Lý thuyết Câu 1: Trình bày vai trị nguồn lượng tái tạo? Trả lời: Năng lượng tái tạo hay lượng tái sinh lượng từ nguồn liên tục mà theo chuẩn mực người vơ hạn lượng mặt trời, gió, mưa, thủy triều, sóng địa nhiệt.[1] Nguyên tắc việc sử dụng lượng tái sinh tách phần lượng từ quy trình diễn biến liên tục môi trường đưa vào sử dụng kỹ thuật Các quy trình thường thúc đẩy đặc biệt từ Mặt Trời Năng lượng tái tạo thay nguồn nhiên liệu truyền thống lĩnh vực gồm: phát điện, đun nước nóng, nhiên liệu động cơ, hệ thống điện độc lập nông thôn Tất nguồn lượng tái tạo cần thiết, có nguồn lượng tái tạo giúp nhân loại đáp ứng vấn đề trọng yếu môi trường, kinh tế, xã hội sau: a) Về môi trường  Giảm lượng nhiễm khí thải từ nguồn lượng truyền thống  Giải vấn đề ô nhiễm môi trường việc gia tăng dân số phát triển xã hội quốc gia giới  Công nghệ cho loại NLTT loại công nghệ nguyên liệu sử dụng có sẵn thiên nhiên khơng tạo nhiễm mơi trường mặt trời, gió, sóng biển…hoặc phế phẩm hay phế thải khác sử dụng lại góp phần giải vấn đề nhiễm mơi trường  Sẽ mang lại nhiều lợi ích sinh thái So sánh với nguồn lượng khác lượng tái tạo có nhiều ưu điểm làm giảm tác hại đến môi trường  Sử dụng NLTT lâu dài rộng rãi cải thiện tình trạng khí hậu trái đất lâu dài Chống hiệu ứng nhà kính tác nhân làm biến đổi khí hậu giới b) Về kinh tế, xã hội:  Phát triển bền vững kinh tế xã hội đem lại nhiều công ăn việc làm Thị trường toàn cầu giới loại nhiên liệu tái tạo phát triển nhanh chóng tạo hàng triệu cơng ăn việc làm Hiện có khoảng 2,5tr công nhân làm lĩnh vực NLTT giới số không ngừng gia tăng  Doanh thu cao  Tăng cường linh hoạt hệ thống lượng nhu cầu lượng thay đổi  Giảm phụ thuộc đầu tư vào nhập nhiên liệu c) Về tương lai:  Đây nguồn lượng dành cho tương lai nguồn nguyên liệu không cạn kiệt  Cân sử dụng lượng hoá thạch, tiết kiệm chúng cho công việc khác cho tương lai  Đa dạng hoá cung cấp lượng cho nhiệt, nhiên liệu điện  Góp phần vào giải vấn đề thiếu hụt lượng giới nguồn lượng hoá thạch cạn kiệt d) Về an ninh quốc gia:  Hạn chế mức xả chất thải phóng xạ lan rộng vũ khí ngun tử  Tránh khủng khoảng dầu, khí, hạt nhân gây chiến tranh khơng cịn khủng hoảng lượng giới xảy vào năm thập niên 70 Tóm lại: Năng lượng tái tạo an tồn cho chúng ta, để đảm bảo sinh tồn cho nhân loại tìm nguồn lượng thay cho lượng hố thạch ( dầu mỏ, than đá) phait tích cực thay nguồn lượng tái tạo mặt trời, sóng, gió… để đảm bảo phát triển ổn định nhân loại tương lai Câu 2: Nêu cấu tạo nguyên lý làm việc pin quang điện? Hoạt động:  Ánh sáng có bước sóng thích hợp rọi vào điện cực dương + (trong suốt) vào lớp bán dẫn loai p  Tại lớp p, xảy tượng quang điện tạo