Đang tải... (xem toàn văn)
Tiểu luận nhiệt điện mặt trời
Trường ĐHBKHN Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam Viện: Kinh tế - Quản lý Độc lập-Tự do-Hạnh phúc Bộ môn: Năng lượng mới đại cương BẢN BÁO CÁO ĐỀ TÀI 3: NHIỆT ĐIỆN MẶT TRỜI Giảng viên: Đỗ Kim Thoa Danh sách nhóm: 1. Lê Thị Hoài Thương Lớp: KTCN MSSV: 20104825 2. Phạm Thị Hương Lớp: KTCN MSSV: 20104544 3. Nguyễn Thị Thuận Lớp: KTCN MSSV: 20104659 4. Nguyễn Thị Huyền Lớp: KTCN MSSV: 20104714 5. Nguyễn Thị Lý Lớp: KTCN MSSV: 20104635 6. Nguyễn Văn Huy Lớp KTCN MSSV: 20104712 7. Nguyễn Quang Hưng Lớp: KTCN MSSV: 20100365 MỤC LỤC Nội dung: Trang Phần mở đầu 1 1. Khái niệm 2 2. Lịch sử phát triển 2 3. Nguyên lý hoạt động 3 3.1 Nhà máy Parabolic trough power plants 3 3.2 Nhà máy Parabolic trough power plants 5 3.3 Nhà máy điện sử dụng động cơ Stirling 9 4. Thực trạng và ứng dụng 9 4.1 Thực trạng 9 4.2 Ứng dụng 9 5. Tiềm năng ở Việt Nam 13 6. Ưu điểm và nhược điểm của nhà máy nhiệt điện 14 6.1 Ưu điểm 14 6.2 Nhược điểm 14 7. Kết luận 15 8. Tài liệu tham khảo 16 1 MỞ ĐẦU Trong khi các nguồn năng lượng truyền thống như than đá, dầu mỏ đang dần cạn kiệt, giá thành cao, nguồn cung không ổn định, nhiều nguồn năng lượng thay thế đang được các nhà khoa học quan tâm, đặc biệt là nguồn năng lượng mặt trời. Việc tiếp cận để tận dụng nguồn năng lượng mới này không chỉ góp phần cung ứng kịp nhu cầu năng lượng của xã hội mà còn giúp tiết kiệm điện năng và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Giải pháp sử dụng năng lượng mặt trời hiện đang được cho là giải pháp tối ưu nhất. Đây là nguồn năng lượng sạch, không gây ô nhiễm môi trường và có trữ lượng vô cùng lớn do tính tái tạo cao Với sự tăng trưởng kinh tế mạnh mẽ của Việt Nam trong hơn thập kỷ qua đã khiến cho nhu cầu về điện năng tăng thêm khoảng 15% mỗi năm. Tuy nhiên, lĩnh vực điện năng đang chủ yếu dựa vào nhiệt điện và thủy điện. Thiếu hụt nguồn cung cấp điện của Việt Nam cũng đang gia tăng, đặc biệt là vào mùa khô do sự phụ thuộc quá lớn vào thủy điện. Trong điều kiện khí hậu nhiệt đới như Việt Nam, nguồn năng lượng mặt trời sử dụng hầu như quanh năm … Một trong số ứng dụng của năng lượng Mặt Trời chính là Nhiệt điện Mặt Trời. Nhiệt điện mặt trời là ngành công ngiệp còn non trẻ nhưng đã, đang và sẽ luôn là đề tài nóng cho toàn nhân loại với tình trạng hiện nay. Chúng em chọn đề tài “NHIỆT ĐIỆN MẶT TRỜI” với mong muốn là nói lên những hiểu biết của mình về nền công nghiệp mới này. Do còn nhiều hạn chế về mặt hiểu biết nên chúng em mong sẽ nhận được sự góp ý từ phía cô giáo cùng các bạn. 2 NỘI DUNG 1. KHÁI NIỆM Nhiệt điện Mặt Trời là ứng dụng kỹ thuật biến đổi ánh sáng Mặt Trời ở nhiệt độ cao thành điện năng. 2. