Nhờ có năng lượng tái tạo mà các hiệu ứng nhà kính được giảm xuống, hao tổn điện năng giảm đáng kể và hiệu suất hoạt động của các hệ thống cung cấp điện cũng tăng lên góp phần thúc đẩy c
TỔNG QUAN
Giới thiệu về năng lượng tái tạo ở Việt Nam
Nhu cầu năng lượng ngày càng tăng đang đặt ra những thách thức to lớn cho hệ thống năng lượng quốc gia Nguồn năng lượng hóa thạch đang dần suy giảm do trữ lượng có hạn, đồng thời việc khai thác và sử dụng chúng gây ra ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Trong bối cảnh đó, năng lượng tái tạo nổi lên như một giải pháp thiết yếu cho tương lai năng lượng bền vững của Việt Nam.
Việc khai thác nguồn điện từ các nguồn năng lượng tái tạo là giải pháp tối ưu nhằm giải quyết bài toán thiếu hụt điện năng Không chỉ góp phần đa dạng hóa nguồn cung cấp năng lượng, giải pháp này còn hỗ trợ giảm thiểu rủi ro, đồng thời củng cố và bảo đảm an ninh năng lượng quốc gia.
Hình TRUNG TÂM THÔNG TIN VÀ THỐNG KÊ KH&CN TP.HCM
Với vị trí địa lý thuận lợi, đường bờ biển dài và khí hậu nhiệt đới gió mùa cộng với nền kinh tế nông nghiệp phát triển, Việt Nam được biết đến là một quốc gia có nguồn năng lượng tái tạo phong phú và đa dạng Các nguồn năng lượng tái tạo như thủy điện, pg 9
Năng lượng tái tạo điện gió, điện mặt trời, sinh khối, địa nhiệt, và nhiên liệu sinh học có thể được khai thác và sử dụng để sản xuất năng lượng, từ đó góp phần vào việc đảm bảo cung cấp năng lượng đáng tin cậy và bền vững cho quốc gia Nguồn năng lượng mặt trời phong phú với bức xạ nắng trung bình là 5 kWh/m2 /ngày Bên cạnh đó, với vị trí địa lý hơn 3.400 km đường bờ biển giúp Việt Nam có tiềm năng rất lớn về năng lượng gió ước tính khoảng500-1000 kWh/m2/năm Những nguồn năng lượng tái tạo này được sử dụng sẽ đáp ứng được nhu cầu năng lượng ngày càng tăng nhanh.
Giới thiệu về năng lượng mặt trời
Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng tiềm năng lớn được tạo ra từ ánh sáng mặt trời và được biến đổi thành điện năng hoặc nhiệt năng để sử dụng trong các mục đích sinh hoạt và sản xuất công nghiệp Việc sử dụng công nghệ phù hợp có thể chuyển đổi năng lượng này thành điện năng thông qua các tấm pin mặt trời, hoặc thành nhiệt năng thông qua các bộ tản nhiệt hoặc hệ thống thu nhiệt Năng lượng mặt trời không chỉ là một nguồn năng lượng sạch và không gây ô nhiễm môi trường mà còn có tính ổn định và bền vững, với tiềm năng sử dụng không giới hạn trong suốt quãng thời gian mặt trời hoạt động hàng ngày Điều này làm cho năng lượng mặt trời trở thành một phần quan trọng trong cuộc cách mạng năng lượng và đóng góp tích cực vào việc giảm thiểu sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng hóa thạch và giảm lượng khí thải carbon ra môi trường.
Tiềm năng phát triển năng lượng mặt trời tại Thành phố Hồ Chí Minh
TP.HCM có tiềm năng lớn nhất về điện mặt trời, cụ thể là điện mặt trời mái nhà (ĐMTMN) Bởi vì TP.HCM là một siêu đô thị, hiện có hơn 12 triệu dân với mật độ xây dựng tương đối dày và có điều kiện thiên nhiên, khí hậu ưu đãi cho việc phát triển điện ĐMTMN Trung bình mỗi tháng ở TP.HCM có 100-300 giờ nắng, đặc biệt vào mùa khô số giờ nắng lên đến 300 giờ/tháng Tổng tiềm năng kỹ thuật điện mặt trời mái nhà tạiTP.HCM lên đến hơn 5.000 MWp, trong đó 1 MWp ĐMTMN được phát triển tạiTP.HCM có thể giúp giảm phát thải trung bình được khoảng 1.000 tấn CO2/năm Do đó, pg 10
Năng lượng tái tạo phát triển ĐMTMN sẽ giúp bảo vệ môi trường và tăng khả năng cạnh tranh của một đô thị xanh, đô thị phát triển bền vững
Tính đến nay, Thành phố có 14.210 dự án/hệ thống ĐMTMN với tổng công suất là 358,38 MWp, chiếm tỉ lệ 3,71%/ĐMTMN của cả nước và chiếm 7,82% so với công suất đỉnh năm 2021 (4.580 MW) của lưới điện Thành phố
Hiện nay, theo Kế hoạch triển khai thực hiện Nghị quyết số 98/2023 của Quốc hội, Ủy ban nhân dân Thành phố đã giao Sở Công thương xây dựng Đề án sử dụng các mái nhà là tài sản công để lắp đặt hệ thống điện mặt trời. https://vovgiaothong.vn/newsaudio/tphcm-quy-hoach-nang-luong-moi-nang-luong-tai-tao-dat-15-cong-suat-he- thong-d34625.html
Các phương pháp khai thác năng lượng mặt trời
Năng lượng mặt trời là một nguồn năng lượng tái tạo với trữ lượng phong phú, có thể được coi là không hạn chế, đặc biệt là sạch và thân thiện với môi trường Trong lịch sử khai thác năng lượng mặt trời, con người đã phát triển hai phương pháp chính là phương pháp khai thác chủ động và phương pháp thụ động.
Phương pháp khai thác chủ động: Phương pháp này bao gồm việc sử dụng các thiết bị và công nghệ để chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng sử dụng cho các mục đích khác nhau Ví dụ điển hình là hệ thống điện mặt trời (solar PV systems) và hệ thống nhiệt năng mặt trời (solar thermal systems) Trong phương pháp này, các thiết bị như tấm pin mặt trời hoặc tấm hấp thụ nhiệt mặt trời được sử dụng để thu thập ánh sáng mặt trời và chuyển đổi thành năng lượng điện hoặc nhiệt.
Phương pháp thụ động: Phương pháp này tập trung vào việc sử dụng cấu trúc và vật liệu để tận dụng và tăng cường việc hấp thụ và lưu trữ nhiệt từ ánh sáng mặt trời mà không cần sử dụng các thiết bị chuyển đổi năng lượng Ví dụ điển hình là việc sử dụng các cấu trúc kiến trúc như nhà kính hay các vật liệu cách nhiệt để hấp thụ và giữ nhiệt từ ánh sáng mặt trời nhằm sưởi ấm không gian bên trong.
Tìm hiểu về điện năng lượng mặt trời
Để khai thác được điện từ năng lượng mặt trời Người ta tiến hành ghép nối từ nhiều tấm pin mặt trời (hay còn gọi là pin quang điện vì nó sản xuất dựa trên các tế bào quang điện) Các tấm pin được sản xuất từ silic đa tinh thể, đơn tinh thể hay màng mỏng.
Nó có hiệu suất khác nhau từ 15% đến 18% và tuổi thọ trung bình của các tấm pin mặt trời từ 25 đến 35 năm.
Các tấm pin mặt trời sẽ trực tiếp biến đổi từ năng lượng mặt trời thành điện năng.Dòng điện pin mặt trời tạo ra là dòng điện một chiều Nó sẽ được bộ sạc năng lượng mặt trời điều chỉnh và sạc đầy cho hệ thống ắc quy lưu trữ Để dòng điện nay phù hợp với các thiết bị điện thường dùng Hệ thống sẽ sử dụng thêm thiết bị inverter chuyển đổi nguồn điện Thiết bị này sẽ trực tiếp chuyển đổi dòng điện từ ắc quy lưu trữ thành dòng điện xoay chiều 220V Và cung cấp điện cho các trải tiêu thụ phục vụ cho sinh hoạt và sản xuất, kinh doanh.
Mục tiêu của đề tài
- Tìm hiểu sơ lược về tiềm năng và nguồn lực của các nguồn năng lượng tái tạo ở Việt Nam
- Hiểu thêm về tầm quan trọng cũng như tầm nhìn của ngành năng lượng tái tạo ở Việt Nam và trên thế giới
- Đánh giá tính khả thi, tính kinh tế của đề tài
- Thu thập số liệu, thiết kế hệ thống, tính toán kinh tế cho các hệ thống năng lượng tái tạo có thể áp dụng vào mặt bằng thực tế
GIỚI THIỆU CÁC THÀNH PHẦN TRONG
Panel mặt trời
Panel mặt trời là phần cốt lõi của hệ thống điện mặt trời Panel mặt trời chính xác là panel quang điện mặt trời, nó tạo ra năng lượng từ ánh sáng mặt trời năng lượng mặt trời càng manh thì công suất nhận được càng cao Hầu hết các panel mặt trời đều gồm các tế bào (pin) quang điện ghép lại với nhau Pin mặt trời thông dụng hiện nay chỉ tạo ra điện khoảng 0.5V, do đó phải ghép chúng lại với nhau bên trong panel để tạo ra điện áp hữu dụng.
Nối các panel lại với nhau có thể tạo ra 1 mảng panel mặt trời nối nhiều panel như vậy với nhau sẽ giuups ta tạo ra dòng điện cường độ cao hơn ( mắc song song) hoặc tạo ra điện áp cao hơn (mắc nối tiếp) Bất kể mắc nối tiếp hay song song hoặc kết hợp cả hai thì đều cho công suất toàn hệ thống tăng.
Bộ hòa lưới điện mặt trời (Inverter)
Khi các tấm pin năng lượng mặt trời tiếp nhận ánh sáng mặt trời và chuyển thành dòng điện một chiều Dòng điện này sẽ được chuyển trực tiếp xuống bộ chuyển đổi điện hòa lưới (inverter hòa lưới) Tại đây dòng điện một chiều được inverter chuyển thành dòng điện xoay chiều và cung cấp nguồn điện cho các tải tiêu thụ.
Với hệ thống Bộ hòa lưới điện mặt trời này giúp chuyển đổi toàn bộ năng lượng thu được từ pin mặt trời Từ đó tối ưu hóa nguồn điện mặt trời và cung cấp điện cho các mục đích sinh hoạt.
Hệ thống Inverter còn có chế độ thông minh Nó tự tìm và đồng bộ pha để kết nối điện mặt trời và điện lưới lại làm một.
2.2.1 Nguyên lý hoạt động của bộ hòa lưới điện mặt trời (Inverter)
Nguyên lý hoạt động của bộ hòa lưới điện mặt trời khá đơn giản Khi pin mặt trời chuyển đổi từ quan năng của ánh sáng mặt trời thành điện năng một chiều Dòng điện DC này sẽ được bộ inverter chuyển thành AC Sau khi dòng điện đã cùng pha, cùng tần số thì sẽ tự động hòa vào nguồn điện lưới.
Trong quá trình sử dụng điện mặt trời hòa lưới có 3 trường hợp xảy ra:
Khi nguồn điện mặt trời tạo ra bằng với điện tiêu thụ của các tải Lúc này tải sẽ tiêu thụ 100% từ điện năng lượng mặt trời.
Khi nguồn điện mặt trời tạo ra nhỏ hơn tải tiêu thụ Lúc này hệ thống sẽ tự động lấy thêm điện từ điện lưới để cung cấp đủ cho các tải tiêu thụ.
