NHÓM 7 LỚP L41 HK221 NHÓM 2 LỚP P03 HK232 Trường ĐH Bách Khoa ĐHQG TPHCM ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA 1 NHÓM 2 LỚP P03 HK232 Trường ĐH Bách Khoa ĐHQG TPHCM BÀI TẬP L[.]
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINHTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Trang 2BÀI TẬP LỚN CON NGƯỜI VÀ MÔI TRƯỜNG CHỦ ĐỀ : NĂNG LƯỢNG GIÓ
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TRẦN THỊ THANH THÚY
Trang 3Sự hình thành năng lượng gió……… 4
Ưu , nhược điểm của năng lượng gió………….………… 5
Ứng dụng……… ………… 5
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của tua bin gió………….6
III.XU HƯỚNG………9
Xu hướng ở thế giới……… 9
Xu hướng ở Việt Nam……….……… 10
IV.TÁC ĐỘNG CỦA NĂNG LƯỢNG ĐIỆN GIÓ……… 11
Tác động đến các loài thú……… … 12
Tác động đến môi trường xung quanh………12
V.GIẢI PHÁP……….……….13
Môi trường xung quanh……… 13
Cho các loài vật……….14
Tài liệu tham khảo………15
Trang 4I ĐẶT VẤN ĐỀ
Năng lượng là một trong những nhu cầu thiếu yếu của con người và là 1 yếu tố
khí hậu đang ngày càng hiện hữu , khi mức sống của người dân càng cao, trình độ
ngừng của dân số thế giới dẫn đến nhu cầu về năng lượng cũng càng ngày càng
năng lượng Nhưng kèm theo đó là rủi ro sự đa dạng sinh học lại đang bị đe dọa vàhủy hoại một cách vô trách nhiệm
Trong khi đó , gió là một nguồn năng lượng sạch và vô hạn Ý tưởng dùng năng lượng gió sản xuất năng lượng được hình thành ngay từ thời Trung cổ với những chiếc cối xay gió phục vụ công tác nông nghiệp Việc nghiên cứu sản xuất năng lượng từ các nguồn khác được đẩy mạnh trên toàn thế giới từ sau những cuộckhủng hoảng đầu trong thập niên 1970 Mặc dù điện gió được thế giới nghiên cứu
từ 25 năm trước nhưng nó chỉ mới khẳng định được vị trí trên thị trường thế giới trong 10 năm trở lại đây Với các quốc gia đang phát triển như Việt Nam , việc sử dụng nguồn năng lượng sạch như điện gió , mặt trời ,… mang yếu tố ảnh hưởng lớn đến môi trường và nền kinh tế
Trang 5II ĐỊNH NGHĨA
Năng lượng gió là một nguồn năng lượng tái tạo từ sức gió, từ xa xưa conngười ta khai thác sức gió để xay cối xay nghiền bột, bơm nước Điện gió là ứngdụng của việc dùng sức gió làm xoay cánh quạt dẫn đến xoay tua bin tạo ra điện
1 Lịch sử hình thành
Ý tưởng dùng năng lượng gió để sản xuất điện hình thành ngay sau các phátminh ra điện và máy phát điện Hà Lan là nước đầu tiên ứng dụng năng lượng gió ,nổi tiếng với những quạt gió Lúc đầu nguyên tắc của cối xay gió chỉ được biếnđổi nhỏ và thay vì là chuyển đổi động năng của gió thành năng lượng cơ học thìdùng máy phát điện để sản xuất năng lượng điện Khi bộ môn cơ học dòngchảy tiếp tục phát triển thì các thiết bị xây dựng và hình dáng của các cánh quạtcũng được chế tạo đặc biệt hơn
Từ sau những cuộc khủng hoảng dầu trong thập niên 1962 việc nghiên cứu sảnxuất năng lượng từ các nguồn khác được đẩy mạnh trên toàn thế giới, kể cả việcphát triển các tuốc bin gió hiện đại
2 Sự hình thành năng lượng gió
Bức xạ Mặt Trời chiếu xuống bề mặt Trái Đất không đồng đều làm cho bầukhí quyển, nước và không khí nóng không đều nhau Một nửa bề mặt của Trái Đất,mặt ban đêm, bị che khuất không nhận được bức xạ của Mặt Trời
Thêm vào đó là bức xạ Mặt Trời ở các vùng gần xích đạo nhiều hơn là ở cáccực, do đó có sự khác nhau về nhiệt độ và vì thế là khác nhau về áp suất mà khôngkhí giữa xích đạo và 2 cực cũng như không khí giữa mặt ban ngày và mặt ban đêmcủa Trái Đất di động tạo thành gió