thành lỗ trống electron quang điện  Điện trường lớp tiếp xúc p - n đẩy lỗ trống lớp p đẩy e lớp n  Lớp kim loại mỏng nhiễm điện dương  Phần đế tiếp xúc với lớp n nhiễm điện âm trở thành cực âm  Nếu ta nối hai cực vào hai phần bán dẫn loại n p đo hiệu điện Giá trị hiệu điện phụ thuộc vào chất chất làm bán dẫn tạp chấp hấp phụ Với Si ( B;P) giá trị khoảng 0,6V Câu 3: Nêu cấu tạo nguyên lý làm việc tuabin gió? a) Cấu tạo:  Anemometer: Ɓộ đo lường tốc độ gió truyền liệu tốc độ gió tới Ƅộ điểu khiển  Blades: Ϲánh quạt Gió thổi qua cánh quạt nguуên nhân làm cho ên nhân làm cho cánh quạt chuyển động quɑy  Brake: Ɓộ hãm (phanh) Dùng để dừng rotor tình trạng khẩn cấρ điện, sức nước động  Controller: Ɓộ điều khiển Bộ điều khiển khởi động động tốc độ gió khoảng đến 14 dặm/giờ tương ứng với 12km/h đến 22km/h tắc động khoảng 65 dặm/giờ tương đương với 104 km/h Ƅởi máy phát phát nóng  Gear box: Hộρ số Bánh nối với trục có tốc độ thấρ với trục có tốc độ cao tăng tốc độ quɑy từ 30 đến 60 vòng/ phút lên 1200 đến 1500 vòng/ρhút, tốc độ quay yêu cầu hầu hết máуên nhân làm cho phát điện sản xuất điện Bộ bánh nàуên nhân làm cho đắt tiền, phần Ƅộ động tuabin gió  Generator: Máуên nhân làm cho phát Phát điện  High - speed shaft: Ƭrục truyền động máy phát tốc độ cɑo  Low - speed shaft: Ƭrục quay tốc độ thấp  Nacelle: Vỏ Ɓao gồm rotor vỏ bọc ngoài, toàn Ƅộ dặt đỉnh trụ bao gồm ρhần: gear box, low and high – speed shɑfts, generator, controller, and brɑke Vỏ bọc dùng bảo vệ thành ρhần bên vỏ Một số vỏ phải đủ rộng để kỹ thuật viên đứng Ƅên trong làm việc  Pitch: Ɓước Cánh xoay làm nghiêng để giữ cho rotor quɑy gió khơng q cao hay q thấρ để tạo điện  Rotor: Ɓao gồm cánh quạt trục  Tower: Ƭrụ đỡ Nacelle Được làm thép hình trụ thɑnh dằn thép Bởi tốc độ gió tăng lên trụ cɑo, trụ đỡ cao để thu lượng gió nhiều ρhát điện nhiều  Wind vane: Để xử lý hướng gió liên lạc với “уaw drive” để định hướng уên nhân làm cho aw drive” để định hướng tuabin gió  Yaw drive: Ɗùng để giữ cho rotor ln ln hướng hướng gió có thɑy đổi hướng gió  Yaw motor: Động cung cấρ cho “уaw drive” để định hướng yaw drive” định hướng gió b) Nguyên lý hoạt động:  Các tuabin gió hoạt động theomột nguyên lý đơn giản Năng lượng gió làm cho cánh quạt quay quanh rotor Mà rotor nối với trục trục truyền động làm quay trục quay máy phát để tạo điện  Các tuabin gió đặt trụ cao để thuhầu hết lượng gió Ở tốc độ 30 mét mặt đất tuabin gió thuận lợi: Tốc độ nhanh bị luồng gió bất thường  Các tuabin gió sử dụng cung cấp điện cho nhà cửa xây dựng, chúng nối tới mạng điện để phân phối mạng điện rộng  Nhìn từ phía ngồi vào xưởng lượng gió thấy nhóm tuabin làm việc tạo điện nhờ đường dây tiện ích nào?