1.3. Một số đặc điểm và sự khác nhau của nhà máy điện sinh khối kết hợp từ thủy động
1.3.1. Thông số kỹ thuật giữa các mơ hình hệ thống từ thủy động lực sử dụng năng
năng lượng sinh khối với một số mơ hình tương tự sử dụng nguồn năng lượng khác
Trên cơ sơ đề tài: “Nghiên cứu hệ thống từ thủy động lực sử dụng năng lượng mặt trời” của tác giả Lý Nhật Minh [3], đối với nguồn năng lượng mặt trời, dưới sự phát triển của công nghệ vật liệu, nguồn nhiệt chúng ta có thể tập trung lên đến 25000K - 30000K. Hình 1.2 thể hiện mơ hình sản xuất điện mặt trời hỗn hợp. Mơ hình này có thể ứng dụng với các nhà điện mặt trời công suất lớn, tập trung được nhiệt độ cao. Trong khi đó, đối với năng lượng sinh khối, lượng nhiệt tập trung thấp hơn, vào khoảng 10000K - 20000K. Tuy nhiên, bản chất của năng lượng mặt trời, chỉ thu được ở một số tháng trong năm là tốt, và chỉ hoạt động ban ngày nên hiệu quả và tính liên tục sẽ khơng cao như ở năng lượng sinh khối. Chính vì vậy, hiệu suất của chu trình phụ thuộc vào nhiệt lượng cung cấp từ bộ thu năng lượng mặt trời. Do đó sẽ bị chi phối bởi điều kiện thời tiết. Trong khi đó, mơ hình máy phát điện năng lượng sinh khối như Hình 1.3, thì NLSK ta cũng có thể thu
Luận văn tốt nghiệp
Trang 20
nguyên liệu thô từ các mùa khác nhau ở các dạng nhiên liệu khác, đồng thời chúng ta cũng có thể tích trữ nhiên liệu thơ trong trường hợp lưới điện đã đủ cơng suất.
Hình 1.2: Mơ hình sản xuất điện mặt trời hỗn hợp
Hình 1.3: Mơ hình máy phát điện năng lượng sinh khối
Trong phần này, về năng lượng sinh khối hay năng lượng mặt trời, hay một nguồn năng lượng nào khác, thì chu trình MHD hỗn hợp sẽ cho hiệu suất cao hơn chu trình hỗn hợp khí cùng sử dụng NLSK hoặc nguồn năng lượng khác. Khi có máy phát MHD tham gia vào thì hiệu suất chu trình cũng tăng lên rõ rệt. Tương tự, tác giả cũng đã tiến hành mơ phỏng mơ hình LMMHD dùng năng lượng sinh khối, dựa trên kết quả mơ phỏng, cũng như mơ hình LMMHD dùng năng lượng mặt
Luận văn tốt nghiệp
Trang 21
trời, thì hiệu suất của mơ hình tăng lên đáng kể. Theo thống kê của tác giả Lý Nhật Minh, thì khi sử dụng máy phát MHD hiệu suất của chu trình tăng lên 6 % đối với mơ hình điện mặt trời hỗn hợp và 10% đối với mơ hình LMMHD dùng NLMT. Cịn về phần NLSK thì số liệu đó là, khi sử dụng mơ hình MHD thì hiệu suất của mơ hình cũng tăng lên và đạt ở mức 41%. Theo thống kê mơ hình sinh khối ở các nước, hiệu suất của mơ hình NLSK cũng chỉ đạt ở mức 35%.
Trong khi đó, đề tài của tác giả Nguyễn Bá Sang: “Nghiên cứu hệ thống phát điện MHD kết hợp với địa nhiệt” [19] thể hiện rõ 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 khống vật, và từ năng lượng mặt trời được hấp thụ tại bề mặt Trái Đất.
