Bài luận tìm hiểu về thủy điện, nguyên nhân ra đời, lịch sử phát triển....(Thủy năng hay năng lượng nước nói chung nhận được từ lực hoặc năng lượng của dòng nước, dùng để sử dụng vào mục đích có lợi. Thủy năng đã được sử dụng từ xa xưa thời nền văn minh Lưỡng Hà và Hy Lạp cổ đại, nơi mà các hạng mục thủy lợi đã được sử dụng từ thiên niên kỷ thứ VI trước Công nguyên. Thủy năng là nguồn năng lượng tái tạo, sạch và có vai trò then chốt trong phát triển bền vững với nhiều lý do khác nhau. Một trong những vai trò to lớn của thủy năng đó là biến đổi thành điện năng thông qua các công trình thủy điện, có khả năng cung cấp vận hành linh hoạt nhất, đáp ứng hầu hết các nhu cầu cấp tốc khi dao động phụ tải điện năng)
Tác giả: Vương Vinh Hưng THỦY ĐIỆN 12A1 1.Thủy điện: Thủy hay lượng nước nói chung nhận từ lực lượng dòng nước, dùng để sử dụng vào mục đích có lợi Thủy sử dụng từ xa xưa thời văn minh Lưỡng Hà Hy Lạp cổ đại, nơi mà hạng mục thủy lợi sử dụng từ thiên niên kỷ thứ VI trước Công nguyên Thủy nguồn lượng tái tạo, có vai trò then chốt phát triển bền vững với nhiều lý khác Một vai trò to lớn thủy biến đổi thành điện thơng qua cơng trình thủy điện, có khả cung cấp vận hành linh hoạt nhất, đáp ứng hầu hết nhu cầu cấp tốc dao động phụ tải điện Thủy điện nguồn điện có từ lượng nước Đa số lượng thủy điện có từ nước tích đập nước làm quay turbine nước máy phát điện Kiểu biết đến sử dụng lượng động lực nước hay nguồn nước khơng bị tích đập nước lượng thuỷ triều Thủy điện nguồn lượng hồi phục Nhà máy thủy điện nơi chuyển đổi sức nước (thủy năng) thành điện Nước tụ lại từ đập nước với lớn Qua hệ thống ống dẫn, lượng dòng chảy nước truyền tới turbine nước, turbine nước nối với máy phát điện, nơi chúng chuyển thành lượng điện Cấu tạo nhà máy thủy điện: -Đập (Dam)– Hầu hết nhà máy thủy điện dựa vào đập chứa nước lại, tạo hồ chứa lớn Thông thường, hồ chứa sử dụng hồ giải trí hồ Roosevelt đập Grand Coulee tiểu bang Washington -Ống dẫn nước (Penstock)– Cửa đập mở lực hấp dẫn đẩy nước chảy qua đường ống chịu áp Đường ống dẫn nước đến turbine Nước làm tăng dần áp lực chảy qua đường ống -Turbine (Turbine) – Nước hướng làm quay cánh lớn tuabin, tuabin gắn liền với máy phát điện phía nhờ trục Loại phổ biến turbine dùng cho nhà máy thủy điện Turbine Francis, trơng giống đĩa lớn có cánh cong Một turbine cân nặng khoảng 172 quay với tốc độ 90 vòng phút -Máy phát điện (generator) – Khi cánh tua-bin quay, loạt nam châm máy phát điện quay theo Những nam châm khổng lồ quay quanh cuộn dây đồng, sản sinh dòng điện xoay chiều (AC) -Biến áp (Transformer)– Máy biến áp đặt bên nhà máy điện tạo dòng điện xoay chiều AC chuyển đổi thành dòng điện có điện áp cao -Đường dây điện (Power Lines) – Trong nhà máy điện có đến bốn dây : ba dây pha lượng điện sản xuất đồng thời với dây trung tính -Cống xả (Outflow) – Đưa nước chảy qua đường ống – gọi kênh , chảy vào hạ lưu sông Phân loại nhà máy thủy điện: Nhà máy thủy