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN Mặc dù các nhà máy điện mang tính thương mại ít hoàn thiện hơn so với hệ thống máng hình parabol nhưng rất nhiều các thiết bị và hệ thống thí nghiệm được thử nghiệm khắp thế giới từ 15 năm trước, chúng được chứng minh có tính khoa học khả thi và tiềm năng kinh tế của công nghệ .Từ những năm đầu của thập niên 80, những nhà máy điện đã được xây dựng ở Nga, Italia, Tây Ban Nha, Nhật Bản, Pháp và Mĩ.Trong bảng 1, những cuộc thí nghiệm được liệt kê với những đặc điểm quan trọng nhất cuả những công trình thực nghiệm này. BẢNG 1 Dự án Đất nước Hiệu Năng Dung dịch truyền nhiệt Phương tiện dự trữ Năm hoạt động SSPS Tây Ban Nha 0,5 Dung dịch Natri Natri 1981 EURELIOS Tây Ban Nha 1 Hơi nước Muối natri/nước 1981 SUNSHINE Italia 1 Hơi nứớc Muối/nước 1981 Solar one Nhật Bản 10 Hơi nước Dầu /đá 1982 CESA-1 Mĩ 1 Hơi nước Muối natri 1983 MSEE/ CatB Tây Ban Nha 1 Muối natri 1984 THEMIS Mĩ 2,5 Muối natri 1984 SPP-5 Pháp 5 Hơi nước Nước/hơi nước 1986 TSA Nga 1 Không khí Sứ 1983 Solar two Mĩ 10 Muối natri 1996 3 3. NGUYÊN LÝ 3.1. Nhà máy Parabolic trough power plants Trong nhà máy điện dạng hình máng parabol có rất nhiều tấm gương dạng hình máng tập trung ánh sáng vào một điểm trọng tâm. -Các bộ thu ánh sáng đơn lẻ có thể quay theo chiều dọc trục để theo sát sự di chuyển của mặt trời. Các tấm gương này tập trung ánh sáng lên gấp khoảng 80 lần tại điểm trung tâm là những ống hấp thụ. Những ống này được bao bọc bởi một lớp kính để hạn chế mất mát về nhiệt xảy ra. Một lớp vỏ bọc đư ợc chọn lựa đặc biệt bao ngoài các ống hấp thụ để ngăn cản nhiệt tỏa ra ngoài qua bề mặt các ống. -Với các hệ thống truyền thống, một loại dầu giữ nhiệt đặc biệt làm chất dẫn nhiệt. 4 - Nguyên lý ho ạt động : dầu sẽ chảy trong các ống hấp thụ, và với tác động của ánh sáng nhiệt độ sẽ l ên đến 400 độ C. Lượng nhiệt này sẽ được vận chuyển qua các bộ trao đổi nhiệt, nơi tạo hơi quá nhiệt để sử dụng cho chu trình hơi nước. Hơi nư ớc quay tuabin và chạy máy phát, tạo ra điện. Sau khi qua các tầng của tuabin nó được ngưng đọng lại thành nước và thông qua bơm được đưa trở lại vòng lặp. Nguyên lý sản xuất ra điện sử dụng hơi nước gọi là chu trình Clausius-Rankin. - Một giải pháp khác được đưa ra là sử dụng các bồn nhiệt. Hệ thống mặt trời sẽ hâm nóng các bồn nhiệt vào ban ngày khi lượng nhiệt từ mặt trời là dồi dào. Vào ban đêm hay khi thời tiết xấu các bồn chứa nhiệt này sẽ giúp vận h ành chu trình hơi nước. Các bồn nhiệt phải được thiết kế chịu được nhiệt độ lên tới 300 độ C. Các muối nóng chảy được sử dụng làm môi chất giữ nhiệt trong bồn. 5 Nhà máy điện đảm bảo cung cấp điện cả ngày với sự hỗ trợ của bồn nhiệt - Một sự lựa chọn mới là hóa hơi trực tiếp nước bằng ánh sáng mặt trời. Với loại mới này, nước sẽ được bay hơi dưới áp su ất cao, ở nhiệt độ khoảng 500 độ C trước khi được dẫn vào tuabin. 