Vẽ và giải thích nguyên lý làm việc của nhà máy nhiệt điện than, giải thích chi tiết nguyên lý họat động và chức năng nhiệp vụ của từng thiết bị hệ thống

Khoa Công nghệ tự động \
Lớp Đ7 LT Điện Công Nghiệp I

Đề tài: Cơng nghệ sản xuất điện năng
Nhóm 6

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên chúng em xin chân thành cảm ơn đến quý Thầy, Cô khoa Công nghệ tự động
trường ĐH Điện Lực, những người đã trực tiếp giảng dạy, truyền đạt những kiến thức bổ ích
cho chúng em, đó chính là những nền tảng cơ bản, là những hành trang vô cùng quý giá, là
bước đầu tiên cho em bước vào sự nghiệp sau này trong tương lai. Đặc biệt là Thầy giáo
TS.Bùi Anh Tuấn - một người Thầy đã cho em rất nhiều kiến thức và niềm đam mê ngành điện
mà chúng em đã chọn. Cảm ơn Thầy đã tận tình, quan tâm, giúp đỡ em trong thời gian qua, giải
đáp những thắc mắc trong quá trình tìm hiểu đề tài. Nhờ đó, chúng em mới có thể hoàn thành
được bài báo cáo này.
Trong quá hoàn thành đề tài, vì chưa có kinh nghiệm thực tế, chỉ dựa vào lý thuyết đã học
cùng với thời gian hạn hẹp nên bài báo cáo chắc chắn sẽ không tránh khỏi những sai sót. Kính
mong nhận được sự góp ý, nhận xét từ phía q Thầy, Cơ và các bạn để kiến thức của chúng
em ngày càng hoàn thiện hơn và rút ra được những kinh nghiệm bổ ích có thể áp dụng vào thực
tiễn một cách hiệu quả trong tương lai.
Kính chúc mọi người ln vui vẻ, hạnh phúc, dồi dào sức khỏe và thành công trong công
việc
Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Nhóm nghiên cứu đề tài
Nhóm 6

LỜI NĨI ĐẦU
1

download by :

Khoa Công nghệ tự động \
Lớp Đ7 LT Điện Công Nghiệp I

Đề tài: Cơng nghệ sản xuất điện năng
Nhóm 6

Trong công cuộc xây dựng và phát triển của đất nước, ngành điện lực Việt Nam là một
ngànhcó vị trí rất quan trọng. Cung cấp năng lượng và thúc đẩy quá trình sản xuất, kinh doanh
của tất cả các ngành kinh tế khác trong nền kinh tế quốc dân. Sự phát triển của ngành điện lực
cũng đánh giá sự phát triển, tiến bộ của toàn xã hội. Với những đặc trưng riêng của mình là sản
xuất và tiêu thụ phải đi đơi với nhau. Do đó để đáp ứng tốt giữa cung và cầu thì địi hỏi ngành
điện phải có sự phát triển hợp lý: Vừa có khả năng đáp ứng những nhu cầu hiện tại vừa phải có
sự chuẩn bị cho tương lai. Vì vậy khơng những ngành điện là động lực cho các ngành kinh tế
khác mà chính ngành điện cũng phải hiện đại hố q trình sản xuất sớm nhất để kịp thời cung
cấp cho đất nước những nguồn điện năng có chất lượng cao. 
Để hiểu rõ hơn về các q trình sản xuất điện năng, nhóm 6 đã tiến hành nghiên cứu đề
tài : “ Các công nghệ sản xuất điện năng”

Chương I
2

download by :