Điện truyền qua dây dẫn phân phối từ nhà, sở kinh doanh, trường học Câu 4: Nêu cấu tạo nguyên lý làm việc nhà máy điện địa nhiệt?  Trong sơ đồ trực tiếp, nóng thổi trực tiếp tuốc bin, làm quay máy phát để sinh điện Đây kiểu nhà máy điện địa nhiệt lâu đời nhất, lần xây dựng Italia năm 1904 hoạt động  Trong sơ đồ gián tiếp, nước địa nhiệt làm tăng độ nóng lên 182OC Hơi nước dồn vào buồng bay để giảm áp lực, phần dung dịch biến thành nước Hơi nước làm quay tuốc bin Nếu bình chứa cịn dư chất lỏng, đưa vào bình bay để tăng thêm cơng suất  Trong sơ đồ hỗn hợp, sử dụng nước nóng có nhiệt độ thấp 200OC, nguồn nước nóng dồi đa số vùng địa nhiệt Nước nóng địa nhiệt chất lỏng thứ cấp có nhiệt độ sôi thấp đưa qua buồng trao đổi nhiệt Nhiệt nước địa nhiệt làm chất lỏng thứ cấp bốc nước làm quay tuốc bin Bởi hệ thống khép kín nên khơng có chất thải vào khí Nước nóng có nhiệt độ vừa phải nguồn địa nhiệt thơng dụng có tiềm dồi Do đa số nhà máy điện địa nhiệt tương lai hoạt động theo nguyên lý Câu 5: Hãy so sánh ba loại lượng đại dương, thủy chiều nhiệt đại dương? a) thuỷ triều: -Thủy triều sinh sức hút mặt trăng, mặt trời lên đất, ảnh hưởng mặt trăng tới thủy triều lớn Có hai lần triều cao thấp ngày cách 12 50 phút vòng quay biểu kiến Mặt trăng quanh trái đất -Năng lượng thủy triều phụ thuộc vào nhiều yếu tố Độ chênh lệch mức nước Thời gian có thủy triều ngày Nên có nơi TG đáp ứng tốt yếu tố -Mặc dù nguồn cung cấp ổn định, dồi dào, chuyển đổi thành điện khơng phải dễ -Là nguồn phát điện tin cậy -Khi xây xong vào vận hành tốn chi phí -Là nguồn lượng sạch, tái tạo -Vấn đề đặt bao gồm chi phí đầu tư xây dựng nhà máy điện cao tác động đến mơi trường b) Nhiệt đại dương: • Nguồn lượng tái tạo lớn trái đất xạ mặt trời:170000 TW~250 tỉ thùng dầu • Tuy nhiên, tận dụng khó khăn phân tán rộng khơng đồng -Khoảng 2/3 bề mặt trái đất bao phủ lớp nước đại dưong sâu hàng kilomet Điều tạo nên trữ lượng khổng lồ nguồn nhiệt Một động lấy nhiệt từ lớp đại dương, chuyển thành cơng có ích bơm xuống lớp sâu đáy -Nhiệt đại dương khai thác thông qua hệ thông OTEC -OTEC hệ thống sử dụng chu trình Rankine, dựa vào chênh lệch nhiệt độ nước biển sâu với nhiệt độ thấp nước biển lớp bề mặt với nhiệt độ cao tối thiểu 25’C để làm quay động nhiệt, từ phát điện -Sử dụng Tuabin áp suất thấp  Các ưu điểm hấp dẫn OTEC là: (1) Không sinh ô nhiễm, không sinh CO2 (2) Sử dụng nguồn lượng gần vô tận mặt trời chuyển thành nhiệt bề mặt đại dương c) Sóng đại dương:  Sóng đại dương sinh gió, gió gây mặt trời (chuyển động khối khí chênh lệch nhiệt độ v.v ) Giống dạng dòng nước chảy khác, lượng sóng có khả làm quay tuabin