Giáo trình Năng lượng xanh (Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện – Điện tử, Trình độ: Cao đẳng) - Trường CĐ Kinh tế - Kỹ thuật Vinatex TP HCM

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:45

Thêm vào BST

Báo xấu

27
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Năng lượng xanh trình bày những kiến thức về: Mô phỏng hệ thống tubin gió trên Matlab; thi công lắp ráp 1 hệ thống năng lượng gió công suất nhỏ; hệ thống năng lượng mặt trời; thi công lắp ráp 1 hệ pin mặt trời phục vụ chiếu sáng. Mời các bạn cùng tham khảo để biết thêm nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Năng lượng xanh (Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện – Điện tử, Trình độ: Cao đẳng) - Trường CĐ Kinh tế - Kỹ thuật Vinatex TP HCM

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG VINATEX TP.HCM GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: NĂNG LƯỢNG XANH NGÀNH: CN KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-... ngày …tháng.... năm…...........……… của ………………………………….. TP.HCM, năm 2020
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình giảng dạy có ý nghĩa thiết thực cho hoạt động giảng dạy và học tập của sinh viên hệ cao đẳng ngành CNKT điện - điện tử. - Giáo trính giảng dạy Năng lượng xanh phù hợp chương trình môn học, đáp ứng chất lượng đào tạo, phù hợp với trình độ sinh viên. Xin cám ơn tất cả giáo viên khoa cơ điện đã góp ý và giúp tôi hoàn thiện giáo trình này. TP.HCM, ngày……tháng……năm 2020 Tham gia biên soạn 1. Ths. Lữ Thái Hòa 2. …………
MỤC LỤC Trang Lời giới thiệu CHƯƠNG I- NĂNG LƯỢNG GIÓ ....................................................................... .1 I. TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ ............................................................ 1 1. Khái niệm ......................................................................................................... 1 2. Lịch sử phát triển ............................................................................................... 1 3. Nguồn tài nguyên gió ......................................................................................... 1 3.1. Sự hình thành năng lượng gió ........................................................................... 1 3.2. Bản chất của gió .............................................................................................. 2 4. Năng Lượng gió trên thế giới ............................................................................... 2 4.1. Thống kê tổng công suất năng lượng gió trên toàn thế giới ............................. 2 4.2. Sự tăng trưởng của điện gió từ năm 2020 đến 2024 theo GWEC .................... 3 5. Năng lượng gió ở Việt Nam Triển vọng và phát triển ....................................... 3 5.1. Tình hình cung- cầu điện năng ở Việt Nam ..................................................... 3 5.2. Tiềm năng điện gió của Việt Nam . .................................................................. 4 5.3. Phân bố năng lượng gió trên lãnh thổ Việt Nam................................................ 5 II. HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG GIÓ .................................................................... 6 1. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của tuốc bin năng lượng gió ........................... 6 1.1. Cấu tạo của tuốc bin gió thông thường . ........................................................... 6 1.2. Nguyên lý hoạt động của tuốc bin gió .................................................. ……...8 III. THI CÔNG LẮP ĐẶT 01 HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG GIÓ CÔNG SUẤT NHỎ........................................................................................................................ 8 1. Bài tập 1 .............................................................................................................. 8 2. Bài tập 2 ............................................................................................................ 10
