ÔN THI NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO HaUI

Câu 1: Đặc tính làm việc UI của pin mặt trời? Ảnh hưởng của nhiệt độ và cường độ bức xạ đến pin mặt trời? Điểm công suất cực đại và hiện tượng điểm nóng cục bộ ở pin NL mặt trời? Câu 2: Ưu nhược điểm của từng loại pin quang điện? Tấm pin mặt trời mono Ưu điểm: Hiệu suất công suất cao, tuổi thọ dài Nhược điểm: Giá cao, bị ảnh hưởng nhiều bởi nhiệt độ cao Tấm pin mặt trời poly Ưu điểm: +Giá thành phải chăng, thấp hơn pin mono +Có độ giãn nở và khả năng chịu nhiệt cao +Hiệu suất làm việc ngoài năng cao Nhược điểm: +Hiệu suất và công suất thấp hơn pin mono +Độ ổn định về cấu trúc và tính bền vững không cao +Tuổi thọ thấp hơn pin mono khi làm việc trong cùng điều kiện ánh sáng Tấm pin mặt trời Thin – film Ưu điểm: +Giá thành rẻ nhất +Hoạt động tốt trong ánh sáng yếu, bóng dâm hoặc nhiệt độ cực cao +Có thể uốn cong theo các bề mặt khác nhau Nhược điểm: +Hiệu suất và công suất thấp, tuổi thọ ngắn +Chiếm nhiều không gian hơn

Câu 1: Đặc tính làm việc U-I của pin mặt trời? Ảnh hưởng của nhiệt độ và cường độ bức xạ đến pin mặt trời? Điểm công suất cực đại và hiện tượng điểm nóng cục bộ ở pin NL mặt trời?

Câu 2: Ưu nhược điểm của từng loại pin quang điện?

Tấm pin mặt trời mono

- Ưu điểm: Hiệu suất - công suất cao, tuổi thọ dài

- Nhược điểm: Giá cao, bị ảnh hưởng nhiều bởi nhiệt độ cao

Tấm pin mặt trời poly

- Ưu điểm:

+Giá thành phải chăng, thấp hơn pin mono

+Có độ giãn nở và khả năng chịu nhiệt cao

+Hiệu suất làm việc ngoài năng cao

- Nhược điểm:

+Hiệu suất và công suất thấp hơn pin mono

+Độ ổn định về cấu trúc và tính bền vững không cao

+Tuổi thọ thấp hơn pin mono khi làm việc trong cùng điều kiện ánh sáng

Tấm pin mặt trời Thin – film

- Ưu điểm:

+Giá thành rẻ nhất

+Hoạt động tốt trong ánh sáng yếu, bóng dâm hoặc nhiệt độ cực cao

+Có thể uốn cong theo các bề mặt khác nhau

- Nhược điểm:

+Hiệu suất và công suất thấp, tuổi thọ ngắn

+Chiếm nhiều không gian hơn

Câu 3: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của tuabin gió?

Nguyên lý hoạt động

NL của gió làm cho hai hoặc ba cánh quạt quay quanh rotor mà rotor được nối với trục chính và trục chính sẽ truyền động làm quay trục quay máy phát để tạo ra điện

Các tuabin gió được đặt trên trụ cao để thu hầu hết NL gió và ở độ cao cách mặt đất 30 mét thì các tuabin gió có tốc độ nhanh hơn, ít bị các luồng gió bất thường

Cấu tạo:

– Anemometer: Bộ đo lường tốc độ gió và truyền dữ liệu tốc độ gió tới bộ điểu khiển

– Blades – Cánh quạt: Gió thổi qua các cánh quạt và là nguyên nhân làm cho các cánh quạt chuyển động và quay

– Brake – Bộ hãm (phanh): Dùng để dừng rotor trong tình trạng khẩn cấp bằng điện, bằng sức nước hoặc bằng động cơ

– Controller – Bộ điều khiển: Bộ điều khiển sẽ khởi động động cơ ở tốc độ gió khoảng 8 đến 14 dặm/giờ tương ứng với 12 km/h đến 22 km/h và tắc động cơ khoảng 65 dặm/giờ tương đương với 104 km/h bởi vì các máy phát này có thể phát nóng

– Gear box – Hộp số: Bánh răng được nối với trục có tốc độ thấp với trục có tốc độ cao và tăng tốc độ quay từ 30 đến 60 vòng/ phút lên 1200 đến 1500 vòng/ phút, tốc

độ quay là yêu cầu của hầu hết các máy phát điện sản xuất ra điện Bộ bánh răng này rất đắt tiền, nó là một phần của bộ động cơ và tuabin gió

