Báo cáo học phần năng lượng cho phát triển bền vững chủ Đề các nhà máy Điện gió tại việt nam

Để có thể tối ưu hóa cho hoạt động sản xuất phục vụ cho nhu cầu phát triển thìnguồn năng lượng điện là không thể thiếu, đóng vai trò quan trọng trong quá trình xâydựng đất nước, tạo ra b

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

KHOA CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG

Hà Nội, ngày tháng năm

2 Tại Việt Nam.

II Cấu tạo và nguyên lí hoạt động

1 Cấu tạo của nhà máy điện gió

2 Tua bin gió là gì?

3 Các loại tua bin gió

a, Tua bin gió trục ngang

b, Tua bin gió Savonius

c, Tua bin gió Darrieus

d, Tua bin gió H-Rotor

e, Tua bin gió không cánh

f, Tua bin gió Couter-rotating

4 Cấu tạo của tua bin gió

5 Nguyên lí hoạt động của tua bin gió

III Ưu và nhược điểm của việc sử dụng các nhà máy điện gió

A GIỚI THIỆU.

Xã hội đang phát triển không ngừng với tốc độ cao đòi hỏi sự phát triển củamỗi quốc gia, mỗi con người là vô cùng cần thiết để có thể đi lên bắt nhịp với cuộcsống Để có thể tối ưu hóa cho hoạt động sản xuất phục vụ cho nhu cầu phát triển thìnguồn năng lượng điện là không thể thiếu, đóng vai trò quan trọng trong quá trình xâydựng đất nước, tạo ra bước ngoặt cho nền kinh tế của mỗi quốc gia Nắm bắt được vaitrò của điện, việc nghiên cứu và phát triển năng lượng điện ở nhiều nước trên thế giới

đã trở thành vấn đề mang tính quốc gia được thật sự đầu tư và chú trọng Việt Namcũng là một trong số đó Kể từ khi những nhà máy điện đầu tiên được ra đời cho đếnnay chúng ta đã phát triển nền công nghiệp năng lượng một cách vượt bậc không thuakém so với các nước phát triển mặc dù chúng ta phải chịu hậu quả do các cuộc chiếntranh lớn làm cho nền kinh tế bị trì trệ không thể phát triển Nhiệt điện, thủy điện làhai hình thức sản xuất điện bao phủ rộng khắp cả nước chiếm phần lớn nguồn điệncung ứng cho hoạt động sản xuất và sinh hoạt ở nước ta Trong những năm gần đây,nắm rõ được tình hình phát triển của thế giới cũng như có được nhận thức về tác độngcủa sản xuất điện tới môi trường, các nguồn năng lượng tái tạo đang dần được nghiêncứu và tiến hành nhân rộng ở khắp mọi miền đất nước Điện gió ở Việt Nam thuộcnhóm công nghiệp năng lượng mới nổi, được nhập cuộc theo sự phát triển nguồn nănglượng tái tạo chung của thế giới, sự nhập khẩu khoa học kỹ thuật, đồng thời đáp ứngnhu cầu phát triển nguồn năng lượng khi các nguồn thủy điện lớn đã khai thác hết,các thủy điện nhỏ không đảm bảo lợi ích mang lại so với thiệt hại môi trường mà nógây ra Mặt khác Việt Nam có tiềm năng lớn về năng lượng mặt trời và gió, do ở gầnxích đạo và tồn tại những vùng khô nắng nhiều và gió có hướng tương đối ổn địnhnhư các tỉnh nam Trung Bộ Vì thế điện gió cùng với điện mặt trời đang được Nhànước Việt Nam khuyến khích phát triển, thể hiện ở Quyết định 2068/QĐ-TTg ngày25/11/2015 của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Chiến lược phát triển năng lượng táitạo của Việt Nam đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2050, đảm bảo phát triển nguồnđiện khi dừng các dự án điện hạt nhân và giảm bớt các nhiệt điện đốt hóa thạch.Những ưu đãi về đầu tư xây dựng nhà máy và giá bán điện cho Điện lực Việt Nam đãthu hút sự quan tâm của nhà đầu tư cả trong và ngoài nước Vì thế, tuy chỉ bắt đầu xâydựng nhà máy điện gió từ năm 2012 với nhà máy Điện gió Tuy Phong (nay gọi

