- TRONG PHỖNG SỬ DUNG 4 GỎNG TẨC.
105 GWh Mặt trời điện nhiệt
5.2.6 Công nghệ nhiệt điện mặt trờ
Tên nước Khơng bọc kính Có bọc kính Ống chân không Tổng cộng
Australia 1.400 839 2.239 Canada 361 51 0 413 Trung Quốc 7.840 14.500 22.400 Đan Mạch 15 189 0 205 Pháp 69 356 425 Đức 466 2.204 379 3.049 Hy Lạp - 2093 2093 Israel 2.744 2.744 Nhật Bản 8.229 218 8.447 Thổ Nhĩ Kỳ 5.691 5.691 Hoa kỳ 16.061 1.012 386 17.459
Năng lượng mặt trời được tập trung và làm nóng mơi trường trao đổi chất của chu trình nhiệt điện để sản xuất điện năng. Có 3 phương pháp tập trung năng lượng mặt trời:
a) Sử dụng các bộ thu trung tâm, còn gọi là tháp nhiệt. Các gương phản xạ định hướng ánh sáng vào bộ thu trung tâm lắp ở đỉnh tháp cao nhàm đốt nóng mơi trường chất chuyển động bên trong, sau đó mơi trường chất này thực hiện chu trình nhiệt điện để quay tuabin máy phát điện.
Hình 5.4 là hệ thống tháp nhiệt mặt trời sử dụng một dãy kính phản chiếu tự động hướng về phía mặt trời để hội tụ ánh sáng vào bộ thu trung tâm đặt trên đỉnh tháp. Tại đây sử dụng bể chứa muối nóng chảy làm mơi trường chất vận chuyển nhiệt cho chu trình nhiệt điện hơi nước với thơng số nhiệt độ lên đến 565° c. Tháp nhiệt điện mặt trời có nhiều ưu điểm về kinh tế và được sử dụng tại Hoa Kỳ, Bắc Phi, Mêhicô, Trung Đông...
b) Hệ thống sử dụng muối nóng chảy làm chất truyền nhiệt có hiệu suất cao nhưng yêu cầu cao về vật liệu đường ống. Cơng nghệ này thích hợp với quy mơ cơng suất trên 30 MW. Hình 5.4 là sơ đồ công nghệ hệ thống tháp nhiệt điện mặt trời dùng muối nóng chảy. Tại Hoa Kỳ bộ thu trung tâm (hình 5.5) cơng suất 43 MW có diện tích dàn kính phản xạ 81.000 m2.
GIÁO TRÌNH GIÁO DỤC sử DỤNG NÀNG LƯỢNG TIÉT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ
Hình 5.4 Hệ thống tháp nhiệt điện mặt trời dùng muối nóng chảy
b) Sử dụng các máng parabơn có định hướng mặt trời để tập trung ánh sáng vào bộ thu đặt tại tiêu điểm của hệ gương parabơn (Hình 5.5). Nhiệt năng thu được đốt nóng mơi trường chất để thực hiện chu trình nhiệt điện qua tuabin máy phát điện. Cơng nghệ này có nhiêu ưu diêm, được sử dụng phơ biên với quy mơ tư 14-80 MW.
Hình 5.5 Máng hấp thụ năng lượng mặt trời parabôn
Năng lượng mặt trời được các máng parabôn tập trung lại và đốt nóng mơi trường chất trung gian (muối). Mơi trường này trao đổi nhiệt trong bộ sinh hơi và quá nhiệt tạo nên hơi nước có nhiệt độ và áp suất cao làm quay tuabin và máy phát điện. Sau khi đj qua tuabin hơi nước được ngưng tụ tại bình ngưng và được bơm trở lại bộ sinh hơi và quá nhiệt (Hình 5.6).
- ~t - -- =—J*. VI < v» 1 1 ỉ~Kk I XJ -1—Í VJ X-/11 VJ 11UI rkiiavi V/Y mrjV
Bỗ sinh hơi và quá nhiệt
Hình 5.6 Nguyên lý nhà máy nhiệt điện mặt trời máng parabôn.
Tháp giải nhiệt làm mát nước ngưng tụ trong bình ngưng nhằm tăng hiệu suất của chu trình nhiệt. Trước đây các nhà máy nhiệt điện mặt trời kiểu này thường hoạt động độc lập, làm việc đầy tải trong thời gian ban ngày. Tuy nhiên ngày nay nghiên cứu cho thấy việc ghép hệ thống này với những chu trình đốt nhiên liệu (than, dầu, khí...) tỏ ra có hiệu quả rõ rêt. Quy mơ của nhà máy điện mặt trời sử dụng công nghệ này từ 30 đến 300 MW, góp phần giảm chi phí nhiên liệu. Điện năng từ công nghệ máng parabôn vào ban ngày đạt cực đại góp phần bù đắp cho công suất đỉnh của hệ thống.