– Generator – Máy phát: Dùng để phát ra điện

– High – speed shaft: Trục truyền động của máy phát ở tốc độ cao

– Low – speed shaft: Trục quay tốc độ thấp

– Nacelle – Vỏ: Bao gồm rotor và vỏ bọc ngoài, toàn bộ được dặt trên đỉnh trụ và bao gồm các phần: gear box, low and high – speed shafts, generator, controller, and brake Vỏ bọc ngoài dùng bảo vệ các thành phần bên trong vỏ Một số vỏ phải đủ rộng để một kỹ thuật viên có thể đứng bên trong trong khi làm việc

– Pitch – Bước răng: Cánh được xoay hoặc làm nghiêng một ít để giữ cho rotor quay trong gió không quá cao hay quá thấp để tạo ra điện

– Rotor: Bao gồm các cánh quạt và trục

– Tower – Trụ đỡ Nacelle: Được làm bằng thép hình trụ hoặc thanh dằn bằng thép Bởi vì tốc độ gió tăng lên nếu trụ càng cao, trụ đỡ cao hơn để thu được NL gió

nhiều hơn và phát ra điện nhiều hơn.

– Wind vane: Để xử lý hướng gió và liên lạc với “yaw drive” để định hướng tuabin gió

– Yaw drive: Dùng để giữ cho rotor luôn luôn hướng về hướng gió chính khi có sự thay đổi hướng gió

– Yaw motor: Động cơ cung cấp cho “yaw drive” định được hướng gió

Câu 4: Cấu tạo và nguyên lý làm việc của tua bin gió máy phát điện IG?

- Cấu tạo của hệ thống tuabin gió:

 Cánh quạt

 Hộp số

 Máy phát điện IG: Máy phát điện không đồng bộ rotor lồng sóc

 Soft starter: Bộ khởi động mềm

 Tụ lọc

 Máy biến áp

- Nguyên lý hoạt động của hệ thống tua bin gió máy phát điện IG.

 Động cơ IG là động cơ cảm ứng không đồng bộ Ban đầu dòng điện được đưa vào máy biến áp qua bộ khởi động mềm cấp điện cho 3 cuộn dây của

stator (đặt lệch nhau 120° điện trong không gian), tạo ra từ trường quay lúc

này máy chạy chế độ động cơ, quay với tốc độ n1

 Nếu NL gió đủ mạnh làm quay rotor qua hộp số đạt tốc độ n2>n1 sẽ tạo ra

NL điện phát về lưới, trong lúc chạy chế độ máy phát thì điện từ lưới vẫn cấp cho động cơ tạo từ trường quay

 Khi cánh quạt quay qua hộp số để tăng tốc độ quay phụ thuộc vào tỷ số truyền để làm máy có thể đạt tốc độ từ trường và phát ra điện Do vậy tốc quay của máy phát giữ theo tốc độ định mức

 Bộ tụ bù dùng để bù công suất phản kháng Q cho hệ thống, vì phải cung cấp cho máy phát

Câu 5: Ưu, nhược điểm của tuabin gió trục đứng?

Ưu điểm:

- Có thể hoạt động với tốc độ gió thấp và không phụ thuộc vào hướng gió

- Có trọng tâm thấp, ổn định, an toàn, giảm nguy cơ bị lật

- Chiếm diện tích sử dụng nhỏ hơn, có thể đặt ở nhiều nơi

- Tạo ra tiếng ồn nhỏ

Nhược điểm:

- Hệ số công suất đạt được tương đối thấp, tối đa chỉ đạt khoảng 40%

- Lực tác động và lực ly tâm luôn luôn thay đổi nên ảnh hưởng lớn đến sức bền vật liệu của những chi tiết cơ trong tua-bin

- Tua-bin gió trục đứng chỉ được sản xuất với công suất nhỏ

Câu 6: Ưu, nhược điểm của tuabin gió trục ngang ít cánh và loại 3 cánh Đặc điểm của tuabin gió trục ngang hiện nay?