3. Bài tập 3 ............................................................................................................ 10 CHƯƠNG II- NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI . ....................................................... 11 I. TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI . ............................................. 11 1. Các khái niệm .. ................................................................................................ 11 2. Lịch sử phát triển của pin mặt trời .. ................................................................ 11 3. Năng lượng mặt trời trên thế giới . .................................................................... 11 4. Tiềm năng năng lượng mặt trời tại Việt Nam . ................................................ 12 II. PIN MẶT TRỜI .............................................................................................. 13 1. Cấu tạo .. ....................................................................................................... 13 2. Các công nghệ chế tạo pin năng lượng mặt trời ............................................... 14 2.1. Silic tinh thể (Crytalline silicon solar cell) .. ................................................ 14 2.2. Pin màng mỏng (Thin-Film CIGS and CdTe Photovoltaic Technologies) ... . 15 2.3. Nguyên lý hoạt động … . .............................................................................. 15 3. Tấm và dãy năng lượng mặt trời . ...................................................................... 16 4. Đặc điểm của pin mặt trời ............................................................................... 17 4.1. Mạch điện tương đương .. .............................................................................. 17 4.2. Điện áp hở mạch và dòng ngắn mạch . .......................................................... .19 III. BỨC XẠ MẶT TRỜI ..................................................................................... 19 1. Năng lượng từ mặt trời . .................................................................................... 19 2. Một số khái niệm . ........................................................................................... 20 3. Đo cường độ bức xạ mặt trời. ............................................................................ 23 IV. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ...... 24 1. Lựa chọn sơ đồ cho hệ thống điện mặt trời .. ................................................... 26 2. Tính toán hệ nguồn điện Pin mặt trời . .............................................................. 27 2.1. Tính phụ tải theo yêu cầu .............................................................................. 28
2.2. Tính toán năng lượng mặt trời cần thiết . ....................................................... 29 2.3. Dung lượng của bộ acquy tính theo ampe-giờ (AH) .. .................................... 30 IV. THI CÔNG LẮP ĐẶT HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CÔNG SUẤT NHỎ . ........................................................................................................ 34 1. Bài tập 1. ........................................................................................................... 34 2. Bài tập 2. ........................................................................................................... 34 3. Bài tập 3. ........................................................................................................... 34 Tài liệu tham khảo ................................................................................................. 35
GIÁO TRÌNH MÔN HỌC Tên môn học: NĂNG LƯỢNG XANH Mã môn học: MH28 Thời gian thực hiện môn học: 60 giờ; (Lý thuyết: 0 giờ; Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập: 58 giờ; Kiểm tra: 02 giờ) I. Vị trí, tính chất của môn học: - Vị trí: Môn học này học sau các môn học chuyên môn khác, được bố trí vào học kỳ cuối của chương trình đào tạo. - Tính chất: Là môn học chuyên môn thay thế khóa luận tốt nghiệp, thuộc các môn học bắt buộc trong chương trình đào tạo. II. Mục tiêu môn học: - Về kiến thức: Trình bày được các hệ thống năng lượng gió và mặt trời. - Về kỹ năng: Thi công, lắp đặt được hệ thống năng lượng gió và mặt trời công suất nhỏ. - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Nhận thức được ý nghĩa, giá trị khoa học của môn học. + Rèn được tính cẩn thận, phương pháp học tư duy, phát huy tính tích cực, chủ động và sáng tạo trong học tập. III. Nội dung môn học: 1. Nội dung tổng quát và phân bổ thời gian: Thời gian (giờ) Số Tên chương, mục Tổng Lý Thực hành, Kiểm TT số thuyết thí nghiệm, tra thảo luận, bài tập 1 Chương 1: Năng lượng gió 40 1. Mô phỏng hệ thống tubin gió trên 10 Matlab 2. Thi công lắp ráp 01 hệ thống năng 29 1 lượng gió công suất nhỏ 2 Chương 2: Năng lượng mặt trời 20 1. Hệ thống năng lượng mặt trời 2 2. Thi công lắp ráp 01 hệ pin mặt trời 17 1 phục vụ chiếu sáng Tổng cộng 60 58 2 2. Nội dung chi tiết: Chương 1: Năng lượng gió Thời gian: 40 giờ 1. Mục tiêu chương: - Trình bày được nguyên lý làm việc hệ thống năng lượng gió. - Chạy mô phỏng hệ thống tubin gió trên Matlab. - Thi công được 01 hệ thống năng lượng gió công suất nhỏ.
