ĐiỆN GÍO Nguyễn Ngọc Tân Công nghiệp Thời báo Kinh Tế Sài Gòn & Trung tân Kinh tế châu Á - TBD - Thành phố Hồ Chí Minh ngày 06 tháng 4 năm 2012 1. Tổng quát. 2. Sự phát triển của công nghệ tua-bin điện gió. 3. Sơ lược về kỹ thuật. 6. Chuẩn mực so sánh trong đầu tư trang trại điện gió. 4. Thất thóat cơ năng. 10. Thử nghiệm điện gió với những công nghệ khác. 8. Trang trại điện gío lắp đặt trên biển. 7. Cánh đồng điện gío lắp đặt trên đất liền. 9. Tích trữ năng lượng từ gió. 11. Thị trường điện gió Việt Nam. 5. Phân tích và xác định tiềm năng gió, dự toán sản lượng điện. 13. Đọan phim ngắn về điện mặt trời và điện gió. 14. Thảo luận. Nội dung 12. Tua-bin điện gió và kinh phí đầu tư. Năng lượng tái tạo 1. Tổng quát. Fraunhofer Institute for Wind Energy and Energy System Technology Kịch bản sử dụng 100% năng lượng tái tạo tại CHLB Đức – Năm 2050 Tài liệu công bố tháng 2 năm 2009 1 Exajoule = 277,778 Tỉ kW "Exa" E (1 Trillion) = 10 18 "Joule" = Đơn vị của năng lượng PV photovoltaics CSP concentrated solar power - - - Sau sự cố Fukishima , CHLB Đức quyết định đóng cửa tất cả những nhà máy điện nguyên tử vào năm 2022 (ghi chú thêm từ NNT) Tia nắng mặt trời chiếu vào mặt đất thay đổi không đồng đều làm nhiệt độ trong bầu khí quyển, nước và không khí luôn khác nhau, trái đất luôn quay trong quỹ đạo xung quanh mặt trời và tự quay quanh trục nên tạo ra mùa, ngày, đêm. Gió. Chính vì sự thay đổi nhiệt độ của khí quyển làm không khí chuyển động. Sự chuyển động của không khí được gọi là gió. Ngoài ra vào ban đêm, một nửa bề mặt của trái đất, bị che khuất không nhận được tia nắng mặt trời, nửa bề mặt kia là ban ngày nên cường độ tia nắng cao hơn, thêm vào đó nhiệt độ ở Bắc bán cầu, Nam bán cầu và đường xích đạo cũng như nhiệt độ ở biển và trên đất liền luôn khác nhau. Từ sự quay quanh trục của trái đất nên không khí chuyển động xoáy theo những chiều khác nhau giữa Bắc bán cầu và Nam bán cầu làm nhiệt độ của khí quyển thay đổi phát sinh những vùng áp cao và áp thấp. Mô hình hoàn lưu khí quyển với các trung tâm khí áp bề mặt có tính đến sự phân bố đất biển không đều. Giáo Trình Khí Tượng Cơ sở DHKHTN - 2012 • 1 kn = 1 sm/h = 1,852 km/h = 0,514 m/s • 1 m/s = 3,6 km/h = 1,944 kn = 2,237 mph • 1 km/h = 0,540 kn = 0,278 m/s = 0,621 mph • 1 mph = 1,609344 km/h = 0,8690 kn = 0,447 m/s Đơn vị của tốc độ gío được tính theo kilomet trên giờ (km/h) hoặc mét trên giây (m/s) hoặc knot (kn: hải lý trên giờ) hoặc Mile trên giờ (mph) tại Mỹ. Hướng gió là hướng mà từ đó gió thổi tới điểm quan trắc. Hướng gió được biểu thị bằng phương vị đông, tây, nam, bắc hoặc theo góc là lấy hướng bắc làm mốc ở vị trí 0 0 hoặc 360 0 và tính theo chiều kim đồng hồ. Như vậy hướng đông ứng với góc 90 0 , hướng nam ứng với góc 180 0 , hướng tây ứng với góc 270 0 .) Ngoài ra, người ta còn dùng cấp gió để chỉ tốc độ gió như cấp gió Beaufort. (Francis Beaufort 1806) và được viết tắt là bft. Biểu đồ này đầu tiên được đưa ra