Khoa Công nghệ tự động \
Lớp Đ7 LT Điện Công Nghiệp I

Đề tài: Cơng nghệ sản xuất điện năng

Nhóm 6

SẢN XUẤT ĐIỆN NĂNG VÀ CÁC HÌNH THỨC SẢN XUẤT ĐIỆN NĂNG
I. Sản xuất điện năng
Điện năng (toàn cầu) từ: nhiên liệu hóa thạch 64%, năng lượng hạt nhân 17%, thủy điện
18%, năng lượng tái tạo 1%
Sản xuất điện năng là giai đoạn đầu tiên trong quá trình cung cấp điện năng đến người
tiêu dùng, các giai đoạn tiếp theo là truyền tải và phân phối điện năng. Thực chất của sản xuất
điện năng là sự biến đổi các dạng năng lượng khác sang năng lượng điện hay điện năng, dòng
điện xuất hiện sau khi lưới điện được nối với mạng tiêu thụ.
Điện năng được sản xuất ra theo nhiều cách khác nhau, phần lớn được sản xuất bởi các
máy phát điện tại các nhà máy điện, chúng có chung nguyên tắc hoạt động là các nguyên lý
động điện (định luật cảm ứng điện của Michael Faraday), các hình thức khác như trong pin, ắc
quy, tế bào nhiên liệu hay từ năng lượng mặt trời, ...
II. Các hình thức sản xuất điện năng cơ bản
Nhà máy điện có nhiệm vụ biến đổi năng lượng sơ cấp như than, dầu, khí đốt, thủy
năng … thành điện và nhiệt năng (đối với nhiệt điện rút hơi). Căn cứ vào dạng năng lượng sơ
cấp cung cấp cho nhà máy điện mà người ta phân loại chúng thành nhiệt điện (NĐ), thủy điện
(TĐ), điện nguyên tử (NT) điêzen, thủy triều, phong điện, quang điện …Riêng đối với nhà
máy NĐ còn phân ra thành hai loại:
- Nhiệt điện rút hơi (NĐR):
Một phần năng lượng của hơi được sử dụng vào mục đích cơng nghiệp và sinh hoạt của nhân
dân vùng lân cận.
- Nhiệt điện ngưng hơi (NĐN):
Toàn bộ hơi dùng sản xuất điện năng.
1. Nhà máy nhiệt điện (NĐ)
Trong nhà máy nhiệt điện người ta dùng nhiên liệu là than đá, dầu hoặc khí đốt, trong đó
than đá được sử dụng rộng rãi nhất.
Để quay máy phát điện, trong nhà máy nhiệt điện dùng tuabin hơi nước, máy hơi nước, động
cơ đốt trong và tuabin khí, tuanbin hơi nước có khả năng cho cơng suất cao và vận hành kinh

tế nên được sử dụng
rộng rãi nhất .
a. Ưu điểm :
- Có thể xây dựng gần khu công nghiệp và nguồn cung cấp nhiên liệu để giảm chi phí xây dựng
đường dây tải điện và chuyên chở nhiên liệu.
- Thời gian xây dựng ngắn (3 ÷ 4) năm.
- Có thể sử dụng được các nhiên liệu rẻ tiền như than cám, than bìa ở các
3

download by :


Khoa Công nghệ tự động \
Lớp Đ7 LT Điện Công Nghiệp I

Đề tài: Cơng nghệ sản xuất điện năng
Nhóm 6

khu khai thác than, dầu nặng của các nhà máy lọc dầu, trấu của các nhà máy
xay lúa …
b. Nhược điểm:
- Cần nhiên liệu trong q trình sản xuất do đó giá thành điện năng cao.
- Khói thải làm ơ nhiễm mơi trường.
- Khởi động chậm từ 6 ÷ 8 giờ mới đạt cơng suất tối đa, điều chỉnh cơng
suất khó, khi giảm đột ngột công suất phải thải hơi nước ra ngoài vừa mất
năng lượng vừa mất nước.
- Hiệu suất thấp: η = 30 ÷ 40 % ( NĐN) ; η = 60 ÷ 70 % ( NĐR).
2. Nhà máy thủy điện (TĐ)
Nhà máy thủy điện dùng năng lượng của dòng nước để sản xuất ra điện
năng. Động cơ sơ cấp để quay máy phát thủy điện là các tuabin nước trục

ngang hay trục đứng.
a. Ưu điểm :
- Giá thành điện năng thấp chỉ bằng 1/5 ÷ 1/10 nhiệt điện.
- Khởi động nhanh chỉ cần 3 ÷ 5 phút là có thể khởi động xong và cho
mang cơng suất, trong khi đó để khởi động một tổ máy nhiệt điện (kể cả lị và
tuabin) phải mất 6 ÷ 8 giờ.
- Có khả năng tự động hóa cao nên số người phục vụ tính cho một đơn vị
cơng suất chỉ bằng 1/10 ÷ 1/15 của nhiệt điện.
- Kết hợp các vấn đề khác như cơng trình thủy lợi, chống lũ lụt, hạn hán,
giao thông vận tải, hồ thả cá …
- Hiệu suất cao η = 85 ÷ 90 %.
b. Nhược điểm :
- Vốn đầu tư xây dựng một nhà máy rất lớn.
- Thời gian xây dựng dài.
- Công suất bị hạn chế bởi lưu lượng và chiều cao cột nước.
- Thường ở xa hộ tiêu thụ nên phải xây dựng đường dây cao áp rất tốn
kém.