Ưu điểm:

 Hệ số công suất cao

 Hệ số cao tốc đạt đến 15-18 trong khi tuabin điện gió 3 cánh chỉ đạt khoảng

5 đến 11

 Trọng lượng hệ thống thấp hơn(<) tuabin điện gió 3 cánh

 Cánh quạt quay với tốc độ cao nên hệ thống thông số hoặc máy phát điện không lớn như của tuabin điện gió 3 cánh

 Số cánh quạt ít nên giá thành giảm

Nhược điểm:

 Lực tác động và lực xoắn không được phân bố đều nên độ bền của những chi tiết cơ của tua-bin điện gió bị ảnh hưởng

 Độ rung của hệ thống không ổn định

 Độ ồn phát sinh cao

 Tính thẩm mỹ và sự chấp nhận bị hạn chế vì hình dạng không đều

Đặc điểm của tua bin gió trục ngang hiện nay:

là loại trục ngang 3 cánh đón gió từ phía trước Loại tua bin này có các đặc điểm sau:

 Công suất phát điện từ vài trăm w - nhiều MW (P)

 Dải vận tốc gió hoạt động từ 4 m/s - 25 m/s (v)

 Số vòng quay cánh quạt từ 20 - 40 vòng / phút (n)

 Đây là loại tua-bin gió có hiệu suất cao nhất

 Thích hợp với nhiều vận tốc gió khác nhau

 Hình dạng và kích thước lớn nên đòi hỏi chỉ số an toàn cao

 Tuy có hệ thống điều chỉnh hướng để đón gió nhưng vẫn giới hạn ở 1 góc quay nhất định nên chỉ thích hợp cho những nơi có vận tốc gió ổn định

Câu 7: Đặc điểm của nguồn NL sinh khối?

 Sinh khối được phân bố đồng đều hơn trên bề mặt Trái Đất so với các nguồn

NL nhất định khác, và có thể được khai thác mà không cần đòi hỏi đến các

kỹ thuật hiện đại phức tạp và tốn kém

 Nó tạo ra cơ hội cho các địa phương, các khu vực và các quốc gia trên toàn thế giới tự bảo đảm cho mình nguồn cung cấp NL một cách độc lập

 Đây là một giải pháp thay thế cho NL hóa thạch, giúp cải thiện tình hình thay đổi khí hậu đang đe dọa Trái Đất

 Sinh khối sử dụng trong công nghiệp thì có tác động tích cực đối với môi

trường, tuy nhiên tình trạng thoát khí kém và việc sử dụng các lò đốt (lò nấu) có hiệu suất kém làm tăng độ ô nhiễm không khí trong nhà ở và gây ra

hiểm họa về sức khỏe rất lớn đổi với người dân sống trong các khu vực nông thôn kém phát triển

Câu 8: Sinh khối để sản xuất nhiệt trong truyền thống?

 Cho đến ngày nay, có khá nhiều kỹ thuật đốt sinh khối để sản xuất điện - nhiệt năng

 Các công nghệ phổ biến nhất bao gồm: đốt trực tiếp hoặc tạo hơi nước thông thường, đốt kết hợp, sản xuất điện từ khí thải bãi chôn lấp rác, đốt nhiệt phân

 Quá trình khai thác sinh khối để tạo nhiệt có một lịch sừ rất lâu dài và vẫn tiếp tục đóng một vai trò quan trọng trong xà hội loài người trong thời kỳ hiện đại

 Nhiệt lượng từ việc đốt sinh khối được sử dụng: để đốt sưởi ấm, để nấu chín thức ăn, để đun nước tạo hơi

 Thành phần NL trong sinh khối khô (dry biomass) dao động từ 7.000 Btu/lb (rơm) cho đến 8.500 Btu/lb (gỗ)

 Một ví dụ so sánh: để nấu một bữa ăn thì cần khoảng 10.000 Btu, trong khi

đó một gallon xăng thì tương đương 124.884 Btu

Câu 9: Ưu, nhược điểm của phương pháp đốt sinh khối liên kết? Câu 10: Ảnh hưởng từ nguồn NL sinh khối đối với môi trường?

 1: Giảm lượng khí thải sulfur dioxide: Hầu hết các dạng sinh khối có lượng lưu huỳnh rất nhỏ, do đó các nhà máy điện sinh khối thải ra rất ít khí SO2, một tác nhân của mưa axit

 2: Sinh khối kết hợp với than đá có thể giảm thiểu một cách đáng kể lượng khí thải SO2 của các nhà máy điện so với các hệ thống chỉ sử dụng mỗi than đá

 3: Giảm lượng khí thải Nitrogen Oxide (NO): Với sự điều chỉnh hợp lý và cẩn thận của quá trình đốt cháy, lượng NOx giảm đi 2 lần so với lượng sinh khối cần dùng để cung cấp nhiệt cho hệ thống

 4: Giảm thải lượng cacbon: Các nhà máy điện sinh khối có thể đươc xem như là một cách để tái sinh carbon Do đó, các nhà máy điện sinh khối là các

hệ thống cân bằng lượng cacbon (không sinh ra cacbon).