Nguồn nhiệt sinh ra khi sử dụng mơ hình địa nhiệt thấp hơn nhiều so với nguồn nhiệt từ sinh khối và mặt trời. Trong các khối Asian, thì sản lượng điện sản suất ra theo thống kê 2011 là 19TWh, cịn NLSK là 8TWh, dự đốn 2020 thì có sự chuyển biến, NLĐN là 28TWh, NLSK đạt 23KWh, và cho đến 2035 thì NLĐN là 51TWh, NLSK sẽ đạt mức 63TWh. Tốc độ tỷ trọng tăng từ năm 2011 đến 2035 của NLĐN là 4.1%, cịn NLSK là 9.2%. Vì thế, về tốc độ phát triển cơng suất phát, thì theo dự đốn NLSK sẽ đạt tốc độ cao hơn so với NLĐN.
Luận văn tốt nghiệp
Trang 22
Tác giả Lê Kim Long với đề tài “Mô phỏng hệ thống phát điện tuabin kết hợp với năng lượng nhiệt hạch” [20] cũng đã thể hiện cho ta một số kết quả. Nhiên liệu thường dùng trong phản ứng nhiệt hạch là đồng vị deuterium,tritium của hydro. Các đồng vị này có thể trích lấy dễ dàng từ thành phần nước biển, hoặc tổng hợp không mấy tốn kém từ nguyên tử hydro. Nếu việc ứng dụng công nghệ năng lượng này trở thành hiện thực, nó sẽ trở thành nguồn năng lượng lý tưởng cho con người. Các đặc tính ưu việt như: mật độ năng lượng rất cao (lớn hơn hàng tỷ lần mật độ năng lượng của các nhiên liệu hóa thạch, hơn hàng chục lần mật độ năng lượng của nhiên liệu phân hạch), hoàn tồn khơng gây ơ nhiễm mơi trường (nếu nhiên liệu là các đồng vị của hydro như D, T thì sản phẩm thải là heli, khí hiếm hồn tồn khơng gây bất kì ảnh hưởng nào đến môi trường), công nghệ hạt nhân và tổng hợp đồng vị phát triển và nguồn nhiên liệu thô hydro dùng để tổng hợp D, T là vô tận trong vũ trụ, là một trong những điểm vượt trội của loại hình năng lượng này mà khơng có loại hình năng lượng nào khác có được kể cả NLSK. Một khi cơng nghệ hóa hữu cơ đã phát triển được vật liệu thích hợp làm bình chứa cho phản ứng, và cơng nghệ hạt nhân tìm ra được phương pháp khống chế hiệu quả, thì loại năng lượng này sẽ trở thành một nguồn năng lượng không thể thiếu của con người.
Hình 1.5: Sơ đồ khối của phản ứng D – T.
Trong khi đó, nguồn năng lượng sinh khối như đề cập ở trên, thì hạn chế ở nhiên liệu thơ đầu vào, và chỉ có một số ít vùng phù hợp đặt nhà máy điện NLSK.
Các thành phần chính của hệ thống phát điện tuabin kết hợp với năng lượng nhiệt hạch gồm:
Luận văn tốt nghiệp
Trang 23 - Lò phản ứng nhiệt hạch.
- Hệ thống biến đổi điện năng (hệ thống tuabin).
Hình 1.6: Chu trình phát điện nhiệt hạch
Phản ứng nhiệt hạch chúng ta xét ở đây là phản ứng D – T. 70% năng lượng từ phản ứng này được tạo ra bởi động năng của các nơtron, 30% còn lại là do tia X và các hạt tích điện tạo ra. Do ảnh hưởng từ bức xạ của các nơtron hay tia X…, lớp bảo vệ của lò phản ứng được gia nhiệt và sự gia nhiệt này được dùng để tạo ra điện năng.
Hình 1.7: Năng lượng từ phản ứng nhiệt hạch được chứa ở lớp trong và lớp ngồi.
Kết quả là có 2 vùng nhiệt độ rõ rệt được hình thành, một vùng có nhiệt độ khoảng 1300 K ~ 1700 K phát ra từ lớp vỏ ngồi, một vùng khác có nhiệt độ từ 2000 K ~ 2400 K ở lớp trong như Hình 1.8.
Luận văn tốt nghiệp
Trang 24
Hình 1.8: Mơ hình biểu diễn 2 vùng nhiệt độ.
Và hiệu suất của nhà máy điện nhiệt hạch sử sụng máy phát điện tuabin là 57% cũng lớn hơn nhiều so với NLSK.