhiệm đảm bảo tái tạo loài (thực vật động vật) trình khai thác Thử thách Tại ? § Đối phó với thiếu hụt nhiên liệu hố thạch ngắn hạn § Hạn chế tác động tượng nóng lên tồn cầu § Giảm phát thải khí nhà kính lĩnh vực lượng (sản xuất điện) TS Nguyễn Mạnh Quân, Khoa Điện BÀI MỞ ĐẦU Năng lượng xanh gì? Thử thách • Các lợi ích việc khai thác lượng tái tạo? § Chống lại hiệu ứng nhà kính, đặc biệt việc giảm lượng khí thải carbon dioxide vào khí § Quản lý thơng minh tài ngun cục § Tạo việc làm Khái niệm phát triển bền vững • Phát triển bền vững: • Phát triển bền vững nguyên tắc tổ chức để trì nguồn tài nguyên hữu hạn cần thiết để cung cấp cho nhu cầu hệ tương lai sống hành tinh (Brundtland Commission, 1987) TS Nguyễn Mạnh Quân, Khoa Điện BÀI MỞ ĐẦU What is green energy? Khái niệm phát trin bn vng ã Phỏt trin bn vng: Đ Phỏt triển bền vững nguyên tắc tổ chức để trì nguồn tài nguyên hữu hạn cần thiết để cung cấp cho nhu cầu hệ tương lai sống hành tinh (Brundtland Commission, 1987) • Khái niệm bao gồm: § Phát triển nguồn lượng § Giảm thiểu xả thải ảnh hng ti mụi trng ã ng thi: Đ Qun lý cân phát triển kinh tế, công xã hội bảo vệ mơi trường § Khắp nơi giới TS Nguyễn Mạnh Quân, Khoa Điện BÀI MỞ ĐẦU Năng lượng tái tạo ? lượng vô tận cung cấp mặt trời, gió, sức nóng từ trái đất, thác nước, thủy triều phát triển thực vật Việc sử dụng chúng khơng tạo chất thải khí thải Tại phát triển lượng tái tạo ? • Giảm phát thải khí nhà kính • Giảm rủi ro trị, cách hạn chế nhập • Nâng cao tính độc lập lượng quốc gia, đa dạng hóa phương thức sản xuất lượng • Đổi đại hóa tồn sản xuất điện nguồn lượng tái tạo (chuyển đổi thành điện năng) Năng lượng mặt trời Tuabin gió Thuỷ điện Sinh khối Địa nhiệt TS Nguyễn Mạnh Quân, Khoa Điện UNIT - N°.1 INTRODUCTION TO RENEWABLE TECHNOLOGIES Lecture Question: unit to • What are the renewable energy sources? Make a list, as comprehensive as possible • What are the environmental impacts of these energy sources? • Renewable Energy Sources: ü Radiant solar energy • Solar heating (passive and active) & Solar power plants (PV system), CSP ü Biomass energy • Direct: combustion of biomass • Indirect: chemical conversion to biofuel ü Wind energy: onshore and offshore ü Hydro energy: large and small-scale ü Geothermal energy • Power plants, direct use, heat pumps UNIT - N°.5 BIOMASS & BIOFUEL ENERY 63 UNIT - N°.6 HYDRO ENERGY Hydropower Plant There are three types of hydropower facilities: (IEA-ETSAP and IRENA, 2015, “Hydropower: Technology Brief”) v Run-of-river A facility that channels flowing water from a river through a canal or penstock to spin a turbine Typically, a run-of-river project will have little or no storage facility Typical small capacity v Storage/reservoir Uses a dam to store water in a reservoir Electricity is produced by releasing water from the reservoir through a turbine, which activates a generator Typical large capacity v Pumped storage Provides peak load supply, harnesses water which is cycled between a lower and upper reservoir by pumps which use surplus energy from the system at times of low demand Storage/reservoir Run-of-river Pumped-storage hydropower: type of hydroelectric 64 energy storage UNIT - N°.6 HYDRO ENERGY Hydropower Plant Classification: (IEA-ETSAP and IRENA, 2015, “Hydropower: Technology Brief”) Type Capacity Large- Hydropower > 30 MW Small-Hydropower MW – 30 MW Pico and Micro hydropower < MW What are the biggest hydroelectric power plants in the world? Three Gorges (Đập Tam Hiệp), China – 22.5GW 32 turbine / generator units rated 700MW each, and two 50MW power generators Itaipu, Brazil & Paraguay – 14GW 20 generating units with a capacity of 700MW each Xiluodu, China – 13.86GW 18 Francis turbine-generator units of 770MW each Guri, Venezuela – 10.2GW Input The falling water from either reservoir or run-ofriver having certain head (height) and flow rate Output Power capacity (kW) and energy (kWh) Typical capacities (tổ máy) Hydropower systems can range from tens of Watts to hundreds of Megawatts Currently up to 900 MW per unit Ramping configurations Hydropower helps to maintain the power frequency by continuous modulation of active power, and to meet moment-to-moment fluctuations in power requirements It offers rapid ramp rates and usually very large ramp ranges, making it very efficient to follow steep load variations or intermittent power supply of renewable energy such as wind and solar power plants 20 generating units of different capacities ranging between 130MW and 770MW 65 UNIT - N°.6 HYDRO ENERGY Ø In 2018, electricity generation from hydropower reached an estimated 4,200 terawatt hours (TWh), setting the highest ever contribution from a renewable energy source Ø An estimated 21.8 gigawatts (GW) of hydropower capacity was put into operation in 2018, including nearly GW of pumped storage, bringing the world’s total installed capacity to 1,292 gigawatts (GW) Vietnam: 17.031 GW Hydropower is the world’s largest source of renewable electricity generation UNIT - N°.6 HYDRO ENERGY Ø 2018, the East Asia and Pacific region once again added the most capacity, with 9.2 GW installed Ø It was followed by South America (4.9 GW), South and Central Asia (4.0 GW), Europe (2.2 GW), Africa (1.0 GW) and North and Central America (0.6 GW) REDUCING EMISSIONS UNIT - N°.6 HYDRO ENERGY Hydropower has come a long way since first emerging as a new and innovative form of power generation, with worldwide installed capacity nearly 1,300 gigawatts EAST ASIA AND PACIFIC CAPACITY* Rank Country Total installed capacity China 352,260 Japan 49,905 Vietnam 16,679 17.031 Australia 8,790 South Korea 6,490 Malaysia 6,094 Indonesia 5,511 New Zealand 5,346 Laos 5,308 10 North Korea 5,010 * including pumped storage COUNTRIES BY ADDED CAPACITY IN 2018 (MW*) 1st 2nd 3rd 4th 5th China Cambodia Laos Indonesia North Korea 8,540 300 254 61 10 East Asia and Pacific installed capacity (2018) UNIT - N°.6 HYDRO ENERGY Pumped hydropower storage has proven to be an essential component for modern and future clean energy systems The significant increase in variable renewable electricity sources like wind and solar coupled with their displacement of conventional generators has put increasing pressure on power grids and underlined the need for pumped hydropower ‘water batteries’ hydropower.org/statusreport UNIT - N°.6 HYDRO ENERGY Hydropower plant in Vietnam Vietnam has great potential for hydroelectric power ü Vietnam has 2360 rivers of ≥ 10km long, including systems with a basin area of ≥ 10,000 sq km ü Theoretical capacity of about 35 GW, the technical potential is about 26 GW, annually it can produce more than 100 GWh; ü Small hydropower (the installed machine capacity