3.2. Nhà máy Solar tower power plant - Cấu tạo: + Các kính định nhật được lắp đặt xung quanh một tháp, những tấm g ương này được điều khiển riêng biệt bởi máy tính để dõi theo sự di chuyển của mặt trời đồng thời hướng đến đỉnh tháp. Chúng phải được hướng với độ chính xác vài phần trăm của một độ để có thể phản chiếu ánh sáng đến điểm trung tâm (tâm điểm). + Một bình chứa sẽ được đặt ở đó với thiết bị thu, cái mà dưới tác dụng của ánh sáng tập trung sẽ được nung nóng lên đến nhiệt độ trên 1000 độ C. Không khí hay các muối nóng chảy vận chuyển nhiệt. + Tuabin khí hay hơi sẽ điều khiển máy phát để biến đổi nhiệt thành năng lượng điện. 6 - Phân lo ại: + Loại bình chứa thể tích không áp suất, không khí từ môi trường sẽ đư ợc chuyển đến bình chứa (nơi nhận các tia sáng phản xạ từ các tấm gương) bởi một quạt gió. Bình chứa được nung nóng bởi các tia bức xạ mặt trời và chuyển nhiệt độ đó qua cho không khí xung quanh (ở trong bình chứa). Không khí trước khi vào bình chứa có nhiệt độ thấp. Nhiệt độ cao chỉ đạt được trong bình chứa. Loại nhà máy này giảm mất mát nhiệt do phát xạ. Không khí được tăng nhiệt độ lên từ 650 độ C đến 850 độ C, trước khi đưa vào lò hơi để l àm bay hơi nước, điều khiển chu trình hơi trong tuabin. Loại bình chứa không áp suất + Loại thứ hai là nhà máy điện tháp mặt trời với bình chứa có áp suất. Ánh sáng được tập trung để đốt nóng không khí trong bình chứa có áp suất khoảng 15 bar và nhiệt độ lên tới 1100 độ C. Không khí nóng đư ợc sử dụng để chạy tuabin. Không khí nóng sau khi được sử dụng một lần ở tuabin lại được tái sử dụng để tạo hơi nóng cho một chu trình khác. Với loại nhà máy này, hiệu suất sẽ tăng từ 35% đến 50%. 7 Nhà máy điện với bình chứa áp suất -Nguyên lý hoạt động: Điện năng có thể tạo ra từ năng lượng mặt trời dựa trên nguyên tắc tạo nhiệt độ cao bằng một hệ thống gương phản chiếu và hội tụ để gia nhiệt cho môi chất làm việc truyền động cho máy phát điện. Hiện nay có hai loại hệ thống bộ thu chủ yếu sau: + Hệ thống dùng parabol trụ để tập trung tia bức xạ mặt trời vào một ống môi chất đặt dọc theo đường hội tụ của bộ thu, nhiệt độ có thể đạt tới 400C. Bộ thu NLMT gồm hệ thống collector trụ tập trung năng lượng bức xạ mặt trời và hội tụ trên đường ống hấp thụ với cường độ 80 lần. Trong ống hấp thụ có chứa chất lỏng tải nhiệt(thường là dùng dầu tổng hợp) được nung nóng đến nhiệt độ 400C. Hệ thống trữ nhiệt gồm các bình chứa các chất giữ nhiệt trung gian(thường là hỗn hợp muối). Nhiệt lượng dầu tải nhiệt được cung cấp cho các thiết bị như lò hơi, bộ quá nhiệt, các bộ gia nhiệt cao áp. Chu trình nhiệt của hơi nước trong lò hơi và tuabin hoàn toàn giống như chu trình của các nhà máy nhiệt điện. + Hệ thống nhận nhiệt trung tâm bằng cách sử dụng các gương phản xạ có định vị theo phương mặt trời để tập trung năng lượng mặt trời đến bộ thu đặt trên đỉnh tháp cao, nhiệt độ có thể đạt tới trên 1500C.Hệ thống gương phản 8 xạ tập trung nhiệt vào bộ thu, nung nóng hỗn hợp muối nóng chảy đến khoảng 700C. Muối nóng được chứa vào bình và dẫn đi nung nóng nước thành hơi trong lò hơi. 3.3. Nhà máy điện sử dụng động cơ Stirling Nhà máy điện sử dụng động cơ Stirling là kiểu nhà máy còn khá mời và chưa được ứng dụng rộng rãi Nhà máy điện sử dụng động cơ Stirling. 