Khi nguồn điện mặt trời tạo ra lớn hơn các tải tiêu thụ Lúc này nguồn điện dư ra từ điện mặt trời sẽ được trả ra điện lưới (Nhà nước sẽ mua lại số điện dư thừa và hòa vào điện lưới của bạn).
2.2.2 Phân loại bộ hòa lưới điện mặt trời
Có 2 loại chính là bộ hòa lưới có lưu trữ và bộ hòa lưới không lưu trữ:
Bộ hòa lưới có dự trữ đi kèm với hệ thống là bình ắc quy dự trữ Khi pin mặt trời hoạt động và tạo ra năng lượng sẽ được ưu tiên nạp đầy ắc quy dự trữ Sau đó mới hòa vào điện lưới và cung cấp điện bình thường Khi mất điện tất cả các tải điện ưu tiên sẽ chuyển sang sử dụng nguồn điện từ ắc quy dự trữ Lúc này hệ thống pin mặt trời sẽ cung cấp điện để sạc ắc quy tạo ra nguồn điện liên tục Khi có điện trở lại pin mặt trời sẽ sạc đầy ắc quy và hòa vào điện lưới như bình thường.
Bộ hòa lưới điện mặt trời không có lưu trữ sẽ không có hệ thống ắc quy đi kèm.Khi pin mặt trời tạo ra nguồn điện dư nó sẽ chuyển thẳng lên điện lưới mà không được lưu trữ Chính vì vậy mà khi điện lưới bị cắt hệ thống cũng sẽ ngừng cung cấp điện cho các tải.
TÍNH TOÁN HỆ THỐNG
Mặt bằng lựa chọn
Địa điểm: Thành phố Biên Hòa, tỉnh Đồng Nai
Diện tích lắp đặt PV: 60 m 2
Hướng lắp: mái hướng Đông Nam của căn nhà.
Tính toán phụ tải điện
Bảng kê khai công suất:
Phụ tải Số lượng(cái)
Công suất (W) Thời gian sử dụng (h)
Tủ lạnh Panasonic NR-BJ176 152 lít 1 130 24
Máy giặt Toshiba AW-E920LV
Bóng đèn huỳnh quang 1.2m (Rạng Đông)
Bộ Phát Sóng Wifi TP-Link TL-
Bảng phân tích hóa đơn tiền điện theo giá điện bậc thang
Tỷ lệ dùng điện ban ngày: 60% Đ
Lượng dùng điện ban ngày
3.2.1 Tính toán công suất tiêu thụ trong ngày và trong tháng Điện năng tiêu thụ trong một ngày (A ng ) của tải được xác định:
Aday = 69x3x3 + 130x1x24 +410x1x1+ 36x15x5 + 1200x4x12 + 67x3x8 + 160x2x3 + 5,4x2x24 + 600x1x1 + 15x4x24 = 69,078(kWh). Điện năng tiêu thụ trong một tháng
5.4x2x24 + 600x1x1 + 15x4x24) x 30 = 2 072, 346kWh. Điện năng tiêu thụ trong một năm
3.2.2 Lựa chọn sơ đồ khối
Do tình hình tài chính của khách hàng và diện tích lắp đặt của mặt bằng chỉ có 60 m2 nên chỉ lắp được tối đa 30 tấm pin Từ những lý do trên chúng em quyết định lắp hệ mặt trời hòa lưới có lưu trữ
3.2.3 Số tấm pin tính toán
Số lượng module pin mặt trời được tính toán theo công thức
Ta có số giờ nắng trung bình hang ngày trong năm tại một số địa phương
Nên chỉ lắp đặt được tối đa 30 tấm pin.
3.2.4 Xác định cách ghép nối các tấm pin
Xác định số tấm pin mắc nối tiếp
Ta có công thức sau
𝑉𝑙𝑣 𝑃𝑉 Điện áp định mức đầu vào của inverter từ 320-800v và dự định lắp đặt 30 tấm pin mỗi tấm có điện áp đỉnh là 37.5V Nhưng ta sẽ chọn giá trị điện áp thấp hơn giá trị nhà sản xuất đưa ra Nên điện áp làm việc của module sẽ chọn là 36V
Số tấm pin nối tiếp= 540/36 (module)
Số dãy tấm pin mắc song song
Tính toán bộ pin lưu trữ
Cbat=Ang.Nd/D.ninv= 2072.346 x2/50% x85%52.616(kWh)
Cbat(Ah)t(kWh)/V lvsys= 9752.616/540Ah
3.2.5 Tính toán công suất của bộ inverter: Ta có công suất đỉnh của phụ tải là:
Công suất của bộ inveter được tính như sau:
3.2.6 Lựa chọn hãng sản xuất, công suất và công nghệ tấm pin
Công nghệ tấm pin lựa chọn: Đa tinh thể (polycristaline)
Hãng sản xuất: AE solar. Đặc điểm tấm pin: 72 cell, công suất đỉnh: 320 W Đặc tính kĩ thuật tấm pin
Chọn Inverter hòa lưới TRIO-8.5-TL-OUTD công suất 8.7kW 3 pha.
Nguồn điện sử dụng trong hệ thống điện là nguồn 1 pha Lựa chọn dây dẫn/ cáp theo điều kiện phát nóng./ cáp theo điều kiện phát nóng.
Dây dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép sẽ đảm bảo cho cách điện của dây dẫn không bị phá hỏng do nhiệt độ day dẫn đạt đến chỉ số nguy hiểm cho cách điện của day, điều này dk thực hiện khi dòng điện phát nóng cho phép của day phải lớn hơn dòng điện làm việc lâu dài cực đại chạy trong day dẫn. Đối với dây / cáp trên không:
𝐼 𝑙𝑣𝑚𝑎𝑥 : Dòng làm việc cực đại
𝐾 : Tích các hệ số hiệu chỉnh
𝐾1 : Thể hiện ảnh hưởng của cách lắp đặt.
𝐾2 : Thể hiện ảnh hưởng tương hổ của hai mạch đặt liền kề nhau.
𝐾3 : Thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ tương ứng với dạng cách điện.
Dây nối giữa các pin trong chuỗi:
Dựa theo điều kiện lắp đặt và cách đi dây cho hệ thống, các hệ số K được chọn như sau (Theo giáo trình Cung cấp điện của PGS TS Quyền Huy Ánh):
K2=0.82 (Hàng đơn nằm ngang hoặc trên máng đứng)
Công suất tiêu thụ: Ptt = 24686W
Tiết diện dây dẫn: S = 𝐼 = 154,88 = 25,8mm 2
– J: là mật độ dòng điện cho phép (A/mm2)
– S: là tiết diện dây dẫn (mm²)
+ Đối với dây đồng: Mật độ dòng điện cho phép JCu = 6 A/mm²
+ Đối với dây nhôm: Mật độ dòng điện cho phép JAl = 4,5 A/mm²
Vậy tiết diện tối thiểu của dây điện đường trục chính trong gia đình là 25,8mm² Để dự phòng phát triển phụ tải nên sử dụng cỡ dây 35mm²
Chọn dây kết nối từ inverter đến các chuỗi song song
K2=0.82 (Hàng đơn nằm ngang hoặc trên máng đứng)
Theo sách Giáo trình Cung cấp điện của PGS.TS Quyền Huy Ánh về thiết kế và tính chọn dây dẫn, ta chọn cáp điện lực CV ruột dẫn bằng đồng nhiều sợi xoắn, cách điện PVC 660V do công ty CADIVI sản xuất với các thông số tương ứng cho từng tủ phân phối như sau:
Tiết diện danh định (mm2 ): 11
Số sợi/đường kính sợi (N/mm): 7/1,4
Trọng lượng gần đúng (kg/km): 132
Tính toán chọn dây dẫn và CB trên phần mềm Etap
GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG GIÓ
Tổng quan năng lượng gió
Việt Nam là nước có vị trí địa lí đặc biệt với đường bờ biển dài và nằm trong khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa, nên được đánh giá là có tiềm nang lớn để phát triển năng lượng gió.
Nguồn dữ liệu tiềm năng gió của Việt Nam được thu thập từ 150 trạm khí tượng thủy văn Tốc độ gió hàng năm đo được tại các trạm này là tương đối thấp, trong khoảng từ 2 đến 3 m/s trong đất liền (Hình 3) Khu vực ven biển tốc độ gió cao hơn, trong khoảng từ 3 đến 5 m/s Ở khu vực đảo, tốc độ gió trung bình lên tới 5 đến 8 𝑚/𝑠 4 Hơn 39% tổng diện tích của Việt Nam được ước tính là có tốc độ gió trung bình hàng năm lớn hơn 6 m/s ở độ cao 65 m, tương đương với tổng công suất 512 GW Đặc biệt, hơn 8% diện tích ViệtNam được xếp hạng có tiềm năng gió rất tốt.
Tuy nhiên, bản đồ gió của Ngân hàng Thế giới được nhiều chuyên gia đánh giá là quá lạc quan và có thể mắc một số lỗi trầm trọng do tiềm năng gió được đánh giá dựa trên chương trình mô phỏng Thực vậy, so sánh ở bảng 6 ở dưới cho thấy số liệu đo gió thực tế do Tập đoàn Điện lực Việt nam EVN thực hiện nhìn chung thấp hơn nhiều số liệu tương ứng từ bản đồ gió của Ngân hàng Thế giới.
Ngoài nhà máy điện gió của công ty REVN tại tỉnh Bình Thuận với 20 tua-bin đã được lắp đặt thành công trong đó 12 tua-bin đã được đưa vào vận hành, còn rất nhiều dự án điện gió khác đang được triển khai ở những giai đoạn khác nhau Tại Ninh Thuận, hiện đang có 9 nhà đầu tư, cả trong nước và nước ngoài, đã đăng ký phát triển hơn 1.000 MW điện gió Bảng bên dưới mô tả tình hình phát triển các dự án điện gió ở từng tỉnh ở thời điểm tháng 7/2010.
Nếu nhìn ra thế giới thì việc phát triển điện gió đang là một xu thế lớn, thể hiện ở mức tăng trưởng cao nhất so với các nguồn năng lượng khác Khác với điện hạt nhân vốn cần một quy trình kỹ thuật và giám sát hết sức nghiêm ngặt, việc xây lắp điện gió không đòi hỏi quy trình khắt khe đó Với kinh nghiệm phát triển điện gió thành công của Ấn Độ,Trung Quốc và Philippin, và với những lợi thế về mặt địa lý của Việt Nam, chúng ta hoàn toàn có thể phát triển năng lượng điện gió để đóng góp vào sự phát triển chung của nền kinh tế.
Các thành phần của hệ thống phát điện gió
(1) - Cánh quạt (Blades): Là thành phần hấp thụ năng lượng gió chuyển thành cơ năng quay máy phát điện Cánh quạt thường được thiết kế dạng khí động học, có tính chịu lực cao Chiều dài cánh ảnh hưởng đến công suất của turbine gió Công suất turbine gió càng lớn thì chiều dài cánh càng lớn Thông thường các turbine gió có công suất từ 2,0 đến 3,0 MW thường có chiều dài 40 m - 50 m.
(2) – Máy phát điện ( Alernator): Máy phát làm nhiệm vụ biến đổi năng lượng cơ học của rotor thành năng lượng điện Người ta sử dụng các máy phát đồng bộ lẫn máy phát không đồng bộ Máy phát công suất nhỏ một vài kW thường dùng là máy tự kích 1 pha hay 3 pha Còn các máy phát công suất dưới 1 kW thường dùng là máy phát nam châm vĩnh cửu điện áp xoay chiều 1 pha.