Hệ thong nhiệt điện mặt trời kiểu máng parabôn công suất 320 MW tại Hoa Kỳ có diện tích máng parabơn 3.531.600 m2, tích trữ nhiệt trong 10 giờ ban ngày tại địa điểm có cường độ bức xa 2.725 kWh/ m2.năm, hiệu suất chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện năng 14,6%, sản lượng điện 1,4 GWh/năm. Tổng vốn đầu tư ban đầu là 3000USD/kW, chi phí bảo dưỡng 34USD/kW.năm.
c) Động cơ điện mặt trời
Hệ thống động cơ điện mặt trời chuyển năng lượng mặt trời thành cơ năng và sau đó thành điện năng như Hình 5.7. Hệ thống gồm các đĩa gương phản xạ ánh sáng vào bộ trung tâm. Hệ thống đĩa có hai trục quay cho phép định hướng theo mặt trời. Nhiệt năng được tập trung và truyền đến động cơ nhiệt. So với tất cà các sơ đồ công nghệ sử dụng năng lượng nhiệt điện mặt trời sơ đồ sử dụng động cơ nhiệt có hiệu suất cao nhất, có thể đạt tới 29,4%.
Bộ tập trung năng lượng mặt trời có kích thước phụ thuộc’vào cơng suất động cơ gẳn trên nó. Khi cường độ bức xạ vng góc đạt 1000 w/m2 bộ tập trung bề mặt tráng bạc hoặc nhôm dùng cho động cơ nhiệt Stirling có cơng suất 25 kW đường kính khoảng 10 m. Bộ hấp thu năng lượng phản xạ từ bộ tập trung đên và truyền cho môi chất của động cơ nhiệt. Động cơ nhiệt chạy theo chu trình nhiệt động thông thường. Môi chất tải nhiệt thường dùng là Heli hoặc Natri. Bằng cách nén môi chất khi lạnh và cấp nhiệt cho môi chất khi ở áp suất cao và cho nó giãn nở sinh cơng làm quay tua bin máy phát điện. Động cơ nhiệt cần phải thải nhiệt ra một nguồn nhiệt độ thấp hơn.
GIÁO TRÌNH GIÁO DỤC sứ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIÉT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ
Ánh sáng măl trơi
2.7 MWm'nfim
Hình 5.7 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống động cơ nhiệt mặt trời
Hệ thống làm việc dưới sự điều khiển tập trung của một hệ thống điều khiển tự động đặt trên đĩa. Quá trình định hướng mặt trời cũng được điều khiển theo chương trình.
Hệ thống động cơ nhiệt mặt trời có ưu điểm là hiệu suất cao, linh hoạt, dễ ghép nối với nhiều loại chu trình nhiệt. Do có tính chất linh hoạt và dễ ghép nối với nhiều loại chu trình nhiệt khác nên hệ thống động cơ nhiệt mặt trời có nhiều ưu điểm ghi làm việc với lưới. Trong tương lai gần công nghệ này sẽ được phát triển công suất hàng chục MW. Hệ thống này cũng thích hợp cho trạm phát độc lập sử dụng cơ năng như chạy máy bơm tưới tiêu. Chi phí lap đặt khoảng 12.000 USD/kW với hệ thống đơn. Các hệ thống nhiệt điện mặt trời địi hỏi diện tích lắp đặt lớn, thích hợp với các vùng dân cư thưa.
5.2.7 Nâng lượng mặt trời ứng dụng trong sấy sưởi và làm lạnh
ứng dụng cung cấp nước nóng. Nhu cầu nước nóng chiếm khoảng 15
20% năng lượng sử dụng trong sinh hoạt hàng ngày. Nếu sử dụng điện đun nước nóng thì tiêu thụ điện lên đến hàng trăm kWh/tháng. Có thể giảm chi phí này tới 80%, thậm chí khơng cần sử dụng điện để cung cấp nước nóng nếu sử dụng dàn nước nóng năng lượng mặt trời (Thái Dương năng) công nghệ cao. Nguyên lý sử dụng nhiệt mặt trời trên cơ sở hiệu ứng nhà kính. Thiết bị đun nước nóng sử dụng tâm phăng hoặc ơng chân không, được sử dụng trong nhà ở, khách sạn, bệnh viện. Hiện nay ở Việt Nam khoảng 1,5 triệu mét vng dàn nước nóng.
