Hình 2.4. Sơ đồ chu trình máy phát điện dùng than đá, dầu mỏ, khí đốt và năng lượng hạt nhân
*Động cơ đốt trong
- Đặc điểm của động cơ đốt trong kéo máy phát điện + Động cơ có cơng suất phù hợp với công suất máy phát + Có tốc độ quay phù hợp với tốc độ quay của máy phát + Có bộ điều tốc để giữ ổn định tốc độ quay của động cơ
+ Hệ thống truyền lực không đảo chiều quay của hệ thống và khơng có bộ phận điều khiển hệ thống truyền lực
- Cách vận hành máy phát điện dùng động cơ đốt trong
+ Kiểm tra sự an toàn của động cơ, máy phát và hệ thống truyền lực + Khởi động động cơ, chạy ở tốc độ thấp
+ Kiểm tra sự vận hành của động cơ và tăng tốc từ từ để đạt tốc độ quay định mức. + Cho động cơ kéo máy công tác và tăng từ từ đạt tới tải định mức
Ngưng tụ NHIÊN LIỆU (than đá, dầu mỏ, khí đốt, U235, Pu239) THÁP NGƯNG TỤ
LÒ HƠI TUA BIN
MÁY PHÁT ĐIỆN Nhiệt năng Bơm nước Điện năng NHIÊN LIỆU (xăng, dầu) ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG MÁY PHÁT ĐIỆN
+ Giảm tải, giảm tốc độ của động cơ và tắt động cơ
*Năng lượng hạt nhân
- Trong các nhà máy điện hạt nhân, năng lượng được sử dụng là năng lượng tỏa ra từ phản ứng phân hạch với hệ số nhân nơtrôn bằng 1.
+ Phản ứng phân hạch xảy ra khi một hạt nhân nặng (U235, Pu239) hấp thụ mộtnơtrôn
chậm rồi vỡ ra thành hai hạt nhân có khối lượng trung bình đồng thời phóng ra hai đến ba nơtrơn.
+ Các nơtrơncó thể lại tiếp tục gây sự phân hạch cho các hạt nhân U235, Pu239khác, gây ra phản ứng dây chuyền.
+ Các bộ phận chính của nhà máy điện hạt nhân gồm:
- Lò phản ứng hạt nhân.
- Hệ thống trao đổi nhiệt, cung cấp nhiệt cho lò sinh hơi làm quay tua bin.
Nguyên tắc hoạt động của lò phản ứng hạt nhân là thực hiện phản ứng phân hạch dây chuyền tự duy trì, có thể kiểm sốt được với hệ số nhân nơtron k = 1. Các bộ phận chính trong lị phản ứng nơtron nhiệt gồm:
1. Thanh nhiên liệu (urani). 2. Chất làm chậm.
3. Vỏ kim loại. 4. Lớp phản xạ nơtron bằng graphit.
5. Ống làm lạnh và tải nhiệt. 6. Thanh điều khiển.
7. Thành bảo vệ phóng xạ.
8. Đường ống làm thí nghiệm (dùng cho lị nghiên cứu).
b) Năng lượng tái tạo: là dạng năng lượng mà nguồn nhiên liệu liên tục tái sinh từ những
quá trình tự nhiên như: Năng lượng Mặt Trời (Solar power); Năng lượng sinh khối (Biomass energy); Năng lượng từ lòng đất (Geothermal power); Năng lượng gió (Wind power); Năng lượng thủy triều (Tidal power); Năng lượng sức nước (Hidro power); Năng lượng sóng biển (Wave power).