để đánh giá ảnh hưởng của gío cho thuyền buồm và việc vận chuyển trên sông hồ, biển… Tốc độ và hướng gió. Bản đồ phân bố tốc độ gió Việt Nam ở độ cao 80 mét. Bản đồ phân bố tốc độ gió Việt Nam ở độ cao 80 mét được thực hiện từ Bộ công thương,TrueWind Solutions LCC (Mỹ) và Ngân hàng thế giới năm 2010. Đây là tài liệu đánh giá tiềm năng gió tại Việt Nam. Bản đồ phân bố tốc độ gió được thực hiện với phần mềm mô phỏng ‘MesoMap’. Kết quả mô phỏng được trình bày trên bản đồ hiển thị tốc độ gió trung bình theo màu với độ phân giải là 1 km. Kết quả mô phỏng của mô hình có thể sai lệch từ 5 đến 8% so với tốc độ và hướng gió thực nên không thể dựa vào Bản đồ phân bố tốc độ gió để dự toán sản lượng điện hàng năm cho một cánh đồng điện gió. Tuy nhiên đây là một nguồn thông tin quan trọng vì Bản đồ phân bố tốc độ gió cung cấp cho các nhà đầu tư có cái nhìn tổng thể về những địa điểm có tiềm năng gió cao thích hợp để xây dựng nhà máy điện gió. Để xác định chính xác tiềm năng gió và dự toán được sản lượng điện hàng năm của dự án điện gió, cần có số liệu gió trung bình trong năm, số liệu này phải chính xác (!). Việc này chỉ có thể thực hiện được khi dựa theo phương pháp đo gió SODAR (Sound Detecting And Ranging) hoặc xây dựng cột đo gió. Thời gian đo ít nhất phải là 1 năm, tốt nhất là 10 năm. Nguyên tắc cột đo gió và tua-bin. Với số liệu thu được từ cột đo gió ở độ cao thấp hơn (tại những vùng bằng phẳng và trống trải) ta có thể tính ra được tốc độ gió ở độ cao tâm cánh quạt của Tua-bin điện gió dựa theo phương trình: trong đó: v 1 : Tốc độ gió ở độ cao thứ 1 (m/s). v 2 : Tốc độ gió ở độ cao thứ 2 (m/s). Z 1 : Độ cao thứ nhất (m). Z 2 : Độ cao thứ hai (m). α: Hệ số Hellman từ 0,06 đến 0,60 tùy theo địa hình, vị trí, độ vẩn đục của môi trường không khí. [...]... luật Betz ứng dụng trong thiết kế cánh quạt Năng lượng gió là nguồn năng lượng do chuyển động của không khí với một tốc độ trong một thời gian nhất định Theo định luật Betz, (Nhà vật lý người Đức - Albert Betz 1885-1968) về động lực học khí quyển thì nguồn năng lượng gió này không thể chuyển tất cả sang một loại năng lượng khác A2 A m v1 vT Tua-bin điện gió v2 Albert Betz, chứng minh trên phương diện... tua-bin điện gió trục ngang được thiết kế có hướng đón gió từ phía sau (down wind rotor), phương pháp này có nhiều nhược điểm như dòng gió luôn bị xáo động do gió thổi vào thân trụ rồi mới đến cánh quạt Từ khoảng năm 1995 tua-bin điện gió được thiết kế với nguyên tắc đón gió từ phía sau không còn được sử dụng rộng rãi Phần lớn những tua-bin điện gió hiện nay được thiết kế có hướng đón gió từ phía trước... đa là 59,26 % năng lượng chuyển động kinetic của gió, việc này ảnh hưởng quan trọng đến khả năng đón gió của cánh quạt Cho đến nay việc tạo dáng và thiết kế những cánh quạt điện gió hiện đại vẫn dựa trên những kiến thức này Những trụ điện gió lắp đặt năm 1987 tại CHLB Đức Sự phát triển Năng lượng điện gío tại Đức, Âu châu và