Bài giảng Các nguồn năng lượng thay thế

10/5/2022 CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG THAY THẾ Bộ môn Thủy điện NLTT Hà Nội, tháng 9/2022 MỤC ĐÍCH  Môn học cung cấp kiến thức nguyên lý khai thác đánh giá tiềm nguồn lượng tái tạo phát triển giới Việt Nam như: thủy điện, lượng mặt trời, lượng gió, lượng sinh khối, lượng sóng, lượng thủy triều, địa nhiệt 10/5/2022 NỘI DUNG MÔN HỌC Chương 0: Giới thiệu chung  Chương 1: Tổng quan nguồn lượng tái tạo  Chương 2: Năng lượng mặt trời  Chương 3: Năng lượng gió  Chương 4: Thuỷ điện  Chương 5: Năng lượng sinh khối  Chương 6: Năng lượng biển  Chương 7: Năng lượng địa nhiệt  QUÁ TRÌNH + TÀI LIỆU HỌC TẬP Quá trình: 30 tiết học + Lý thuyết + Bài tập: 30t - Tài liệu học tập: + GT Các nguồn NLTT - 10/5/2022 Chương TỔNG QUAN VỀ CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO I Giới thiệu nguồn lượng tái tạo Năng lượng gì? Năng lượng lực làm vật thể hoạt động  Vai trò lượng? Đóng vai trị vơ quan trọng đời sống kinh tế xã hội loài người Lịch sử khai thác nguồn lượng  1000,000 B.C ( Before Christ): củi sử dụng để đốt  3000 B.C: sử dụng số loài động vật ngựa, lừa để thồ hàng  10/5/2022 Lịch sử khai thác nguồn lượng Lịch sử khai thác nguồn lượng 3000 B.C: sử dụng NLMT để phơi sấy  1200 B.C: sử dụng sức gió chạy thuyền buồm  1100 B.C: Than đá sử dụng  250-400 A.D ( Anno Domini): Người La Mã chế tạo bánh xe sức nước  800-1500 A.D: NL gió sử dụng ngành Hàng Hải  874 A.D: sử dụng NL địa nhiệt để sưởi ấm  1800-1826 A.D: Chế tạo pin  10/5/2022 Lịch sử khai thác nguồn lượng       1830-1839 A.D: Micheal Faraday chế tạo máy phát điện từ 1881-1887 A.D: Thomas Edison xây dựng nhà máy phát điện Anh 1895 A.D: Nhà máy Thủy điện xây dựng (Tram Niagara Falls xây dựng thác Niagara Falls nằm Mỹ Canada) 1933-1939 A.D: Năng lượng hạt nhân đời 1950s: Các lò phản ứng hạt nhân đời 1954 A.D: Pin quang điện đời Các nguồn lượng Nguồn lượng Dầu Khí tự nhiên Than Nước NL hạt nhân NL tái tạo khác 10 10/5/2022 Các nguồn lượng Nguồn lượng hóa thạch + Là nhiên liệu có từ phân hủy động thực vật qua hàng triệu năm + Nguồn nhiên liệu hóa thạch bao gồm: than đá, dầu đốt khí gas + Vị trí phân bố nguồn nhiên liệu lòng đất  Nguồn lượng dầu:  Nguồn lượng khí thiên nhiên  Than đá  11 Các nguồn lượng Phân bố trữ lượng dầu giới 12 10/5/2022 Các nguồn lượng Phân bố trữ lượng khí đốt giới 13 Các nguồn lượng Phân bố trữ lượng than đá giới 14 10/5/2022 Các nguồn lượng Năng lượng hạt nhân: + Nguyên liệu sản xuất lượng hạt nhân: Uranium + Trữ lượng Uranium bị cạn kiệt sau chưa đầy 100 năm + Uranium (Uranium tái sản xuất) nhận từ lị phản ứng tái sinh + Những mỏ lớn phát Australia, Kazakhstan, Nga Canada  15 Các nguồn lượng Phân bố trữ lượng Uranium giới 16 10/5/2022 Các nguồn lượng Các nguồn lượng tái tạo + Năng lượng mặt trời + Năng lượng gió + Năng lượng thủy sơng + Năng lượng thủy triều + Năng lượng sóng biển + Năng lượng nhiệt đại dương + Năng lượng sinh khối + Năng lượng địa nhiệt  17 Các nguồn lượng  Xư hướng chuyển sang nhu cầu sử dụng NLTT 18 10/5/2022 Năng lượng truyền thống phi truyền thống Khái niệm  Nguồn lượng không tái tạo: “ Nguồn lượng có từ kho lượng tĩnh nguyên vẹn mặt đất giải phóng tác động người’  Nguồn lượng tái tạo: “ Nguồn lượng luôn tồn không thay đổi xuất theo chu kỳ dòng lượng tự nhiên” 19 Năng lượng truyền thống phi truyền thống 20 10 10/5/2022 Các hệ thống thu sóng Hình 12.13  Hình 12.14  Hình 12.15  Hình 12.16  69 10/5/2022 70 10/5/2022 Tham khảo: Chuyển đổi nhiệt đại dương Tổng quan  Nguyên lý hoạt động:  ◦ chu trình khép kín: sử dụng chất lỏng có điểm sơi thấp ◦ chu trình hở: sử dụng nước mặt trực