* Năng lượng Mặt Trời
Hai ứng dụng chính của năng lượng Mặt Trời là:
- Năng lượng nhiệt Mặt Trời là nhiệt năng hấp thụ bởi hệ thống thu bắt nhiệt từ ánh sáng Mặt Trời, sử dụng để đun nóng nước (hoặc một số dung dịch khác) hoặc để tạo hơi nước. Khác với các hệ nhiệt Mặt Trời công suất nhỏ sử dụng chảo thu mặt phẳng để thu nhiệt từ ánh sáng Mặt Trời, các nhà máy nhiệt Mặt Trời công suất lớn sử dụng các thiết bị thu hội tụ ánh sáng Mặt Trời và từ đó đạt nhiệt độ cao cần thiết để tạo hơi nước quay turbin. Hơi nước được sử dụng để quay turbin và rồi vận hành phát điện. Nhiệt Mặt Trời có ứng dụng rộng rãi trong việc cung cấp nước nóng và sản xuất điện,với cơng suất có thể đạt tới vài MW. Có 3 dạng tập trung năng lượng Mặt Trời tạo nhiệt đun là: trũng parabol,
+ Tháp năng lượng: Hệ thống thu nhiệt trung tâm sử dụng ở các nhà máy lớn bao gồm các gương hội tụ ánh sáng Mặt Trời vào một đĩa thu duy nhất lắp trên đỉnh một tháp trung tâm. Bức xạ nhiệt của ánh sáng Mặt Trời sẽ làm nóng chảy muối bên trong chảo thâu, và nhiệt lượng của muối nóng chảy này sẽ được sử dụng để tạo điện thông quay các máy phát dạng hơi thông thường.
+ Đĩa quay: Một dạng thiết bị thu nhiệt Mặt Trời thứ hai là hệ thống hình đĩa, giống dạng đĩa thu tín hiệu vệ tinh trong viễn thông. Hệ thống này sử dụng đĩa phản chiếu hình parabol để hội tụ ánh sáng vào tâm thu ở tại tiêu điểm của đĩa. Dung dịch đun được truyền vào đĩa thu để hấp thu nhiệt tại đó. Nhiệt khi cho dung dịch đun dãn nở ra làm đẩy piston và từ đó quay turbin. Phương pháp này cho phép tập trung ánh sáng từ 100 đến 2000 lần.
+Trũng parabol: Dạng hệ thống còn lại là thiết bị hình trũng, thiết bị này là một gương cầu dài dùng hội tụ ánh sáng lên trên các ống dẫn chứa dung dịch đun (dầu-oil).
Dung dịch đun trong ống có thể đạt đến nhiệt độ 4000C như tại Solar Electric Generating
Systems tại vùng Nam California. Dung dịch đun nhiệt độ cao được sử dụng để đun nóng nước tạo hơi quay turbin rồi vận hành máy phát điện.
- Điện Mặt Trời: chuyển bức xạ Mặt Trời (dưới dạng ánh sáng) trực tiếp thành điện năng (hay còn gọi là quang điện-photovoltaics). Các tấm pin Mặt Trời chuyển đổi trực tiếp ánh sáng thành điện năng, như thường được thấy trong các máy tính cầm tay hay đồng hồ đeo tay. Chúng được làm từ các vật liệu bán dẫn tương tự như trong các con bọ điện tử trong máy tính. Một khi ánh sáng Mặt Trời được hấp thụ bởi các vật liệu này, năng lượng Mặt Trời sẽ đánh bật các hạt điện tích (electron) năng lượng thấp trong nguyên tử của vật liệu bán dẫn, cho phép các hạt tích điện này di chuyển trong vật liệu và tạo thành điện. Quá trình chuyển đổi photon thành điện này gọi là hiệu ứng quang điện.Có 3 lớp vật liệu chính: lớp trên cùng gọi là silicon loại n (n: negative, âm), vật liệu này có khả năng “phóng thích” các hạt tích điện âm gọi là electron một khi được đưa ra ngoài ánh sáng mặt trời. Lớp dưới cùng gọi là lớp p, tích điện dương khi tiếp xúc với bức xạ Mặt Trời (p: positive, dương). Lớp vật liệu ở giữa gọi là lớp chèn (junction), lớp này có vai trò như một lớp phân cách (insulator) giữa lớp n và lớp p. Các electron được phóng thích từ lớp n sẽ di chuyển theo đường ít bị cản trở nhất, tức là di chuyển từ lớp n tích điện âm ở bên trên về lớp p tích điện dương ở bên dưới. Như vậy, nếu vùng p và vùng n được nối bởi một mạch điện tạo bởi các dây dẫn mỏng, dòng electron sẽ di chuyển trong mạch điện này, tạo ra dịng điện một chiều có thể được sử dụng trực tiếp hoặc được “dự trữ” để dùng sau.