điện kiểu đập: Xây dựng cách xây đập chắn ngang sông làm cho mức nước trước đập dâng cao tạo cột nước có chiều cao khoảng 30 – 45m 250 – 300m Nhà máy bố trí sau đập Đập cao cơng suất nhà máy thủy điện lớn Nhà máy thủy điện kiểu kênh dẫn: Thay phải xây đập cao với nhà máy thủy điện kiểu đập, nhà máy thủy điện kiểu kênh dẫn nước đưa xuống nhà máy hệ thống kênh, máng, ống dẫn Nhà máy thủy điện kiểu hỗn hợp: Với địa hình thích hợp, việc kết hợp xây dựng đập với kênh dẫn tạo nhà máy thủy điện kiểu hỗn hợp có cơng suất lớn mà kinh phí nhỏ Năng lượng nước tạo nên nhờ đập kênh dẫn Tận dụng chênh lệch độ cao phía đập nâng công suất lên đáng kể cần đầu tư thêm dàn ống dẫn nước từ cao xuống thấp Nhà máy kiểu dùng cho đoạn sơng mà sơng có độ dốc nhỏ xây đập ngăn nước hồ chứa, có độ dốc lớn xây dựng đường dẫn Tùy thuộc vào điều kiện thực tế mà phát triển loại hình thủy điện cho phù hợp Lịch sử hình thành bước phát triển thủy điện: Trong lịch sử phát triển thủy điện giới trải qua bước tiến lớn để đạt nhà máy thủy điện to lớn đập thủy điện Tam Hiệp ( sông Dương Tử Trung Quốc ) Bước tiến thứ nhất: Tạo điện Con đập thủy điện Anh vào kỉ thứ 19 dòng suối nhỏ Northumberland nơi tạo lượng thủy điện giới Trong năm 1800 cách mạng công nghiệp Anh, nhà phát minh nhà kinh doanh Armstrong người dùng thủy điện để thắp sáng bóng đèn cung cấp ánh sáng cho phòng tranh Ơng dựa tượng cảm ứng điện từ Faraday tìm trước để tạo dòng điện để tạo điện đủ dùng ơng mua turbine Thomson – loại turbine cần lượng nước lớn để quay turbine Và ơng tìm giải pháp cho cách đắp bờ đất cao 10m suối để lợi dụng áp lực nước lớn làm quay turbine tạo điện Và đập Debdon (4 KW) coi móng cho ngành thủy điện giới ( Ảnh minh họa: Đập thủy điện giới ) Bước tiến thứ hai: chuyển dòng chảy Tại Pháp vào năm 1914 chiến tranh giới thứ làm Pháp rơi vào khủng hoảng phải nhập than trì nhà máy nhiệt điện, sau họ định dùng thủy điện để làm nguồn lượng vào để xây cơng trình thủy điện tầm cỡ sông Dordogne chảy xiết bước tiến để xây dựng đập Mareges (128 MW) họ phải chuyển dòng sông cách đập phụ họ thành công Bước tiến thứ ba: vấn đề bê tơng Ở Hoa Kì năm 1930 bờ tây nước phát triển vấn đề lượng nguồn nước kĩ sư nước xây dựng nên đập Hoover (1.345 MW) dòng sơng Colorado Do lượng bê tơng q lớn triệu trình xây dựng trình đợi bê tơng nguội mà khơng gây vết nứt gãy Các kĩ sư đổ khối bê tơng ghép lại đồng thời dẫn dòng nước lạnh vào thân đập làm nguội nhanh bê tông từ 125 năm xuống 22 tháng rút ngắn thời gian xây dựng đập Bước tiến thứ tư: vấn đề lũ lụt Tại thị trấn Johnstown, bang Pennsylvania ngày 30 tháng năm 1889 trận mưa lớn lịch sử suốt 24h khiến đập vỡ 20 triệu nước rút 45 phút tràn vào thị trấn khiến thị trấn phá hủy hoàn toàn 2200 người chết lí khiến đập bị vỡ nước tràn xuống nhanh chóng làm yếu xói mòn móng khiến đập vỡ tan Sau kĩ sư Mỹ xây dựng đập Grand Coulee (2.000 MW) dòng sơng Columbia họ xây chân đập vòng tròn để triệt tiêu lực nước