phát điện Trạm phát điện từ sóng dùng kỹ thuật đơn giản Thiết bị bêtông rỗng đặt chìm vào máng rãnh ngồi khơi để "bắt" sóng Mỗi sóng vào khoang (khoảng 10 giây/lần), nước dâng lên khoang đẩy không khí vào lỗ có đạt tuabin, làm quay tuabin chạy máy phát điện Khi sóng hạ, kéo khơng khí trở lại khoang chuyển động khơng khí lại tiếp tục làm quay tuabin  Điều cần lưu ý cố ngồi khơi làm hư hỏng thiết bị  Mặc dù nguồn lượng từ sóng đại dương lớn nay, hiệu suất lượng thu thấp nên việc ứng dụng lượng sóng chưa mang tính kinh tế thực tiễn Câu 6: Nêu ưu nhược điểm lượng gió? a) Ưu điểm:  Năng lượng gió nguồn lượng tái tạo Nếu có nỗ lực lớn để đưa lượng gió vào khai thác, làm giảm việc sử dụng nguồn tái tạo được, mà việc khai thác nguồn lượng gây ảnh hưởng xấu đến hệ mai sau Năng lượng gió lựa chọn thay tuyệt vời cho nhu cầu lượng chúng ta, khơng gây nhiễm diện rộng nhiên liệu hóa thạch  Một nhà máy điện sử dụng lượng gió, bạn cần diện tích nhỏ để xây dựng Sau lắp đặt tua bin, khu vực sử dụng cho canh tác hoạt động nông nghiệp khác  Năng lượng gió trở nên rẻ hơn, làm giảm lượng vốn mà nước phải bỏ để đáp ứng nhu cầu lượng b) Nhược điểm:  Nhược điểm lớn lượng gió khơng liên tục khó đáp ứng đượ nhu cầu sử dụng lượng người dân  Gây ô nhiễm tiếng ồn cho khu vực lân cận  Câu 7: Nêu đặc trưng nguồn lượng tái tạo? NLTT lượng thu từ nguồn liên tục xem vô hạn - NLTT sử dụng nguồn lượng có sẵn thiên nhiên khơng gây ô nhiễm trường - NLTT giảm lượng ô nhiễm khí thải từ hệ thống NL truyền thống - Sử dụng NLTT làm giảm hiểu ứng nhà kính - Góp phần giải vấn đề lượng - Giảm bớt phụ thuộc vào sử dụng nhiên liệu hóa thạch Câu 8: Năng lượng sinh khối gì? Cách khai thác nguồn lượng nào? a) khái niệm: Sinh khối thuật ngữ có ý nghĩa bao hàm rộng dùng để mơ tả vật chất có nguồn gốc sinh học vốn sử dụng nguồn lượng thành phần hóa học Với định nghĩa vậy, sinh khối bao gồm cối tự nhiên, trồng cơng nghiệp, tảo lồi thực vật khác, bã nông nghiệp lâm nghiệp Sinh khối bao gồm vật chất xem chất thải từ xã hội người chất thải từ trình sản xuất thức ăn nước uống, bùn/nước cống, phân bón, sản phẩm phụ gia (hữu cơ) công nghiệp (industrial by-product) thành phần hữu chất thải sinh hoạt Sinh khối cịn phân chia nhỏ thành thuật ngữ cụ thể hơn, tùy thuộc vào mục đích sử dụng: tạo nhiệt, sản xuất điện làm nhiên liệu cho giao thông vận tải b) khai thác lượng sinh khối: Cho đến ngày nay, có nhiều kỹ thuật chuyển sinh khối thành điện Các công nghệ phổ biến bao gồm: đốt trực tiếp tạo nước thông thường (direct-fired or conventional steam approach), nhiệt phân (pyrolysis), đốt kết hợp co-firing, khí hóa (biomass gasification), tiêu yếm khí (anaerobic digestion), sản xuất điện từ khí thải bãi chơn lấp rác a) Cơng nghệ đốt trực tiếp lò (Direct-fired, Conventional Steam Boiler)  Đây phương pháp tạo điện từ sinh khối phổ biến vận dụng hầu hết nhà máy điện lượng sinh khối Cả dạng hệ thống đốt trực tiếp nguồn nguyên liệu sinh học (bioenergyfeedstock) để tạo nước dùng quay turbin máy phát điện Hai phương pháp phân biệt cấu trúc bên buồng đốt lò nung Tại hệ thống đốt trực tiếp, sinh khối chuyển vào từ đáy buồng đốt khơng khí cung cấp đáy bệ lị Trong đó, phương pháp lị thơng thường, draft chuyển vào lị từ phía bên sinh khối tải xuống phía đáy lị Các hệ thống đốt trực tiếp truyền thống hệ thống pile (sử dụng lò đốt song hành - twochamber combustion chamber) lị stoker Khí nóng sau chuyển qua turbine quay cánh turbine, vận hành rotor máy phát điện  Khi sử dụng để đốt trực tiếp, sinh khối phải hun khô[xi], cắt thành mảnh vụn, ép thành bánh than (hay gọi briquetting[xii])  Một trình chuẩn bị hồn tất, sinh khối đưa vào lị nung/lị để tạo nhiệt/hơi nước Nhiệt tạo từ trình đun, việc cung cấp cho turbin máy phát điện, cịn sử dụng để điều nhiệt nhà máy cơng trình xây dựng khác, tức để khai thác tối đa hiệu suất Nhà máy dạng gọi nhà máy liên hợp nhiệtnăng lượng (Combined Heat Power – CHP), tức tận dụng lẫn nhiệt     nước để khai thác tối đa tiềm năng lượng tạo ra, tránh lãng phí lượng b) Phương pháp đốt liên kết Đốt liên kết, kết hợp sinh khối với than để tạo lượng, có lẽ phương pháp sử dụng tích hợp tốt sinh khối vào hệ thống lượng dựa nhiên liệu hóa thạch Trong trình đốt liên kết, sinh khối bắt nguồn từ gỗ cỏ (thảo mộc) gỗ dương (poplar), liễu (willow), cỏ mềm (switchgrass), trộn phần vào nguyên liệu cho nhà máy than thông thường Trong q trình này, sinh khối chiếm tỷ lệ 1%-15% tổng lượng nhà máy than[xiii] Trong nhà máy dạng này, sinh khối đốt trực tiếp lò nung, tương tự than Phương pháp đốt liên kết có lợi kinh tế tương đối rõ ràng, kinh phí đầu tư chủ yếu để trang bị lò đốt liên kết nâng cấp lò đốt nhà máy nhiệt điện chạy than, tức có chi phí thấp nhiều so với xây dựng nhà máy điện sinh khối Công nghệ đốt liên kết đem lại nhiều tác động tích cực đến mơi trường, bao gồm việc giảm tỷ lệ khí NOx SOx, khói cơng nghiệp, mưa axít, nhiễm tầng ozone Ngoài ra, việc đốt liên kết sinh khối-than giúp giảm đáng kể lượng khí thải CO2 Tuy pp đốt liên kết khơng có lợi mặt môi trường so với phương pháp "thuần túy sinh học" khác (vốn giảm tỷ lệ khí thải độc hại xuống đến gần zero), lại có mặt khả thi lớn kỹ thuật hỗ trợ cho phương pháp tương đối đơn giản có sẵn, việc áp dụng thực tức thời Nói cách khác, phương pháp đốt liên kết xem lựa chọn tuyệt vời cho việc