4. THỰC TRẠNG VÀ ỨNG DỤNG 4.1 Thực trạng Cho đến gần đây, sức nóng mặt trời được chú trọng trong việc ứng dụng vào việc chuyển hóa sang nhiệt năng, điện năng phục vụ nhu cầu của cuộc sống. Sức nóng của ánh nắng mặt trời được tập trung lại bằng những thiết bị đặc biệt để đun nóng nước sử dụng trong gia đình hay tạo ra hơi nước để sản xuất điện. Đây là nguồn năng lượng vô cùng tận và gần như hoàn toàn miễn phí cũng như không sản sinh ra chất thải hủy hoại môi trường. Đứng đầu trong lĩnh vực nghiên cứu khoa học công nghệ, sản xuất và ứng dụng các thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời là các quốc gia như Mỹ, Nhật Bản, Đức, một số nước thuộc khối EU, Israel và Trung Quốc. [...]... đã đưa vào hoạt động trạm năng lượng nhiệt mặt trời (STE) Kimberlina tại Bakersfield (bang California, Mỹ) Đây là trạm nhiệt điện mặt trời đầu tiên kể từ khi Công ty FPL Energy xây dựng 9 hệ thống phát năng lượng mặt trời tại sa mạc Mojave vào cuối những năm 1980 và đầu những năm 1990 Trạm Kimberlina công suất 5 MW điện sử dụng công nghệ tập trung năng lượng mặt trời (concentrating solar power – CSP)... khai trương nhà máy nhiệt điện – mặt trời. Tuy nhiên người ta biết rằng việc xây dựng được trợ cấp bởi Bộ năng lượng Theo Solar Energy Industries Association – tổ chức đại diện cho những nhà sản xuất pin volter và hệ thống lấy năng lượng bằng phương pháp nhiệt – mặt trời, thì công suất của thiết bị nhiệt – mặt trời có giá khoảng từ 12-14 cent cho một kilowatt giờ, còn đối với pin mặt trời truyền thống... tăng thêm Trong phương án nhiệt – mặt trời, lúc ban đầu nhiệt lượng lấy từ mặt trời có thể được sử dụng để đun nóng nước Những người ủng hộ giải pháp này khẳng định hệ thống như thế có thể tạo ra nhiều hơn 1/6 số lượng năng lượng so với số năng lượng của nhà máy điện chạy gas Hiện nay, Ngân hàng thế giới đang xem xét việc ủng hộ tài chính cho các dự án nhà máy nhiệt điện – mặt trời ở Moroco và Ai Cập... (bang Nevada) Kimberlina chỉ là bước khởi đầu của nhiệt điện mặt trời tại bang California Hiện nay công ty Ausra đang triển khai cho công ty Pacific Gas and Electric một nhà máy nhiệt điện công suất 177 MW tại Carrizo Plains, ở phía tây Bakersfield Ngoài nhà máy trên, Ban Năng lượng bang California đang xét duyệt các đề xuất về năm nhà máy nhiệt điện mặt trời cỡ lớn, bao gồm dự án SES Solar Two (750 MW)... năng lượng mặt trời là nó không có khí thải carbon dioxide hoặc các khí khác trong sản xuất điện, nên nó là nguồn năng lượng sạch - Năng lượng Mặt Trời là miễn phí, ngoài chi phí cài đặt ban đầu thì năng lượng