Khi chúng ta nghĩ v các nhà máy đi n, chúng ta th ng nghĩ t i nh ng t h p t pề ệ ườ ớ ữ ổ ợ ậ
trung to l n v i tháp làm mát cùng h th ng ng khói kh ng l . V m t khái ni m,ớ ớ ệ ố ố ổ ồ ề ặ ệ
m t nhà máy đi n ch là m t s cài đ t k thu t, cái bi n đ i s cung c p m t d ngộ ệ ỉ ộ ự ặ ỹ ậ ế ổ ự ấ ộ ạ
năng l ng c th thành đi n năng. M t nhà máy đi n m t tr i s s n xu t ra đi n tượ ụ ể ệ ộ ệ ặ ờ ẽ ả ấ ệ ừ
các tia m t tr i. ặ ờ
1. Parabolic trough power plants
Gi ng nh tên g i, trong nhà máy đi n d ng hình máng parabol có r t nhi u t mố ư ọ ệ ạ ấ ề ấ
g ng d ng hình máng t p trung ánh sáng vào m t đi m tr ng tâm. Các b thu ánhươ ạ ậ ộ ể ọ ộ
sáng đ c đ t th ng đ ng c nh nhau theo hàng v i chi u dài hàng trăm mét. Nhi uượ ặ ẳ ứ ạ ớ ề ề
hàng l i đ c đ t song song đ hình thành nên toàn b vùng thu ánh sáng m t tr i. ạ ượ ặ ể ộ ặ ờ
Các b thu ánh sáng đ n l có th quay theo chi u d c tr c đ theo sát s di chuy nộ ơ ẻ ể ề ọ ụ ể ự ể
c a m t tr i. Các t m g ng này t p trung ánh sáng lên g p kho ng 80 l n t i đi mủ ặ ờ ấ ươ ậ ấ ả ầ ạ ể
trung tâm là nh ng ng h p th . Nh ng ng này đ c bao b c b i m t l p kính đữ ố ấ ụ ữ ố ượ ọ ở ộ ớ ể
h n ch m t mát v nhi t x y ra. M t l p v b c đ c ch n l a đ c bi t bao ngoàiạ ế ấ ề ệ ả ộ ớ ỏ ọ ượ ọ ự ặ ệ
các ng h p th đ ngăn c n nhi t t a ra ngoài qua b m t các ng. V i các h th ngố ấ ụ ể ả ệ ỏ ề ặ ố ớ ệ ố
truy n th ng, m t lo i d u gi nhi t đ c bi t s ch y trong các ng đó, và v i tácề ố ộ ạ ầ ữ ệ ặ ệ ẽ ả ố ớ
đ ng c a ánh sáng nhi t đ s lên đ n 400 đ C. L ng nhi t này s đ c v nộ ủ ệ ộ ẽ ế ộ ượ ệ ẽ ượ ậ
chuy n qua các b trao đ i nhi t n i t o h i quá nhi t đ s d ng cho chu trình h iể ộ ổ ệ ơ ạ ơ ệ ể ử ụ ơ
n c. H i n c quay tuabin và ch y máy phát, t o ra đi n. Sau khi qua các t ng c aướ ơ ướ ạ ạ ệ ầ ủ
tuabin nó đ c ng ng đ ng l i thành n c và thông qua b m đ c đ a tr l i vòngượ ư ọ ạ ướ ơ ượ ư ở ạ
l p. Nguyên lý s n xu t ra đi n s d ng h i n c g i là chu trình Clausius-Rankin.ặ ả ấ ệ ử ụ ơ ướ ọ
Quá trình này đ c s d ng trong các nhà máy đi n h i n c c đi n nh các nhàượ ử ụ ệ ơ ướ ổ ể ư
máy nhi t đi n.ệ ệ
Nguyên lý ho t đ ngạ ộ
Trong lúc th i ti t x u hay vào ban đêm m t bu ng đ t có th đ c s d ng songờ ế ấ ộ ồ ố ể ượ ử ụ
song đ v n hành chu trình h i n c. Đi u này ng c l i v i h th ng quang đi n,ể ậ ơ ướ ề ượ ạ ớ ệ ố ệ
b i nó đ m b o công su t đ u ra su t c ngày, đ ng th i nó cũng tăng s h p d n vàở ả ả ấ ầ ố ả ồ ờ ự ấ ẫ
s đ m b o trong vi c l p k ho ch cung c p đi n cho c ng đ ng. V m t phát th iự ả ả ệ ậ ế ạ ấ ệ ộ ồ ề ặ ả