Thế giới Kích thước và công suất những lọai tua-bin điện gió đã được sản... xuất hàng loạt tính đến năm 2012 Cánh đồng điện gió trên đất liền tại Aurich CHLB Đức, công suất mỗi trụ 6 – 7,5MW Trang trại điện gió tại Mỹ 3 Nguyên tắc kỹ thuật Cấu hình tua-bin điện gió trục ngang dùng hộp số 3.1 Cánh quạt Dòng gió khi vào cánh quạt gây ra tình trạng gió trượt (Stall effect) Sự phân bố lực tác động F vào cánh quạt với góc < 20° Cánh quạt điện gió khi thiết kế phải đáp ứng nguyên... biểu Cột đo gió tại Huyện Bình Đại - Bến Tre Tiêu chuẩn lớp gió cho tua-bin điện gió Uỷ ban Kỹ thuật Điện Quốc tế IEC (International Electrotechnical Commission) đưa ra những Tiêu chuẩn lớp gió của tua-bin cho những vùng có tiềm năng gió ít hoặc nhiều theo tốc độ gió trung bình và sự xáo động gió trong năm Tiêu chuẩn Lớp gió cho tua-bin điện gió Tiêu chuẩn tua-bin theo loại (IEC) I (vùng có gió mạnh)... điện gió hai cánh có thể đạt được công suất cao hơn Tua-bin một cánh khoảng 10% Hệ số tốc độ gió tại đầu cánh (tip speed ratio) đạt đến 10-12 trong khi Tua-bin điện gió 3 cánh chỉ khoảng từ 6 đến 8 Tuy nhiên Tua-bin điện gió hai cánh cũng có nhược điểm là vì họat động với số vòng quay nhanh, tần số rung của Tua-bin mất ổn định ảnh hưởng đến những chi tiết khác của hệ thống Sự phân bố lực của cánh quạt...Hoa tốc độ gió Hoa tốc độ gió trung bình Những số liệu về tốc độ và hướng gió của từng thời điểm và từng vị trí được hiển thị bằng hoa gió Hướng gió trong hoa gió được định theo chiều đông, tây, nam, bắc và thường được chia thành 12 hoặc 36 mảng trong một vòng tròn Diện tích trong mỗi mảng được hiển thị bằng màu là tốc độ gió trung bình trong ngày hoặc trong tháng Cột đo tốc độ và hướng gió tiêu biểu... hình khác nhau của cánh quạt điện gió Cấu trúc những lớp vật liệu của cánh quạt Cánh quạt thô với vật liệu composite, sợi carbon chưa hoàn thành Việc chọn lựa vật liệu cánh quạt được dựa trên kinh nghiệm chế tạo cánh máy bay Độ bền vật liệu và khả năng sản xuất là những yếu tố chính Những vật liệu này là: Density Strenght of Young's Ultim tensile Young's mod Fatigue limit Kh lượng material - modulus... thể có 1, 2, 3 hoặc 4 cánh Thử nghiệm tua-bin một cánh MOD-0 năm 1985 tại Mỹ Trên phương diện khí động lực học thì số cánh quạt càng ít thì hiệu quả càng cao nhưng trên phương diện cơ học thì khi tua-bin họat động với số vòng quay nhanh sẽ phát sinh những nhược điểm cơ bản như tần số rung của tua-bin điện gió sẽ mất ổn định ảnh hưởng đến những chi tiết khác Tua-bin điện gió một cánh được đưa vào hoạt... có gió khá mạnh) III (vùng có gió trung bình) IV (vùng có gió yếu) Tốc độ gió tiêu biểu của 50 năm v REF 50 m/s 42,5 m/s 37,5 m/s 30 m/s Tốc độ gió trung bình trong năm v TB 10 m/s 8,5 m/s 7,5 m/s 6 m/s Tốc độ gió cao nhất trong 50 năm 1.4 v REF 70 m/s 59,5 m/s 52,5 m/s 42 m/s Tốc độ gió cao nhất trong 1 năm 1.05 v REF 52,5 m/s 44,6 m/s 39,4 m/s 31,5 m/s 2 Sự phát triển của công nghệ tua-bin điện gió