Mặt Trời không có phí nào khác 6.2: Nhược điểm -Chi phí lắp đặt ban đầu của các tế bào năng lượng mặt trời là khá cao Tuy nhiên, ta chỉ cần đầu tư vào cài đặt và sau đó là sử dụng điện miễn phí... tiềm năng rất lớn về năng lượng mặt trời, đặc biệt ở các vùng miền trung và miền nam của đất nước, với cường độ bức xạ mặt trời trung bình khoảng 5 kWh/m2 Trong khi đó cường độ bức xạ mặt trời lại thấp hơn ở các vùng phía Bắc, ước tính khoảng 4 kWh/m2do điều kiện thời tiết với trời nhiều mây và mưa phùn vào mùa đông và mùa xuân (Tô Quốc Trụ, 2010) Ở Việt nam, bức xạ mặt trời trung bình 150 kcal/m2 chiếm... lượng mặt trời Ivanpah (400 MW) của công ty BrightSource, dự án máng thu năng lượng mặt trời (250 MW) của công ty Beacon Solar tại Kern County và hai dự án năng lượng hỗn hợp (hybrid) có sử dụng máng thu năng lượng mặt trời để tạo ra công suất tổng là 112 MW Sáu dự án nói trên cộng lại sẽ bổ sung 1.689 MW cho lưới điện Văn phòng Quản lý Đất Liên bang cũng đang nghiên cứu yêu cầu đầu tư 34 nhà máy điện mặt. .. ánh nắng mặt trời nhiều nhất trong năm trên bản đồ bức xạ mặt trời của thế giới, với dải bờ biển dài hơn 3.000km, có hàng nghìn đảo hiện có cư dân sinh sống nhưng nhiều nơi không thể đưa điện lưới đến được Vì vậy, sử dụng năng lượng mặt trời như một nguồn năng lượng tại chỗ để thay thế cho các dạng năng lượng truyền thống, đáp ứng nhu cầu của các vùng dân cư này là một kế sách có ý nghĩa về mặt kinh... Moroco và Ai Cập Ứng dụng thứ hai của năng lượng nhiệt – mặt trời cho thấy không phải tất cả mọi dự án điều phải lớn và tiên tiến về mặt kỹ thuật Cách đây chưa lâu, hãng Solar Turbine Group do các kỹ sư viện công nghệ Massachussets (MIT) thành lập, đã nhận được 130.000 USD từ Ngân hàng thế giới, tài trợ cho việc thử nghiệm những nhà máy phát điện – mặt trời đơn giản, cấu tạo từ những phần bỏ đi của ô... đòi hỏi chúng ta cần có những bước đi đúng đắn trong việc khai thác nguồn năng lượng vô tận này Tuy nhiên, để xây dựng nhà máy nhiệt điện chúng ta cần phải phát triển hơn về Khoa học-kĩ thuật, nguồn vốn và mặt bằng xây dựng 6 ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN MẶT TRỜI 6.1 Ưu điểm - Nó là nguồn năng lượng tái tạo vô tận - Dễ cài đặt, có thể cài đặt cho người dùng là cá nhân, tổ chức hoặc quy . thủy điện. Trong điều kiện khí hậu nhiệt đới như Việt Nam, nguồn năng lượng mặt trời sử dụng hầu như quanh năm … Một trong số ứng dụng của năng lượng Mặt Trời chính là Nhiệt điện Mặt Trời. Nhiệt. về mặt hiểu biết nên chúng em mong sẽ nhận được sự góp ý từ phía cô giáo cùng các bạn. 2 NỘI DUNG 1. KHÁI NIỆM Nhiệt điện Mặt Trời là ứng dụng kỹ thuật biến đổi ánh sáng Mặt Trời ở nhiệt. là sử dụng các bồn nhiệt. Hệ thống mặt trời sẽ hâm nóng các bồn nhiệt vào ban ngày khi lượng nhiệt từ mặt trời là dồi dào. Vào ban đêm hay khi thời tiết xấu các bồn chứa nhiệt này sẽ giúp vận