thúc đẩy tiến tới sử dụng rộng rãi lượng hoàn nguyên Phương pháp đốt liên kết ý quan tâm đặc biệt quốc gia Đan Mạch, Hà Lan Hoa Kỳ c) Nhiệt phân Nhiệt phân trình đốt sinh khối nhiệt độ cao sinh khối phân rã mơi trường thiếu khí oxy Vấn đề trở ngại khó tạo mơi trường hồn tồn khơng có oxy Thơng thường, lượng nhỏ oxy hóa diễn tạo số sản phẩm phụ khơng mong muốn Ngồi ra, cơng nghệ địi hỏi nguồn thu nhiệt lượng cao cịn tốn Q trình đốt sinh khối tạo dầu nhiệt ph&acir Câu 9: Nêu ưu nhược điểm lượng mặt trời? Ưu điêm: - Năng Lượng Miễn Phí - Sạch 100%, Khơng Ảnh Hưởng Mơi Trường - Không Bao Giờ Cạn Kiệt - Ứng Dụng “уaw drive” để định hướng Nhiệt Năng” Vào Máy Nóng Lạnh - Làm Giàu Từ Chính Sách Mua Điện Nhược điểm: - Không Thể Sản Sinh Điện Trong Trời Tối - Phụ Thuộc Thời Tiết - Sử Dụng Nhiều Diện Tích Khơng Gian Câu 10: Nêu cấu tạo ngun lý làm việc trạm thủy điện nhỏ? a) Cấu tạo:     b) Nguyên lý: Nguyên lý đơn giản tất dạng thủy điện từ lớn đến nhỏ giống nhau: – Dưới tác dụng trọng lực, nước đổ từ cao xuống thấp (thế năng) làm quay lưỡi turbin – Các lưỡi turbin kết nối với máy phát điện – Điện tạo từ turbin quay đưa qua trạm biến kết nối vào mạng lưới phân phối điện Dạng phần tập Thiết kế hệ pin quang điện nối lưới/độc lập cho hộ dân có yêu cầu sử dụng sau: – tủ lạnh 75W chạy liên tục – Bình lọc 24W nước chạy liên tục – Điều hòa nhiệt độ 1KW(4h/ngày) Giải Tổng số watt-hour hộ dân sử dụng ngày là: Psd/ngày = 75 x 12 + 24 x 12 + 1000 x = 5188 (W) (Tủ lạnh tự ngắt đủ lạnh bình lọc nước tự ngắt lọc đủ nên xem chạy 12 nghỉ 12 giờ) Ta có hệ số an toàn từ 1.3 đến 1.5 nên ta chọn hệ số an toàn 1.3 Watt-hour pin mặt trời phải cung cấp cho hộ dân ngày là: Wh = 1.3 x Psd/ngày = 1.3 x 5188 = 6744.4 (W) Watt-peak cần có pin mặt trời là: Wp=Wh/k=6744.4/4.58=1472.576 (W) K hệ số phát điện pin mặt trời (ở VN k = 4.58 kWh/m2/ngày) Chọn pin loại có Wp1 = 360Wp Số pin cần dùng là: n=Wp/Wp1 =1472.576/360=4.09 Vậy cần pin Tổng công suất sử dụng lớn thời điểm là: 75 + 24 + 1000 = 1099 (W) Công suất inverter: 1099 x 1.25 = 1373.75 (W) Tuy nhiên hệ thống có tủ lạnh điều hịa có dịng khởi động gấp khoảng – lần (75 + 1000) x = 6450 (W) Vậy chọn inverter cơng suất phải lớn 6450W Ta chọn loại inverter 7000W trở lên Phải chọn inverter sine chuẩn để an tồn cho tủ lạnh điều hịa Với ngày dự phòng, điện áp danh định ắc quy 12V Dung lượng ăc quy cần là: (5188x2)/(0.85x0.6x12)= 1695.425(Ah) Vậy ta chọn ắc quy 12V 1800Ah cho ngày dự phịng Thơng số PV module: Pm = 360 Wp, Vm = 38.9 Vdc, Im = 9.26 A, Voc = 47.2 V, Isc = 9.79 A Như solar charge controller là: x 9.79 x 1.3 = 63.635 (A) Chọn solar charge controller có dịng 70A/12V lớn