Năng lượng tái tạo chương 6 thủy Điện gv ts trần văn tấn

Các hệ thống thủy điện đầu tiên được xây dựng tại châu Âu và Bắc Mỹ, thường là các thủy điện chảy nhỏ dùng để cung cấp năng lượng cho nhà máy và làng mạc... Đây là yếu tố chính ảnh hưởng

1

TRƯƠNG DUY KHƯƠNG

HỒ THÀNH TÂM

HUỲNH VỈ ĐAN

2

NỘI DUNG :

1.Tổng quan về thủy điện

2 Những khái niệm và nguyên lý, cấu tạo

4 Phân loại thủy điện

5 Các đặc điểm của nhà máy thủy điện

6.Hiệu quả kinh tế và tác động môi trường

7.Thủy điện tại Việt Nam

3

Nhà máy thủy điện là nhà máy sử dụng năng

lượng tiềm năng của nước chảy để phát điện

Nước được trữ trong hồ chứa nước, sau đó

được dẫn qua đường ống hoặc kênh dẫn đến

tuabin, làm quay tuabin và tạo ra điện

Nhà máy thủy điện là nguồn năng lượng tái tạo

quan trọng vì nó không tạo ra khí thải nhà kính

và có thể sản xuất điện một cách liên tục và

đáng tin cậy

1.Tổng quan về thủy điện:

4

- Năng lượng thủy điện:

• Là nguồn năng lượng tái tạo được tạo ra

từ năng lượng của nước chảy

• Nước chảy có thể được sử dụng để quay

tuabin nước, tạo ra điện năng

• Năng lượng thủy điện là một nguồn

năng lượng sạch, không phát thải khí

nhà kính

2 Những khái niệm về thủy

điện

5

- Nhà máy thủy điện:

• Là nơi sản xuất điện năng từ năng lượng thủy điện

• Các thành phần chính của nhà máy thủy điện bao gồm

đập, hồ chứa nước, ống dẫn nước, tua bin nước, máy phát

điện, hệ thống điều khiển và đường dây điện

• Nhà máy thủy điện có thể được phân loại theo công suất

thành nhà máy thủy điện lớn, nhà máy thủy điện vừa và

nhà máy thủy điện nhỏ

6

- Ống dẫn nước:

• Dẫn nước từ hồ chứa đến tua bin nước

• Ống dẫn nước thường được làm bằng thép hoặc bê tông cốt thép

• Đường kính và chiều dài của ống dẫn nước phụ thuộc vào lưu lượng nước

và công suất của nhà máy

- Hồ chứa nước:

• Là nơi lưu trữ nước được

chặn bởi đập thủy điện

- Tua bin nước:

• Là thiết bị biến đổi năng

lượng của nước chảy thành

năng lượng cơ học

• Có nhiều loại tua bin nước

khác nhau như tua bin

Pelton, tua bin Francis, tua

bin Kaplan,

• Loại tua bin sử dụng phụ

thuộc vào lưu lượng nước,

độ cao và công suất của

• Công suất của máy phát điện phụ thuộc vào công suất của nhà máy

-Máy biến áp:

• Đặt ở trong nhà máy

điện, tạo ra dòng điện xoay chiều AC

• Chuyển đổi dòng điện

đi qua thành dòng điện

có điện áp cao hơn

9

- Hệ thống điều khiển:

• Điều khiển hoạt động của

các thiết bị trong nhà máy

thủy điện như đập, cửa van,

tua bin, máy phát điện,

• Hệ thống điều khiển đảm

bảo nhà máy hoạt động an

toàn, hiệu quả và đáp ứng

nhu cầu về điện năng

- Đường dây điện:

• Dẫn điện năng từ nhà máy

thủy điện đến nơi tiêu thụ

• Điện áp của đường dây

điện phụ thuộc vào khoảng

cách giữa nhà máy và nơi

tiêu thụ

10

Quá trình vận hành nhà máy thủy điện gồm có bốn giai đoạn chính:

Giai đoạn 1 Dòng

nước với áp lực lớn chảy qua các ống thép lớn được gọi là ống dẫn nước có áp tạo ra các cột nước khổng lồ với