Trái Đất xoay tròn cũng góp phần vào việc làm xoáy không khí và vì trục quaycủa Trái Đất nghiêng đi (so với mặt phẳng do quỹ đạo Trái Đất tạo thành khi quayquanh Mặt Trời) nên cũng tạo thành các dòng không khí theo mùa
Trang 63 Ưu, nhược điểm của năng lượng gió
- Sạch và không gây ô nhiễm môi
trường
- Không tốn nhiều chi phí nhân công
- Nguồn năng lượng miễn phí , không
tốn nhiên liệu
- Tốn ít diện tích xây dựng
- Có thể lắp được ở nhiều địa hình khác
nhau → tiết kiệm chi phí truyền tải
- Đóng góp và đa dạng hóa năng lượng
- Ô nhiễm tiếng ồn-Chi phí lắp ráp và chi phí bảo trì cao
- Ảnh hưởng đến tầm quan sát xa và nhiễu sóng vô tuyến
- Phụ thuộc theo mùa và thời tiết
- Mất cân bằng sinh thái
4 Ứng dụng
Năng lượng gió đã được sử dụng từ hằng trăm năm nay Con người đã dùngnăng lượng gió để di chuyển thuyền buồm hay khinh khí cầu , ngoài ra năng lượnggió còn được áp dụng để tạo công cơ học nhờ vào các cối xay gió
Ngoài ra năng lượng gió còn được ứng dụng trong các lĩnh vực kinh tế , du lịch ,… như máy bay phản lực , các cánh đồng điện gió trở thành những điểm đến hấp dẫn cho khách du lịc
Trang 75.Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của tua bin gió
Tua bin gió có 2 loại chính : gió trục ngang và gió trục đứng Loại phổ biếnnhất ở nước ta là loại gió trục ngang (HAWT)
(Từ trái sang phải : tuabin gió trục ngang (HAWT) , tua bin gió trục thẳng đứng (SAVONIUS VAWT , H-BLADE VAWT , DARRIEUS VAWT) , tua bin có
bộ cánh quạt quay ngược (GORLOV VAWT))
Chúng thường có 3 lưỡi, mặc dù một số giống có hai HAWT tạo ra điệnbằng cách sử dụng lực nâng với các cánh có hình dạng giống như những chiếc máybay , giống như cách một chiếc máy bay cất cánh trên mặt đất HAWT được thiết
lập trên cao trên các tháp lớn để tận dụng tốc độ gió ở độ cao lớn Cho đến nay, đây
là loại tuabin gió hiệu quả nhất và được nghiên cứu kỹ lưỡng
Các tuabin gió hoạt động theo một nguyên lý rất đơn giản Năng lượng củagió làm cho 2 hoặc 3 cánh quạt quay quanh 1 rotor Mà rotor được nối với trụcchính và trục chính sẽ truyền động làm quay trục quay máy phát để tạo ra điện.Các tuabin gió có thể sử dụng cung cấp điện cho nhà cửa hoặc xây dựng , chúng cóthể nối tới một mạng điện để phân phối mạng điện ra rộng hơn
Trang 8Tuabin gió thuộc loại thiết bị cơ khí có cấu trúc không quá phức tạp, baogồm:
● Pitch: Bộ phận hỗ trợ bảo vệ cánh quạt và rotor trong điều kiện gặp gió
lớn Ngoài ra, pitch còn giúp tạo nên nguồn điện năng ổn định đạt hiệu suất caonhất (không quá cao hoặc quá thấp) khi quay trong gió
● Hub: Là tâm của rotor, có chất liệu chính từ gang/ thép, thực hiện “công
tác” chuyển hướng năng lượng từ cánh quạt vào máy phát điện
+ Trong trường hợp tuabin gió có hộp số, Hub sẽ được nối trực tiếp với trụchộp số quay chậm nhằm chuyển năng lượng gió thành năng lượng lực quay tạo nênđiện
+ Trong trường hợp tuabin gió có hộp số, Hub sẽ được nối trực tiếp với trụchộp số quay chậm nhằm chuyển năng lượng gió thành năng lượng lực quay tạo nênđiện
+ Trong tường hợp tuabin gió có bộ truyền động trực tiếp, Hub sẽ truyềnnăng lượng đến máy phát vòng ngay lập tức
Trang 9● Rotor: Rotor là thiết bị gắn liền với cánh quạt giúp tạo ra điện năng.