(3) – Miếng chụp (spinner): Dùng để che chắn phần liên kết giữa máy phát và cánh quạt Có cấu tạo khí động học để làm giảm áp lực gió đặt lên turbine và do yếu tố thẩm mỹ.
(4) – Trục đế (tower mount): Phần liên kết giữa trụ đỡ và turbine gió.
(5) – Vỏ turbine (Nacelle): có nhiệm vụ bảo vệ máy phát và các thành phần bên trong turbine gió.
(6) –Đuôi hướng gió (Tail): Đuôi huớng gió được đặt phía sau có nhiệm vụ đặt turbine xoay hướng trực diện với hướng gió Ngoài ra khi có gió lớn thì đuôi hướng gió sẽ được đặt lêch 1 góc so với trục quay của roto nhằm đưa cánh turbine lệch 1 góc so với hướng gió Điều này làm giảm áp lực gió đặt lên cánh quạt, giảm thiểu sự hư hỏng cánh quạt và tránh cho turbine quay quá nhanh dẫn đến hư hỏng trục máy phát.
- Turbine bắt đầu tăng tốc chậm , 3 hoặc 5 lưỡi quạt gió tùy chọn cho các khu vực tốc độ gió khác nhau, nhu cầu sử dụng năng lượng gió cao hay thấp.
- Dễ dàng cài đặt, ống hoặc mặt bích kết nối tùy chọn
- Lưỡi quạt gió sử dụng công nghệ mới ép phun chính xác, phù hợp với hình dạng khí động học tối ưu hóa và cấu trúc, trong đó tăng cường sử dụng năng lượng gió và sản lượng hàng năm.
- Cấu trúc đúc hợp kim nhôm, với 2 vòng bi xoay, làm cho sản phẩm chịu được sức gió mạnh hơn và chạy một cách an toàn hơn
- Được cấp bằng sáng chế máy phát điện xoay chiều nam châm vĩnh cửu với stato đặc biệt, có hiệu quả giảm mô-men xoắn, cũng phù hợp với bánh xe gió và máy phát điện, và đảm bảo hiệu suất của toàn bộ hệ thống.
- Điều khiển, biến tần có thể được thay đổi dòng điện tùy theo nhu cầu cụ thể của khách hàng
- Ổn định, an toàn, tiếng ồn thấp
- Đảm bảo chất lượng CE / chứng nhận ISO
Có 2 loại trụ cơ bản: loại tự đứng và loại giăng cáp.
- Trục tự đứng - Trục giăng cáp
Hầu hết hệ thống điện gió cho hộ gia đình thường sử dụng loại giăng cáp Trụ loại giăng cáp có giá rẻ hơn, có thể bao gồm các phần giàn khung, ống (ống lớn hoặc nhỏ tùy thiết kế) và cáp Các hệ thống treo dễ lắp đặt hơn hệ thống tự đứng.
Hệ thống trụ có thể nghiêng xuống được cũng có thể hạ trụ xuống mặt đất khi thời tiết xấu như bão Trụ nhôm dễ bị gãy và nên tránh sử dụng Hầu hết các nhà sản xuất turbine đều cung cấp gói hệ thống năng lượng gió bao gồm cả trụ Không khuyến khích gắn turbine trên nóc mái nhà Tất cả các turbine đều rung và chuyển lực rung đến kết cấu mà turbine gắn vào Điều này có thể tạo ra tiếng ồn và ảnh hưởng đến kết cấu nhà và mái nhà có thể tạo ra luồng xoáy lớn làm ảnh hưởng đến tuổi thọ của turbine.
Bộ điều khiển (controller or regulator) thực chất là bộ chỉnh lưu biến dòng điện xoay chiều của turbine gió thành dòng điện 1 chiều để nạp cho acquy, có chức năng kiểm soát tự động các quá trình nạp và phóng điện của bộ acquy Bộ điều khiển theo dõi trạng thái của acquy thông qua hiệu điện thế trên các điện cực của nó.
Khi gió quá lớn hay acquy đã được nạp đầy thì bộ điều khiển có chức năng cắt toàn bộ tải ra khỏi máy phát để bảo vệ acquy tránh nạp quá no và chuyển toàn bộ năng lượng sang bộ tiêu tán năng lượng (DumpLoad).
Ngoài ra trong trường hợp gió quá lớn vượt mức an toàn, với các turbine gió loại nhỏ không có chế độ tự điều chỉnh trục cánh, bộ điều khiển có chức năng hãm điện từ làm cho turbine gió quay chậm lại hay ngừng quay, bảo vệ cho turbine tránh hư hỏng.
Chọn loại mô hình phát điện gió cho hộ gia đình Sử dụng kết hợp máy phát gió công suất 150W đến 300 W cùng với dàn năng lượng mặt trời Điện phát ra được tích vào ắc quy, sau đó thông qua bộ rung biến điện một chiều 12V hoặc 24V thành điện xoay chiều 220V để thắp sáng, chạy máy thu thanh, thu hình và chạy quạt công suất nhỏ.
Sử dung Tuabin gió 3 cánh có thể bằng gỗ hoặc Composite, cột tháp 3, 4 chân, cột đơn có dây néo, máy phát không cần hộp số, điên ra một chiều nạp Acquy Hộ gia đình tiêu thụ 4 đến 6 bộ đèn (7W đến 20 W), Tivi, Radio
4.2.5 Hệ thống dự trữ năng lượng
Gồm nhiều bình acquy khô nối tiếp nhau dùng để dự trữ nguồn điện 1 chiều Mổi khi turbine gió không hoạt động hay hoạt động yếu, hệ thống này sẽ cung cấp điện cho bộ phận chuyển đổi điện 1 chiều (DC) ra điện xoay chiều (AC) Bình acquy thường dùng loại acquy khô dễ bảo quản, bảo trì, an toàn hơn mặc dù giá trị bình nhiều hơn acquy nước Số bình acquy phụ thuộc vào bộ chuyển đổi điện DC ra AC Dung lượng bình ắc quy thông dụng là 200Ah.
Thiết kế lắp đặt hệ thống điện gió quy mô nhỏ
4.3.1 Chọn mô hình hệ thống phát điện
Chọn turbin gió phát điện bằng phương pháp sử dụng hệ thống phát điện gió không kết nối lưới.
Năng lượng do turbine gió phát ra sẽ được nạp vào acquy để dự trữ, khi acquy đầy thì controller sẽ tự động chuyển toàn bộ năng lượng sang dumpload (tải tiêu thụ dự phòng) để tránh acquy nạp no quá sẽ gây hư hỏng acquy.
Ưu điểm: mô hình này thường được sử dụng phổ biến hiện nay do dễ lắp đặt, thích hợp cho những vùng đồi núi, vùng xa không có lưới điện truyền tới.
Nhược điểm: gây ô nhiễm môi trường (dùng acquy) Phải có chế độ bảo quản tốt nếu không sẽ dẫn đến cháy nổ.
Wind Turbin (tua bin gió): sẽ chuyển phong năng thành điện năng dưới dạng dòng điện AC Dòng điện AC sẽ được chỉnh lưu thành dòng DC và được điều khiển bởi khốiController.
Controller: (bộ điều khiển) Cung cấp dòng DC nạp cho Acquy hoặc ngắt dòng nạp cho Acquy để chuyển qua bộ tiêu tán năng lượng khi Acquy đã nạp đầy.
Inverter: Khối Inverter sẽ nghịch lưu dòng DC nhận từ Controller thành dòng AC với tần số thích hợp để cung cấp cho tải.
Tốc độ gió trung bình theo tháng tại Tp.HCM
Tháng Th1 Th2 Th3 Th4 Th5 Th6 Th7 Th8 Th9 Th10 Th11 Th12 m/s 3.62 3.89 3.68 4.2 3.72 3.05 3.2 4.01 3.17 2.32 2.94 3.32
Ta có tốc độ gió trung bình tại Tp.HCM trong một năm là:
Với hiệu suất 40%, điều kiện không khí tiêu chuẩn, cánh quạt rotor có đường kính 7m (m), năng lượng tính được:
NL = 0.4 x 47.2 W/m 2 x π (7m) 2 x 24 hours/day x 1 kW = 17.4 kWh/day
Công suất trung bình 1 tuabin theo ngày
Năng lượng của mỗi tuabin kWh
Dự trù vật tư cho hệ thống năng lượng gió
STT Tên thiết bị Số lượng Đơn giá Thành tiền
1 Máy phát điện năng lượng gió (10Kw) 4 150,000,000 600,000,000
2 Bộ điều khiển sạc gió PWM 12V/24V
3 Inverter hòa lưới có dự trữ sofar solar
4 Ắc Quy Viễn Thông Largestar 12V-
Thời gian hoàn vốn = Tổng phí đầu tư
Thu nhập trung bình 1 năm
Công suất phát điện 1 ngày (kWh) 54.33
Thành tiền (USD) 1627 x 78235.27,288,670 Thời gian hoàn vốn t = 769,466,000 = 6 (năm)
NĂNG LƯỢNG SÓNG BIỂN
Tổng quan về năng lượng gió và sóng biển
Đại dương là một nguồn năng lượng tái tạo vô tận cho việc chế tạo điện năng sử dụng cho thế giới Tổng quát, về lý thuyết đánh giá thế năng của đại dương có thể đạt 100.000 TWh/năm (trong khi đó tiêu thụ năng lượng điện của thế giới là 16.000 TWh/năm) Trong những năm gần đây thế giới đã quan tâm rộng rãi tới năng lượng của sóng biển Khai thác đại dương để sản xuất điện từ nguồn sóng biển mênh mông trong các đại dương của thế giới là một phần lời giải cho vấn đề năng lượng của chúng ta.
Việt Nam là nước có đường bờ biển dài trên 3.260 km với trữ lượng năng lượng sóng biển rất lớn, tuy nhiên chúng ta mới có một số nghiên cứu đề cập đến mật độ năng lượng sóng biển tại Việt Nam, nhưng chưa có chính sách, cơ chế để các công trình khai thác năng lượng sóng biển đi vào thực tiễn.
Hiện có nhiều công nghệ để biến năng lượng sóng biển vào điện năng và ngày nay vẫn còn chưa biết được công nghệ nào sẽ thắng.
Khái niệm
Sóng đại dương: sinh ra do gió, gió được tạo ra bởi mặt trời (chuyển động của các khối khí do chênh lệch nhiệt độ v.v ) Vì vậy năng lượng sóng được xem như dạng gián tiếp của năng lượng mặt trời.
Giống như các dạng dòng nước chảy khác, năng lượng sóng có khả năng làm quay tuabin phát điện.Trạm phát điện từ sóng dùng một kỹ thuật đơn giản Thiết bị bằng bêtông rỗng được đặt chìm vào trong một máng rãnh ngoài khơi để "bắt" sóng Mỗi khi một cơn sóng mới đi vào khoang (khoảng 10s/lần), nước dâng lên trong khoang đẩy không khí đi vào lỗ thoát có đặt một tuabin, làm quay tuabin chạy máy phát điện Khi sóng hạ, nó kéo không khí trở lại khoang và sự chuyển động của không khí lại tiếp tục làm quay tuabin.
Khai thác năng lượng từ sóng biển
Để thu được năng lượng từ sóng, người ta sử dụng phương pháp dao động cột nước Sóng đánh vào bờ biển, đẩy mực nước lên trong một phòng rộng được xây dựng bên trong dải đất ven bờ biển, một phần bị chìm dưới mặt nước biển Khi nước dâng,không khí bên trong phòng bị đẩy ra theo một lỗ trống vào một turbine Khi sóng rút đi, mực nước hạ xuống bên trong phòng sẽ hút không khí đi qua turbine theo hướng ngược lại Turbine xoay tròn làm quay một máy phát để sản xuất điện.
