QUẢN lý các NGUỒN NĂNG LƯỢNG tái tạo

VIEN MOI TRệễỉNG VAỉ TAỉI NGUYEN TI: QUN Lí CC NGUN NNG LNG TI TO GVHD: TS. Lấ THANH HI SVTH: NGUYN TH VIT HU NGUYN TH í NHI Lấ TH TRM HNG TP.H CH MINH, THNG 12 NM 2010 Trang 1 MỤC LỤC TỔNG QUAN 4 LÝ THUYẾT VỀ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO 5 1. Định nghĩa năng lượng tái tạo: 5 2. Phân loại năng lượng tái tạo 5 1.1.1. Khái niệm 5 1.1.2. Nguyên tắc tận thu năng lượng mặt trời 6 1.2. Năng lượng Gió 8 1.2.1. Khái niệm 8 1.2.2. Sự hình thành năng lượng gió 9 1.2.3. Nguyên tắc tận thu năng lượng gió 9 1.3. Năng lượng thủy điện 11 1.3.1. Khái niệm 11 1.3.2. Nguyên tắc tận thu năng lượng thủy điện 11 1.4. Năng lượng Sóng biển 13 1.4.1. Khái niệm 13 1.4.2. Nguyên tắc tận thu năng lượng sóng biển 14 1.5. Năng lượng Thủy triều 15 1.5.1. Khái niệm 15 1.5.2. Quá trình hình thành triều 15 1.5.3. Nguyên tắc tận thu năng lượng thủy triều 17 1.6. Năng lượng Địa nhiệt 19 1.6.1. Khái niệm 19 1.6.2. Những phương pháp sử dụng năng lượng địa nhiệt 19 1.6.3. Nguyên tắc tận thu năng lượng địa nhiệt 20 1.7. Năng lượng Sinh học 22 1.7.1. Khái niệm 22 1.7.2. Nguyên tắc tận thu năng lượng sinh học 23 HIỆN TRẠNG PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TẠI VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI 25 NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO - TIỀM NĂNG PHÁT TRIỂN TẠI VIỆT NAM 29 1. Năng lượng mặt trời 29 2. Năng lượng gió 29 Trang 2 3. Năng lượng sóng biển 29 4. Năng lượng Thủy điện 29 5. Năng lượng Địa nhiệt 29 6. Năng lượng sinh học 31 6.1. Sinh khối 31 6.2. Khí sinh học 31 6.3. Nhiên liệu sinh học 32 QUẢN LÝ NGUỒN NĂNG LƯỢNG TIỀM NĂNG NHẤT TẠI VIỆT NAM 33 Trang 3 TỔNG QUAN Hiện nay trên thế giới đang hối hả phát triển, ứng dụng ngu ồ n nă ng lượng tái tạo vì: • Năng lượng truyền thống (than, dầu,…) sắp cạn kiệt. • Nguồn cung cấp biến động về giá cả. • Phát thải hiệu ứng nhà kính gây hiệu ứng nóng lên toàn cầu. • Nă ng lượng truyền thống gây ô nhiễm môi trường. • Sử dụng năng lượng truyền thống gây ra các tai họa như hạn hán, lũ lụt xảy ra trên toàn cầu. • Nhu cầu sử dụng năng lượng ngày càng tăng. Nguồn năng lượng tái tạo được các quốc gia trên thế giới nghiên cứu và ứng dụng vì nó có những ưu điểm sau: • NLTT sử dụng nguồn năng lượng có sẵn trong thiên nhiên và không gây ô nhiễm môi trường. • NLTT giảm lượng ô nhiễm và khí thải từ các hệ thống NL truyền thống. • Sử dụng NLTT sẽ làm giảm hiệu ứng nhà kính. • Góp phần vào việc giải quyết vấn đề năng lượng. • Giảm bớt sự phụ thuộc vào sử dụng nhiên liệu hóa thạch. Trang 4 LÝ THUYẾT VỀ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO 1. Định nghĩa năng lượng tái tạo: Đây là dạng năng lượng mà nguồn nhiên liệu của nó liên tục được tái sinh từ những quá trình tự nhiên. Mặt trời là một nguồn cung cấp sức nóng, ánh sáng, gió…gần như vô tận cho trái đất chúng ta. Hơi ấm từ lòng đất, nước chảy trên bề mặt quả địa