áp lực lớn đi vào bên trong nhà máy

Giai đoạn 2 Nước chảy

mạnh làm quay tuabin của máy phát điện, năng lượng cơ học được

chuyển hóa thành điện năng

Giai đoạn 3 Điện tạo

ra đi quá máy biến áp

để tạo ra dòng điện cao

thế

Giai đoạn 4 Dòng

điện cao thế sẽ được

kết nối vào mạng lưới

phân phối điện và

truyền về các thành

phố

11

-Lịch sử thủy điện bắt đầu từ thời cổ đại với việc sử dụng nước để điều khiển

thiết bị cơ học

-Tuy nhiên, thủy điện hiện đại phát triển từ thế kỷ 19 đến nay Dưới đây là

tổng quan về quá trình phát triển của thủy điện

12

+ Thời kỳ cổ đại: Trong các nền văn minh cổ đại như Ai Cập, Hy Lạp và La Mã,

nước đã được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các thiết bị như bánh xe

nghiền hoặc máy bơm nước

13

+ Thế kỷ 19: Sự phát triển của công

nghiệp đã thúc đẩy sự quan tâm đến việc

tận dụng năng lượng thủy điện Các hệ

thống thủy điện đầu tiên được xây dựng

tại châu Âu và Bắc Mỹ, thường là các

thủy điện chảy nhỏ dùng để cung cấp

năng lượng cho nhà máy và làng mạc

14

+ Thế kỷ 20: Sự phát triển của công nghệ và kỹ

thuật đã mở ra các khả năng mới cho việc xây

dựng các thủy điện lớn Trong thời kỳ này, các

dự án thủy điện ngưng đọng lớn đã xuất hiện,

như thủy điện Hoover ở Mỹ và thủy điện Aswan

ở Ai Cập

Hoover ở Mỹ

Aswan ở Ai Cập

15

- Sau Chiến tranh thế giới thứ hai:

+ Sự phát triển của các quốc gia phát triển và nhu cầu về năng

lượng đã thúc đẩy việc xây dựng nhiều thủy điện lớn trên toàn

thế giới

+ Các dự án như thủy điện Itaipu trên biên giới giữa Brazil và

Paraguay là một ví dụ điển hình

16

- Thế kỷ 21:

+ Trong thế kỷ này, với sự gia tăng của lo ngại về biến đổi khí hậu và nhu cầu

về năng lượng sạch, thủy điện lại trở thành một phần quan trọng của phát triển

năng lượng tái tạo

+ Công nghệ thủy điện tiên tiến hơn đã được phát triển để tăng cường hiệu

suất và giảm ảnh hưởng đến môi trường

17

Lịch sử phát triển thủy điện ở Việt Nam

Thời kỳ Pháp thuộc (trước 1945):

+Nhà máy thủy điện Ankroet (Đà Lạt) được xây dựng vào năm 1943, đánh dấu công trình thủy điện đầu tiên ở Việt Nam

Giai đoạn 1954-1975:

+Miền Bắc xây dựng các nhà máy thủy điện nhỏ như Thác Bà (Yên Bái) và Thác Mơ (Hòa Bình)

Miền Nam phát triển thủy điện với nhà máy Đa Nhim (Lâm Đồng)

+Nhiều dự án lớn được triển khai như Sơn La, Lai Châu, Ialy và Sông Ba Hạ.

+Việt Nam tiếp tục đầu tư vào các dự án thủy điện vừa và nhỏ để đáp ứng nhu cầu năng lượng

-Thủy điện hiện đóng góp quan trọng vào hệ thống năng lượng quốc gia, góp phần phát triển kinh

tế và bảo vệ môi trường

19

4.1 Phân loại theo công suất:

4.3 Phân loại theo kết cấu nhà máy:

4.2 Phân loại thủy điện theo cột nước:

4 Phân loại thủy điện:

20

4.1 Phân loại theo công suất:

-Công suất là một trong những tiêu chí quan trọng nhất để phân loại thủy điện

Thủy điện nhỏ là nguồn

năng lượng tái tạo

21

-Thủy điện nhỏ:

+ Đặc điểm: Thường được xây dựng trên các sông suối nhỏ, có cấu tạo đơn giản, chi phí đầu tư thấp + Ưu điểm: Dễ dàng thi công, vận hành, ít tác động đến môi trường.

+Nhược điểm: Công suất nhỏ, hiệu quả kinh tế thấp.

VD: Thủy điện Sông Trầu là nhà máy thủy điện nhỏ có công suất 0,8 MW.