 5: Giảm thiểu các lượng chất thải khác: Mêtan là một trong các khí chính của khí thiên nhiên, thường được thải trực tiếp vào không khí, nhưng nó có thể được thu hồi và sử dụng như một dạng nhiên liệu cho việc sản xuất điện

và nhiệt

 6: Giảm các mùi hôi thối: Việc sử dụng phân động vật và khí sinh ra ở các bãi chôn lấp trong sản xuất điện năng có thể giảm các mùi hôi thối ở các bãi rác

Câu 11: Ưu và nhược điểm của điện thủy triều?

- Ưu điểm của điện thủy triều:

 Mật độ NL lớn: Nước biển nặng hơn không khí 832 lần, một đợt thủy triều

có tốc độ 8 hải lý (khoảng 14,81 km/h) cung cấp NL nhiều hơn gió với tốc

độ 380 km/h

 Nguồn điện đáng tin cậy: Thủy triều hầu như không phụ thuộc theo mùa, thời tiết, có thể dự đoán trước được nhiều năm nhờ nghiên cứu quĩ đạo của mặt trăng, mặt trời, trái đất Trong khi đó các loại NL khác rất khó dự đoán, như NL mặt trời thay đổi rất lớn theo ngày, giờ, mùa, vĩ độ, NL gió thì có nhiều yếu tố bất thường, khó dự đoán

 Chi phí nhiên liệu bằng không: NL là động năng và thế năng của nước thủy triều nên không cần nhiên liệu cung cấp cho thiết bị điện thủy triều Trong quá trình vận hành chỉ mất chi phí cho bảo trì và vận hành

 Vòng đời dài: Một đập thủy điện sau khi xây dựng có thể hoạt động tới 100 năm, do đó chi phí điện thủy triều sẽ không cao nếu tính đến yếu tố này

 Cải thiện giao thông: Đập, hàng rào điện thủy triều thường dùng luôn bề mặt trên để làm thành cầu bắc qua sông, tăng khả năng giao thông khu vực

- Nhược điểm của điện thủy triều:

 Chi phí đầu tư ban đầu cao: Chi phí nhà máy điện thủy triều gấp 2-3 lần so với đập của hồ thủy điện Chi phí đầu tư lớn dẫn đến giá thành sản phẩm cao

(giá thành điện gió 85 Eu/MWh, giá thành điện thủy triều 317 Eu /MWh).

 Phụ thuộc địa lý: NL thủy triều không phải là nguồn NL phổ biến trên thế giới Chỉ có thể khai thác vùng biên độ triều lớn, liên tục Trên thế giới chỉ

có 40 điểm có thể xây dựng nhà máy điện thủy triều công suất lớn, tập trung

ở Anh, Pháp, Nga, Canada, quần đảo Ecoss (Anh)

 Tác hại đến môi trường: Ảnh hưởng xấu đến hệ sinh thái, như quá trình di

cư, nơi ở, nguồn thức ăn của sinh vật Chất thải lưu tụ lại ở chân đập làm cho các loại thủy sinh các vùng gần kề không đủ thức ăn

 Những rủi ro khác: Độ sâu, độ đục nước sông, biển thay đổi ảnh hưởng đến hoạt du lịch, giải trí tại địa phương

Câu 12: Đặc điểm và nguyên lý làm việc của nhà máy thủy điện tích năng?

- Đặc điểm của nhà máy thủy điện tích năng

 Đây là kiểu NMTĐ không sử dụng NL của dòng sông mà nhiệm vụ của nó chỉ là biến đổi 2 chiều: điện năng của HTĐ thành cơ năng của nước và ngược lại (nhiệm vụ)

 Vì không sử dụng NL của dòng sông nên vị trí xây dựng NMTĐ tích năng thường được chọn ở những nơi có vị trí cao thuận lợi xây dựng được hồ, bên

cạnh khu vực thấp luôn có nước (dòng sông, đầm nước hoặc bờ biển) để có

thể bơm nước lên hồ và thoát nước cho nhà máy (Vị trí xd)

 Ưu tiên các vị trí gần các trung tâm phụ tải để giảm tổn thất cho lưới

 Đôi khi có thể kết hợp xây dựng với NMTĐ thường (kiểu hỗn hợp) ở những dòng sông nhỏ nhưng lại có hồ cao, dung tích rất lớn để phát triển thêm các

tổ máy làm việc theo kiểu tích năng

- Nguyên lý làm việc của nhà máy thủy điện tích năng

 NMTĐ tích năng hoạt động theo giờ trong ngày

 Vào những giờ cao điểm của phụ tải hệ thống, NMTĐ tích năng sử dụng nước của hồ chạy tua-bin, quay máy phát điện để phát điện vào hệ thống