cacbon, sinh h c ho c năng l ng m i (cái t o ra hydro) có th đ c s d ng gi ngọ ặ ượ ớ ạ ể ượ ử ụ ố
nh m t ngu n nguyên li u b tr ho c các bu ng đ t b ng nhiên li u hóa th ch sư ộ ồ ệ ổ ợ ặ ồ ố ằ ệ ạ ẽ
đ c gi i h n hoàn toàn. M t gi i pháp khác đ c đ a ra là s d ng các b n nhi t.ượ ớ ạ ộ ả ượ ư ử ụ ồ ệ
H th ng m t tr i s hâm nóng các b n nhi t vào ban ngày khi l ng nhi t t m tệ ố ặ ờ ẽ ồ ệ ượ ệ ừ ặ
tr i là d i dào. Vào ban đêm hay khi th i ti t x u các b n ch a nhi t này s giúp v nờ ồ ờ ế ấ ồ ứ ệ ẽ ậ
hành chu trình h i n c. Các b n nhi t ph i đ c thi t k ch u đ c nhi t đ lên t iơ ướ ồ ệ ả ượ ế ế ị ượ ệ ộ ớ
300 đ C. Các mu i nóng ch y đ c s d ng làm môi ch t gi nhi t trong b nộ ố ả ượ ử ụ ấ ữ ệ ồ
Nhà máy đi n đ m b o cung c p đi n c ngày v i s h tr c a b n nhi tệ ả ả ấ ệ ả ớ ự ỗ ợ ủ ồ ệ
S phát tri n c a lo i nhà máy này b t đ u t năm 1906. T i M và nhi u vùng ự ể ủ ạ ắ ầ ừ ạ ỹ ề ở
Cairo (Ai c p d i th i kỳ cai tr c a ng i Anh) các nghiên c u ng d ng đã đ cậ ướ ờ ị ủ ườ ứ ứ ụ ượ
th c hi n và b c đ u đã thành công. Nói chúng, c u t o và nguyên lý ho t đ ng c aự ệ ướ ầ ấ ạ ạ ộ ủ
chúng h u nh không đ i cho đ n ngày hôm nay. M c dù v y, các v n đ có liên quanầ ư ổ ế ặ ậ ấ ề
đ n v t li u và các v n đ k thu t khác đã k t thúc n l c đ u tiên v lo i máy phátế ậ ệ ấ ề ỹ ậ ế ỗ ự ầ ề ạ
v i công su t l n vào năm 1914, tr c chi n tranh th gi i th nh t.ớ ấ ớ ướ ế ế ớ ứ ấ
Ngày nay M và m t s n c châu Âu đã đ a ra nhi u chính sách h tr đ phát tri nỹ ộ ố ướ ư ề ỗ ợ ể ể
lo i hình nhà máy này. M t s nhà máy l n đ c xây d ng t i Nevada (M ), Guadixạ ộ ố ớ ượ ự ạ ỹ
(Tây Ban Nha). S phát tri n c a công ngh cũng giúp tăng hi u su t và gi m giáự ể ủ ệ ệ ấ ả
thành. M t s l a ch n m i là hóa h i tr c ti p n c b ng ánh sáng m t tr i. V iộ ự ự ọ ớ ơ ự ế ướ ằ ặ ờ ớ
lo i m i này, n c s đ c bay h i d i áp su t cao, nhi t đ kho ng 500 đ Cạ ớ ướ ẽ ượ ơ ướ ấ ở ệ ộ ả ộ
tr c khi đ c d n vào tuabin.ướ ượ ẫ
2. Solar tower power plant
V i nhà máy đi n tháp m t tr i, hàng trăm hay th m chí hàng nghìn các t m g ngớ ệ ặ ờ ậ ấ ươ
đ c l p đ t xung quanh m t tháp. Đ c g i là các kính đ nh nh t, nh ng t m g ngượ ắ ặ ộ ượ ọ ị ậ ữ ấ ươ
này đ c đi u khi n riêng bi t b i máy tính đ dõi theo s di chuy n c a m t tr iượ ề ể ệ ở ể ự ể ủ ặ ờ
đ ng th i h ng đ n đ nh tháp. Chúng ph i đ c h ng v i đ chính xác vài ph nồ ờ ướ ế ỉ ả ượ ướ ớ ộ ầ
trăm c a m t đ đ có th ph n chi u ánh sáng đ n đi m trung tâm (tâm đi m). M tủ ộ ộ ể ể ả ế ế ể ể ộ