xuống chân đập hạn chế xói mòn Đồng thời sau kĩ sư bơm bê tông xuống móng chân đập để có móng vững trải ( ảnh: cố vỡ đập Johnstown ) (ảnh: biện pháp chống xói mòn chân đập) Bước tiến thứ năm: giao thông thuyền bè Những năm 1960 Liên Xô muốn xây dựng đập mang lại nguồn lượng khổng lồ họ xây đập Kransnoyarsk (6.000 MW) dòng sơng Genesee vấn đề lại đường thủy quan trọng để đến vùng Siberia có giải pháp xây dựng hệ thống nâng thủy lực để giải vấn đề giao thơng Đó nên tảng cho âu tàu sau đập thủy điện Bước tiến thứ sáu: phù sa Trung Quốc cho xây dựng đập thủy điện lớn giới dòng sông Dương Tử hùng vĩ, sông Dương Tử nguồn cung cấp phù sa quan trọng cho đồng hạ lưu xây đập lượng phù sa bị giữ lại đập gây nghèo nàn dinh dưỡng cho đất ảnh hưởng sức chứa đập Con đập xây cửa cống đáy để dòng nước mang phù sa tới hạ lưu vấn đề phù sa giải Qua trình phát triển thủy điện đạt tới tầm cao Lợi ích Hạn chế 3.1 Lợi ích: -So với nguồn lượng khác nhiệt điện, điện hạt nhân thủy điện nguồn lượng tái sinh rẻ tiền,sự dụng nguồn lượng vô tận thiên nhiên, chịu cảnh biến động giá nhiên liệu nguồn lượng sạch, đồng thời góp phần tích cực vào việc cung cấp điện đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế xã hội đất nước - Giá thành điện thấp, 1/5 – 1/10 nhiệt điện - Chi phí vận hành thấp, vận hành đơn giản, dễ dàng tự động hóa - Các nhà máy thủy điện có tuổi thọ lớn nhà máy nhiệt điện, số nhà máy thủy điện hoạt động xây dựng từ 50 đến 100 năm trước - Các nhà máy thủy điện hồ chứa bơm cơng cụ đáng ý để tích trữ lượng tính hữu dụng, cho phép phát điện mức thấp vào thấp điểm (điều xảy nhà máy nhiệt điện khơng thể dừng lại hồn tồn hàng ngày) để tích nước sau cho chảy để phát điện vào cao điểm hàng ngày Việc vận hành cách nhà máy thủy điện hồ chứa bơm cải thiện hệ số tải điện hệ thống phát điện -Đập thủy điện hồ chứa dự trữ nước giúp điều tiết nước hạn chế lũ lụt hạn hán phát triển kinh tế địa phương -Góp phần phát triển sở hạ tầng Ngồi ra, thu nhập nhờ bán điện cho phép tài trợ cho nhu cầu hạ tầng sở khác, để xố đói giảm nghèo cho người dân bị ảnh hưởng việc xây dựng thuỷ điện, cộng đồng dân cư nói chung -Sử dụng nước đa mục tiêu Thuỷ điện không tiêu thụ lượng nước mà dùng để phát điện, mà xả lại nguồn nước quan trọng để sử dụng vào việc khác.Hơn nữa, dự án thuỷ điện sử dụng nước đa mục tiêu Trên thực tế, hầu hết đập hồ chứa có nhiều chức như: cung cấp nước cho sản xuất lương thực Hồ chứa cải thiện điều kiện nuôi trông thủy sản vận tải thủy 3.2 Hạn chế: - Thời gian xây dựng lâu, vốn đầu tư ban đầu lớn - Thường xa hộ tiêu thụ nên phải xây dựng hệ thống truyền tải tốn - Nguồn nước cung cấp cho NMTĐ từ dòng chảy tự nhiên thay đổi theo thời gian, phụ thuộc vào khí hậu, thời tiết - Nhà máy thủy điện lớn phá vỡ cân hệ sinh thái xung quanh - Nước sau khỏi turbine thường chứa cặn lơ lửng, gây tình trạng xối lòng sơng làm sạt lở bờ sông - Việc tái định cư dân chúng sống vùng hồ chứa Trong nhiều trường