là Điện gió Bình Thạnh) , đến giữa năm 2019 đã có vài chục dự án có công suất lắpmáy từ 20 đến 250 MW đã hoặc sắp hoàn thành.Nhược điểm của điện gió là điện năngchỉ được tạo ra khi có gió, và công suất phát ra thay đổi theo mức gió Vùng thuận lợicho đặt nhà máy cũng thường cách xa vùng tiêu thụ Điều này làm cho lưới điện phải

bố trí dẫn truyền điện, và có kế hoạch điều hòa nguồn phát thích hợp để đảm bảo nănglượng cho các phụ tải tiêu thụ

2

Trong số các giải pháp khai thác năng lượng, tác động môi trường của nănglượng gió hiện được coi là tương đối nhỏ Theo đánh giá của Ủy ban Liên chính phủ

về Biến đổi Khí hậu IPCC về tiềm năng ấm lên toàn cầu, tuabin gió có giá trị(gram CO2 tương đương/kWh) trung bình là 12 và 11, tùy thuộc vào vị trí tuabin ởngoài khơi hay trên đất liền So với các nguồn năng lượng carbon thấp khác, tuabingió thuộc số có chỉ số tiềm năng ấm lên toàn cầu thấp nhất trên mỗi đơn vị năng lượngđiện được tạo ra Trang trại gió có thể bao phủ một diện tích đất lớn, nhưng phần dànhcho các trụ gió và cơ sở hạ tầng là nhỏ Vùng đất trong trang trại vẫn có thể dùng chocác hoạt động nông lâm ngư nghiệp khác Tuy nhiên các trang trại trên đất liền có thểtác động đến cảnh quan của vùng Dẫu vậy tác động của khai thác năng lượng gió tớihoàn lưu khí quyển là điều còn đang bỏ ngỏ, chưa được nghiên cứu Khi bị khai thácthì năng lượng chuyển tải mây gió giảm dần theo thời gian, từ đó gây ra biến đổi phân

bố mưa và tuyết Quá trình như vậy, cùng với sự thay đổi do ấm lên toàn cầu, sẽ làmphân bố và kiểu mây, nhất là ở vùng cuối của gió Điều này sẽ tác động ngược lại vàokhí hậu, và sau hàng chục năm tích lũy mới hiện ra hệ quả Đối với trang trại điện giótrên đất liền có thể đánh giá tác động trực tiếp đến thay đổi khí hậu dựa theo diện tíchphát quang để tạo mặt bằng thi công, và đường vận chuyển thiết bị cồng kềnh Phátquang rừng, và tháo khô nước ở các đường vận chuyển, dẫn đến sự chuyển đổi vùngtrang trại từ có rừng che phủ thành đồi núi trọc, làm tăng cường mức khô hạn và nóng

Sự mất khả năng nước ngấm vào đất, sẽ dẫn đến suy thoái thảm thực vật, và là điềulúc lập dự án đã bị bỏ qua Khi nêu các nguồn lợi từ trang trại điện gió, một số dự án

đã nêu rằng các trụ điện gió có thể tạo cảnh quan khác lạ và hấp dẫn đối với khách dulịch, khi đến thăm các thắng cảnh tiềm năng có trong vùng Nó dẫn đến các dự án điệngió phá rừng và chồng lấn lên những khu du lịch Vậy để tránh mắc sai lầm dẫn tớinhững ảnh hưởng không đáng có đến con người và môi trường, chúng ta cần tìm hiểu

về nhà máy điện gió ở Việt Nam từ đó có những hiểu biết nhận thức đúng đắn về vấn

đề này

B NỘI DUNG.