22

-Thủy điện vừa:

+ Đặc điểm: Thường được xây dựng trên các sông suối vừa, có cấu tạo phức tạp hơn thủy điện nhỏ,

chi phí đầu tư cao hơn

+ Ưu điểm: Công suất lớn hơn thủy điện nhỏ, hiệu quả kinh tế cao hơn.

+ Nhược điểm: Tác động đến môi trường lớn hơn thủy điện nhỏ.

VD: Thủy điện Tuyên Quang là nhà máy

thủy điện có công suất 342 MW

23

-Thủy điện lớn:

+Đặc điểm: Thường được xây dựng trên các sông lớn, có cấu tạo phức tạp, quy mô hoành tráng,

chi phí đầu tư rất cao

+Ưu điểm: Công suất lớn, đóng góp quan trọng vào hệ thống điện quốc gia, có thể kết hợp với

các mục đích khác như tưới tiêu, du lịch

+Nhược điểm: Tác động đến môi trường lớn, chi phí đầu tư cao, thời gian thi công dài.

VD: Thủy điện Sơn La có công suất lắp đặt

2.400 MW.

24

4.1.3 Ý nghĩa của việc phân loại thủy điện theo công suất:

-Giúp lựa chọn loại thủy điện phù hợp với điều kiện địa hình, nguồn nước và nhu cầu sử dụng điện.-Giúp đánh giá hiệu quả kinh tế và tác động môi trường của các nhà máy thủy điện

-Giúp lập kế hoạch phát triển thủy điện hợp lý và bền vững

25

4.2 Phân loại thủy điện theo cột nước:

4.2.1 Khái niệm:

Cột nước (head) trong thủy điện là chiều cao nước rơi từ điểm cao nhất (hồ chứa hoặc nguồn đầu

vào) xuống điểm thấp nhất (vị trí tuabin) Đây là yếu tố chính ảnh hưởng đến áp lực, năng lượng

tiềm năng của nước và công suất, hiệu quả của nhà máy thủy điện

4.3 Phân loại theo kết cấu nhà máy:

Nhà máy thủy điện

Nhà máy thủy điện

kiểu tích năng:

27

Nhà máy thủy điện ngang đập: nhà máy nằm trong đập, có kết cấu phức tạp, cột nước khoảng 35-40m.

Nhà máy thủy điện kiểu đập:

28

Nhà máy thủy điện sau đập: nhà máy nằm sau đập dâng nước, với cột nước khoảng 35-40m Khi cột

nước cao, nhà máy phải nằm sau đập và đôi khi đường dẫn nước không đi qua đập mà đi vòng ngoài (như ở Hòa Bình)

29

Nhà máy thủy điện đường dẫn:

Nhà máy thủy điện có thể xây dựng nối tiếp trên cùng một dòng sông gọi là hệ thống khai thác bậc

thang, trong trường hợp đó công suất của mỗi nhà máy tăng lên do khả năng điều tiết năng lượng của

dòng chảy tốt hơn

Đường ống thủy áp

Nhà máy thủy điện kiểu tích năng:

Nhà máy thủy điện tích năng có hồ chứa hoạt động theo hai quá trình:

+Giờ cao điểm: sử dụng nước từ hồ để chạy tuabin và phát điện.

+Giờ thấp điểm: dùng điện từ hệ thống để bơm nước lên hồ.

-Nhà máy thủy điện tích năng giúp san phẳng đồ thị phụ tải, giảm tổn thất công suất và nâng cao hiệu quả của hệ thống điện

31

5.1 Sử dụng nguồn thủy năng dồi dào của thiên nhiên:

Nhà máy thủy điện sử dụng năng lượng nước tự nhiên, nguồn vô tận và phong phú, không cần

vận chuyển nhiên liệu Khác với nhà máy nhiệt điện (than, dầu, khí đốt) có nguồn nhiên liệu

hạn chế, thủy điện tiết kiệm nhiên liệu và chi phí, giảm giá thành điện năng, có lợi cho kinh tế

quốc dân

5 Các đặc điểm của nhà máy thủy điện:

32

5.2 Vận hành đơn giản, an toàn, dễ dàng tự động hóa, chi phí cho

quản lý lao động nhỏ:

Thời gian mở và ngừng máy ngắn, hiệu suất cao (80-90%) và ít phụ thuộc vào tình trạng làm việc Thiết bị đơn giản hơn nhiệt điện, nên tự động hóa cao hơn Năng suất lao động cao hơn vì không cần khai thác, vận chuyển, bảo quản, chế biến nguyên liệu hay vận hành lò hơi