Các cách khai thác năng lượng sóng biển:
Máy phát điện cánh ngầm
Mật độ năng lượng sóng biển tiềm năng trung bình cho từng khu vực được tính bằng tổng mật độ năng lượng sóng cho số tỉnh trong khu vực đó Công suất năng lượng sóng trung bình năm bằng trung bình mật độ nhân với độ dài bờ biển Công suất năng lượng sóng (TWh) trong 1 năm bằng trùng bình công suất nhân với 12 tháng.
Tiêu chí phân loại cấp độ theo mật độ năng lượng sóng trung bình năm 0-4 kW/m: thấp
4-6 kW/m: trung bình 6-8 kW/m: cao
Khánh Hòa Chiều dài(km): 385
Tháng Năng lượng sóng(kW/m)
Công suất trung bình(TW/tháng)
Tổng công suất NLS năm (TWh)
THỦY ĐIỆN
Tổng quan
Từ hơn 2.000 năm trước, người Hy Lạp cổ đại đã biết khai thác sức nước bằng việc sử dụng các bánh xe guồng nước để xay gạo Năm 1880, nhà phát minh người Mỹ Lester
A Pelton khám phá ra nguyên lý phát điện từ sức nước trong một chuyến thăm mỏ khai thác vàng gần nhà Những người thợ mỏ đã đặt các guồng quay bằng gỗ bên dòng suối. Nước chảy làm quay trục guồng, từ đó làm quay những chiếc cối xay đá sa khoáng chứa vàng.
Do nắm rõ nguyên lý phát điện từ những chiếc trục quay, không khó để nhà khoa học này thay chiếc guồng gỗ bằng một máy phát điện Chỉ hai năm sau, nhà máy thủy điện đầu tiên trên thế giới được H.J Rogers xây dựng tại bang Wisconsin (Hoa Kỳ), mở ra một kỷ nguyên thủy điện cho nhân loại
Những khái niệm
Dòng chảy: Dòng chảy là sự chuyển động có hướng của các hạt nước.
Thủy năng: là năng lượng nói chung nhận được từ lực hoặc năng lượng của dòng nước, dùng để sử dụng vào những mục đích có lợi. Đập chứa nước: là loại công trình nhằm ngăn dòng nước mặt hoặc ngăn dòng nước ngầm nhằm khai thác sử dụng tài nguyên nước.
Trạm thủy điện
Nhà máy thủy điện được phân loại theo các cách sau:
Phân loại theo công suất lắp máy
Phân loại theo điều kiện chịu áp lực nước thượng lưu
Phân loại theo cột nước của tram thủy điện.
Phân loại theo kết cấu nhà máy
Nguyên lý chung của một trạm thủy điện.
Máy phát điện là thiết bị biến cơ năng của turbune thành điện năng cung cấp cho hệ thống điện, nó là loại máy phát đồng bộ ba pha có vòng quay thường thấp, cực lồi Các bộ phận chính của máy phát là: phần quay rotor, phần tĩnh stator, hệ thống kích từ, hệ thống làm nguội máy phát, hệ thống chống cháy, nén nước
Cấu tạo bộ phận của hai kiểu máy phát
- Rotor gồm có máy gắn trên trục, khung và vành bánh để gắn các cực từ.
- Stator của máy phát: Stator của máy phát gồm: thép từ, cuộn dây và thân để gắn cực từ.
- Công suất định mức là công suất tác dụng lớn nhất của máy phát NMP , (kW);
- Công suất biểu kiến : S = NMP /cosφ = 3 UI, (kVA)
- Công suât vô công : Q = S sinφ = 3 UI sin φ, (var)
Khi NMP < 4 MW thì điện áp máy phát : U MF = 3,15 kV;
NMP ≤ 15 MW thì điện áp máy phát : U MF = 6,3 kV;
NMP ≤ 70 MW thì điện áp máy phát : U MF = 10,5 kV;
NMP > 70 MW thì điện áp máy phát : U MF = 18 kV.
6.3.3 Hệ thống truyền tải và phân phối
Hệ thống điện gồm có các nhà máy điện, các lưới điện, các hộ tiêu thụ được liên kết với nhau thành một hệ thống để thực hiện 4 quá trình sản xuất, truyền tải, phân phối và tiêu thụ điện năng
Hiệu quả kinh tế và tác động môi trường của thủy điện
6.4.1 Hiệu quả kinh tế từ thủy điện
Giá thành xây dựng ,vận hành và sản xuất thủy điện dao động khá lớn , phụ thuộc vào địa điểm , nguồn huy động và điều kiện tài chính, các mức độ bảo tồn môi trường và môi sinh, và tính hiệu quả trong quản lý Tuy nhiên, thủy điện vẫn luôn là một dạng năng lượng sinh điện có giá thành thấp nhất so với hầu hết tất cả các dạng năng lượng khác.
Chi phí nhân công vận hành nhà máy thủy điện cũng tương đối thấp do hầu hết các nhà máy được tự động hóa rất cao và yêu cầu ít nhân sự trực tại công trường trong thời gian vận hành.
Các nhà máy thủy điện có tuổi thọ cao hơn các nhà máy nhiệt điện, với tuổi thọ có thể đạt tới 50-100 năm.
- Ảnh hưởng mang tính xã hội
Thủy điện tại Việt Nam
6.5.1 Tình hình năng lượng thủy điện tại Việt Nam
Tổng công suất thủy điện của Việt Nam trên lý thuyết vào khoảng 35.000MW,trong đó 60% tập trung tại miền Bắc, 27% phân bố ở miền Trung và 13% thuộc khu vực miền Nam Đến năm 2013, tổng số dự án thủy điện đã đưa vào vận hành là 268, với tổng công suất 14.240,5 MW Năm 2014, thủy điện chiếm khoảng 32% trong tổng sản xuất điện Cho đến nay các dự án thủy điện lớn có công suất trên 100MW hầu như đã được khai thác hết.
Trong những năm qua, ngoài các dự án lớn do EVN đầu tư, có nguồn vốn và kế hoạch thực hiện đúng tiến độ, thì các dự án vừa và nhỏ do chủ đầu tư ngoài ngành điện thường chậm tiến độ, hoặc bị dừng Lý do của tình trạng các dự án chậm tiến độ hoặc bị dừng là do:
(1) Nền kinh tế nước ta trong thời gian qua gặp khó khăn.
(2) Các dự án không hiệu quả, không đủ công suất như trong quy hoạch và nghiên cứu khả thi, hoặc chi phí đầu tư quá cao, khó khăn trong việc hoàn vốn.
(3) Các dự án chủ đầu tư không đủ năng lực tài chính, hoặc chủ đầu tư không có kinh nghiệm quản lý dự án, tự thi công dẫn đến chất lượng công trình kém và thời gian kéo dài.
(4) Một số dự án gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường sinh thái, chặt phá rừng trên diện rộng, ảnh hưởng đến hạ du bị thu hồi, tạm loại ra khỏi quy hoạch. Ở nước ta, thủy điện chiếm một tỷ trọng cao trong cơ cấu sản xuất điện Hiện nay, mặc dù ngành điện đã phát triển đa dạng hóa nguồn điện, nhưng thủy điện vẫn đang chiếm một tỷ trọng đáng kể Năm 2014, thủy điện chiếm khoảng 32% trong tổng sản xuất điện Theo dự báo của Quy họach điện VII (QHĐ VII) thì đến các năm 2020 và 2030 tỷ trọng thủy điện vẫn còn khá cao, tương ứng là 23%.
Ngoài mục tiêu phát điện, các nhà máy thủy điện còn có nhiệm vụ cắt và chống lũ cho hạ du trong mùa mưa bão, đồng thời cung cấp nước phục vụ sản xuất và nhu cầu dân sinh trong mùa khô.
Thứ tự Tên nhà máy
Tổng công suất Sản lượng cực đại
2016 6500Mv 25 tỷ KW 224,28km2 và 39,63 km2
Nam 6.5.2 Các khó khăn trong việc khai thác nguồn năng lượng thủy điện tại Việt
Trong nhiều năm qua, do quan niệm về tính “nhỏ” của các dự án TĐN nên nhiều tỉnh đã không quan tâm đầy đủ đến công tác qui hoạch, cấp phép một cách quá dễ dàng đối với các dự án TĐN mà chưa quan tâm đúng mức đến công tác thẩm định nghiêm túc thiết kế, xây dựng, vận hành… TĐN trở thành “phong trào” mang tính tự phát, thiếu sự quản lý và chỉ đạo thống nhất ở khá nhiều tỉnh, đặc biệt là ở các tỉnh miền Trung Điều này chính là nguyên nhân của các sự cố về TĐN như phá rừng đầu nguồn, rừng phòng hộ tràn lan; vỡ đập, gây ra lụt lội… dẫn đến những thiệt hại không nhỏ về kinh tế, xã hội và môi trường đối với các cộng đồng dân cư khu vực vùng sâu, vùng xa Trong các năm
2012, 2013 TĐN đã trở thành vấn đề nóng trong nhiều kỳ họp của Quốc hội.
Bản thân một công trình TĐN, diện tích chiếm đất và diện tích rừng sử dụng cho một công trình là tương đối nhỏ Tuy nhiên, trong thực tế, diện tích rừng bị chặt phá nhiều do chủ đầu tư lợi dụng sự quản lý lỏng lẻo và do làm đường giao thông đến công trình.
Ngoài ra, một hệ lụy tiêu cực khác là khi đã có đường qua rừng thì lâm tặc đã lợi dụng để chặt phá rừng, vận chuyển, buôn bán gỗ lậu làm cho diện tích rừng bị tàn phá lớn hơn nhiều lần diện tích cần cho nhà máy TĐN.
Theo qui định của Chính phủ, sau khi xây dựng xong công trình, chủ đầu tư phải tổ chức thi công khôi phục lại hiện trường như phá dỡ, thu dọn nhà xưởng, san lấp lại mặt bằng tất cả các vị trí đã đào bới, trồng lại rừng để bù vào diện tích rừng bị phá… Tuy nhiên, không ít nhà đầu tư đã không chấp hành nghiêm túc các qui định này, dẫn đến môi trường ở các công trình TĐN bị tàn phá không hề nhỏ.
Một bất cập khác là do công tác điều tra, khảo sát nguồn thủy năng không đầy đủ nên một số nhà máy TĐN hoạt động với hệ số công suất rất thấp Nhà máy chỉ vận hành được trong các tháng mùa mưa Còn trong các tháng mùa khô công suất phát rất thấp, thậm chí không thể hoạt động.
Hình ảnh một nhà máy thủy điện bị sạt lỡ đất
6.5.3 Tiềm năng của năng lượng thủy điện trong tương lai
Từ việc phát triển thuỷ điện sẽ mở ra hàng loạt những cơ hội trong phát triển kinh tế – xã hội của tỉnh ta Khi các công trình thủy điện hoàn thành và đi vào hoạt động sẽ sản xuất một sản lượng điện năng lớn hoà vào lưới điện quốc gia, làm giảm tình trạng thiếu hụt điện năng trong cả nước cũng như tỉnh ta như hiện nay Không những thế, việc phát triển thuỷ điện còn đem lại cơ hội cho nhiều nhà đầu tư trong và ngoài tỉnh; tạo công ăn việc làm cho lao động địa phương.
Hơn thế nữa khi phát triển thuỷ điện, ngân sách của tỉnh sẽ có thêm nguồn thu, đặc biệt là nguồn thu từ quỹ chia sẻ lợi ích từ thuỷ điện để đầu tư cải thiện môi trường sống cho chính những người dân trong vùng bị ảnh hưởng.