Chương II
4

download by :


Khoa Công nghệ tự động \
Lớp Đ7 LT Điện Công Nghiệp I

Đề tài: Cơng nghệ sản xuất điện năng
Nhóm 6

TÌM HIỂU MỘT SỐ CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐIỆN NĂNG
I. Cơng nghệ sản xuất điện nhà máy nhệt điện ng Bí

Hình 1: Mơ hình nhà máy

5

download by :


Khoa Công nghệ tự động \
Lớp Đ7 LT Điện Công Nghiệp I

Đề tài: Cơng nghệ sản xuất điện năng
Nhóm 6

Hình 2. Giới thiệu chung về tổ máy 300MW
Hơi nước đi vào trong bình ngưng sẽ được trao đổi nhiệt với hệ thống nước tuần hoàn đi
trongcác ống sẽ làm cho hơi trong bình ngưng tụ lại thành nước.Nước sau khi ra khỏi bình
ngưng sẽ vào đầu hút bơm ngưng và được bơm lên khử khí qua gianhiệt hạ áp. Nước qua gia
nhiệt hạ áp sẽ được gia nhiệt bằng hơi từ cửa trích Turbine hạ áp vànhiệt độ của nước tăng
lên.Nước sau khi qua các bình gia nhiệt hạ áp sẽ được đưa đến bình khử khí. ở bình khử khí
nướcsẽ được khử các tạp khí có ảnh hưởng đến sự phá huỷ và ăn mòn kim loại….Nước sau khi
qua khử khí sẽ đi qua gia nhiệt cao áp ở đây nước được gia nhiệt một lần nữa để tăng nhiệt độ
bằng hơi lấy từ turbine cao áp.
Sau khi đi qua gia nhiệt cao áp nước được đi đến bộ hâm, tại đây tận dụng nhiệt lượng
củakhói thốt để tăng nhiệt độ nước lên một cấp nữa trước khi đưa vào bao hơi. Nước trong
bao hơi được đưa xuống các đường ống sinh hơi, tại đây nước được đun chuyểntiếp từ nước
sang hơi. Hơi được đưa lên bao hơi tạo thành hơi bão hồ khơ.Hơi bão hồ khơ này lại tiếp tục
được đưa sang bộ quá nhiệt (các bộ quá nhiệt tận dụng lượngn h i ệ t c ủ a k h ó i t h ả i ) t ạ o

t h à n h h ơ i q u á n h i ệ t đ ư a s a n g T u r b i n e c a o á p đ ể s i n h c ô n g q u a y Turbine. Hơi
sau khi sinh công ở Turbine cao áp, hơi được đưa trở về lò hơi qua đường tái nhiệt lạnh.T ạ i l ò
6

download by :


Khoa Công nghệ tự động \
Lớp Đ7 LT Điện Công Nghiệp I

Đề tài: Cơng nghệ sản xuất điện năng
Nhóm 6

hơi, hơi được gia nhiệt đảm bảo thông số nhiệt độ và áp suất và sẽ được
đ ư a đ ế n Turbine trung áp theo đường tái nhiệt nóng, sau khi sinh công tại Turbine trung áp
hơi tiếp tụcđược đưa đến Turbine hạ áp và sau khi sinh công hơi được thốt về bình
ngưng.Turbine được nối đồng trục với máy phát điện, khi Turbine quay máy phát cũng quay
theo vàtạo ra điện năng.Sơ đồ trên là sơ đồ chu trình nhiệt tổng quan
II. Công nghệ sản xuất điện năng trong nhà máy thủy điện.
Nhà máy thủy điện dùng năng lượng dịng chảy của sơng, suối để sản xuất điện năng.
Cơng suất của thủy điện phụ thuộc vào lưu lượng nước Q(m 3/s) và chiều cao hiệu dụng cột
nước H(m) của dịng nước nơi đặt tại nhà máy.
Trong đó η-hiệu suất,
Nhà máy thủy điện được chia làm hai phần, lấy cao trình sàn máy phát làm ranh giới
phân chia: phần dưới nước và phần trên khô. Phần trên là kết cấu nhà công nghiệp thông
thường chứa hệ thống cầu trục, các phần trên của máy phát điện, tủ điều khiển tổ máy và thiết
bị điều tốc... Phần dưới nước chủ yếu chứa các bộ phận dưới của máy phát, ống áp lực, buồng
turbine, BXCT, ống xả và bố trí hệ thống thiết bị thiết bị phụ cơ điện. Hình bên là mặt cắt
ngang nhà máy thủy điện ngang đập, mô tả các bộ phận chính và vị trí đặt các thiết bị của một
nhà máy thuỷ điện