Chúng sẽ hoạt động dựa theo nguyên tắc nâng : Khi xuất hiện luồng gió đi quadưới cánh
quạt sẽ khiến không khí tạo nên áp suất cao Song song đó, phía trên cánh quạtcũng sẽ tạo nên lực kép làm rotor quay
● Blades: Thuộc bộ phận cánh quạt của tuabin gió, kết hợp với trục động cơ
tuabin để quay hoặc chuyển động tạo năng lượng
● Brake: Là phanh (bộ hãm), dùng để dừng rotor trong những tình trạng
khẩn cấp
● Gear box: Bộ phận kết nối chuyển động quay của rotor với máy phát điện
để sinh ra năng lượng điện
● Yaw drive: Giúp định hình rotor luôn hướng về chiều có xuất hiện nguồn
gió chính
● Yaw motor: Động cơ giúp cho thiết bị yaw drive định hình được hướng
gió một cách chính xác
● Tower: Trụ đỡ Nacelle, có chất liệu chính được làm từ thép Khi trụ càng
cao sẽ hỗ trợ thu về năng lượng gió càng nhiều, từ đó tạo ra dòng điện lớn hơn
● Low Speed Shaft: Là trục truyền động tốc độ thấp của máy phát.
● High Speed Shaft: Là trục truyền động tốc độ cao của máy phát.
● Controller: Bộ phận điều khiển chính của tuabin gió.
● Anemometer: Bộ phận đo lường tốc độ gió Thực hiện nhiệm vụ truyền
tốc độ gió đến bộ phận điều khiển (controller)
● Wind vane: Hỗ trợ xử lý hướng gió và kết hợp cùng yaw drive để định
hình tuabin gió
● Generator: Giúp phát điện sau khi tuabin gió tạo ra điện.
● Nacelle: Là lớp vỏ của tuabin gió, lớp vỏ này giúp bảo vệ các thiết bị bên
trong thật cẩn thận
Trang 10III XU HƯỚNG
1 Xu hướng trên thế giới
Theo số liệu thống kê, hiện nay đã có 130 nước trên thế giới phát triểnđiện gió Tổng công suất điện gió của thế giới tăng nhanh trong khoảng 1thập kỷ gần đây, đến năm 2020 với tổng công suất lên tới 733 GW cao gầngấp hai lần so với năm 2011 Đến năm năm 2015, Trung Quốc đã lắp đặtgần một nửa công suất điện gió tăng thêm của thế giới Theo đánh giá đếnnăm 2020, tỷ lệ sử dụng điện gió đạt 56% ở Đan Mạch, 40% ở Uruguay,36% ở Lithuania, 35% ở Ireland, 23% ở Bồ Đào Nha, 24% ở Anh, 23% ởĐức, 20% ở Tây Ban Nha, 18 % ở Hy Lạp, 16% ở Thụy Điển, 15% (trungbình) ở EU, 8% ở Mỹ và 6% ở Trung Quốc Vào tháng 11 năm 2018, sảnlượng điện từ gió ở Scốtlen cao hơn mức tiêu thụ điện của cả nước trongtháng Tỷ lệ sử dụng điện trên toàn thế giới của phong điện vào cuối năm
2018 là 4,8%, tăng từ 3,1% của bốn năm trước đó Ở Châu Âu, tỷ trọngcông suất phát điện của nó là 18,8% vào năm 2018; năm 2020, Châu Âu đãlắp đặt xong 20 GW công suất điện gió ngoài khơi Hiện nay, Vương QuốcAnh là nước đứng đầu thế giới về phát triển điện gió ngoài khơi, chiếm 40%toàn cầu; Đức đứng thứ hai, chiếm 27%; Đan Mạch chiếm 10,5%; TrungQuốc chiếm 8,4%, Bỉ chiếm 6,0% Theo dự tính đến năm 2030, điện gióngoài khơi sẽ liên tục phát triển mạnh và có thể đạt 100 GW Tại Châu Mỹ
và Châu Á, điện gió ngoài khơi cũng đang phát triển rất mạnh và được dựbáo đạt đỉnh vào năm 2030 với công suất lên tới 60 GW
Trang 112 Xu hướng ở Việt Nam
Vào năm 2022 , sản lượng điện gió tăng ở mức kỷ lục với 265TWh (tăng14%) , đạt đến hơn 2100 TWh Đây là mức tăng trưởng cao thứ hai trong số tất cảcác công nghệ năng lượng tái tạo, sau năng lượng mặt trời