Những lợi ích cơ bản mà thuỷ điện nhỏ mang lại như Thuỷ điện Nậm Sì Lường cung cấp cho trên 100 hộ dân xã Bum Nưa cũng như khối cơ quan hành chính trên địa bàn thị trấn Mường Tè (huyện Mường Tè) trong một thời gian dài, khi mà điện lưới quốc gia chưa đến được với trung tâm huyện, mặc dù công suất thiết kế của thuỷ điện này rất nhỏ chỉ 0,5MW…
Trong chuyến thăm và làm việc tại tỉnh ta vào cuối tháng 1/2010, Tổng Bí thư Nông Đức Mạnh đã đánh giá: Thuỷ điện là một lợi thế lớn của Lai Châu, việc xây dựng các nhà máy thuỷ điện sẽ tạo cơ hội để tiến hành quy hoạch, xây dựng hệ thống giao thông, sắp xếp dân cư và hình thành thêm những ngành nghề sản xuất mới cho các hộ tái định cư Tổng Bí thư nhấn mạnh, xây dựng thuỷ điện sẽ mang lại nguồn ngân sách cho đầu tư phát triển và là cơ hội để Lai Châu thực hiện các mục tiêu xoá đói giảm nghèo, xây dựng cơ sở hạ tầng cho các xã vùng cao, vùng đặc biệt khó khăn, nâng cao đời sống mọi mặt cho đồng bào các dân tộc trên địa bàn và quan trọng hơn là cơ hội để bố trí lại dân cư theo mô hình nông thôn mới với những tiêu chí cụ thể.
Toàn cảnh thủy điện Bản Cát
NĂNG LƯỢNG ĐỊA NHIỆT
Tổng quan
Năng lượng địa nhiệt là năng lượng được tách ra từ nhiệt trong lòng Trái Đất Năng lượng này có nguồn gốc từ sự hình thành ban đầu của hành tinh, từ hoạt động phân hủy phóng xạ của các khoáng vật, và từ năng lượng mặt trời được hấp thụ tại bề mặt Trái Đất. Năng lượng địa nhiệt đã được sử dụng để nung và tắm kể từ thời La Mã cổ đại nhưng ngày nay nó được dùng để phát điện Có khoảng 10 GW công suất điện địa nhiệt được lắp đặt trên thế giới đến năm 2007, cung cấp 0,3% nhu cầu điện toàn cầu Thêm vào đó, 28
GW công suất nhiệt địa nhiệt trực tiếp được lắp đặt phục vụ cho sưởi, spa, các quá trình công nghiệp, lọc nước biển và nông nghiệp ở một số khu vực.
Khai thác năng lượng địa nhiệt có hiệu quả về kinh tế, có khả năng thực hiện và thân thiện với môi trường, nhưng trước đây bị giới hạn về mặt địa lý đối với các khu vực gần các ranh giới kiến tạo mảng Các tiến bộ khoa học kỹ thuật gần đây đã từng bước mở rộng phạm vi và quy mô của các tài nguyên tiềm năng này, đặc biệt là các ứng dụng trực tiếp như dùng để sưởi trong các hộ gia đình Các giếng địa nhiệt có khuynh hướng giải phóng khí thải nhà kính bị giữ dưới sâu trong lòng đất, nhưng sự phát thải này thấp hơn nhiều so với phát thải từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch thông thường Công nghệ này có khả năng giúp giảm thiểu sự nóng lên toàn cầu nếu nó được triển khai rộng rãi.
Công nghệ khai thác các nguồn địa nhiệt
7.2.1 Nhà máy điện hơi khô – Dry steam ( Nhà máy phát điện trực tiếp)
Dry steam sử dụng hơi nước ở nhiệt độ cao( > 250 ̊ C ) và một ít nước nóng từ bể địa nhiệt Hơi nước sẽ được dẫn thẳng vào tuabin qua ống dẫn để quay máy phát điện.
Hệ thống nhà máy điện hơi khô kiểu đầu tiên của nhà máy điện địa nhiệt xây dựng (lần đầu tiên được sử dụng tại Lardarello ở Ý vào năm 1904), ngày hôm nay công nghệ vẫn còn hiệu quả và hiện đang được sử dụng tại The Geysers ở Bắc California, lớn nhất thế giới nguồn năng lượng địa nhiệt
Hình 7.2 Nguyên lý của nhà máy điện địa nhiệt chạy băng hơi khô
7.2.2 Nhà máy điện đèn flash hơi ( Nhà máy phát điện gián tiếp )
Flash steam là dạng sử dụng phổ biến nhất hiện nay Flash hơi nhà máy điện sử dụng nước nóng (> 360ºF, hoặc > 182oC) từ hồ chứa địa nhiệt Nước nóng ở nhiệt độ cao này tự phụt lên bề mặt qua giếng do chính áp suất của chúng Trong quá trình nước nóng được bơm vào máy phát điện, áp suất của nước giảm rất nhanh khi phụt lên gần mặt đất Chính sự giảm này làm cho hơi nước bốc hơi hoàn toàn và hơi nước sinh ra sẽ làm quay máy phát điện Lượng nước nóng không bốc thành hơi sẽ được bơm xuống trở lại bể địa nhiệt qua giếng bơm xuyên.
7.2.3 Nhà máy điện chu trình kép
Nhà máy điện chu trình sử dụng nhiệt độ nước trung bình (225ºF-360ºF, hoặc 107ºC- 182ºC) từ hồ chứa địa nhiệt Chất lỏng hoạt động, thường là một hợp chất hữu cơ có điểm sôi thấp như butan-Iso hoặc Iso-pentane, bay hơi và 108ong108 qua một tua-bin để tạo ra điện Trong sơ đồ hỗn hợp sử dụng nước nóng có nhiệt độ thấp hơn 200 ̊ C, là nguồn nước nóng dồi dào nhất trong đa số các vùng địa nhiệt Nước nóng dưới 108ong đất được đưa lên ở dạng siêu lỏng, có nhiệt đồ sôi thấp được đưa qua buồng trao đổi nhiệt. Nhiệt năng của nước địa nhiệt làm nước trong buồng trao đổi nhiệt bốc hơi, và hơi nước ở áp suất cao sẽ làm quay tua bin máy phát điện.
Nguyên lý nhà máy điện địa nhiệt chạy bằng chu trình kép
Trong quá trình vận hành bất kỳ nhà máy điện đại nhiệt nào, hệ thống làm nguội dóng vai trò hết sức quan trọng Hai kiểu làm nguội chính yếu là : dùng nước hoặc dùng không khí.
Các ứng dụng khác của địa nhiệt
7.3.1 Năng lượng địa nhiệt tự dùng
Một cách thông thường để khai thác năng lượng địa nhiệt bằng cách sử dụng máy bơm nhiệt địa nhiệt để cung cấp nhiệt và làm mát cho các tòa nhà.Cũng được gọi là máy bơm nhiệt nguồn đất, họ tận dụng lợi thế của nhiệt độ quanh năm liên tục khoảng 50° F chỉ là một vài feet bên dưới bề mặt của mặt đất Dù bằng không khí hoặc chất lỏng chống đóng băng được bơm qua các đường ống được chôn dưới lòng đất, và tái lưu thông vào trong tòa nhà Trong mùa hè, chất lỏng di chuyển nhiệt từ tòa nhà xuống đất Vào mùa đông, nó ngược lại, cung cấp không khí và nước trước ấm hệ thống sưởi ấm của tòa nhà.
Lắp cột ống sinh thái để sưởi ấm cho tòa nhà
7.3.2 Nước nóng từ địa nhiệt
Dưới bề mặt trái đất, ở độ sâu từ 5 đến 10 km, có rất nhiều dòng nước nóng ngầm có thể sử dụng làm nguồn năng lượng Những dòng nước nóng (có nơi lên tới 6.000oC) thường thoát lên bề mặt trái đất dưới dạng các nguồn nước nóng hay suối nước nóng phun trào, có thể dùng để biến đổi thành năng lượng điện hay sử dụng trực tiếp để sưởi ấm nhà ở hay các nhà kính trong trồng trọt, sấy nông sản Ngoài ra khai khác nước nóng từ địa nhiệt còn có dạng là khoan sâu xuống lòng đất rồi bơm nước (lạnh) xuống, sau đó rút hơi nước nóng lên và dùng hơi nước nóng này để đun nồi hơi hoặc đun nước nóng, sử dụng trong dân dụng hoặc công nghiệp.
7.3.3 Đồng phát nhiệt – điện từ địa nhiệt
Hiện trên thế giới đã có nhiều nước quan tâm vào phát triển khai thác nguồn năng lượng này và đã có nhiều hiệu quả đáng mong đợi Có thể kể đến như tại thành phốSwabian (Bad Urach), miền Nam nước Đức, một công trình điện địa nhiệt đang được triển khai với giếng khoan sâu 4.445m (nơi có nhiệt độ khoảng 1.700 độ C) Giai đoạn đầu nhà máy điện đủ cung cấp năng lượng cho trên 2.000 hộ dân quanh vùng Ngoài ra, ở Iceland,một nước chỉ có khoảng 300.000 dân nhưng điện địa nhiệt chiếm đến 1/3 so với sản lượng điện của nước này Nguồn địa nhiệt cũng đã cung cấp được nước nóng cho 87% số hộ dân của nước này.
Hiệu quả kinh tế và tác động môi trường
Chất lỏng địa nhiệt có thể được vận chuyển qua các khoảng cách khá dài trong đường ống cách nhiệt Trong điều kiện lý tưởng, các đường ống dẫn có thể được miễn là
60 km Tuy nhiên, các đường ống, các thiết bị phụ trợ cần thiết (máy bơm, van, vv), và bảo trì của họ, tất cả đều khá đắt tiền, và có thể cân nhắc rất nhiều về chi phí vốn và chi phí hoạt động của một nhà máy địa nhiệt Chi phí vốn của một nhà máy địa nhiệt thường cao hơn, và đôi khi cao hơn nhiều, hơn so với một nhà máy tương tự chạy bằng nhiên liệu thông thường.
Ngược lại, chi phí năng lượng một nhà máy địa nhiệt ít hơn so với nhiên liệu thông thường, và tương ứng với chi phí của việc duy trì các yếu tố địa nhiệt của nhà máy (đường ống, van, máy bơm, trao đổi nhiệt, vv) Kinh phí vốn cao hơn nên được phục hồi bằng các khoản tiết kiệm chi phí năng lượng Do đó, hệ thống tài nguyên nhà máy phải được thiết kế để kéo dài đủ để amortise đầu tư ban đầu và bất cứ nơi nào có thể, thậm chí lâu hơn.
Các dòng nước nóng được bơm lên từ dưới sâu trong lòng đất có thể chứa một vài khí đi cùng với nó như điôxít cacbon và hydro sunfua Khi các chất ô nhiễm này thoát ra ngoài môi trường, nó sẽ góp phần vào sự ấm lên toàn cầu, mưa axít, và các mùi độc hại đối với thực vật xung quanh đó.
Bên cạnh các khí hòa tan, nước nóng từ nguồn địa nhiệt có thể chứa các nguyên tố vết nguy hiểm như thủy ngân, arsen và antimon nếu nó được thải vào các con sông có chức năng cung cấp nước uống Các nhà máy địa nhiệt về mặt lý thuyết có thể bơm các chất này cùng với khí trở lại lòng đất ở dạng cô lập cacbon
Việc xây dựng các nhà máy phát điện có thể ảnh hượng ngược lại đến sự ổn định nền đất của khu vực xung quanh.