I Các nhà máy điện gió công suất lớn

1.Trên thế giới

Theo Báo cáo Điện gió Toàn cầu năm 2022, tổng công suất điện gió toàn cầu

đã đạt 837 GW vào cuối năm 2021 Điện gió có quỹ đạo tăng trưởng tích cực vớinhiều dự án quy mô lớn đang tiếp tục được đầu tư lắp đặt

 Trang trại gió Cam Túc (Trung Quốc)

Trung Quốc đang dẫn đầu thế giới về tổng công suất lắp đặt điện gió, đồng thời

là quốc gia đang sở hữu trang trại điện gió lớn nhất thế giới: Trang trại gió Cam Túchay Cơ sở phong điện Jiuquan Tổ hợp này đang hoạt động với công suất 10 GW, tổngcông suất dự kiến là 20 GW Nó gồm 7.000 tua-bin gió được lắp đặt trên nhiều tỉnhthành như Cam Túc, Hà Bắc, Sơn Đông, Giang Tô… của Trung Quốc Dự án đượcphê duyệt năm 2009 và hoàn thành giai đoạn đầu tiên vào tháng 11/2010 với 5,16 GW– tương ứng với 3.500 tua-bin gió Năm 2012, với 6 GW, công suất trang trại điện gióCam Túc đã tương đương tổng công suất điện gió của toàn Vương quốc Anh thời điểm

đó Tháng 6/2021, Trang trại gió Cam Túc chính thức cán mốc 10 GW

Trang trại gió Cam Túc – Trung Quốc

 Công viên điện gió Jaisalmer – công suất 1,6 GW, Ấn Độ

4

Dự án có tổng công suất 1.600 MW, là tổ hợp các các trang trại gió nằm trongquận Jaisalmer của Rajasthan, Ấn Độ Đây được biết đến là trang trại gió lớn thứ haithế giới đang vận hành và là trang trại điện gió lớn nhất Ấn Độ.

Công viên điện gió Jaisalmer - Ấn độ

Tại Ấn Độ còn có trang trại điện gió Muppandal có tổng công suất 1.500 MW,gồm nhóm các nhà máy điện gió ở quận Kanyakumari, bang Tamil Nadu Dự án đượcphát triển bởi Cơ quan Phát triển Năng lượng Tamil Nadu (TEDA) Trang trại sử dụngnhiều tuabin công suất từ 200 kW đến 1.650 kW Đặc biệt, do được phát triển từ năm

1986, trang trại điện gió Muppandal đang sở hữu những tua-bin lâu đời nhất tại quốcgia này

Trang trại điện gió Muppandal - Ấn Độ

 Trung tâm năng lượng gió Alta – công suất 1,548 MW, Mỹ

Trung tâm Năng lượng gió Alta (AWEC) ở Tehachapi, Kern County, California, cócông suất hoạt động là 1.548MW Năm giai đoạn đầu tiên của AWEC đã được vậnhành vào năm 2011.Hai giai đoạn bổ sung đã được lắp đặt trong năm tiếp theo Giaiđoạn đầu tiên bao gồm 100 tuabin GE 1,5MW SLE Sáu giai đoạn hoạt động khácđược lắp đặt với tuabin Vestas V 90-3.0MW Các giai đoạn thứ bảy, thứ tám và thứchín hoạt động với cùng một tuabin Vestas Hai giai đoạn cuối đã được lắp đặt cáctuabin GE 1,7MW và GE 2,85 MW Trang trại điện gió trên bờ ban đầu được pháttriển bởi Terra-Gen Power, nhưng sau đó công ty đã phân phối lại các giai đoạn khácnhau của dự án cho các công ty khác nhau NRG Renew sở hữu và vận hành trang trạiđiện gió 948MW, BHE Renewables sở hữu và vận hành 300MW và EverPower sở hữu

và vận hành 150MW 150MW còn lại được sở hữu và vận hành bởi BrookfieldRenewable Energy Partners

Trung tâm năng lượng gió Alta – Mĩ

 Hai trang trại điện gió ngoài khơi lớn nhất thế giới: Hornsea 1 và Hornsea 2 Hai trang trại điện gió ngoài khơi lớn nhất thế giới đều nằm tại Anh Trong đó,Hornsea 2 với công suất 1,32 GW hiện là dự án gió ngoài khơi lớn nhất thế giới Dự ánđược thông qua năm 2016, trải rộng trên diện tích 462 km2 với tổng cộng 165 tua-binSiemens Gamesa, mỗi tuabin có công suất cực đại 8 MW Dự án này có thể cung cấp