- Sự phân bố của nhiệt độ trong khơng khí trên Trái Đất. Nguồn cung cấp nhiệt chủ yếu cho mặt đất là bức xạ của mặt trời. Nhiệt lượng do mặt trời mang đến cho Trái đất luôn thay đổi theo góc chiếu của tia bức xạ mặt trời. Các yếu tố ảnh hưởng sự phân bố nhiệt độ của khơng khí trên Trái Đất
+ Phân bố theo vĩ độ: Vĩ độ càng thấp thì nhiệt độ trung bình càng lớn, biên độ thay đổi càng nhỏ
+ Phân bố theo lục địa và đại dương: nhiệt độ trung bình cao nhất và thấp nhất đều ở trong lục địa, biên độ dao động của nhiệt độ ở lục địa lớn, ở đại dương thì nhỏ.
+ Phân bố theo địa hình: địa hình càng dốc thì nhiệt độ càng cao.
+ Phân bố qua sự hình thành ngày và đêm, độ dài ngắn của ngày đêm theo mùa và vĩ độ. Sự hình thành ngày đêm: Trái Đất quay quanh mặt trời. Nguyên nhân gây ra độ dài ngắn của ngày đêm: trục trái đất nghiêng và không đổi phương. Độ dài ngày đêm phụ thuộc theo mùa và vĩ độ.
Bảng 2.1. Bảng số liệu về giờ chiếu sáng trong ngày ở một số vĩ tuyến
Vĩ tuyến Số giờ chiếu sáng trong ngày
21- 3 22 - 6 23 - 9 22 - 12 66033’B(vòng cực bắc) 12 24 12 0 23027’B(chí tuyến bắc) 12 13,5 12 10,5 00(xích đạo) 12 12 12 12 23027’N(chí tuyến nam) 12 10,5 12 13,5 66033’N(vòng cực nam) 12 0 12 24
- Tiềm năng về năng lượng Mặt trời tại một số nơi ở Việt Nam
+Việt Nam có bức xạ Mặt Trời vào loại cao trên thế giới, với số giờ nắng dao động từ 1.600-2.600 giờ/năm, đặc biệt là khu vực phía Nam. Việt Nam hiện có trên 100 trạm quan trắc toàn quốc để theo dõi dữ liệu về năng lượng mặt trời. Tính trung bình tồn quốc
thì bức xạ Mặt Trời dao động từ 3,8-5,2 kWh/m2/ngày.
+ Tiềm năng điện Mặt Trời là tốt nhất ở các vùng từ Thừa Thiên Huế trở vào miền
Nam (bức xạ dao động từ 4,0-5,9 kWh/m2/ngày). Tại miền Bắc, bức xạ Mặt Trời dao động
khá lớn, từ 2,4-5,6 kWh/m2/ngày, trong đó vùng Đơng Bắc trong đó Đồng bằng sơng Hồng
có tiềm năng thấp nhất,thời tiết thay đổi đáng kể theo mùa.
- Chu trình hoạt động của nhà máy nhiệt điện sử dụng năng lượng Mặt trời
MẶT TRỜI GƯƠNG CẦU VÀ ỐNG DẪN NƯỚC TUA BIN MÁY PHÁT ĐIỆN
Nhiệt năng LÒ Điện năng
SINH HƠI