Tiềm năng và cơ hội khai thác địa nhiệt ở Việt Nam
7.5.1 Tiềm năng địa nhiệt ở Việt Nam
Nước ta có tiềm năng địa nhiệt trung bình so với thế giới Tuy nhiên lại có ưu điểm là phân bố đều trên khắp lãnh thổ cả nước nên cho phép sử dụng rộng rãi ở hầu hết các địa phương".
Hiện nay, nước ta có khoảng trên 200 nguồn nước nóng có nhiệt độ từ 40 đến trên 100oC Riêng tại đồng bằng sông Hồng, bồn địa nhiệt tại đây có trữ lượng nhiệt có thể cung cấp lượng điện bằng 1,16% tổng sản lượng điện của cả nước Riêng tại Hà Nội, sản lượng điện thương phẩm hiện ước tính 5 tỷ kWh mỗi năm, phân nửa trong số này dùng cho điều hòa Nếu dùng công nghệ bơm nhiệt đất (giá tương đương lắp điều hòa nhiệt độ) sẽ tiết kiệm được 0,8 tỷ kWh Công nghệ này không chỉ giúp tiết kiệm 800 tỷ đồng một năm mà còn giảm phát thải hơn 250.000 tấn CO2.
Ngoài ra, không giống như các nguồn năng lượng tái tạo khác, công nghệ để khai thác nguồn năng lượng địa nhiệt không quá phức tạp Để khai thác địa nhiệt ở vùng có nhiệt độ khoảng 200oC, người ta khoan các giếng sâu từ 3-5km, rồi đưa nước xuống vùng này để khiến nước sôi lên, theo ống dẫn lên làm quay tuabin máy phát điện Đối với các nguồn địa nhiệt từ 80oC đến dưới 200oCcó thể dùng trực tiếp để sấy nông thủy sản, sưởi ấm cho các căn hộ, nhà máy… Nguồn địa nhiệt dưới 80oC có thể dùng để dưỡng bệnh, phục vụ du lịch…
7.5.2 Lợi ích của năng lượng địa nhiệt tại Việt Nam
Hiện nay, với mức nhiệt như vậy, Việt Nam hoàn toàn có thể khai thác theo quy mô nhỏ và phân tán Theo quan điểm này, chúng ta có thể khai thác địa nhiệt theo 3 cách. Thứ nhất, phát điện công suất nhỏ, nhiệt độ thấp với hệ thống phát điện ORC, Kalina (chỉ cần nhiệt độ khoảng 100oC).
Với mức này, hầu hết trên khắp lãnh thổ Việt Nam, chỉ cần khoan sâu 2km xuống lòng đất là đã có thể có nguồn nhiệt phù hợp Thứ hai là khai thác nước nóng địa nhiệt để quy hoạch xây dựng tổ hợp công viên, đô thị nước khoáng nóng - sinh thái phục vụ văn hóa, nghỉ dưỡng, du lịch… đem lại lợi ích kinh tế xã hội, môi trường lớn Thứ ba, khai thác bằng công nghệ bơm nhiệt đất (GSHP) để điều hòa không khí và tiết kiệm năng lượng đem lại lợi ích kinh tế và bảo vệ môi trường" Với những xu hướng này, nguồn địa nhiệt của Việt Nam hoàn toàn có tiềm năng lớn nếu được đưa vào sử dụng. Để nhà máy điện hoạt động hiệu quả, đòi hỏi nguồn địa nhiệt phải từ 120-150oC trở lên Thông thường nước từ nguồn nhiệt được bơm đến bộ tách hơi, phần hơi nước tách ra được chuyển đến tua bin hơi để chạy máy phát điện Hơi nước sau tua bin được ngưng tụ và được bơm trở lại lòng đất cùng với phần nước ngưng tại bộ tách hơi Phần nước nóng cũng có thể được sử dụng cho các mục đích khác như sưởi, vệ sinh, tắm,…
Theo khảo sát và đánh giá của các nhà khoa học, hiện Việt Nam có khoảng 264 nguồn, suối nước nóng phân bố tương đối đều trên cả nước: như suối nước nóng Kim Bôi-Hòa Bình, Thạch Bích-Quảng Ngãi, Bình Châu-Bà Rịa-Vũng Tàu,….với nhiệt độ trung bình từ 70-100oC ở độ sâu 3km.
7.5.3 Khó khăn trong việc khai thác năng lượng địa nhiệt
Phát triển nguồn năng lượng này gặp thách thức là, đòi hỏi những công nghệ hiện đại cùng với nguồn vốn đầu tư là rất lớn Ước tính, chi phí tới 2,5 triệu euro cho 1Mw, theo thiết kế Do phải khoan sâu, rủi ro về tài chính khá cao (Điện gió, ước tính 1,3 triệu
USD cho 1Mw Nhiệt điện, tính bình quân chi phí cho 1MW khoảng 1 triệu USD, với thuỷ điện còn lớn hơn).
Những rủi ro khác về môi trường như đưa khí độc, chất độc lên mặt đất, tạo biến dạng địa chất… có thể không lớn lắm Nhưng khai thác địa nhiệt cũng tiềm ẩn những rủi ro Đặc biệt, kỹ thuật xử lý địa chất khá phức tạp để tìm kiếm đúng vùng tập trung địa nhiệt thì việc khai thác địa nhiệt mới hiệu quả Trong trường hợp xấu nhất, nước nóng với áp lực cao có thể cuốn phăng dàn khoan như đã từng xảy ra năm 1999, tạo thành một hố sâu rộng tới 30 mét Mặt khác, nước nóng ở độ sâu dưới lòng đất thường có chứa a-xít clohydric có thể phá hủy các kết cấu bằng thép Ngoài ra, nếu khoan thủng tới tầng mác- ma thì chưa có công nghệ sử dụng và chế ngự nó và sẽ phải chuyển sang lỗ khoan khác.
NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI
Tổng quan
Năng lượng sinh khối, hay còn được gọi là bioenergy, là một loại năng lượng được chiết xuất từ các nguồn tài nguyên sinh học như gỗ, rơm, hoặc rác thải động vật Trong thời gian gần đây, năng lượng sinh khối đã trở thành một dạng nhiên liệu được đánh giá cao, đặc biệt là khi đối mặt với vấn đề sự cạn kiệt của nhiên liệu hóa thạch Các vật chất này có thể được sử dụng trực tiếp bằng cách đốt cháy để tạo ra nhiệt hoặc điện, hoặc có thể được chuyển đổi thành các loại nhiên liệu sinh học khác như than củi và dầu sinh học.
Than củi và dầu sinh học là ví dụ điển hình về các loại nhiên liệu sinh học được sản xuất từ gỗ và các loại hạt cây trồng Sinh khối được coi là một dạng "năng lượng dự trữ" từ ánh sáng mặt trời được lưu giữ dưới dạng năng lượng hóa học Trong quá trình phát triển, thực vật hấp thụ khí CO2 từ môi trường và lưu giữ nó thông qua quá trình quang hợp Khi thực vật bị phân huỷ tự nhiên hoặc đốt cháy, lượng CO2 này được giải phóng lại Do đó, năng lượng sinh khối không góp phần vào quá trình phát thải khí nhà kính, mà ngược lại, nó giúp hấp thụ và lưu giữ CO2 từ môi trường Điều này làm cho năng lượng sinh khối trở thành một nguồn năng lượng tái tạo và không gây ô nhiễm môi trường, đồng thời cũng giúp làm giảm thiểu tác động tiêu cực đối với biến đổi khí hậu.
Hiện trạng đóng góp của năng lượng sinh khối của Việt Nam
8.2.1 Năng lượng sinh khối tại Việt Nam
Tiềm năng sinh khối tại Việt Nam
Nguồn sinh khối chủ yếu gồm gỗ và phụ phẩm cây trồng Tiềm năng các nguồn này theo đánh giá của viện Năng lượng được trình bày trong các bảng sau:
Hiện trạng sử dụng năng lượng sinh khối của Việt Nam
Hiện nay, trên thế giới NLSK là nguồn năng lượng thứ tư, chiếm tới 15% tổng năng lượng tiêu thụ toàn thế giới Ở các nước đang phát triển, NLSK thường là nguồn năng lượng lớn nhất, chiếm 35-45% tổng cung cấp năng lượng Sẽ không ngoa khi nói NLSK giữ vai trò sống còn trong việc đáp ứng nhu cầu năng lượng của thế giới cũng như ở Việt Nam. Ðất nước ta có điều kiện tự nhiên thuận lợi như nóng ẩm, mưa nhiều, đất đai phì nhiêu… nên sinh khối phát triển rất nhanh Do vậy, nguồn phụ phẩm từ nông, lâm nghiệp phong phú, liên tục gia tăng Tuy nhiên, những nguồn phụ phẩm đó lại đang bị coi là rác thải tự nhiên, đang bị lãng phí, nguy hiểm hơn lại trở thành nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường như tình trạng đốt rừng, rơm rạ, mùn cưa ở miền Bắc hoặc đổ trấu xuống sông, kênh rạch ở Ðồng bằng sông Cửu Long… NLSK nằm trong trong chu trình tuần hoàn ngắn, được các tổ chức về phát triển bền vững và môi trường khuyến khích sử dụng Tận dụng được nguồn nhiên liệu này sẽ đồng thời cung cấp năng lượng cho phát triển kinh tế và đảm bảo bảo vệ môi trường.
Tiềm năng về NLSK của Việt Nam được đánh giá là rất đa dạng và có trữ lượng khá lớn Theo tính toán của Viện Năng lượng Việt Nam, tổng nguồn sinh khối vào khoảng
118 triệu tấn/năm bao gồm khoảng 40 triệu tấn rơm rạ, 8 triệu tấn trấu, 6 triệu tấn bã mía và trên 50 triệu tấn vỏ cà phê, vỏ đậu, phế thải gỗ Nguồn sinh khối chủ yếu của nước ta gồm gỗ và phụ phẩm cây trồng, trong đó gồm rừng tự nhiên, rừng trồng, cây trồng phân tán, cây công nghiệp và cây ăn quả, phế phẩm gỗ công nghiệp Theo Viện Năng lượng -
Bộ Công Thương, tiềm năng sinh khối gỗ năng lượng lên đến gần 25 triệu tấn, tương đương với 8,8 triệu tấn dầu thô Riêng tiềm năng năng lượng sinh khối phụ phẩm nông nghiệp của nước ta gồm rơm, rạ, trấu, bã mía và các loại nông sản khác lên đến gần 53,5 triệu tấn, tương đương với 12,8 triệu tấn dầu thô Ðặc biệt nguồn năng lượng này sẽ liên tục được tái sinh và tăng trưởng đều đặn trong vòng 30 năm.
- Tiềm năng lớn chưa được khai thác
- Nhu cầu ngày càng tăng, cùng với sự tăng trưởng kinh tế xã hội của đất nước, nhu cầu ứng dụng các công nghệ năng lượng sinh khối ngày càng lớn
- Các chính sách và thể chế đang từng bước hình thành tạo thuận lợi cho phát triển năng lượng tái tạo nói chung và năng lượng sinh khối nói riêng
- Môi trường quốc tế thuận lợi, năng lượng tái tạo ngày càng được quan tâm và đầu tư phát triển
- Kế hoạch hành động năng lượng giai đoạn 2005 – 2010 của các nước ASEAN,trong đó, đề ra mục tiêu đạt ít nhất 10% điện tái tạo trong cơ cấu sản xuất điện
- Nhiều tổ chức quốc tế đang quan tâm đến việc phát triển năng lượng sinh khối ở Việt Nam
- Nhiều công nghệ đã được hoàn thiện, ứng dụng thương mại nên Việt Nam có thể nhập và ứng dụng, tránh được rủi ro về công nghệ
Sự cạnh tranh về nhu cầu nguyên liệu sinh khối
Sự cạnh tranh về chi phí công nghệ
Trở ngại về môi trường, mặc dù có những ưu điểm vượt bậc về môi trường so với năng lượng hóa thạch, nhưng NLSK cũng có một số tác động môi trường sau
Thiếu nhận thức xã hội về năng lượng sinh khối
Thiếu các chính sách và thể chế cụ thể của chính phủ
8.2.2 Lợi ích của năng lượng sinh khối tại Việt Nam
Giảm thiểu sự phụ thuộc vào than đá các nhiên liệu hóa thạch: Sự phụ thuộc quá mức vào than đá trong những thập kỷ vừa qua là nguyên nhân dẫn đến sự cạn kiệt về trữ lượng của các nguồn nhiên liệu này Cùng tìm hiểu thêm về nội dung này trong bài viết: Chất đốt Biomass (Sinh khối) thay thế nhiên liệu than đá truyền thống.