33

5.3 Giá thành điện năng ở nhà máy thủy điện thường thấp hơn nhiều

so với nhà máy nhiệt điện

Nước là một loại nhiên liệu không phải khai thác, vận chuyển, chế biến, bảo quản do khả năng thực hiện tự động hóa cao, nhân công phục vụ ít Khối lượng thiết bị ít nên chi phí cho thiết bị, khấu hao nhỏ

34

5.4 Vốn đầu tư lớn, thời gian xây dựng lâu hơn nhà máy nhiệt điện

Các công trình thủy điện đòi hỏi một khối lượng xây dựng lớn, chi phí nhiều, thời gian thăm dò

xây dựng lâu

35

5.5 Nhà máy thủy điện thường lợi dụng tổng hợp

-Khi xây dựng nhà máy thủy điện thường lợi dụng tổng hợp các nhiệm vụ sau:

Thủy lợi: Đập thủy điện tạo hồ chứa lớn, giữ nước mùa lũ để tưới tiêu mùa khô, tăng năng suất.

Chống lũ: Hồ chứa trữ nước mùa lũ, giảm mức nước lũ hạ lưu, hạn chế lũ lụt.

Giao thông: Hồ chứa tạo điều kiện cho thuyền bè đi lại, kết hợp xây đường sắt, đường bộ, cầu qua

sông

Chăn nuôi: Hồ chứa lớn là nơi nuôi cá tốt.

36

6.1 Hiệu quả kinh tế:

* Nguồn năng lượng tái tạo:

• Thủy điện cung cấp nguồn năng lượng tái tạo, giúp giảm sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng không tái tạo như than đá hoặc dầu mỏ

* Chi phí vận hành thấp

• Một khi nhà máy thủy điện đã được xây dựng, chi phí vận hành và bảo dưỡng thường thấp hơn so với các loại nguồn năng lượng khác

* Tạo việc làm

• Xây dựng và vận hành nhà máy thủy điện tạo ra nhiều việc làm cho cộng

đồng địa phương, từ việc xây dựng đến việc duy trì và vận hành

6 Hiệu quả kinh tế và tác động môi trường.

37

*Chi phí vận hành

và bảo dưỡng

• Chi phí duy trì hoạt động bao gồm chi phí vận hành, bảo dưỡng

và sửa chữa định kỳ

38

*Hiệu suất của

*Giá điện

• Giá bán điện và các chính sách liên quan của chính phủ cũng ảnh hưởng trực tiếp đến lợi

nhuận của nhà máy

*Chi phí vận chuyển điện năng

• Chi phí vận chuyển điện năng từ nhà máy đến điểm tiêu

dùng cũng ảnh hưởng đến hiệu quả kinh tế

39

6.2.Tác động môi trường

*A Tác

động tích

cực

Nguồn năng lượng tái tạo: Thủy điện được coi là một nguồn

năng lượng tái tạo, không gây ra khí thải nhà kính trong quá trình sản xuất điện Điều này giúp giảm phát thải và ảnh hưởng đến

biến đổi khí hậu

Hồ chứa nước: Việc xây dựng các hồ chứa nước để tạo ra năng

lượng thủy điện có thể tạo ra các hồ nước mới, cung cấp nguồn nước cho việc tưới tiêu, sử dụng trong sản xuất nông nghiệp và sinh hoạt, và cung cấp môi trường sống cho động và thực vật

Không phát thải carbon: Thủy điện không phát thải khí carbon,

giúp giảm lượng khí nhà kính và đóng góp vào việc kiểm soát biến đổi khí hậu

40

Hình ảnh khi đập thủy điện mở cống

41

Thay đổi dòng chảy sông: Xây dựng đập thủy điện có thể làm thay đổi

dòng chảy của sông, ảnh hưởng đến hệ sinh thái và đời sống của động vật

và thực vật sống dọc theo sông

Ảnh hưởng đến hệ sinh thái sông: Xây dựng các công trình thủy điện có

thể gây ra sự biến đổi môi trường đối với dòng chảy sông, sinh vật sống trong nước và cảnh quan địa phương

Ảnh hưởng đến di cư cá và động vật: Việc xây dựng các công

trình thủy điện có thể cản trở sự di cư của cá và động vật sống trong sông, gây ra ảnh hưởng đến hệ sinh thái sông.