đủ điện cho hơn 1,3 triệu hộ gia đình ở Anh

Trước khi Hornsea 2 đi vào hoạt động, kỷ lục trang trại điện gió ngoài khơi lớnnhất thế giới thuộc về Hornsea 1 với công suất 1,2 GW Đây cũng là trang trại điện gió

6

ngoài khơi đầu tiên trên toàn cầu vượt công suất 1 GW Hornsea 1 nằm ngoài khơi bờbiển Yorkshire, có diện tích 407 km2 và bao gồm 174 tuabin 7 MW của Siemens Dự

án phát điện từ tháng 2/2019

2 Tại Việt Nam

Theo thống kê của Global Economy, Việt Nam nằm trong TOP 20 các nước vềcông suất điện NLTT trên thế giới Trong đó, năng lượng điện gió chiếm một phầnkhông nhỏ hòa vào lưới điện quốc gia Đóng góp vào sự phát triển thần tốc này khôngthể nhắc tới vai trò của khối doanh nghiệp tư nhân

Nhìn vào sản lượng điện gió trên đồ thị, có thể thấy 3 cái tên đang dẫn đầutrong sản xuất điện gió lần lượt là Trung Nam Group (TNG); Công ty cổ phần cơ điệnlạnh - REE; và TTC Group

 Nhà máy điện gió Trung Nam – Ninh Thuận

Nhà máy điện gió Trung Nam chính thức được khánh thành từ ngày16/4/2021.Qua ba giai đoạn vẫn hành bắt đầu từ năm 2019, nhà máy điện gió TrungNam có quy mô 45 tụ cho ra nguồn công suất 151,95 MW với tổng sản lượng dự kiếnđạt 423 triệu kWh/năm Đây được xem là nhà máy điện gió lớn nhất Việt Nam kết hợpvới nhà máy điện mặt trời 204 MW hình thành tổ hợp năng lượng tái tạo Điện mặt trời

và Điện gió lớn nhất và duy nhất tại Việt Nam và Đông Nam Á

 Nhà máy điện gió Ea Nam – Đaklak.

Với công suất 400MW – Dự án nhà máy điện gió Ea Nam hiện là nhà máy điệngió có công suất lớn nhất của cả nước Dự án hoàn thành sẽ đóng góp 1,1 tỷ kwh/nămvào nguồn điện quốc gia, góp phần hướng đến mục tiêu phát triển nguồn năng lượngtái tạo và đồng hành cùng chính phủ trong mục tiêu giảm thải Carbon – Zero Carbonvào năm 2050

Dự án nhà máy điện gió Ea Nam – Đaklak

 Nhà máy điện gió Bạc Liêu

Nhà máy điện gió Bạc Liêu là nhà máy điện gió đặt tại ấp Biển Đông

A, xã Vĩnh Trạch Đông, thành phố Bạc Liêu, tỉnh Bạc Liêu Đây là nhà máy điện gióven biển đầu tiên của Việt Nam và lớn nhất cả nước, được xây từ năm 2010 Từ tháng

6 năm 2013 đến tháng 3 năm 2020 đã đóng góp cho mạng lưới điện quốc gia 1 tỷkWh.Qua ba giai đoạn xây dựng và phát triển nhà máy sẽ có tổng cộng 133 trụ turbingió, nâng tổng công suất lên 241,2 MW Dự án Nhà máy điện gió Bạc Liêu được xem

là đầu tư lớn nhất của Bạc Liêu, khai phá vùng bãi bồi ven biển tạo ra năng lượngsạch, thúc đẩy sự phát triển kinh tế xã hội của địa phương và của vùng đồng bằng sôngCửu Long, góp phần phát triển đất nước Dự án là 1 trong 5 trụ cột phát triển kinh tế -

xã hội của tỉnh Bạc Liêu Đây cũng là một điểm du lịch được chú ý, đón nhận 200.000lượt khách du lịch đến tham quan mỗi năm

8

Nhà máy điện gió Bạc Liêu – cánh đồng chong chóng lớn nhất miền Tây

Ngoài các công trình kể trên còn có nhiều công trình khác như nhà máy điện gióĐông Hải, nhà máy điện gió Tân Phú Đông, nhà máy điện gió Trà Vinh cũng đónggóp một nguồn điện năng không hề nhỏ vào lưới điện quốc gia, đưa nguồn năng lượngtái tạo vào sử dụng rộng rãi góp phần đẩy lùi những tiêu cực về năng lượng tới môitrường đảm bảo ổn định kinh tế phát triển đất nước và xã hội

II CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG

1 Cấu tạo của nhà máy điện gió.

Cấu tạo cơ bản của một nhà máy điện gió sẽ bao gồm 3 phần quan trọng:

- Tua bin gió

- Máy phát điện

- Máy biến áp

Trong đó phần quan trọng nhất của một nhà máy điện gió chính là tua bin gió

2 Tua bin gió là gì?

Tua bin gió (Wind turbine) là một thiết bị cơ khí có cấu tạo không quá phức tạp,hình dạng và cách thức hoạt động tương tự như cối xay gió, được sử dụng để chuyển đổi động năng từ gió thành cơ năng và tiếp tục chuyển đổi thành điện năng Đây là mộttrong những nguồn năng lượng bền vững vì sản xuất được sản lượng điện cao nhưng ítgây ô nhiễm môi trường

3 Các loại tua bin gió

Có 2 loại tua bin gió hiện nay là tua bin trục ngang và tua bin trục đứng Trong

đó, tua bin trục ngang là phổ biến hơn và mang lại hiệu năng cao hơn Mỗi loại lại có nhiều dạng tua bin khác nhau được ứng dụng vào thực tế và đều mang đến hiệu quả

10

a, Tua bin gió trục ngang.

Tua bin gió ngang được gọi tắt là HAWT Đây là loại tua bin gió phổ biến nhất

và có thể dễ dàng nhận ra bởi thiết kế giống như cánh quạt của chúng Tua bin gióngang thường có 3 cánh vì có hiệu quả cao nhất, bên cạnh đó cũng có những tua bingió ngang có 2 cánh, 4 cánh hoặc 5 cánh HAWT tạo ra điện bằng cách sử dụng lựcnâng với các cánh có hình dạng giống như những chiếc máy bay cất cánh trên mặt đất.Cho đến nay, đây là loại tua bin gió hiệu quả nhất được ứng dụng vào thực tế

b, Tua bin gió Savonius

Tua bin gió Savonius là loại tuabin gió đơn giản nhất Chúng bao gồm tối đa 4gàu bán trục được gắn theo chiều dọc với một trục trung tâm Các tua bin này tạo rađiện bằng cách sử dụng lực cản nên làm cho chúng kém hiệu hơn Tua bin gióSavonius có xu hướng được sử dụng khi chi phí và độ tin cậy là những yếu tố lớn hơnhiệu quả

c, Tua bin gió Darrieus.

Các tua bin gió Darrieus được nhận dạng bởi hai cánh quạt dạng cánh cong gắnvào trục trung tâm, tạo cho chúng hình dạng như một chiếc máy đánh trứng Các cánhquạt gắn ở đầu và cuối trục và quay theo phương thẳng đứng xung quanh trục để phảnứng với gió Giống như HAWT, tua bin gió Darrius tạo ra điện bằng lực nâng

d, Tua bin gió H-Rotor

Tua bin gió tiếp cận thẳng đứng quay trên trục thẳng đứng với gió Chúng có xuhướng ít phổ biến hơn ở quy mô công nghiệp Loại tua bin này thường được sử dụng ởquy mô nhỏ hơn HAWT và chủ yếu được sử dụng trên các mái nhà như một nguồnnăng lượng bổ sung Chúng thường ở gần mặt đất, làm cho hiệu quả kém hơn do tốc

độ gió thấp nhưng dễ bảo trì

12

e, Tua bin gió không cánh.

Tua bin không cánh được thiết kế dựa trên các dòng gió xoáy Chúng không cócánh và đứng thẳng, giống như những chiếc cọc lớn màu trắng Tua bin không cánhdao động để đáp ứng các xoáy gió trong hiện tượng cộng hưởng được gọi là rung động

do xoáy Khi gió chạm vào vật thể cùn, các xoáy được tạo ra Sau đó, vật thể cùn daođộng theo phản ứng cho đến khi tần số cộng hưởng của vật thể trùng với tần số cộnghưởng của gió để tạo ra điện bằng hệ thống máy phát điện