Năng lượng sinh khối có thể tăng cường an ninh năng lượng quốc gia: Từ khi năng lượng sinh khối được sản xuất từ các nguồn nguyên liệu bản địa của nhiều nước châu Á, loại nhiên liệu này có vai trò là nhiên liệu thay thế cho than đá và các nhiên liệu hóa thạch, giảm sự phụ thuộc nhập khẩu than đá và tăng cường an ninh năng lượng quốc gia.
Khuyến khích sự tham gia của các xí nghiệp vừa và nhỏ: Khác với nhiên liệu dầu và khí, thậm chí là than đá, việc sản xuất năng lượng sinh khối sẽ không đòi hỏi đầu tư và xây dựng các nhà máy xử lý tổng hợp lớn Vì vậy, đầu tư cho năng lượng sinh khối có thể mở ra các cơ hội tham gia của các công ty trong nước.
Nâng cao hiệu quả kinh tế nông nghiệp: Ngành kinh tế nông nghiệp ngoài chức năng cung cấp lương thực thực phẩm, nguyên liệu công nghiệp, giờ đây có thêm chức năng cung cấp năng lượng sạch cho xã hội, đóng góp vào việc giảm thiểu khí nhà kính và khí độc hại Trong những năm qua, Thuận Hải nhận thấy việc phát triển năng lượng sinh khối đã đóng góp một phần đáng kể vào sự phát triển của nền nông nghiệp nước nhà.
Lợi ích về mặt môi trường: Sử dụng năng lượng sinh khối so với than đá, xăng dầu giảm khoảng được 70% khí CO2 và 30% khí độc hại, do năng lượng sinh khối chứa một lượng cực nhỏ lưu huỳnh, chứa 11% oxy, nên cháy sạch hơn năng lượng sinh khối phân hủy sinh học nhanh, ít gây ô nhiễm nguồn nước và đất.
Bên cạnh đó, năng lượng sinh khối khi thải vào đất bị phân hủy sinh học cao gấp 4 lần so với nhiên liệu than đá, dầu mỏ và do đó giảm được rất nhiều tình trạng ô nhiễm đất và nước ngầm.
Các sản phẩm nhiên liệu từ sinh khối
8.3.1 Các sản phẩm nhiên liệu khí từ sinh khối
Khí sinh học đã sinh ra bởi một máy phân hủy có thể được dùng để sản xuất nhiệt hoặc phát điện – hoặc trong nhiều trường hợp là cả hai Nó có thể được sử dụng trong những động cơ đốt trong cỡ lớn để chạy những máy phát điện, với động cơ làm nguội bằng nước và khí thải cung cấp nhiệt cho máy chưng cất Nếu nó được lọc để loại bỏ cacbon đioxit và hydro sunphit, khí sinh học cũng giống khí thiên thể được sử như nhiên liệu xe cộ Hầu hết những động cơ mồi bằng tia lửa có thể được chuyển sang chế độ hoạt động hai nhiên liệu, như vài công ty rác cống đã làm cho những máy móc
8.3.2 Những sản phẩm nhiên liệu lỏng từ sinh khối
Nhiệt phân để sản xuất dầu sinh học
Nhiệt phân là phương pháp đơn giản nhất và gần như chắc chắn là cổ nhất của việc xử lý một nhiên liệu để sản xuất một nhiên liệu tốt hơn Cách xử lý truyền thống mà biến gỗ thành than củi, ngày nay được gọi là nhiệt phân chậm (slow pyrolysis), thì rất lãng phí năng lượng, như chúng ta đã thấy.
Lên men để sản xuất ethanol
Lên men là một quá trình xử lí kỵ khí sinh học trong đó các loại đường (thí dụ như C6H12O6) được biến thành cồn bởi hoạt động của những vi sinh vật, thường là men Sản phẩm được yêu cầu, ethanol (C2H5OH), được tách ra từ những thành phần khác bởi sự chưng cất Không như methanol, ethanol không thể thay thế hoàn toàn cho xăng dầu, nhưng nó có thể được dùng như một dầu lửa (gasoline) mở rộng: xăng dầu chứa đến 26% ethanol – hoặc có thể hơn trong tương lai Với những thay đổi động cơ phù hợp (chỉnh lại máy, …) nó cũng có thể được sử dụng trực tiếp
Những loại dầu thực vật đến diesel sinh học
Những loại dầu là hợp chất được gọi là những triglixerit, chất mà những phân tử to lớn là kết quả của những axit hữu cơ khác nhau đã kết hợp với glixerin (một loại cồn) Những thành phần chính của dầu diesel, thường được gọi là các ête, là những axit hữu cơ kết hợp với những chất khác, những loại cồn thắp sáng Quá trình chuyển đổi, được gọi là sự chuyển đổi ete hóa (transesterification), gồm việc thêm methanol hoặc ethanol vào dầu thực vật.
Tại châu Âu, tiềm năng của ete metyla bã nho (rape methyl ester – RME) từ bã nho đã phát triển trên phần đất trừ ra đã sinh lợi Tại Pháp toàn bộ diesel chứa 5% RME, và dầu từ bã nho tại vương quốc Anh được xuất khẩu sang Pháp Tại Mỹ, sản phẩm được dựa vào dầu từ đậu nành và tái chế dầu ăn Chính phủ vương quốc Anh cũng thích thú lựa chọn này cho những dầu thải từ các cửa hàng khoai tây rán,
Ví dụ về việc tính toán, khai thác năng lượng từ sinh khối
8.4.1 Cách tính toán xây dựng hầm biogas
Ngoài việc sản xuất điện năng, từ sinh khối ( phân đông vật) có thể chuyển hóa thành khí gas như đã nói ở trên để phục vụ nhu cầu sinh hoạt trong đời sống được sử dụng phổ biến Có thể phân loại thành 2 dạng bể biogas là dạng vòm cố định ( Hình 8.10) và bể biogas theo dạng mái vòm nổi
8.4.2 Nhà máy phát điện trấu và bã mía
Hệ thống phát điện sinh khối với nhiên liệu bã mía và trấu
Hệ thống phát điện sinh khối bao hàm các yếu tố: thu gom nhiên liệu, vận chuyển nhiên liệu và xử lý nhiên liệu trong quá trình phát điện Hệ thống phát điện sinh khối được mô tả tổng quan như:
Các yếu tố của hệ thống phát điện sinh khối
Chu trình công nghệ khí hoá sinh khối BIG/CCa
Chu trình công nghệ khí hoá sinh khối với áp suất khí quyển BIG/CCp
- Nhà máy điện chỉ phải tính đến các yếu tố cấu thành chi phí như:
+ Chi phí thu mua nhiên liệu trấu, thu mua nhiên liệu bã mía.
+ Chi phí vận chuyển nhiên liệu trấu, vận chuyển nhiên liệu bã mía.
+ Chi phí khấu hao đầu tư nhà máy điện sinh khối, lãi suất ngân hàng.
+ Chi phí vận hành và bảo trì bảo dưỡng
- Chi phí vận chuyển nhiên liệu :
- Khấu hao chi phí đầu tư
ĐÁNH GIÁ KHÍ THẢI VÒNG ĐỜI
Giới Thiệu
LCA (Life-Cycle analysis) dùng để phân tích vòng đời và đánh giá vòng đời của sản phẩm Tuy nhiên, nó là hai khái niệm khác nhau: phân tích vòng đời là phân tích khoa học và kỹ thuật của các tác động liên quan đến một sản phẩm hay một hệ thống, đánh giá vòng đời là đánh giá mang tính chính trị dựa trên sự phân tích.
Các hệ thống năng lượng là đối tượng nghiên cứu đầu tiên của LCA, nhằm xác định các yếu tố môi trường và xã hội có liên quan ví dụ như đối với sức khỏe, hay nói cách khác bao gồm các tác động chưa được phản ánh về giá trên thị trường Chủ yếu tập trung vào sự khác biệt lớn giữa chi phí trực tiếp và chi phí đầy đủ.
Xác định mục đích và phạm vi LCA
Đầu tiên xây dựng một chiến lược đánh giá vòng đời sản phẩm là nhằm xác định mục đích phân tích Một số có thể được tính đến:
(a) xác định tác động từ các phương pháp sản xuất khác nhau để cùng tạo ra một sản phẩm. (b) xác định tác động từ các sản phẩm khác nhau phục vụ cùng một mục đích.
(c) xác định tất cả các tác động từ khía cạnh kinh tế, ví dụ như ngành năng lượng,…
(d) xác định tất cả các tác động từ toàn bộ hệ thống xã hội và hoạt động của nó.
Nếu mục đích là (a) hoặc (b), thì phân tích gọi là sản phẩm LCA, nếu mục đích (c) hoặc (d) gọi là hệ thống LCA Phần trình bày sẽ tập trung vào các nghiên cứu liên quan đến mục (c) phân tích công suất điện tạo ra bởi một nhà máy điện cụ thể với các quá trình như mật độ nước lưu thông, hoặc công suất của nhà máy, hoặc các vật liệu cách điện và điểm làm việc,… Trong đó, chúng ta sẽ nói về một chuỗi duy nhất các quá trình biến đổi năng lượng Ta có các loại phân tích sau: phân tích chuỗi (với các dây chuyền) phân tích cấp độ của hệ thống (mỗi thiết bị xử lý độc lập) phân tích một phần hệ thống (ví dụ như giới hạn trong lĩnh vực năng lượng).
Trong phân tích chuỗi (A), bao gồm những chuỗi tác động chính như Hình 9.1 Ví dụ, nếu thiết bị được sử dụng trong một chuỗi là nhà máy lọc dầu bán 20% tổng sản lượng, sau đó nhà máy sẽ phải chịu 20% cho mỗi tác động của mình (môi trường, xã hội) Mỗi thành phần vật lý của chuỗi sẽ thông qua một số giai đoạn vòng đời, từ hoạt động xây dựng đến thời gian hoạt động và bảo trì, phát triển thành các giai đoạn sửa chữa lớn hơn hoặc tháo dỡ một phần rồi cuối cùng là ngừng hoạt động.
Mỗi giai đoạn có đầu vào như là nguyên liệu, năng lượng và lao động tương ứng đầu ra là các chất ô nhiễm và các thành phần hữu ích bao gồm trong đó các thành phần tích cực và tiêu cực tác động đến môi trường và xã hội.
Tổng quan LCA
Lịch sử của LCA trải qua hai con đường khác biệt Một là liên quan đến năng lượng LCAs, phát triển thành chuỗi phân tích mà không có tác động của yếu tố môi trường và xã hội Một con đường khác là liên quan đến sản phẩm LCA và phát triển mạnh trong các ngành công nghiệp hóa chất và thực phẩm Một vài yếu tố được nghiên cứu trong LCA.