bình ch a s đ c đ t đó v i thi t b thu, cái mà d i tác d ng c a ánh sáng t pứ ẽ ượ ặ ở ớ ế ị ướ ụ ủ ậ
trung s đ c nung nóng lên đ n nhi t đ trên 1000 đ C. Không khí hay các mu iẽ ượ ế ệ ộ ộ ố
nóng ch y v n chuy n nhi t. Tuabin khí hay h i s đi u khi n máy phát đ bi n đ iả ậ ể ệ ơ ẽ ề ể ể ế ổ
nhi t thành năng l ng đi n.ệ ượ ệ
Có hai lo i nhà máy đi n tháp, lo i bình ch a th tích không áp su t và lo i bình ch aạ ệ ạ ứ ể ấ ạ ứ
có áp su t. V i lo i bình ch a th tích không áp su t, không khí t môi tr ng sấ ớ ạ ứ ể ấ ừ ườ ẽ
đ c chuy n đ n bình ch a (n i nh n các tia sáng ph n x t các t m g ng) b iượ ể ế ứ ơ ậ ả ạ ừ ấ ươ ở
m t qu t gió. Bình ch a đ c nung nóng b i các tia b c x m t tr i và chuy n nhi tộ ạ ứ ượ ở ứ ạ ặ ờ ể ệ
đ đó qua cho không khí xung quanh ( trong bình ch a). Không khí tr c khi vào bìnhộ ở ứ ướ
ch a có nhi t đ th p. Nhi t đ cao ch đ t đ c trong bình ch a. Lo i nhà máy nàyứ ệ ộ ấ ệ ộ ỉ ạ ượ ứ ạ
gi m m t mát nhi t do phát x . Không khí đ c tăng nhi t đ lên t 650 đ C đ nả ấ ệ ạ ượ ệ ộ ừ ộ ế
850 đ C, tr c khi đ a vào lò h i đ làm bay h i n c, đi u khi n chu trình h iộ ướ ư ơ ể ơ ướ ề ể ơ
trong tuabin. Trong tr ng h p đòi h i, có th nó s đ c k t h p v i các lo i nhàườ ợ ỏ ể ẽ ượ ế ợ ớ ạ
máy đi n khác.ệ
Lo i bình ch a không áp su tạ ứ ấ
Lo i th hai là nhà máy đi n tháp m t tr i v i bình ch a có áp su t. Lo i này đang choạ ứ ệ ặ ờ ớ ứ ấ ạ
th y nhi u t ng lai h a h n. ánh sáng đ c t p trung đ đ t nóng không khí trongấ ề ươ ứ ẹ ượ ậ ể ố
bình ch a có áp su t kho ng 15 bar và nhi t đ lên t i 1100 đ C. Không khí nóngứ ấ ả ệ ộ ớ ộ
đ c s d ng đ ch y tuabin. Không khí nóng sau khi đ c s d ng m t l n tuabinượ ử ụ ể ạ ượ ử ụ ộ ầ ở
l i đ c tái s d ng đ t o h i nóng cho m t chu trình khác.ạ ượ ử ụ ể ạ ơ ộ
V i lo i nhà máy này, hi u su t s tăng t 35% đ n 50%.ớ ạ ệ ấ ẽ ừ ế
Nhà máy đi n v i bình ch a áp su tệ ớ ứ ấ
Trái v i nhà máy đi n hình máng parabol, chúng ta hi n không có nhi u kinh nghi mớ ệ ệ ề ệ
v lo i nhà máy này trên th tr ng. M c dù v y, m i nghiên c u ng d ng đ t i uề ạ ị ườ ặ ậ ọ ứ ứ ụ ể ố ư
hóa các thành ph n c u t o hay ki m tra chúng hi n đã đ c ti n hành Almeria (Tâyầ ấ ạ ể ệ ượ ế ở
Ban Nha), Daggett (M ), và Rehovot (Israel).ỹ
Nhà máy đi n tháp đ u tiên đ c xây d ng có công su t 11 MW Seville, Tây Banệ ầ ượ ự ấ ở
Nha năm 2006. M c dù v y, thay vì đ t nóng không khí thì bình ch a c a nhà máy nàyặ ậ ố ứ ủ
l i làm bay h i n c. Do nhi t đ th p, hi u su t c a nó t ng đ i th p. Năm 2006ạ ơ ướ ệ ộ ấ ệ ấ ủ ươ ố ấ