Hệ thống cung cấp nước nóng kiểu bị động (khơng dùng bơm) có sơ đồ cho trên Hình 5.8. Nước lạnh từ bồn chứa đặt cao hơn bình nóng. Nhờ chênh áp
và ngun tắc bình thơng nhau nước lạnh tự động chảy vào bình nóng mà khơng cân phải bơm. Bình nước nóng năng lượng mặt trời Solar BK PPR-D-220 của Công ty Nghiên cứu và Phát triển Năng lượng mới, ĐHBK Tp. Hồ Chí Minh (Hình 5.9) có các thơng sau:
XJU Ụ11U 1 11 1 1X11.1V1 l .A nir.l. \)I A
Bộ hấp thụ Polypropylen màu đen, Bình chứa nước nóng 2 vỏ, giữa có cách nhiệt bọt PU 50mm, Kính thủy tinh tơi cách nhiệt 4mm, Dung tích 2201, Kích cỡ 2660x1400x1300 mm đủ dùng cho từ 4 đến 6 người. Thời gian gia nhiệt 4 giờ, đù nước nóng dùng cho cả ngày. Sơ đồ cung cấp nước nóng chủ động (dùng bơm) được cho trên Hình 5.10. Bộ thu năng lượng mặt trời hâm nước tới nhiệt độ cao và trao đổi nhiệt cho nước trong bể chứa nước nóng. Có thể bổ sung nhiệt bằng cách đốt ga hay dùng đốt nóng bằng điện để bổ sung nước nóng vào mùa đơng, đêm khuya. Khi quy mơ tiêu thụ nước nóng lớn hệ thống cung cấp nước nóng bang năng lượng mặt trời càng tỏ rõ hiệu q khi có bình tích trữ nước nóng.
Hình 5.8 Sơ đồ cung cấp nước nóng khơng dùng bơm
Theo chính sách hỗ trợ sản xuất và tiêu dùng các sản phẩm tiết kiệm nãng lượng, bình nước nóng năng lượng mặt trời từ 2008 đến 2013 nhà nước sẽ hỗ trợ khi mua sản phẩm một triệu đồng cho mọi đối tượng hộ gia đình, nhà hàng, xi nghiệp, khách sạn, bệnh viện...
Hình 5.9 Thái Dương năng Solar BK PPR
GIÁO TRÌNH GIÁO DỤC sử DỤNG NẤNG LƯỢNG TIÉT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ
Hệ thống sấy bằng năng lượng mặt trời: Việc sấy nông, hải sản bàng ánh
sáng mặt trời đã được sử dụng từ xa xưa. Tuy nhiên ngày nay công nghệ sấy ngày càng hồn thiện và nhiều thiết bị sấy quy mơ lớn sử dụng năng lượng mặt trời đã được phát triển. Năng lượng mặt trời sấy nóng khơng khí sau đó khơng khí nóng được phân phối và điều chỉnh thích hợp cho việc sấy sản phẩm. Một số thiết bị sấy sử dụng đặc tính di chuyển lên phía trên của khơng khí nóng, một số khác sử dụng thêm quạt cưỡng bức.
Hình 5.10 Hệ thống cung cấp nước nóng chủ động
Bếp mặt trời: Bếp nấu sử dụng năng lượng mặt trời là công nghệ được
biết từ lâu, tuy nhiên gần đây được phát triển nhiều horn. Bức xạ mặt trời được tập trung tại gương phản xạ thường có hình parabơn (Hình 5.11). Thức ăn được đặt tại tiêu điểm của gương. Công nghệ này khá rẻ tiền tuy nhiên thời gian nấu kéo dài và không sử dụng được trong những ngày khơng có nắng làm hạn chế việc sử dụng của bếp mặt trời.
Hình 5.11 Bếp mật trời được sử dụng tại Việt Nam 5.3 Năng lượng gió
Từ xa xưa con người đã biết dùng năng lượng gió để kéo thuyền buồm,
xay xát, bơm nước... Cũng giống như năng lượng mặt trời, năng lượng gió là một nguôn năng lượng sạch và vô tận, sử dụng thân thiện với môi trường, tuy nhiên việc khai thác năng lượng gió cịn bị hạn chế do giá thành cao.