- Rèn được tính cẩn thận, phương pháp học tư duy, phát huy tính tích cực, chủ ? động và sáng tạo trong học tập. 2. Nội dung chương: ? 2.1. Tổng quan năng lượng gió Thời gian: 02 giờ 2.2. Mô phỏng hệ thống tuabin gió trên matlab Thời gian: 10 giờ 2.3. Thi công 01 hệ thống năng lượng gió công suất nhỏ Thời gian: 27 giờ Kiểm tra Thời gian: 01 giờ Chương 2: Năng lượng mặt trời Thời gian: 20 giờ 1. Mục tiêu chương: - Trình bày được nguyên lý làm việc của hệ thống năng lượng mặt trời. - Thiết kế và thi công được hệ thống năng lượng mặt trời. - Rèn được tính cẩn thận, phương pháp học tư duy, phát huy tính tích cực, chủ ? động và sáng tạo trong học tập. 2. Nội dung chương: ? 2.1. Tổng quan năng lượng mặt trời Thời gian: 02 giờ 2.2. Thi công lắp ráp pin mặt trời phục vụ chiếu sáng Thời gian: 17 giờ Kiểm tra Thời gian: 01 giờ IV. Điều kiện thực hiện môn học: 1. Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng học thực hành. 2. Trang thiết bị máy móc: Máy tính, bảng biểu minh họa, màn hình LCD, bảng phấn, pin mặt trời, thiết bị gia công 01 hệ thống điện gió... 3. Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Tài liệu giảng dạy, giáo trình môn học, sách tham khảo. 4. Các điều kiện khác: Không. V. Nội dung và phương pháp đánh giá: 1. Nội dung đánh giá: - Các hệ thống năng lượng gió và mặt trời. - Thi công, lắp đặt hệ thống năng lượng gió và mặt trời công suất nhỏ. - Chấp hành nội qui, qui chế của nhà trường. - Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. - Chuẩn bị đầy đủ nội dung tự học, tự nghiên cứu. - Tham gia đầy đủ thời lượng của môn học, tích cực trong giờ học. 2. Phương pháp đánh giá: - Điểm kiểm tra thường xuyên gồm: Kiểm tra vấn đáp, kiểm tra viết với thời gian làm bài bằng hoặc dưới 30 phút, kiểm tra một số nội dung thực hành, thực tập, tự nghiên cứu, chấm điểm bài tập. - Điểm kiểm tra định kỳ: Kiểm tra viết từ 45 phút đến 60 phút, chấm điểm bài tập lớn, tiểu luận, làm bài thực hành, thực tập. - Điểm trung bình kiểm tra = (Điểm trung bình kiểm tra thường xuyên x hệ số 1 + Điểm trung bình kiểm tra định kỳ x hệ số 2)/3. - Điểm môn học = Điểm trung bình kiểm tra x 0.4 + Điểm thi kết thúc môn học x 0.6. - Hình thức, thời gian kiểm tra môn học: Thi thực hành (Thời gian: 45 ÷ 60 phút).
VI. Hướng dẫn thực hiện môn học: 1. Phạm vi áp dụng môn học: Chương trình môn học được sử dụng để giảng dạy trình độ cao đẳng. 2. Hướng dẫn một số điểm chính về phương pháp giảng dạy môn học: - Đối với giảng viên: + Trước khi giảng dạy, giảng viên cần chuẩn bị đầy đủ điều kiện giảng dạy thực hành, hồ sơ bài giảng, phương tiện hỗ trợ, chú trọng sử dụng các phương pháp dạy học tích cực nhằm đảm bảo chất lượng giảng dạy. + Hướng dẫn sinh viên phương pháp học tập, tự học, tự nghiên cứu. - Đối với sinh viên: + Tham dự ít nhất 70% thời gian học lý thuyết và làm đầy đủ các bài tập, các yêu cầu của môn học được quy định trong chương trình môn học. + Chuẩn bị nội dung thảo luận nhóm, nội dung tự học tự nghiên cứu khi tới lớp. + Xây dựng kế hoạch tự học, tự nghiên cứu cho cá nhân. 3. Những trọng tâm cần chú ý: + Thi công lắp ráp được 01 hệ thống năng lượng gió công suất nhỏ. + Thi công lắp ráp được 01 hệ thống năng lượng mặt trời. 4. Tài liệu tham khảo: [1]. Đề cương bài giảng Công nghệ mới và ứng dụng, Trường Cao đẳng Kinh tế - Kỹ thuật Vinatex Tp.HCM, 2015. [2]. ThS. Trần Công Binh, Bài giảng năng lượng tái tạo, Đại học Bách Khoa Tp.HCM, 2012. [3]. TS. Hoàng Dương Hùng, Năng lượng mặt trời – lý thuyết và ứng dụng, NXB Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, 2011. ? ?