cầu….tất cả là một nguồn nhiên liệu vô cùng tận đang chờ con người sử dụng thích hợp để phục vụ cho đời sống về lâu dài. 2. Phân loại năng lượng tái tạo Căn cứ vào nguồn gốc hình thành các quá trình động học trong tự nhiên. Năng lượng tái tạo được chia thành các loại chính sau: • Nguồn gốc từ bức xa mặt tr ờ i: Năng lượng mặt trời, gió, Thủy triều, sóng biển, thủy điện. 1. Năng lượng gió là động năng của không khí di chuyển trong bầu khí quyển của trái đất. Gió được sinh ra là do nguyên nhân mặt trời đốt nóng khí quyển, trái đất xoay quanh mặt trời. Vì vậy nă ng lượng gió là hình thức gián tiếp của nă ng lượng mặt trời. 2. Sóng đại dương sinh ra do gió, gió gây 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. 3. Thủy triều sinh ra do sức hút của mặt trăng, mặt trời lên quả đất, trong đó ảnh hưởng của mặt trăng tới thủy triều lớn hơn. Có hai lần triều cao và thấp trong một ngày (do sự tự quay của trái đất quanh trục của nó). • Năng lượng sinh học • Nguồn gốc từ nhiệt năng của trái đất: Địa nhiệt 2.1. Năng lượng Mặt trời 1.1.1. Khái niệm NLMT Là năng lượng của dòng bức xạ điện từ xuất phát từ Mặt Trời, cộng với một phần nhỏ năng lượng từ các hạt nguyên tử khác phóng ra từ mặt trời. Trang 5 1.1.2. Nguyên tắc tận thu năng lượng mặt trời Nguyên tắc thu năng lượng mặt trời làm Pin mặt trời Cấu trúc 1 tấm pin Khi một photon chạm vào mảnh silic, một trong hai điều sau sẽ xảy ra: 1. Photon truyền trực xuyên qua mảnh silic. Điều này thường xảy ra khi năng lượng của photon thấp hơn năng lượng đủ để đưa các hạt electron lên mức năng lượng cao hơn. Trang 6 2. Năng lượng của photon được hấp thụ bởi silic. Điều này thường xảy ra khi năng lượng của photon lớn hơn năng lượng để đưa electron lên mức năng lượng cao hơn. Khi photon được hấp thụ, năng lượng của nó được truyền đến các hạt electron trong màng tinh thể. Thông thường các electron này lớp ngoài cùng, và thường được kết dính với các nguyên tử lân cận vì thế không thể di chuyển xa. Khi electron được kích thích, trở thành dẫn điện, các electron này có thể tự do di chuyển trong bán dẫn. Khi đó nguyên tử sẽ thiếu 1 electron và đó gọi là "lỗ trống". Lỗ trống này tạo điều kiện cho các electron của nguyên tử bên cạnh di chuyển đến điền vào "lỗ trống", và điều này tạo ra lỗ trống cho nguyên tử lân cận có "lỗ trống". Cứ tiếp tục như vậy "lỗ trống" di chuyển xuyên suốt mạch bán dẫn. Một photon chỉ cần có năng lượng lớn hơn năng luợng đủ để kích thích electron lớp ngoài cùng dẫn điện. Tuy nhiên, tần số của mặt trời thường tương đương 6000°K, vì thế nên phần lớn năng lượng mặt trời đều được hấp thụ bởi silic. Tuy nhiên hầu hết năng lượng mặt trời chuyển đổi thành năng lượng nhiệt nhiều hơn là năng lượng điện sử dụng được. Sơ đồ nguyên lý một hệ thống tận thu năng lượng mặt trời nói chung: Sơ đồ nguyên lý một hệ thống năng lượng mặt trời Trang 7 1.2. Năng lượng Gió 1.2.1. Khái niệm Năng lượng gió là