Đề tài 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 Khái niệm 2 Ứng dụng trên thế giới 2 Nguyên lý hoạt động 5 Ưu điểm, nhược điểm 15 Tài liệu tham khảo 15 1: MỞ ĐẦU Ngày nay, nguồn năng lượng truyền thống như than, dầu mỏ, khí đốt…ngày càng cạn kiệt, trong khi nhu cầu sử dụng điện năng ngày càng tăng cao, con người ta dần nghĩ đến những nguồn năng lượng vô tận-năng lượng tái tạo. Và năng lượng Mặt Trời đang được khai thác một cách có hiệu quả. Ngành sản xuất năng lượng Mặt Trời ngày càng phát triền một cách nhanh chóng. Một trong số ứng dụng của năng lượng Mặt Trời chính là Nhiệt điện Mặt Trời. 2. KHÁI NIỆM Nhiệt điện Mặt Trời là ứng dụng kỹ thuật biến đổi ánh sáng Mặt Trời ở nhiệt độ cao thành điện năng. 3. ỨNG DỤNG TRÊN THẾ GIỚI Sản lượng điện mặt trời tăng 48% một năm kể từ 2002, nghĩa là cứ hai năm lại tăng gấp đôi và đã giúp ngành năng lượng này đạt tốc độ tăng trưởng cao nhất thế giới. Dữ liệu đến hết năm 2007 cho biết toàn thế giới đạt 12400 MW công suất điện mặt trời trong đó khoảng 90% hòa vào mạng lưới điện chung, còn lại được lắp trên tường hay mái của nhiều tòa nhà. Đức, Nhật, Israel, Hoa Kỳ, Úc là những nước có ngành nhiệt điện Mặt Trời phát triển. Danh sách các nhà máy nhiệt điện mặt trời lớn nhất thế giới Tên nhà máy Quốc gia Công suất điện một chiều tối đa (MW) GW giờ/năm Capacityfactor Diễn giải Parque Fotovoltaico Olmedilla de Alarcon Tây Ban Nha 60 85 Hoàn thành tháng 09/2008 Parque Solar Merida/Don Alvaro Tây Ban Nha 30 Hoàn thành tháng 09/2008 Planta solar Fuente Álamo Tây Ban Nha 26 44 0.19 Planta fotovoltaica de Lucainena de las Torres Tây Ban Nha 23.2 Hoàn thành tháng 09/2008 Parque Fotovoltaico Abertura Solar Tây Ban Nha 23.1 47 0.23 Parque Solar Hoya de Los Vincentes Tây Ban Nha 23 41 0.20 Solarpark Calveron Tây Ban Nha 21.2 40 0.22 Huerta Solar Almaraz Tây Ban Nha 20 Hoàn thành tháng 09/2008 Planta solar fotovoltaico Calasparra Tây Ban Nha 20 Planta Solar La Magascona Tây Ban Nha 20 42 0.24 Beneixama photovoltaic power plant[29] Tây Ban Nha 20 30 0.17 Tenesol, Aleo and Solon solar modules with Q-Cells cells SinAn photovoltaic power plant Hàn Quốc 19.6 27 0.16 Asia's largest photovoltaic plant. Consists of 108,864 units of Conergy STM 180F solar modules. Planta de energía solar Mahora Tây Ban Nha 15 Hoàn thành tháng 09/2008 Nellis Solar Power Plant Hoa Kỳ 14 30 0.24 Gồm 70,000 tấm pin Planta Solar de Salamanca Tây Ban Nha 13.8 n.a. Gồm 70,000 tấm pin do hãng Kyocera chế tạo Parque Solar Guadarranque Tây Ban Nha 13.6 20 0.17 Lobosillo Solar Park Tây Ban Nha 12.7 n.a. Tấm pin của các hãng Chaori và YingLi Parque Solar Fotovoltaico Villafranca Tây Ban Nha 12 Sử dụng công nghệ Điện mặt trời cường độ cao Erlasee Solar Park Đức 12 14 0.13 1,408 Solon mover Serpa solar power plant[30] Bồ Đào Nha 11 20 0.21 52,000 solar modules Pocking Solar Park Đức 10 11.5 0.13 57,912 solar modules 4. NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG Mặc dù những cái tháp năng lượng ít trưởng thành trong thương mại hơn so với các hệ thống máng xối điển hình, nhưng số lượng thành phần và các hệ thống có tính thí nghiệm đã từng là lĩnh vực khảo thí trên thế giới trong 15 năm qua , và cũng đã chứng minh tính khả thi về kỹ thuật và tiềm năng kinh tế của công nghệ. Kể từ năm 1980, các tháp năng lượng đã thực hiện được thực hiện ở Nga, Italy, Nhật Bản, Tây Ban Nha Pháp, và Mỹ. Những thiết bị dùng để thí nghiệm này đã được xây dựng để chứng minh rằng : các tháp năng lượng mặt trời có thể tạo ra điện và để chứng minh cũng như là cải thiện các thành phần hệ thống có tính đặc biệt. Máng năng lượng mặt trời : Đó là một hệ thống sử dụng máng parabol phản chiếu để thu ánh sáng mặt trời và tập trung chúng vào các đường ống nằm ở trung tâm chiếc máng.  