Chương 1: Năng lượng gió 1 CHƯƠNG 1: NĂNG LƯỢNG GIÓ I. TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ 1. Khái niệm Nguồn năng lượng gió là sự biến đổi năng lượng của gió thành một loại năng lượng hữu dụng như là điện năng sử dụng tuốc bin gió, nguồn năng lượng được sản xuất từ tuốc bin gió là nguồn năng lượng xanh, sạch không gây ô nhiễm môi trường không gây hiệu ứng nhà kính. 2. Lịch sử phát triển Năng lượng gió được con người sử dụng cách đây 5.000 năm. Nó đã được người Hy lạp cổ đại ứng dụng để chạy các thuyền buồm trên dòng sông Nile. Sau đó người Châu Âu đã ứng dụng năng lượng gió trong các lĩnh vực giao thông vận tải và các mục đích khác. Vào những năm 1700 và 1800 nó được ứng dụng để xay ngũ cốc, máy bơm nước… Tuốc bin gió đầu tiên được lắp đặt để tạo ra điện sử dụng cho những vùng nông thôn ở Mỹ vào năm 1890 sau đó liên tiếp các thử nghiệm nối lưới các hệ thống tuốc bin gió được lắp đặt. Một thử nghiệm lắp đặt tuốc bin gió có công suất 2MW được lắp đặt tại Howard Knob năm 1979, tuốc bin gió 3MW được lắp đặt tại Scốt Len vào năm 1988. Ngày nay khoa học công nghệ ngày càng phát triển, nhu cầu về cung cấp điện cũng như các nguồn năng lượng hóa thạch ngày càng cạn kiệt. Những tuốc bin gió lớn được lắp đặt ngày càng nhiều, nó mang lại những lợi ích về kinh tế và môi trường to lớn. Dung lượng trung bình của các tuốc bin gió vào khoảng 300 kW cho đến những năm 1990. Những tuốc bin gió mới được lắp đặt từ những năm 1990 đến nay nằm trong phạm vi 1MW đến 3MW. Những tuốc bin gió có công suất 5MW đang được lắp đặt tại một số quốc gia như Việt Nam, Đức, Mỹ, Hy Lạp, Trung Quốc... 3. Nguồn tài nguyên gió 3.1. Sự hình thành năng lượng gió Bức xạ mặt trời chiếu xuống bề mặt trái đất không đồng đều làm cho bầu khí quyển, nước và không khí nóng không đều nhau. Một nửa bề mặt của trái đất, mặt ban đêm bị che khuất không nhận được bức xạ mặt trời và thêm vào đó bức xạ mặt trời ở các vùng gần xích đạo nhiều hơn là ở các cực, do đó có sự khác nhau về nhiệt độ và vì thế là khác nhau về áp suất mà không khí giữa xích đạo và hai cực cũng như không khí giữa mặt ban ngày và mặt ban đêm của trái đất di chuyển tạo thành gió. Trái đất xoay tròn cũng góp phần vào việc làm xoáy không khí và vì trục quay của trái đất nghiêng
Chương 1: Năng lượng gió 2 đi (so với mặt phẳng quỹ đạo trái đất tạo thành khi quay quanh mặt trời) nên cũng tạo thành các dòng không khí theo mùa. Do bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng Coriolis được tạo thành từ sự quay quanh trục của trái đất nên không khí đi từ vùng áp cao đến vùng áp thấp không chuyển động thẳng mà tạo thành các cơn gió xoáy có chiều xoáy khác nhau giữa bắc bán cầu và nam bán cầu. Nếu nhìn từ vũ trụ thì trên bắc bán cầu không khí di chuyển vào một vùng áp thấp ngược với chiều kim đồng hồ và ra khỏi một vùng áp cao theo chiều kim đồng hồ. Trên nam bán cầu thì chiều hướng ngược lại. 3.2. Bản chất của gió Năng lượng có sẵn trong gió khác nhau tùy thuộc vào lập phương của tốc độ gió, do đó sự hiểu biết về đặc tính của tài nguyên gió là rất quan trọng cho tất cả các khía cạnh của khai thác năng lượng gió, từ việc xác định những địa điểm phù hợp và dự đoán khả năng kinh tế của các dự án trang trại năng lượng gió cho tới việc thiết kế các tuốc bin gió và sự hiểu biết về hiệu quả của năng lượng gió trên các mạng phân phối điện. Từ đặc điểm của năng lượng gió đặc tính nổi bật nhất của nguồn tài nguyên gió là sự biến thiên của nó. Gió có sự biến động về mặt địa lý và tính chất tạm thời của nó. Hơn nữa sự biến đổi này có quy mô ảnh hưởng trên phạm vi rộng cả về không gian và thời gian. Tầm quan trọng của điều này là mối quan hệ lập phương của tốc độ gió với hệ năng lượng có sẵn. Trên một quy mô rộng lớn hơn, không gian biến thiên mô tả một thực tế rằng có rất nhiều sự khác nhau về khí hậu ở các vùng khác nhau trên thế giới, một số nơi có gió lớn hơn hoặc có nhiều bão hơn so với khu vực khác trên thế giới. Sự hiểu biết về vấn đề này giúp cho vấn đề điều khiển và thiết kế các tuốc bin gió phù hợp với điều kiện thời tiết từng khu vực. Trên thực tế một trong những vùng khí hậu biến thiên trên một quy mô nhỏ hơn phần lớn được quyết định bởi địa lý tự nhiên ví dụ như tỷ trọng của đất và biển, kích thước của đất, và sự hiện diện của các ngọn núi hoặc vùng đồng bằng. 4. Năng lượng gió trên thế giới 4.1. Thống kê tổng công suất năng lượng gió trên toàn thế giới Theo thống kê của GWEC (Global wind energy council) kết thúc năm 2019 tổng công suất sản xuất được của các tuốc bin gió trên toàn cầu là hơn 651 Gigawats (Gw) tăng 10% so với năm 2018 (riêng Trung Quốc và Mỹ tăng 60% lượng điện sản xuất được của thế giới trong năm 2019). Năm nước đứng đầu trong việc lắp đặt điện gió trong năm 2019 là: Trung Quốc, Mỹ, Anh, Ấn Độ và Tây Ban Nha.
Chương 1: Năng lượng gió 3 Trong năm 2020 các nước có sự tăng trưởng mạnh về điện gió như: Colombia, Chile, Việt Nam, Thái Lan, Kenya, ngoài khơi Mỹ, ngoài khơi Trung Quốc, ngoài khơi Nhật Bản. 4.2. Sự tăng trưởng của điện gió từ năm 2020 đến 2024 theo GWEC Theo đánh giá của GWEC dự kiến sự tăng trưởng của điện gió trên toàn thế giới tính từ năm 2020 đến 2024 là 355GW, trung bình mỗi năm tăng trưởng 71GW. Bảng 1. Tổng dung lượng năng lượng gió 3 nước đứng đầu thế giới tính đến hết năm 2017 STT Quốc gia Sản lượng điện (TWh) 1 Trung Quốc 305,7 2 Hoa Kỳ 205 3 Đức 105,5 5. Năng lượng gió ở Việt Nam triển vọng và phát triển 5.1. Tình hình cung-cầu điện năng ở Việt Nam Sản lượng điện hàng năm đã tăng hơn 20 lần, từ 8,6 TWh vào năm 1990 đến 240,1 TWh vào năm 2019. Tỷ lệ tăng hàng năm trong giai đoạn này rơi vào khoảng 12-15%, gần như gấp đôi tốc độ tăng trưởng GDP. Thủy điện, khí tự nhiên và than là những nguồn năng lượng chính cho sản xuất điện. Than chiếm tỷ trọng cao nhất trong các nguồn năng lượng với 41,6%, theo sau là thủy điện với 37,7% và khí với 18,8%. Ngoài thủy điện lớn, bao gồm cả thủy điện nhỏ, năng lượng tái tạo chỉ chiếm một phần rất nhỏ (0,5%). Mặc dù vậy, từ đầu năm 2019, tỷ trọng năng lượng tái tạo trong hệ thống năng lượng đã tăng lên đáng kể, phần nhiều nhờ vào năng lượng mặt trời, tuy vậy, năng lượng gió cũng đang trên đà phát triển.