động năng của không khí di chuyển trong bầu khí quyển của trái đất. Gió được sinh ra là do nguyên nhân mặt trời đốt nóng khí quyển, trái đất xoay quanh mặt trời. Vì vậy nă ng lượng gió là hình thức gián tiếp của năng lượng mặt trời. Năng lượng gió được mô tả như một quá trình, nó được sử dụng để phát ra năng lượng cơ hoặc điện. Tuabin gió sẽ chuyển đổi từ động lực của gió thành năng lượng cơ. Năng lượng cơ này có thể sử dụng cho những công việc cụ thể như là bơm nước hoặc các máy nghiền lương thực hoặc cho một máy phát có thể chuyển đổi từ năng lượng cơ thành năng lượng điện. Trang 8 1.2.2. Sự hình thành năng lượng gió Bức xạ mặt trờichiếu xuống bề mặt trái đất không đồng đều làm cho bầu khí quyển, nước và không khí nóng không đồng đều → khác nhau về nhiệt độ và áp suất → tạo ra gió. 1.2.3. Nguyên tắc tận thu năng lượng gió Thiết bị chủ yếu để tận thu năng lượng gió đó là tuabin gió: a) Cấu tạo tuabin gió: Bao gồm các phần chính sau đây: - Anemometer: Bộ đo lường tốc độ gió và truyền dữ liệu tốc độ gió tới bộ điểu khiển. - Blades: Cánh quạt. Gió thổi qua các cánh quạt và là nguyên nhân làm cho các cánh quạt chuyển động và quay. - Brake: Bộ hãm (phanh). Dùng để dừng rotor trong tình trạng khẩn cấp bằng điện, bằng sức nước hoặc bằng động cơ. - Controller: Bộ điều khiển. Bộ điều khiển sẽ khởi động động cơ ở tốc độ gió khoảng 8 đến 14 dặm/giờ tương ứng với 12 km/h đến 22 km/h và tắc động cơ khoảng 65 dặm/giờ tương đương với 104 km/h bởi vì các máy phát này có thể phát nóng. - Gear box: Hộp số. Bánh răng được nối với trục có tốc độ thấp với trục có tốc độ cao và tăng tốc độ quay từ 30 đến 60 vòng/ phút lên 1200 đến 1500 vòng/ phút, tốc độ quay là yêu cầu của hầu hết các máy phát điện sản xuất ra điện. Bộ bánh răng này rất đắt tiền nó là một phần của bộ động cơ và tuabin gió. - Generator: Máy phát. Phát ra điện - High - speed shaft: Trục truyền động của máy phát ở tốc độ cao. Trang 9 - Low - speed shaft: Trục quay tốc độ thấp. - Nacelle: Vỏ. Bao gồm rotor và vỏ bọc ngoài, toàn bộ được dặt trên đỉnh trụ và bao gồm các phần: gear box, low and high - speed shafts, generator, controller, and brake. Vỏ bọc ngoài dùng bảo vệ các thành phần bên trong vỏ. Một số vỏ phải đủ rộng để một kỹ thuật viên có thể đứng bên trong trong khi làm việc. - Pitch: Bước răng. Cánh được xoay hoặc làm nghiêng một ít để giữ cho rotor quay trong gió không quá cao hay quá thấp để tạo ra điện. - Rotor: Bao gồm các cánh quạt và trục. - Tower: Trụ đỡ Nacelle. Được làm bằng thép hình trụ hoặc thanh dằn bằng thép. Bởi vì tốc độ gió tăng lên nếu trụ càng cao, trụ đỡ cao hơn để thu được năng lượng gió nhiều hơn và phát ra điện nhiều hơn. - Wind vane: Để xử lý hướng gió và liên lạc với "yaw drive" để định hướng tuabin gió. - Yaw drive: Dùng để giữ cho rotor luôn luôn hướng về hướng gió chính khi có sự thay đổi hướng gió. - Yaw motor: Động cơ cung cấp cho "yaw drive" định được