Thay đổi sinh thái: Sự thay đổi dòng chảy nước và môi trường

sống do xây dựng đập thủy điện có thể ảnh hưởng đến sinh thái của khu vực lân cận, gây ra sự mất mát đa dạng sinh học.

Ảnh hưởng đến di cư cá và động vật nước: Xây dựng đập có thể

làm thay đổi con đường di cư của cá và các loài động vật nước khác, ảnh hưởng đến chu kỳ sinh sản và số lượng của chúng

*B Tác động tiêu cực:

42

Ảnh hưởng đến cộng đồng địa phương: Việc xây dựng và

vận hành nhà máy thủy điện có thể ảnh hưởng đến cộng đồng địa phương thông qua việc tái định cư, mất mát nguồn lợi, và thay đổi cơ cấu kinh tế

An ninh lương thực: Thủy điện có thể ảnh hưởng đến an ninh

lương thực bằng cách ảnh hưởng đến khả năng trồng trọt và đánh bắt cá

*C Tác động xã hội

43

Để đạt được sự cân bằng giữa hiệu quả kinh tế và bảo vệ môi trường, các

nhà quản lý thường cần thực hiện các biện pháp như đánh giá tác động môi

trường, thiết kế công trình thủy điện sao cho ít ảnh hưởng nhất có thể đến

hệ sinh thái và các cộng đồng địa phương, và phát triển các giải pháp để

giảm thiểu tác động tiêu cực và tăng cường các lợi ích tích cực

45

Nguồn cung cấp năng lượng sạch và bền

vững: Thủy điện là một nguồn cung cấp

năng lượng tái tạo, không gây ra lượng khí

thải carbon lớn như các nhà máy nhiên liệu

hóa thạch Điều này giúp giảm phát thải

carbon và giữ cho môi trường sống của

chúng ta trong sạch hơn

An ninh năng lượng: Việt Nam có

nhiều dòng sông lớn chảy qua, và việc tận dụng nguồn tài nguyên nước này thông qua việc xây dựng nhà máy thủy điện giúp đảm bảo an ninh năng lượng của quốc gia

Phát triển kinh tế khu vực: Xây dựng

và vận hành các nhà máy thủy điện

thường tạo ra các cơ hội việc làm cho

cộng đồng địa phương, đồng thời cung

cấp nguồn thu nhập cho các hộ dân và

doanh nghiệp khu vực

Phòng chống lũ lụt: Các hồ chứa thủy

điện có thể được sử dụng để kiểm soát

lũ lụt, giảm thiểu thiệt hại do mưa lớn

và lũ lụt gây ra

47

Cơ cấu công suất nguồn điện toàn hệ thống, tính

đến cuối năm 2022 (Nguồn: EVN)

Các nhà máy thủy điện của nước ta đóng vai trò quan trọng trong hệ thống điện quốc gia, ngoài việc sản xuất điện năng, còn tích cực tham gia chống lũ, cung cấp nước cho hạ du phục vụ sản xuất công

nghiệp, nông nghiệp và cấp nước sinh hoạt

Đến nay chúng ta đã xây dựng và đưa vào vận hành các nhà máy thủy điện với tổng công suất đạt

22.544 MW (tính đến cuối năm 2022), với sản lượng điện hàng năm cán mốc 75 - 85 tỷ kWh/năm

Đặc biệt, năm 2022 do điều kiện thủy văn thuận lợi, con số này là 95,054 tỷ kWh, chiếm tỷ lệ 35,4%

trong tổng lượng điện năng sản xuất và nhập khẩu toàn hệ thống (năm 2022 điện lượng đạt 268,4 tỷ kWh)

Cơ cấu công suất nguồn thủy điện trong hệ thống điện nước ta tính đến cuối năm 2022 chiếm tỷ lệ chỉ

Dưới đây là danh sách một số nhà máy thủy điện nhỏ ở Việt Nam cùng

với công suất của chúng:

Thủy điện Đăk Sin 1 (Đắk Nông): Công suất 28 MW

Thủy điện Hố Hô (Hà Tĩnh - Quảng Bình): Công suất 14 MW (Lào Cai): Công suất 9,2 MW.Thủy điện Nậm Pung

49

Thủy điện Khe Diên (Quảng Nam): Công suất 9 MW.

Thủy điện Sông Tranh 3 (Quảng Nam): Công suất 62 MW

Thủy điện Sông Con 2 (Nghệ An): Công suất 16 MW

50