tiếp Hình 14.1  Ví dụ 14.1  6.2 Năng lượng thủy triều Nguyên nhân gây thủy triều  Chu kỳ thủy triều  Cộng hưởng thủy triều cửa sông (công thức 13.24)  Năng lượng dòng triều (sử dụng chuyển động)  Năng lượng biên độ triều (sử dụng mực nước lên xuống) – thủy điện thủy triều  71 10/5/2022 Chương 7: Năng lượng địa nhiệt 7.1 Phương thức khai thác lượng địa nhiệt  7.2 Ứng dụng lượng địa nhiệt  143 Giới thiệu Trái đất có lõi nóng đến 4000oC  Có nhiều nguồn nhiệt nóng xuất gần bề mặt  Nhiệt truyền qua bề mặt rắn lòng đất vị trí hở miệng núi lửa, măc ma nóng chảy nguồn suối nước nóng  Việt Nam có khoảng 264 nguồn suối nước nóng với nhiệt độ 70-100oC độ sâu 3km  72 10/5/2022 73 10/5/2022 Phương thức khai thác Khai thác đá nóng  Khai thác nước nóng  Khai thác nóng  Khai thác nguồn nhiệt  Ứng dụng Phát điện  Sưởi ấm  Hóa chất  Đun nấu  74 10/5/2022 Công nghệ nhà máy điện địa nhiệt  Nhà máy phát điện trực tiếp (dry steam) ◦ sử dụng nóng khơ  Nhà máy phát điện gián tiếp (flash steam) ◦ sử dụng nước  Nhà máy sản xuất điện hỗn hợp (binary cycle) ◦ sử dụng trao đổi nhiệt ◦ dùng nguồn nước riêng để phát điện 75 10/5/2022 Nhà máy điện địa nhiệt chạy khơ Hơi nóng với áp suất cao thổi trực tiếp quay tuốc bin  Tuốc bin nối trục với máy phát điện tạo điện phát lên lưới  Đây kiểu nhà máy điện địa nhiệt lâu đời, xây dựng Italy từ 1904  Nhà máy địa nhiệt lớn kiểu có Califonia Mỹ  76 10/5/2022 NM Điện địa nhiệt chạy nước siêu lỏng Nước siêu lỏng từ tầng nước nóng bên duois đưa lên mặt đất giữ độ nóng 183oC  Hỗn hợp nước nóng nước dẫn buồng để hạ áp suất, phần lớn hỗn hợp biến thành nước  Hơi nước áp suất cao làm quay tuốc bin  77 10/5/2022 Nhà máy điện địa nhiệt chu trình Xuất trao đổi nhiệt nước nóng lòng đất với nước/ nước làm quay tuốc bin  Ưu điểm hạn chế khả gây hại môi trường  Là nguồn địa nhiệt thông dụng  Ví dụ câu hỏi lý thuyết  Khái niệm lượng địa nhiệt Trình bày 01 mơ hình khai thác lượng địa nhiệt, cho nhận xét khả khai thác mơ hình 78 10/5/2022 Ví dụ câu hỏi tập  Xác định cơng suất khai thác ban đầu P0 nhà máy điện địa nhiệt cho biết vùng khai thác đá khô granite có diện tích 1km2, độ sâu khai thác hữu ích z1 = 0,5km, z2 = 2km, Gradien nhiệt G = 1000C/km, nhiệt độ bề mặt T0 = 30oC, khối lượng riêng nhiệt dung riêng đá đ= 2700 kg/m3, cđ = 820J/kgK, khối lượng riêng nhiệt dung riêng nước n= 1000 kg/m3, cn = 4200J/kgK, lưu lượng nước bơm vào đá lấy nhiệt Q=1 m3/s Tham khảo: Tích trữ lượng Tầm quan trọng việc tích trữ phân bổ Tích trữ sinh học hóa học Tích trữ nhiệt khí nén Tích trữ điện 79 10/5/2022 Tầm quan trọng việc tích trữ phân bổ Năng lượng hữu ích thời điểm nơi sử dụng  Nhiên liệu hóa thạch hạt nhân có mật độ lượng cao vào hiệu việc thân chúng kho tích trữ lượng  Tuy nhiên lại ảnh hưởng đến mơi trường  Cần có mơ hình tích trữ phù hợp thủy điện tích năng, hóa năng, phân bổ hợp lý  80 10/5/2022 Tích trữ sinh học hóa học Quang hợp loại tích trữ sinh học  Nhiên liệu sinh học dạng lỏng khí sử dụng động đốt thay bổ sung với xăng dầu từ hóa thạch  Tích trữ hóa học, pin, ắc quy, hydro  81 10/5/2022 Tích trữ nhiệt khí nén Nhu cầu sưởi ấm tăng cao vào mùa đơng  Có thể lưu trữ nhiệt tháng để sưởi  Tích trữ nhiệt lạnh vào ban đêm siêu thị giá điện giảm  Tích trữ khí nén: lượng điện lượng dư thừa chạy máy nén khí để nén khí vào bình chứa hầm mỏ bỏ hoang Khi cần sử dụng khí nén để quay máy phát điện  82 10/5/2022 Tích trữ điện Điện có đặc tính lượng cao  Tuy nhiên lại không lưu trữ trực tiếp  Sử dụng pin sạc, ắc quy để tích trữ  Sử dụng thủy điện tích  Câu hỏi trả lời qua Zalo:  ◦ Thủy điện tích Việt Nam có? ◦ Thủy điện tích lớn giới  Công suất / cột nước 83