ng i ta cũng kh i đ ng vi c xây d ng m t nhà máy có công su t 20 MW g n Sevilleườ ở ộ ệ ự ộ ấ ầ
cũng nh các nhà máy khác trong giai đo n thi t k .ư ạ ế ế
Nhà máy đi n Almeria, Tây Ban Nhaệ ở
Tr c khi thành công trên th tr ng, k thu t s d ng trong nhà máy v i bình ch aướ ị ườ ỹ ậ ử ụ ớ ứ
không khí (không có áp su t) đ c phát tri n l n đ u t i Đ c đã đ c ch ng minh làấ ượ ể ầ ầ ạ ứ ượ ứ
phù h p v i ng d ng th c ti n. Hi n nó đã đ c ki m tra t i nhà máy m i xây d ngợ ớ ứ ụ ự ễ ệ ượ ể ạ ớ ự
t i Julich, Đ c, tuy nhiên nó ch có công su t kho ng 1,5 MW. M c tiêu c a chính phạ ứ ỉ ấ ả ụ ủ ủ
Đ c v i lo i nhà máy này ch là xu t kh u công ngh cho các n c vùng có nhi uứ ớ ạ ỉ ấ ẩ ệ ướ ở ề
n ng nóng trên th gi i. ắ ế ớ
3. Dish-Stirling power plants (Nhà máy đi n s d ng đ ng c Stirling)ệ ử ụ ộ ơ
Trong khi nhà máy đi n hình máng và tháp v n ch kinh t khi đ c s d ng v iệ ẫ ỉ ế ượ ử ụ ớ
nh ng ng d ng c vài MW, thì nhà máy đi n m t tr i v i tên g i h th ng đĩa-đ ngữ ứ ụ ỡ ệ ặ ờ ớ ọ ệ ố ộ
c Stirling có th đ c s d ng cho nhu c u nh h n – ví d , đ cung c p đi n choơ ể ượ ử ụ ầ ỏ ơ ụ ể ấ ệ
các khu dân c hay các ngôi làng vùng xa xôi h o lánh. V i h th ng này m t g ngư ở ẻ ớ ệ ố ộ ươ
c u lõm v i kích c l n s t p trung ánh sáng vào m t đi m t p trung, g i là tâmầ ớ ỡ ớ ẽ ậ ộ ể ậ ọ
đi m. Đ ch c r ng ánh sáng đ c t p trung đ m nh, g ng này s đ c đi uể ể ắ ằ ượ ậ ủ ạ ươ ẽ ượ ề
khi n d a trên nhi u tr c quay đ có th dõi theo m t cách chính xác s di chuy n c aể ự ề ụ ể ể ộ ự ể ủ
m t tr i.ặ ờ
M t b nh n s đ c cài đ t tâm đi m. B nh n này s truy n nhi t vào tâm c aộ ộ ậ ẽ ượ ặ ở ể ộ ậ ẽ ề ệ ủ
h th ng: đ ng c Stirling. Đ ng c này s chuy n hóa nhi t thành đ ng năng và ch yệ ố ộ ơ ộ ơ ẽ ể ệ ộ ạ
máy phát, t o ra đi n.ạ ệ
M t đ ng c Stirling có th đ c đi u khi n không ch b i nhi t c a m t tr i mà cònộ ộ ơ ể ượ ề ể ỉ ở ệ ủ ặ ờ
nhi t sinh ra b i quá trình đ t nóng. Khi đ c k t h p v i các bu ng đ t sinh h c,ệ ở ố ượ ế ợ ớ ồ ố ọ
nh ng nhà máy này có th s n xu t ra đi n vào bu i t i hay trong đi u ki n th i ti tữ ể ả ấ ệ ổ ố ề ệ ờ ế
x u. Và s s d ng khí sinh h c cũng t o ra các phân t cacbon.ấ ự ử ụ ọ ạ ử
Nhà máy đ u tiên lo i này đã đ c xây d ng t i r p Sau đi, M hay Tây Ban Nhaầ ạ ượ ự ạ Ả ậ ỹ
(hình v ). So v i nhà máy đi n máng và tháp, thì giá cho m i s đi n lo i này t ngẽ ớ ệ ỗ ố ệ ạ ươ
đ i cao. Giá thành s gi m đi t ng đ i n u đ c l p đ t v i yêu c u công su t l n.ố ẽ ả ươ ố ế ượ ắ ặ ớ ầ ấ ớ