 Còn vào những giờ thấp điểm của phụ tải - nhà máy sử dụng điện lưới chạy bơm để đưa nước lên hồ

Câu 13:Phương pháp nhiệt hóa sinh khối thành nhiên liệu sinh học dạng khí C0+H2

 Ngày nay quá trình khí hóa sinh khối rắn (củi, gỗ phế liệu, dăm bào, mùn cưa…) được áp dụng để thu nhiên liệu khí trong sản xuất điện và nhiệt kết hợp, nhằm cung cấp điện cho các khu vực có công suât tiêu thụ dưới 10

MW

 Đây là quá trình có hiệu quả rất cao so với quá trình đốt trực tiếp Nguyên liệu là phế thải, phế liệu chứa carbon (gổ củi mùn cưa ) Khí hỏa là đốt cháy không hoàn toàn (thiếu oxy) ở nhiệt độ từ 1100 -13000C trong lò tạo gaz

 Sản phẩm là khí C0, H2 có thể thay thế khí thiên nhiên trong việc làm nhiên liệu động cơ đốt trong, tua-bin khí, tua-bin hơi, đặc biệt cho pin nhiên liệu

 Cho đến nay, quá trình khí hóa vẫn chưa được ứng dụng rộng trong thực tế

mà chỉ vẫn đang ở giai đoạn thử nghiệm kỳ thuật Các lò chuyển đổi sinh khối rắn thành khí xẩy ra ơ một môi trường mà tại đó sinh khối rắn phân hủy chuyển thành khí dễ cháy

 Quá trình này có thuận lợi hơn so với việc đốt trực tiếp Khí sinh học có thể được làm sạch và lọc để phân loại và tách các hợp chất hóa học có hại Các quá trình trong lò tạo gaz

 Vùng cháy (Oxidation): C + 02 + nhiệt lượng (900 - 13000C)

 Vùng khử (Reduction): C02 => C0 + thu nhiệt (600 - 9500C)

 Vùng nhiệt phân (Pyrolysis): C0 + H20 => C02 + H2 + nhiệt lượng (400

-6000C)

 Vùng sấy khí (Drying): (200 - 4000C)

Câu 14:Quy trình sản xuất Ethanol sinh học?

 Nguyên liệu là tinh bột, cellulo → thủy phân nhờ ezim → đường gluco → phân hủy sinh học yếm khí → Bio-ethanol (C2H5OH)

 Bio- ethanol là nhiên liệu lỏng, dùng để thay thế xăng

 Tách nước để tăng nồng độ ethanol: Sản phẩm bio-ethanol lên men chỉ đạt cao nhất 97,1% Để sử dụng, làm nhiên liệu thì phải tách thêm nước, tăng nồng độ ethanol đạt mức 99,9% Để tách nước dùng phương pháp chưng cất hoặc dùng chất hút nước zeolite, rất tốn kém

 Hiệu suất của quá trình sản xuất phụ thuộc vào nguyên liệu

 Bio- ethanol ngày nay được sử dụng như một chất mang NL tái tạo, có khả năng thay thế hoàn toàn xăng từ dầu mỏ như là một nhiên liệu sinh học

Câu 15: Ảnh hưởng của nguồn NL địa nhiệt đối với môi trường? Câu 16: Đặc điểm nhà máy thủy điện kiểu đập?

 Đập chắn ngang sông có thể làm cho mức nước ở trước đập dâng cao tạo ra cột nước H0 là điều kiện tiên quyết để xây dựng NMTĐ (đk)

 Đập càng cao thì công suất của NMTĐ có thể nhận được càng lớn (c/s)

 Chiều cao đập cần phải được lựa chọn kỹ lưỡng theo các điều kiện kinh tế -

kỹ thuật và hàng loạt những yếu tố an toàn khác (liên quan đến môi trường,

di dân, quốc phòng ) (lựa chọn)

 Mặt khác khi xây dựng đập cao nước dâng lên có thể làm ngập những khu

vực quan trọng (đông dân, thị trấn cổ, hầm mỏ chưa khai thác ) Đây là yếu

tố chính hạn chế chiều cao của đập (hạn chế)

 NMTĐ kiểu đập thường có thể xây dựng thuận lợi ở những nơi dòng chảy

có độ dốc lớn, chảy ngang qua thung lũng của những quả đổi (vị trí xd)