Chương 1: Năng lượng gió 4 Hình 1.1. Sản xuất điện và Công suất lắp đặt theo nguồn EVN (2019) 5.2. Tiềm năng điện gió của Việt Nam Nằm trong khu vực cận nhiệt đới gió mùa với bờ biển dài, Việt Nam có một thuận lợi cơ bản để phát triển năng lượng lượng gió. So sánh tốc độ gió trung bình trong vùng biển đông Việt Nam và các vùng biển lân cận cho thấy gió tại Biển Đông khá mạnh và thay đổi nhiều theo mùa. Trong chương trình đánh giá về năng lượng cho Châu Á, Ngân hàng thế giới đã có một khảo sát chi tiết về năng lượng gió khu vực Đông Nam Á, trong đó có Việt Nam. Theo tính toán của nghiên cứu này, trong bốn nước được khảo sát thì Việt Nam có tiềm năng gió lớn nhất và hơn hẳn các quốc gia lân cận là Thái Lan, Lào và Campuchia. Trong khi Việt Nam có tới 8.6% diện tích lãnh thổ được đánh giá có tiềm năng từ “tốt” đến “rất tốt” để xây dựng các trạm điện gió cỡ lớn thì diện tích này ở Campuchia là 0.2% ở Lào là 2,9% và ở Thái Lan cũng chỉ là 0.2%. Tổng tiềm năng điện gió của Việt Nam ước đạt 513.360 MW tức là bằng hơn 200 lần công suất của thủy điện Sơn La và hơn 10 lần tổng công suất dự báo của ngành điện vào năm 2020. Nếu xét tiêu chuẩn để xây dựng các trạm điện gió cỡ nhỏ phục vụ cho phát triển kinh tế ở những khu vực khó khăn thì Việt Nam có đến 41% diện tích nông thôn có thể phát triển điện gió loại nhỏ. Nếu so sánh con số này với các nước láng giềng thì Campuchia có 6%, Lào có 13% và Thái Lan là 9% diện tích nông thôn có thể phát triển năng lượng gió. Năng lượng gió được đánh giá là thân thiện nhất với môi trường và ít gây ảnh hưởng xấu về mặt xã hội. Để xây dựng một nhà máy thuỷ điện lớn cần phải nghiên cứu kỹ lưỡng các rủi ro có thể xảy ra với đập nước. Ngoài ra, việc di dân cũng như
Chương 1: Năng lượng gió 5 việc mất các vùng đất canh tác truyền thống sẽ đặt gánh nặng lên vai những người dân xung quanh khu vực đặt nhà máy và đây cũng là bài toán khó đối với các nhà hoạch định chính sách. Hơn nữa, các khu vực để có thể quy hoạch các đập nước tại Việt Nam cũng không còn nhiều. Song hành với các nhà máy điện hạt nhân là nguy cơ gây ảnh hưởng lâu dài đến cuộc sống của người dân xung quanh nhà máy. Các bài học về rò rỉ hạt nhân cộng thêm chi phí đầu tư cho công nghệ, kĩ thuật quá lớn khiến càng ngày càng có nhiều sự ngần ngại khi sử dụng loại năng lượng này các nhà máy điện chạy nhiên liệu hoá thạch thì luôn là những thủ phạm gây ô nhiễm nặng nề, ảnh hưởng xấu đến môi trường và sức khoẻ người dân. Hơn thế nguồn nhiên liệu này kém ổn định và giá có xu thế ngày một tăng cao. Ngoài ra với đặc trưng phân tán và nằm sát khu dân cư, năng lượng gió giúp tiết kiệm chi phí truyền tải. Hơn nữa, việc phát triển năng lượng gió cần một đội ngũ lao động là các kỹ sư, kỹ thuật vận hành và giám sát tay nghề cao hơn các loại hình khác, vì vậy giúp tạo ra thêm nhiều lao động với kỹ thuật, kỹ năng cao. 5.3. Phân bố năng lượng gió trên lãnh thổ Việt Nam Bản đồ các dự án năng lượng gió đang hoạt động hoặc đã được phê duyệt ở Việt Nam (cập nhật lần cuối 7/2020 theo EVN).
Chương 1: Năng lượng gió 6 Hình 1.2. Các dự án năng lượng gió đang hoạt động và đã được phê duyệt II. HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG GIÓ 1. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của tuốc bin năng lượng gió 1.1. Cấu tạo động cơ tuốc bin gió thông thường Động cơ tuốc bin điện gió được xem như một chiếc máy phát điện sử dụng sức gió. Chi tiết quan trọng nhất vẫn là chiếc motor điện một chiều. Thiết bị này sẽ dùng cánh quạt có chỉnh độ nghiên để đón lấy gió. Tuốc bin gió bao gồm như hình 1.3.