hợp khơng khoản bồi thường bù đắp gắn bó họ tổ tiên văn hố gắn liền với địa điểm chúng có giá trị tinh thần họ Hơn nữa, mặt lịch sử văn hoá địa điểm quan trọng bị biến -Do hoạt động nhờ biến nước thành động năng, từ chuyển thành điện năng, nên nhà máy thủy điện thường đặt phía thượng nguồn, thuộc vùng đồi núi phải có hồ chứa nước Những hồ chứa bao la nhấn chìm nhiều diện tích rừng đầu nguồn Đặc điểm sinh thái, cảnh quan thiên nhiên khu vực bị biến đổi theo hướng xấu -Mơi trường sống lồi động thực vật bị phá hủy thay đổi khiến chúng dần biến Yếu tố đa dạng sinh học gần khơng Các đập khiến nước khơng lưu thông cách tự từ thượng nguồn xuống hạ lưu, tạo nên đoạn sông chết trước đập Thảm thực vật bị phân hủy tình trạng ngập nước đáy hồ khiến sản sinh khí metan, loại khí nhà kính nguy hiểm -Nếu cá khơng chết loại khí độc thế, chúng chết qua turbine nước Theo thống kê Quỹ Hoang dã Quốc tế (WWF), 60% số 227 sông lớn bị phân đoạn nặng nề, đập nước (gồm có đập thủy điện) xem có trách nhiệm lớn -Từ cách xa cơng trình hàng trăm kilomet, người dân vùng hạ lưu trở thành nạn nhân Các đập ngăn chặn họ dòng phù sa màu mỡ lồi thủy sản Mặc dù có chức điều tiết lũ chống hạn hán, nhà máy thủy điện thường tích xả nước trước tiên lợi nhuận an tồn thân -Những vụ xả hồ chứa bất ngờ để chống tải đập trước lũ bất ngờ (hoặc dự báo xác) gây lũ lụt cho tồn vùng hạ lưu, trôi nhà cửa, tài sản, hoa màu cướp sinh mạng nhiều người Đối với người dân vùng hạ lưu, hồ chứa hàng triệu, trăm triệu, chí hàng tỷ mét khối nước thượng nguồn thực trái bom lơ lửng đầu Ngược lại, vào năm hạn hán, nước đầu nguồn bị tích lại hồ chứa khiến vùng hạ lưu cạn khô nước sinh hoạt sản xuất, đẩy người dân đối mặt với vơ vàn khó khăn 4.Tình hình sử dụng thủy điện 4.1 Thủy điện giới Hiện nhiều nước giới có sử dụng thủy điện làm nguồn cung cấp lượng Theo Hội đồng Năng lượng Quốc tế (WEC), thủy điện đóng góp 20% tổng cơng suất điện toàn giới, tương đương 2.600 TWh/năm Na Uy nước mà 100% điện sản xuất từ thủy điện Những nước có thủy điện chiếm 50% nhiều, như: Icela (83%), Áo (67%) Canada nước sản xuất thủy điện lớn giới, với tổng cơng suất gần 400 nghìn GWh, đáp ứng 70% nhu cầu nước Tiềm nguồn điện xanh lớn, WEC ước tính, tồn cầu, cơng suất thủy điện đạt đến 14.400 TWh/năm (Đập Tam Hiệp, Trung Quốc - đập thuỷ điện lớn giới, bắt đầu xây dựng năm 1994 Đập Tam Hiệp chặn sông Dương Tử (sông dài châu Á thứ giới) Tam Đẩu Bình, Nghi Xương, tỉnh Hồ Bắc, Trung Quốc Đập Tam Hiệp có chiều cao 185 m, chiều dài 2.390m xây dựng hình thức đập trọng lực bê tông (27,2 triệu mét khối bê tông 463.000 thép, đủ để xây dựng 63 tháp Eiffel) (Đập Itaipu – Biên giới Brazil Paraguay: Tổng chiều dài đập 7.235 m Để xây dựng công trình đồ sộ này, sơng Parana (lớn thứ giới) có nghĩa rộng lớn biển phải thay đổi dòng chảy với 50 triệu đất đá phải bị di dời ) 4.2 Thủy điện Việt Nam Trong nguồn cung cấp điện thủy điện chiếm tỷ trọng cao, đóng vai trò quan trọng cấu