Theo Ngân hàng Thế giới (WB), Việt Nam là nước có tiềm năng điện giólớn nhất Đông Nam Á với tổng tiềm năng điện gió ước đạt 513.360 MW, lớn gấp
200 lần công suất của thủy điện Sơn La, cao gấp 6 lần công suất dự kiến của ngànhđiện vào năm 2020 và lớn hơn nhiều so với tiềm năng các nước trong khu vực nhưThái Lan (152.392 MW), Lào (182.252 MW) và Cambodia (26.000 MW) (Nguyen
D L., 2014) Nghiên cứu của WB cũng cho thấy, 8,6% diện tích đất liền của ViệtNam rất giàu tiềm năng, thuận lợi cho việc lắp đặt các tua-bin gió lớn
Hiện nay, Việt Nam cho phép triển khai các dự án điện gió trên 3 miền Theo
số liệu của Bộ Công Thương, hiện có khoảng 100 dự án điện gió đăng ký đầu tư ởViệt Nam với tổng công suất hơn 7.000 MMW nhưng mới chỉ có 4 dự án với tổngcông suất 159,2 MW đi vào vận hành thương mại
Trang 12(Biểu đồ phân bố tốc độ gió ở Việt Nam độ cao 80m)
IV TÁC ĐỘNG CỦA NĂNG LƯỢNG GIÓ
1.Tác động đến các loài sinh vật (chim , dơi)
Điện gió có thể ảnh hưởng đến chim và dơi trong một số cách:
+ Va chạm với cánh quạt turbine: Chim và dơi có thể va chạm vớicánh quạt của turbine gió trong quá trình bay, gây ra tổn thương hoặc tửvong Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng va chạm với cánh quạt là một vấn đềđáng quan ngại đối với một số loài chim và dơi, đặc biệt là trong các khu vựcnơi chim di cư hoặc dơi săn mồi
+ Thay đổi môi trường sống: Xây dựng và vận hành các dự án điệngió có thể thay đổi môi trường sống của chim và dơi bằng cách làm thay đổi
Trang 13+ Tác động âm thanh: Âm thanh được tạo ra bởi turbine gió có thể gâyảnh hưởng đến hành vi và sức khỏe của chim và dơi Tiếng ồn từ turbine cóthể làm giảm khả năng chúng giao tiếp, săn mồi, hoặc tìm kiếm vùng sinhsống.
+ Thay đổi cường độ ánh sáng: Các dự án điện gió cũng có thể tạo raánh sáng về đêm từ các cột điện và các thiết bị điện Điều này có thể làmthay đổi cường độ ánh sáng tự nhiên trong khu vực, ảnh hưởng đến chu kỳsinh học và hành vi của chim và dơi
2.Tác động đến môi trường xung quanh
- Tiếng ồn ảnh hưởng đến sức khoẻ con người, mức độ ảnh hưởng tuỳ thuộcvào giá trị của độ ồn
- Đối với ngưỡng nghe thấy: làm biến đổi nhịp tim, kích thích mạnh màngnhĩ, là nguyên nhân dẫn đến các bệnh về tim mạch, huyết áp cao, giảm thính lực,làm việc lâu dài trong môi trường này sẽ gây ra bệnh mất ngủ, suy nhược thầnkinh
- Đối với ngưỡng chói tai: gây bệnh thần kinh, nôn mửa làm yếu xúcgiác và cơ bắp, đau chói tai, gây bệnh mất trí, điên; nếu nghe lâu sẽ thủngmàng tai
So với tiếng ồn, ảnh hưởng của độ rung không rõ rệt và khó cảm nhận hơn:
- Khi cường độ nhỏ và tác động ngắn thì sự rung động này có ảnhhưởng tốt như tăng lực bắp thịt, làm giảm mệt mỏi,…
- Khi cường độ lớn và tác động lâu gây khó chịu cho cơ thể Nhữngrung động có tần số thấp nhưng biên độ lớn thường gây ra sự lắc xóc, nếubiên độ càng lớn thì gây ra lắc xóc càng mạnh Tác hại cụ thể:
+ Làm thay đổi hoạt động của tim, gây ra di lệch các nội tạng trong ổbụng, làm rối loạn sự hoạt động của tuyến sinh dục nam và nữ
Trang 14+ Rung động lâu ngày gây nên các bệnh đau xương khớp, làm viêmcác hệ thống xương khớp Đặc biệt trong điều kiện nhất định có thể pháttriển gây thành bệnh rung động nghề nghiệp.