Một nguồn chất lỏng chạy qua đường ống được làm nóng đến 320 độ F hay 160 độ C. Sau đó, các chất lỏng nóng này sẽ được bơm vào buồng và làm cho máy phát điện chạy. Như vậy, bên cạnh việc cung cấp điện, máy còn sử dụng để đun nước nóng. Hệ thống đang được thử nghiệm tại miền nam châu Phi. Đây là lựa chọn tối ưu cho các bệnh viện ở quá xa thành phố hoặc những nơi không đủ ánh nắng để chạy pin mặt trời. Nguyên lý hoạt động của tháp năng lượng mặt trời: Tháp năng lượng mặt trời (Solar power tower) là một loại lò năng lượng mặt trời sử dụng một cột (hoặc dàn) tháp để nhận được ánh sáng mặt trời tập trung. Tháp năng lượng mặt trời sử dụng những tấm gương phẳng, di chuyển được (gọi là kính định nhật) trải ra diện tích xung quanh để tập trung tia nắng mặt trời đến tháp (nơi tiếp nhận). Nhiệt năng mặt trời được tập trung lại có thể xem là một trong những giải pháp khả thi sản xuấtnăng lượng tái tạo, năng lượng không gây ô nhiễm với công nghệ hiện nay. Hình ảnh: Nhà máy điện năng lượng mặt trời Solar Two gần Barstow, California hiện đã ngưng hoạt động. Các tháp năng lượng mặt trời phát ra năng lượng điện từ ánh sáng mặt trời bằng cách tập trung tia bức xạ  vào một tháp trao đổi nhiệt (máy thu). Hệ thống sử dụng hàng trăm đến hàng nghìn chiếc gương theo dõi mặt trời, cái mà được gọi là kính định nhật để phản xạ với mặt trời có thể chiếu vào máy thu. Những dụng cụ này thì phù hợp nhất cho tiện ích ứng dụng quy mô trong khoảng 30-400MW.   Trong tháp năng lượng mặt trời muối nóng chảy, dung dich muối ở 290oC (554oF) được bơm từ một bể lưu trữ “ nóng” cho việc lưu trữ sau đó. Khi các dụng cụ cần năng lượng, hệ thống phát ra sẽ bơm muối nóng và tạo ra hơi nước ở nhiệt độ cao để làm quay tua bin hình tròn rankine thông thường. Từ máy phát điện hơi nước, muối lại quay về bể lạnh nơi mà nó được lưu trữ và cuối cùng được làm nóng lại trong máy thu. Biểu đồ số 1 là đường dẫn cơ bản trong một nhà máy năng lượng mặt trời muối nóng chảy. Việc xác định kích cỡ lưu trữ tối ưu đáp ứng các yêu cầu điện công văn là một phần quan trọng của quá trình thiết kế hệ thống. Các bể lưu trữ có thể được thiết kế với dung tích vừa đủ để năng lượng pin đầy tỏa ra lên đến 13h.    Khu vực định nhật bao quanh tháp thì đặt ra ngoài để tối ưu hóa hiệu suất thường niên của nhà máy. Và máy thu cũng được dán keo phụ thuộc vào nhu cầu của tính thống nhất. Trong sự lắp đặt điển hình, tập trung năng lượng mặt trời xảy ra ở một tỷ lệ vượt quá mức tối đa yêu cầu để cung cấp hơi nước cho tua bin. Kết quả, hệ thống lưu trữ nhiệt có thể được tỏa ra ở cùng một thời gian khi mà nhà máy sản xuất đầy năng lượng thông suốt. System boundary : hệ thống ranh giới Hot salt strage tank : bể lưu trữ muối nóng Cold ....                   : bể lạnh Substation : trạm biến áp Steam turbine and electricity general : tua bin hơi nước và máy phát điện Condenser cooling tower : tháp giải nhiệt ngưng tụ Tỷ lệ năng lượng nhiệt điện được cung cấp bởi hệ thống thu điện tử ( khu vực và máy thu định nhật) cho nhiệt điện cao điểm theo yêu cầu của máy phát điện bằng tua bin thì được gọi là năng lượng mặt trời đa phần. Với một năng lượng mặt trời đa phần xấp xỉ 2,7, một tháp năng lượng muối chảy được đặt ở sa mạc carlifornia , mojave có thể được thiết kế cho một công suất yếu, hàng năm khoảng 65% ( phụ thuộc vào các mô phỏng ở các phòng thí nghiệm quốc gia sandia với mã máy tính solergy (1). Kết quả, 1 tháp năng lượng có thể hoạt động với khả năng 65% của năm mà không cần năng lượng hỗ trợ. Không có sự lưu trữ năng lượng, các công nghệ năng lượng mặt trời bị giới hạn với các yếu tố hiệu suất thường niên gần 25%. Một số hình ảnh về tháp năng lượng mặt trời: Hình ảnh: NTO - “Tháp năng lượng mặt trời thành phố” phục vụ cho Olympics Rio 2016 do RAFAA thiết kế với chức năng sử dụng năng lượng mặt trời cho việc tạo ra thác nước. Thế vận hội mùa hè Rio 2016, sẽ trở thành thế vận hội “xanh” đầu tiên với tiêu chí không ô nhiễm. Hình ảnh: Toàn cảnh Tháp Solar City Tower Solar City Tower là một nhà máy sử dụng năng lượng mặt trời cung cấp năng lượng cho Rio de Janeiro cũng như cho làng Olympic và nó sử dụng những bình chứa nước biển được bơm lên để tạo ra năng lượng vào buổi đêm. Một chức năng đặc biệt khác của toà nhà này là một thác nước ngay trong đô thị, vào những dịp đặc biệt nó sẽ bơm nước để tạo ra một thác nước và trở thành biểu tượng cho sức mạnh tự nhiên. Hình ảnh: Tòa tháp PS20 tọa lạc gần Seville (Tây Ban Nha) Cao 161,84m, có khả năng tạo ra 20 mega-watt điện bằng việc sử dụng 1.255 tấm gương để khai thác tối đa năng lượng từ ánh sáng mặt trời. Theo đó, những tấm kính này sẽ phản chiếu liên tục ánh sáng mặt trời tới máy thu, thực chất là một nồi hơi. Hơi nước tạo ra từ nồi hơi được dẫn qua một tuốc bin để làm quay máy phát điện và sản xuất ra điện năng. Lượng điện này đủ dùng cho 10.000 ngôi nhà và tránh xả ra môi trường 12.000 tấn carbon dioxide. Tòa nhà đặc biệt này nằm trong khu phức hợp mặt trời Socular dự kiến hoàn thành vào năm 2013. Theo thiết kế, Socular có thể sản xuất ra 300 mega-watt điện và tránh tạo ra khoảng 4 triệu tấn khí thải nhà kính.  Các hình ảnh: Tòa tháp năng lượng mặt trời cao 792m sẽ được xây dựng trên sa mạc cách thành phố Phoenix (Mỹ) 210km về phía tây. Ước tính những tấm pin Mặt trời lắp đặt trên tòa tháp này sản xuất ra hơn 1 triệu MW giờ điện, đủ đáp ứng cho nhu cầu sử dụng điện của tòa nhà và 150.000 hộ gia đình xung quanh.Dự án tòa tháp năng lượng mặt trời được thiết kế và đầu tư bởi công ty EnviroMission. Ông Chris Davey, chủ tịch của công ty này, cho biết: “Phương pháp sản xuất điện này không phụ thuộc vào nguồn nước và có giá thành khá cạnh tranh. Tôi không nghĩ ngành công nghiệp điện không thể đòi hơn thế.”Vòng tròn bao gồm những tấm pin mặt trời quanh tòa tháp có đường kính lên tới 3,2 km và đường kính của tòa tháp này tương đương một sân bóng đá. Với chiều cao 792m, tòa tháp năng lượng Mặt trời của EnviroMission chỉ đứng sau chiều cao của tòa nhà cao nhất thế giới Burj Khalifa ở Dubai, với chiều cao 828 m.Chi phi xây dựng tòa tháp năng lượng mặt trời này được ước tính vào khoảng 700 triệu USD. Nếu sự án thành công, công ty EnviroMission dự kiến sẽ tiếp tục xây dựng những tòa tháp tương tự ở Mexico, Ấn Đô, và Australia.   5. ƯU NHƯỢC ĐIỂM 5.1: 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 mô lớn hơn. - Không gây ồn ào, ô nhiễm tiếng ồn. - Chi phí bảo trì, bảo dưỡng thấp. - Một trong những lợi thế quan trọng nhất về môi trường của năng lượng mặt trời là nó là một nguồn gây ô nhiễm phi năng lượng như 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. 5.2: 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 - Năng lượng mặt trời có thể làm việc không hiệu quả ở các nước có khí hậu lạnh do sự khan hiếm ánh sáng mặt trời. - Ít hiệu quả trong mùa mưa và khi thời tiết lạnh. - Năng lượng mặt trời chỉ có thể sử dụng vào ban ngày. - Đối với các công trình có quy mô lớn, diện tích chi phí lắp đặt là rất cao mà có thể không đáp ứng được nhu cầu cần thiết. TÀI LIỆU THAM KHẢO -Giáo trình năng lượng mới đại cương - Giáo trình năng lượng hạt nhân - Trang Tailieu.vn - Trang Wikipedia