Chương 1: Năng lượng gió 7 Hình 1.3. Cấu tạo của tuốc bin gió có trục quay nằm ngang Chú thích: 1. Độ nghiên của cánh tuốc bin (Pitch): Độ nghiên của cánh ảnh hưởng rất lớn đến quá trình quay của rotor, do đó cần phải có độ nghiên hợp lý để nhận được sức gió là lớn nhất. 2. Rotor (Rotor): Là phần quay của tuốc bin gió. 3. Trục tốc độ thấp (Law–Speed shaft): Phần truyền động từ cánh của tuốc bin gió đến hộp số. 4. Hộp số (Gear box): Là phần biến đổi tốc độ của tuốc bin gió. 5. Máy phát (Generator): Máy phát điện 6. Bộ phận điền khiển (Controller): Bộ phận điều khiển nhận tín hiệu từ thiết bị đo tốc độ gió và hướng gió để điều khiển độ nghiên của cánh và hướng nhận gió. 7. Thiết bị đo (Anemometer): Là thiết bị đo tốc độ của gió.
Chương 1: Năng lượng gió 8 8. Thiết bị cảm biến hướng gió (wind vane): Là thiết bị dùng để nhận biết hướng của gió. 9. Trục tốc độ cao (High-speed-shaft): Là trục nhận tốc độ cao của hộp số và nối với rotor của máy phát. 10. Bộ hãm (Brake) : Khi tốc độ quay rotor của tuốc bin gió vượt ngưỡng cho phép thì bộ phận điều khiển sẽ kich hoạt thiết bị hãm để điều chỉnh tốc độ quay của rotor sao cho phù hợp. 11. Điều chỉnh hướng (Yaw drive): Là thiết bị dùng để điều chỉnh hướng nhận gió của tuốc bin gió. 12. Cánh (blades): Phần cánh của tuốc bin gió hay còn gọi là cánh đón lấy gió. 13. Trụ, tháp đỡ (Tower): Là phần đỡ tuốc bin gió. 1.2. Nguyên lý hoạt động của tuốc bin gió Các tuốc bin gió sẽ hoạt động, chuyển năng lượng của gió thành năng lượng cơ học và phát ra điện. Tuốc bin gió được đặt trên trụ cao để đón năng lượng gió giúp tốc độ quay nhanh hơn và ít bị các luồng gió bất thường.  Khi có gió, chuyển động sẽ tác động lực, đẩy cho cánh quạt quay và dọc theo trục của tuốc bin. Đó là phần lực cơ học mà cánh quạt tạo ra.  Từ đó các bộ phận chuyển động khác của động cơ máy phát điện sẽ quay khi kết nối với trục của tuốc bin. Đây chính là cơ chế tạo ra năng lượng tái tạo. Nguồn điện từ năng lượng gió này nhằm phục vụ cho con người để sử dụng cho các thiết bị trong đời sống sinh hoạt. Ứng dụng, ưu và nhược điểm của động cơ tuốc bin điện gió.  Động cơ tuốc bin điện gió có thể sử dụng cung cấp điện cho nhà cửa hoặc các nhu cầu điện năng khác. Chúng có thể nối tới một mạng điện lớn để phân phối mạng điện ra rộng hơn.  Tuốc bin điện gió có thể lắp đặt ở mức công suất từ 50 kW đến công suất lớn hơn đến vài MW (Megawatt).  Các tuốc bin điện gió công suất nhỏ dưới 50 kW thường được sử dụng cho hệ thống điện gió gia đình. Đặc biệt, thích hợp lắp đặt và sử dụng cho các vùng sâu vùng xa – những địa phương chưa có lưới điện. III. THI CÔNG LẮP ĐẶT 01 HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG GIÓ CÔNG SUẤT NHỎ 1. Bài tập 1: Lắp đặt và vận hành máy phát điện năng lượng gió 1kW (Mô hình có sẵn).