hướng gió. b) Các kiểu tuabin gió hiện nay: Các tuabin gió hiện nay được chia thành hai loại: - Một loại theo trục đứng giống như máy bay trực thăng. - Một loại theo trục ngang . Các loại tuabin gió trục ngang là loại phổ biến có 2 hay 3 cánh quạt. Tuabin gió 3 cánh quạt hoạt động theo chiều gió với bề mặt cánh quạt hướng về chiều gió đang thổi. Ngày nay tuabin gió 3 cánh quạt được sử dụng rộng rãi. c) Công suất các lại tuabin gió: Dãy công suất tuabin gió thuận lợi từ 50 kW tới công suất lớn hơn cỡ vài MW. Để có dãy công suất tuabin gió lớn hơn thì tập hợp thành một nhóm những tuabin với nhau trong một trại gió và nó sẽ cung cấp năng lượng lớn hơn cho lưới điện. Các tuabin gió loại nhỏ có công suất dưới 50kW được sử dụng cho gia đình. Viễn thông hoặc bơm nước đôi khi cũng dùng để nối với máy phát điện diezen, pin và hệ thống quang điện. Các hệ thống này được gọi là hệ thống lai gió và điển hình Trang 10 [...]... một xưởng năng lượng gió thấy được một nhóm các tuabin làm việc và tạo ra điện nhờ các đường dây tiện ích như thế nào? Điện được truyền qua dây dẫn phân phối từ các nhà, các cơ sở kinh doanh, các trường học Cấu tạo tua bin phong điện 1.3 Năng lượng thủy điện 1.3.1 Khái niệm Thuỷ điện là nguồn điện có được từ năng lượng nước Đa số năng lượng thuỷ điện có được từ thế năng của nước được tích tại các đập... khai thác các nguồn năng lượng này chưa đáp ứng với nhu cầu sử dụng năng lượng hiện tại do nhiều nguyên nhân như chi phí đầu tư ban đầu cao, giá thành năng lượng cao… Tuy có nhiều tiềm năng khác nhau, nhưng tiềm năng NLTT ở Việt Nam trước mắt là năng lượng gió và năng lượng mặt trời từ đó vạch ra chiến lược và sách lược khai thác có hiệu quả hai dạng năng lượng này kể cả nối lưới, kịp thời tạo nguồn bổ... như: Đức, New Zealand, Indinesia…… Năng lượng sinh học - Khoảng 60 nghìn hầm khí sinh học có thể tích từ 3-30m³ đã được xây dựng và đang sản xuất khoảng 110m³ khí/năm - 70% có quy mô gia đình Trang 28 NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO - TIỀM NĂNG PHÁT TRIỂN TẠI VIỆT NAM 1 Năng lượng mặt trời Vị trí địa lý đã ưu ái cho Việt Nam một nguồn năng lượng tái tạo vô cùng lớn, đặc biệt là năng lượng mặt trời Trải dài từ vĩ độ... hết ở tất cả các thành viên mới, thủy điện nhỏ là nguồn chiếm ưu thế trong việc phát điện từ năng lượng tái tạo Có một điểm thú vị khi so sánh phần trăm của thủy điện trong phát điện từ nguồn năng lượng tái tạo ở những nước được phân tích: hầu hết ở tất cả những nước thủy điện là nguồn chiếm ưu thế trong phát điện từ năng lượng tái tạo Thủy điện nhỏ được ước tính chiếm khoảng 4,6% tổng điện năng phát... gió >7m/s) Tổng tiềm năng về năng lượng gió của Việt nam được ước tính là 513,360 MW – cao gấp 6 lần công suất dự kiến của ngày điện Việt nam vào năm 2020 3 Năng lượng sóng biển Việt Nam với hơn 3,000 km bờ biển, Việt nam được đánh giá là đất nước có tiềm năng lớn trong việc phát triển nguồn