- Tác động kinh tế như là yếu tố then chốt trong toàn nền kinh tế quốc gia bao gồm các câu hỏi lien quan đến khoảng chi trả từ nước ngoài và việc làm.
- Tác động môi trường, ví dụ như đất sử dụng, tiếng ồn, tác động trực quan, ô nhiễm đất ở địa phương, nước, khí biota, ô nhiễm toàn cầu và các tác động lên hệ thống bầu khí quyển như thay đổi khí hậu.
- Tác động xã hội; liên quan các vần đề làm thỏa mãn như tác động đến sức khỏe và môi trường làm việc, rủi ro, ảnh hưởng của các vụ tai nạn lớn.
- Tác động bảo mật, bao gồm cả vấn đề an ninh và an toàn chống lại các hành động tiêu cực, các hành động khủng bố, vv.
- Khả năng thích ứng, tức là nhạy cảm đối với hệ thống bị lỗi, những kế hoạch và thay đổi trong tương lai không chắc chắn trong tiêu chí đánh giá tác động.
- Tác động của sự phát triển (ví dụ như tính thống nhất của một sản phẩm hay một công việc cho mục tiêu của một xã hội nhất định).
- Tác động chính trị bao gồm các yêu cầu điều khiển, và sự cởi mở để phân cấp trong cả hai vấn đề thể chất và ra quyết định.
Lựa chọn bối cảnh
Khi mục đích của LCA là để có được công nghệ năng lượng và hệ thống đánh giá, nên cố gắng tránh sử dụng các dữ liệu phụ thuộc quá nhiều vào các trang web cụ thể.
Dữ liệu thường chỉ phụ thuộc vào các đặc tính vật lý của một cơ sở nhất định và không phải trên trang web.
Vấn đề tập hợp
• Tập hợp trên các công nghệ
• Tập hợp các trang web
• Tập hợp theo thời gian
• Tập hợp trên các thiết lập xã hội
Công nghệ và tổ chức
• Loại và quy mô của công nghệ
• Thời đại của công nghệ
• Các chính sách bảo trì của nhà nước
• Kết hợp công nghệ với các cấp độ kỹ năng có sẵn
• Cài đặt quá trình quản lý và kiểm soát
• Đặc điểm địa hình, vị trí của đường sông, nước ngầm,v.v
• Chế độ khí hậu: nhiệt độ, bức xạ mặt trời, điều kiện nước – gió, mây che phủ, lượng mưa, không khí Thiết lập xã hôi
• Quy mô và sự đa dạng của xã hội
• Mục tiêu và giai đoạn phát triển
• Các loại hình, các tổ chức và cơ sở hạ tầng của chính phủ
• Các giá trị, thái độ và mục tiêu các nhân
• Mức độ tham gia, mức độ phân cấp ra quyết định
Chuỗi tính toán
Phương pháp đường bao gồm tính toán cho mỗi bước trong vòng đời của sản phẩm, lượng phát thải và các tác động trực tiếp khác gây ra vòng đời của sản phẩm, sau đó tác động trực tiếp đến hệ sinh thái và hoạt động con người.
Ma trận tính toán
Trong thực tế, mối quan hệ giữa đầu vào và đầu ra của một thiết bị nhất định, không phải là tuyến tính mà là phi tuyến, vì vậy trong đa số trường hợp ta sử dụng ma trận tính toán để xác định vòng đời sản phẩm Mỗi phần tử trong ma trận này cho biết tất cả các tác động được sinh ra do mỗi chuỗi vòng đời.
Giao tiếp với người ra quyết định
Mục đích của LCA là để tạo điều kiện ra quyết định.
CƠ CHẾ PHÁT TRIỂN SẠCH
Tổng quan
CDM là một chứng nhận xuất phát từ Nghị định thư Kyoto về hạn chế mức phát thải khí nhà kính, thuộc Công ước khung của Liên hợp quốc về Biến đổi khí hậu (UNIFCCC).Nghị định thư Kyoto buộc các nước ký kết thuộc nhóm các nước giảm phát thải bắt buộc phải giảm đi khối lượng khí nhà kính do nước mình phát ra theo các hạn ngạch được thỏa thuận, khi một dự án là CDM thì nó sẽ được xác nhận khối lượng giảm phát khí thải nhà kính tính theo CERs (số tấn khí CO2 giảm phát được chứng nhận) từ đó chủ dự án có thể đem khối lượng CERs này để tham gia vào Thị trường Cacbon (CM) để bán khối lượng giảm phát này cho các nước buộc giảm phát thải để kiếm lợi nhuận, đồng thời các nước đó cũng sẽ đạt được mức giảm phát thông qua khấu hao vào khối lượng CERs đã mua.
Việt Nam đã phê chuẩn UNFCCC tháng 11 năm 1994 và phê chuẩn Nghị định thưKyoto tháng 9 năm 2002 với tư cách là thành viên thuộc nhóm các nước không bắt buộc giảm khí thải, tham gia phát triển các dự án CDM thì chúng ta sẽ thêm được một nguồn lực to lớn từ vốn đầu tư cho đến lợi nhuận từ mua bán CERs là một lợi ích to lớn để phát triển thêm nguồn điện năng đang thiếu hụt trong nước.
Tổng quan nghị định thư Kyoto
10.2.1 Tình trạng khí thải CO2 trên thế giới.
Trong vòng 4,5 tỉ năm tồn tại, trái đất đã có những chu kỳ nóng lên rồi lạnh đi Từ thời điểm cuối của thời kỳ băng hà cuối cùng, cách đây khoảng 13000 năm, trái đất đã nóng lên trung bình 4°C Ngày nay trái đất nóng lên nhanh chóng Trong 1 thế kỷ nhiệt độ của trái đất đã tăng lên 0,5°C Phân tích mẫu lấy ra từ băng hà cho thấy kỷ nguyên của chúng ta nóng nhất từ hơn 600 năm và 20 năm cuối cùng của thế kỷ XX, sự gia tăng nhiệt độ đã vượt qua mọi kỷ lục với đỉnh cao là năm 1998.
Các nghiên cứu về diễn biến khí hậu cho thấy mối quan hệ trực tiếp giữa nồng độCO2 trong khí quyển và sự dao động chu kỳ của nhiệt độ trong vòng 150 000 năm gần đây Nếu nồng độ CO2 tăng lên gấp đôi sẽ làm gia tăng nhiệt độ trung bình của mặt đất lên 2,8°C Điều này sẽ làm đảo lộn khí hậu trên hành tinh.
10.2.2 Sự gia tăng của mực nước biển.
Người ta ước tính đại dương hấp thụ trên 80% năng lượng cấp thêm vào hệ thống khí hậu Sự gia tăng nhiệt độ đại dương khiến nước giãn nở và làm tăng cao mực nước biển Các số liệu nghiên cứu do vệ tinh cung cấp cho thấy trong thế kỷ 20, mực nước biển đã dâng cao khoảng vài chục cm (0,1-0,2m).
Màu sắc trên hình và than đo tương ứng với độ cao hiện tại so với mực nước biển Độ cao càng thấp thì nguy cơ ngập càng cao.
Cơ chế phát triển sạch (CDM)
10.3.1 Tình hình CDM trên thế giới
Ngay sau khi KP có hiệu lực (16/2/2005), các dự án áp dụng theo cơ chế CDM đã được thúc đẩy và triển khai mạnh mẽ ở nhiều nước Sau hơn 5 năm, tính đến tháng 1/9/2010 đã có tổng cộng 2376 dự án CDM được đăng ký chính thức và có hiệu lực thực hiện với lượng giảm phát thải GHG trungbình hàng năm đạt 379,266,112 tấn CO2 quy đổi Trong số 2376 dự án thì hai nước là Ấn độ và Trung Quốc chiếm khoảng một nửa các dự án đã được đăng ký.
Sử dụng hiệu quả phía sản xuất, như:
- Nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng, nhiên liệu cho các nhà máy điện.
- Thu hồi nhiệt từ các nhà máy điện.
- Phát triển các dự án đồng phát năng lượng.
- Chuyển hồi nhiên liệu (từ nhiên liệu có hàm lượng Cacbon cao sang nhiên liệu có hàm lượng Cacbon thấp hơn).
- Đưa vào sử dụng năng lượng tái tạo, gồm:
- Năng lượng gió, mặt trời, thuỷ điện nhỏ, địa nhiệt, năng lượng biển.
- Sinh khối (các phế thải, khí sinh học, nhiên liệu sinh học…).
- Quản lý phía nhu cầu tiêu thụ.
- Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả tại các toà nhà, khách sạn…
- Sử dụng các thiết bị gia dụng có hiệu quả năng lượng cao.
- Giao thông công cộng, xây dựng đường…
- Đưa vào sử dụng các phương tiện có mức phát thải CO2 thấp.
- Chuyển đổi nhiên liệu (nhiên liệu sinh học thay thế xăng dầu).
- Trồng mới và tái trồng rừng
- Trồng mới và tái trồng rừng thương mại.
- Trồng cây ở cấp cộng đồng/xã.
- Giảm các mức phát thải CH4 và N2O từ canh tác, đốt các chất thải trên đồng ruộng Các quy trình công nghiệp
- Công nghiệp xi măng, sắt thép… sử dụng các khí CO2
10.3.2 Quy trình chung của các dự án CDM ở Việt Nam
Hướng dẫn xây dựng các dự án CDM
Những lĩnh vực có thể xây dựng dự án CDM
Theo quy định chung của quốc tế, dự án CDM được xây dựng trong 15 lĩnh vực sau đây:
- Xử lý, loại bỏ rác thải;
- Trồng rừng và tái trồng rừng;
- Khai mỏ hoặc khai khoáng;
- Phát thải từ nhiên liệu (nhiên liệu rắn, dầu, khí);
- Phát thải từ sản xuất và tiêu thụ Halocarbons và Sulphur hexafluoride;
- Các dự án CDM được khuyến khích đầu tư trước hết là dự án ứng dụng công nghệ, kỹ thuật tiên tiến, thân thiện với môi trường, giảm nhẹ phát thải khí nhà kính, giảm ô nhiễm, góp phần bảo vể môi trường, bảo vệ khí hậu, phục vụ phát triển kinh tế xã hội bền vững Địa bàn khuyến khích đầu tư tập trung vào các khu công nghiệp, khu chế xuất, khu công nghệ cao, khu kinh tế, các khu vực có điều kiện kinh tế xã hội khó khăn Các yêu cầu đối với dự án CDM.
Dự án CDM thực hiện tại Việt Nam phải đảm bảo các yêu cầu sau đây:
- Giảm phát thải nhà kính;
- Phù hợp với chương trình, kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội của trung ương, ngành, địa phương;
- Góp phần bảo đảm phát triển kinh tế- xã hội bền vững của Việt Nam (theo các tiêu chí xác định);
- Bảo đảm tính khả thi với công nghệ tiên tiến và có nguồn tài chính phù hợp;
- Lượng giảm phát thải là có thực, mang tính bổ sung, được tính toán và kiểm tra trực tiếp hoặc gián tiếp và có kế hoạch kiểm tra, giám sát cụ thể;
- Không sử dụng kinh phí từ nguồn hỗ trợ phát triển chính thức (ODA) để thu được các
“Giảm phát thải dược chứng nhận” chuyển cho bên đầu tư dự án CDM từ nước ngoài;
- Có báo cáo đánh giá tác động môi trường;
- Được sự ủng hộ của các bên liên quan (các cá nhân, tổ chức hoặc cộng đồng chịu tác động trực tiếp hoặc gián tiếp của các hoạt động dự án).
Chu trình thực hiện một dự án CDM
Về cơ bản, một dự án CDM phải thông qua các bước sau:
- Thiết kế và xây dựng dự án.