Chương 1: Năng lượng gió 9 Thông số kĩ thuật như sau: Công suất định mức: 1000W – Công suất tối đa: 1500W – Điện áp đầu ra định mức: DC 96/120V – Tốc độ gió khởi động: 2.5m/s – Tốc độ gió định mức: 11m/s – Tốc độ gió tối đa: 50m/s – Trọng lượng turbine không tháp: 27kg – Đường kính cánh quạt: 330cm – Số cánh quạt: 3 hoặc 5
Chương 1: Năng lượng gió 10 – Chất liệu cánh quạt: Sợi thủy tinh cường lực – Động cơ: Động cơ điện 3 pha – Chất liệu nam châm vĩnh cửu: NdFeB – Vỏ động cơ: Hợp kim nhôm – Hệ thống điều khiển: Nam châm điện / chỉnh vị trí cánh quạt theo hướng gió – Điều chỉnh tốc độ cánh quạt: Điểu chỉnh bằng đuôi cánh quạt – Nhiệt độ làm việc: Từ -40℃ đến 80℃ – Chiều cao tháp đề nghị: 5m- 6m – Phương pháp dừng: Phanh kéo bằng Controller Các bước thực hiện - Chuẩn bị vật tư thiết bị. - Lắp đặt hiệu chỉnh. - Thiết kế hệ thống phụ tải. - Vận hành và đo kiểm. - An toàn lao động. - Nhận xét, đánh giá. 2. Bài tập 2: Thi công lắp đặt hệ thống điện gió công suất nhỏ từ động cơ xe đạp điện (SV thực hiện). 3. Bài tập 3: Thi công lắp đặt hệ thống điện gió công suất nhỏ từ động cơ máy giặt (SV thực hiện).
Chương 2: Năng lượng mặt trời 11 CHƯƠNG 2: NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI I. TỔNG QUANG VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 1. Các khái niệm Năng lượng mặt trời là năng lượng của các dòng bức xạ điện từ xuất phát từ mặt trời cộng với một phần nhỏ năng lượng từ các hạt nguyên tử khác phóng ra từ mặt trời. Pin năng lượng mặt trời (hay pin quang điện, tế bào quang điện), là thiết bị bán dẫn chứa lượng lớn các diod p-n, dưới sự hiện diện của mặt trời có khả năng tạo ra dòng điện sử dụng được. Sự chuyển đổi này gọi là hiệu ứng quang điện. Tấm năng lượng mặt trời là thiết bị dùng để thu nhận năng lượng từ ánh sáng mặt trời thuật ngữ này được sử dụng để chỉ chung cho cả các tấm năng lượng mặt trời để nung nước nóng (cung cấp nước nóng dùng trong nhà) hay tấm quang điện (cung cấp điện). 2. Lịch sử phát triển của pin mặt trời Từ thế kỷ thứ 7 trước công nguyên con người đã biết ứng dụng năng lượng mặt trời vào phục vụ mục đích sưởi ấm bằng cách định hướng các ngôi nhà của họ để họ có thể thu nhận được bức xạ mặt trời vào mùa đông. Đến thế kỷ thứ 14 các định luật đầu tiên về năng lượng mặt trời được giới thiệu tại Ý. Vào năm 1767 M.V Lomonossov đã đề nghị việc sử dụng các thấu kính để tập trung các bức xạ. Nhưng bước tiến quan trọng nhất là vào năm 1839 hiệu ứng quang điện được phát hiện bởi nhà vật lý người pháp Alexandre Edmond Becquerel. Tuy nhiên cho đến năm 1883 một pin năng lượng mặt trời mới được tạo thành, bởi Charles Fritts, ông phủ lên mạch bán dẫn selen một lớp cực mỏng vàng để tạo nên mạch nối. Thiết bị chỉ có hiệu suất 1%. Một bước tiến quan trọng quá trình nghiên cứu tạo ra các pin năng lượng mặt trời được Y.Czochralski một nhà khoa học người Ba Lan phát triển. Ông đã đưa ra một phương pháp để phát triển tinh thể đơn silicon. Ngày nay năng lượng mặt trời đã phát triển rộng rãi và hiệu suất biến đổi điện năng lượng từ bức xạ mặt trời thông qua hiệu ứng quang điện được nâng cao từ 14 – 16%. Với khoa học vật liệu ngày càng phát triển đến năm 2007 các nhà khoa học đã nâng cao hiệu suất lên đến 22%. 3. Năng lượng mặt trời trên thế giới Năm 1978, Quốc hội Mỹ thông qua một đạo luật có tên "chính sách xã hội trong lĩnh vực các nguồn năng lượng" nhằm thúc đẩy ngành công nghiệp sản xuất các loại năng lượng thay thế. Năm 2000 Đức ban bố "Luật phát triển năng lượng có khả