Năm 2010 tỷ trọng nguồn điện từ thủy điện chiếm mức cao nguồn sản xuất Tuy nhiên kế hoạch phát triển nguồn điện theo Quy hoạch điện VI phủ tỷ trọng thủy điện giảm dần cấu tổng nguồn điện sản xuất Điều thể từ 2006 đến 2010 tỷ trọng nguồn thủy điện giảm từ 46.63% xuống 38%, thay vào gia tăng nguồn nhiệt điện bao gồm nhiệt điện than nhiệt điện khí Tổng cơng suất thủy điện Việt Nam lý thuyết vào khoảng 35.000MW, 60% tập trung miền Bắc, 27% phân bố miền Trung 13% thuộc khu vực miền Nam Đến năm 2013, tổng số dự án thủy điện đưa vào vận hành 268, với tổng công suất 14.240,5 MW Năm 2014, thủy điện chiếm khoảng 32% tổng sản xuất điện Cho đến dự án thủy điện lớn có công suất 100MW khai thác hết Hiện thời có 205 dự án với tổng cơng suất 6.1988,8 MW xây dựng dự kiến đưa vào vận hành giai đoạn 2015-2017 Riêng bốn tỉnh miền Trung hai tỉnh Tây nguyên Kontum Đắk Nơng có gần 150 dự án thủy điện lớn nhỏ phê duyệt Là địa phương có số lượng nhà máy thủy điện lớn nhất, Quảng Nam có đến 62 dự án thủy điện với tổng công suất lên tới 1.601MW Thủy điện Việt Nam gặp nhiều bất cập.vấn đề xây dựng thủy điện tràn lan gây ảnh hưởng tới môi trường người dân nơi xây dựng đập thủy điện vấn nạn xã lũ khơng có kế hoạch khơng dự báo gây thiệt hại to lớn cho người dân Cuối tháng năm 2009, thuỷ điện A Vương Quảng Nam xả lũ sau bão số gây ngập úng diện rộng.Tháng năm 2016, vụ vỡ ống thủy điện Sơng Bung làm nhiều người tích.Tháng 10 năm 2016 Thủy điện Hố Hô xả lũ gây ngập úng diện rộng xã thuộc huyện Hương Khê - Hà Tĩnh phía Bắc tỉnh Quảng Bình cộng thêm tình hình mưa kéo dài gây thiệt hại nghiêm trọng tương đương trận lũ lịch sử năm 1999.Tháng 12 năm, 12 hồ thủy điện Nam Trung Bộ đồng loạt xả lũ, với mưa lớn gây ngập nặng, người chết (Thủy điện Hố Hô xả lũ ngày 16-10) ( cảnh lũ lụt hồ thủy điện xã lũ bất ngờ) Tiềm hướng phát triển cho thủy điện: Hiện giới thủy điện đóng vài trò quan trọng thủy điện mang lại tác hại khôn lường lâu dài ảnh hưởng sinh thái diện rộng hay biến đổi dòng chảy ảnh hưởng tới người thiên nhiên Vì giới Việt Nam thủy điện dù giữ vai trò quốc gia dần thay thủy điện nguồn lượng khác hiệu tác hại thủy điện điện mặt trời, điện từ gió…Tại Việt Nam định hướng tới năm 2020 2030 thủy điện chiếm khoảng 23% tổng sản xuất điện ( hình ảnh nhà máy điện gió đảo Phú Qúy Bạc Liêu) ( hình ảnh nhà máy điện mặt trời ) HẾT - ... loại hình thủy điện cho phù hợp Lịch sử hình thành bước phát triển thủy điện: Trong lịch sử phát triển thủy điện giới trải qua bước tiến lớn để đạt nhà máy thủy điện to lớn đập thủy điện Tam Hiệp... thay thủy điện nguồn lượng khác hiệu tác hại thủy điện điện mặt trời, điện từ gió…Tại Việt Nam định hướng tới năm 2020 2030 thủy điện chiếm khoảng 23% tổng sản xuất điện ( hình ảnh nhà máy điện. .. sử dụng thủy điện 4.1 Thủy điện giới Hiện nhiều nước giới có sử dụng thủy điện làm nguồn cung cấp lượng Theo Hội đồng Năng lượng Quốc tế (WEC), thủy điện đóng góp 20% tổng cơng suất điện toàn