Tháp cao hơn: Nâng cao turbine lên độ cao lớn hơn cho phép chúng tiếp cậngió mạnh và ổn định hơn, từ đó có thể tăng cường sản lượng năng lượng Tháp caohơn giúp turbine hoạt động ở các khu vực có tốc độ gió thấp ở mức độ mặt đất.Turbine gió với công suất tiêu thụ thấp: Các turbine này được thiết kế để tạo ranhiều năng lượng hơn với ít công hơn, làm cho chúng đạt được hiệu suất cao Sựtiến bộ này cho phép tăng sản lượng năng lượng mà không tăng đáng kể kích thước
Trang 15Công nghệ sản xuất tháp tiên tiến: Các cải tiến trong quy trình sản xuất tháp ,chẳng hạn như việc sử dụng vật liệu nhẹ và bền hơn hoặc kỹ thuật xây dựng theokiểu mô đun, có thể giảm chi phí và dễ dàng xây dựng tháp cao hơn.
Cải tiến thiết bị chuyên dụng để lắp đặt và bảo dưỡng turbine gió ở độ cao lớnhơn Chúng cho phép dễ dàng lắp đặt các tháp cao , bảo dưỡng và sửa chữa , tạođiều kiện thuận lợi cho việc xây dựng các turbine cao hơn
Điều chỉnh hướng gió: Việc điều chỉnh góc quay hoặc hướng của turbine gió đểgiảm thiểu tác động tiêu cực của vùng gió hậu từ turbine ở phía trước Bằng cáchtối ưu hóa vị trí của các turbine trong một trang trại gió, điều chỉnh hướng gió cóthể cải thiện tổng lượng năng lượng thu và hiệu quả
Xây dựng và lắp đặt ở khu vực không có dân cư , không ảnh hưởng đến môitrường sinh thái
2.Giải pháp cho chim dơi
+ Hạn chế để turbine quay tự do (rotor quay tự do trong các điều kiện ít gió
mà không tạo ra điện)
+ Giảm cường độ hoạt động của cánh quạt vào ban đêm và thời kỳ rủi ro caobằng cách quay dọc cánh quạt (cánh quạt nghiêng góc 90˚ và song song với hướnggió) tại hoặc thấp hơn vận tốc gió khởi động có thể giảm đáng kể lượng dơi chếtkhi tua bin không tạo ra điện hoặc tăng tốc độ khởi động lên 5m/s so vào ban đêm
+ Lắp các thiết bị giảm âm tại các khu vực có tỷ lệ dơi chết cao
+ Sử dụng một số màu tương phản trên thân tua bin và cánh quạt để giúp các
Trang 16+ Tránh các lỗ hổng trên tất cả các cột, thiết bị trên tuyến đường dây tải điện
có thể hình thành các tổ chim Giảm thiểu các vị trí có thể tạo chỗ đậu và trú châncho chim (đường dây, gờ, giá)
+ Các cột điện và dây điện đảm bảo tiêu chuẩn an toàn giảm thiểu rủi ro điệngiật, bao gồm rủi ro cho chim
TÀI LIỆU THAM KHẢO
(1) BÁO CÁO ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG của dự án “Nhà máy điện gió số 11” Địa điểm: xã An Thạnh Nam, An Thạnh 3, huyện Cù Lao Dung, tỉnh Sóc Trăng : https://monre.gov.vn/VanBan/Lists/VBDuThao/Attachments/1288/B%C3%A1o%20c%C3%A1o%20%C4%90TM
Trang 17https://www.perchenergy.com/blog/energy/residential-(5) Tìm hiểu các loại tua bin gió khác nhau ,Giva solar: https://givasolar.com/cac-loai-tuabin-gio-khac-nhau/
(6) Carol Laurie-The National Renewable Energy Laboratory of the U.S Department of
Energy :
https://www.nrel.gov/news/program/2023/technology-decade.html
advancements-could-unlock-80-more-wind-energy-potential-during-this-(7) U.S Department of Energy’s Wind Energy Technologies Office—LastingImpressions: https://www.energy.gov/eere/wind/articles/wind-energy-
technologies-office-lasting-impressions
(8) Thực trạng và xu thế phát triển điện gió trên thế giới , Tài nguyên và Môi trường https://tainguyenvamoitruong.vn/thuc-trang-va-xu-the-phat-trien-dien-gio-tren-the-gioi-cid19303.html