năng lượng từ biển cho sản xuất điện Nguồn năng lượng này hay còn gọi là năng lượng tái tạo đến từ thủy triều,... biết đến hơn là sử dụng năng lượng động lực của nước hay các nguồn nước không bị tích bằng các đập nước như năng lượng thuỷ triều Thuỷ điện là nguồn năng lượng có thể hồi phục 1.3.2 Nguyên tắc tận thu năng lượng thủy điện Trang 11 Nước được lưu trữ lại trong hồ bởi những đập ngăn nước khổng lồ Khi nước được rơi tự do từ độ cao sẽ tạo một khối năng lượng nhất định tượng ứng với khối lượng của nước và tỷ... gia tăng Ở Đồng bằng Nam Bộ trong các lỗ khoan phần Trang 30 lớn phát hiện các loại nước ấm Còn địa nhiệt tầng nông thì đến nay chưa được đề cập đến 6 Năng lượng sinh học 6.1 Sinh khối 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 ở các bảng sau Bảng 1- Tiềm năng sinh khối gỗ năng lượng Tiềm năng (triệu tấn) Quy dầu tương... mô lớn hơn do có nhiều ưu điểm nổi bật so với các loại nhiên liệu truyền thống (dầu khí, than đá ) Chi tiết năng lượng sinh các bạn tham khảo thêm trong chuyên đề năng lượng sinh (Nhóm Trâm) Trang 24 HIỆN TRẠNG PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TẠI VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI TẠI VIỆT NAM Năng lượng mặt trời - - - THẾ GIỚI Năng lượng mặt trời Tại Việt Nam, theo các nhà khoa học, nếu phát triển tốt điện mặt... 90% nguyên liệu từ nước ngoài Trong các quy hoạch phát triển ngành Bia - Rượu - Nước giải khát và ngành Dầu thực vật tới năm 2010 không đề cập tới vấn đề sản xuất nhiên liệu sinh học Trang 32 QUẢN LÝ NGUỒN NĂNG LƯỢNG TIỀM NĂNG NHẤT TẠI VIỆT NAM Theo đo đạt, khảo sát và đánh giá thì Việt Nam là một nước có tiềm năng phát triển năng lượng tái tạo rất cao bao gồm năng lượng mặt trời, gió, thủy điện, sóng,... góp vào quá trình chuyển hóa năng lượng từ nhiệt sang điện năng để sử dụng hoặc được sử dụng trực tiếp nguồn nhiệt đó 1.6.2 Những phương pháp sử dụng năng lượng địa nhiệt Hai phương pháp cơ bản sử dụng năng lượng địa nhiệt là sử dụng trực tiếp nguồn nhiệt hoặc dùng cho sản xuất điện năng Nguồn nhiệt được sử dụng trực tiếp để sưởi ấm các căn hộ, sấy quần áo, làm tan băng trên các đường giao thông Nếu dùng . QUAN 4 LÝ THUYẾT VỀ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO 5 1. Định nghĩa năng lượng tái tạo: 5 2. Phân loại năng lượng tái tạo 5 1.1.1. Khái niệm 5 1.1.2. Nguyên tắc tận thu năng lượng mặt trời 6 1.2. Năng lượng. PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TẠI VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI 25 NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO - TIỀM NĂNG PHÁT TRIỂN TẠI VIỆT NAM 29 1. Năng lượng mặt trời 29 2. Năng lượng gió 29 Trang 2 3. Năng lượng sóng. quyết vấn đề năng lượng. • Giảm bớt sự phụ thuộc vào sử dụng nhiên liệu hóa thạch. Trang 4 LÝ THUYẾT VỀ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO 1. Định nghĩa năng lượng tái tạo: Đây là dạng năng lượng mà nguồn nhiên