Hình 3.Mặt cắt ngang nhà máy thủy điện kiểu đập ngang
Trong nhà máy, ngoài các tổ máy phát điện cịn có cầu trục dùng để lắp ráp và vận
chuyển các cụm lớn của turbine máy phát điện, máy biến áp động lực và các thiết bị phụ trong
nhà máy, trong gian máy thường dùng cầu trục cầu. Ngồi gian máy chính thường dùng cần
trục chữ môn hoặc các loại máy trục khác như tời, máy nâng kích thủy lực... đặt tại chỗ. Cửa
7

download by :


Khoa Công nghệ tự động \
Lớp Đ7 LT Điện Công Nghiệp I

Đề tài: Cơng nghệ sản xuất điện năng
Nhóm 6

lấy nước và ống xả còn được trang bị lưới chắn rác, các cửa van và trang thiết bị cơ khí thuỷ
công khác. Trạm Máy biến áp đặt song song ở thượng hoặc hạ lưu các tổ máy để rút ngắn chiều
dài các thanh cái máy phát, trong điều kiện nhà máy ngang đập có ống xả dài đặt trạm biến áp
phía hạ lưu nhà máy rất thuận tiện và kinh tế.
Theo Biện pháp khai thác thủy năng thì nhà máy thủy điện có thể chia thành 3 loại: kiểu
đập ngăn, kiểu ống dẫn và kiểu kết hợp.
a. Dùng đập để tạo thành cột nước.
Xây dựng đập tại một tuyến thích hợp nơi cân khai thác. Đập tạo ra cột nước do sự
chênh lệch mực nước thượng hạ lưu đập. Đồng thời tạo nên hồ chứa có tác dụng tập trung và
điều tiết lưu lượng làm tăng khả năng phát điện trong mùa kiệt, nâng cao hiệu quả lợi dụng
tổng hợp nguồn nước như cắt lũ chống lụt, cung cấp nước, nuôi cá, vận tải thuỷ…
Sơ đồ khai thác kiểu đập thường thích ứng với các vùng trung du của các sơng nói có độ
dốc lịng sơng tương đối nhỏ, địa hình địa thế thuận lợi cho việc tạo nên hồ chứa có dung tích

lớn là tổn thất ngập lụt tương đối nhỏ. Ngược lại ở vùng thượng lưu, do lòng sơng hẹp, độ dốc
lịng sơng lớn nên dù có làm đập cao cũng khó tạo thành hồ chứa có dung tích lớn. Ở hạ lưu, độ
dốc lịng sơng nhỏ, xây đập cao dẫn đến ngập lụt lớn thiệt hại nhiều. Cho nên ở vùng này ít có
điều kiện khai thác kiểu đập
Ưu điểm: vừa tập trung được cột nước vừa tập trung và điều tiết lưu lượng phục vụ cho
việc lợi dụng tổng hợp nguồn nước
Nhược điểm: đập càng cao, khối lượng xây lắp càng nhiều, kinh phí lớn, ngập lụt và
thiệt hại nhiều

Hình 4. Sơ đồ khai thác kiểu đập
8

download by :


Khoa Công nghệ tự động \
Lớp Đ7 LT Điện Công Nghiệp I

Đề tài: Cơng nghệ sản xuất điện năng
Nhóm 6

b. Dùng đường dẫn để tạo thành cột nước.
Ở những đoạn sơng thượng lưu, độ dốc lịng sơng thường lớn, lịng sông hẹp, dùng đập
để tạo nên cột nước thường không có lợi cả về tập trung cột nước, tập trung và điều tiết lưu
lượng. Trong trường hợp này cách tốt nhất là dùng đường dẫn để tạo thành cột nước.
Đặc điểm của phương thức này là cột nước do đường dẫn tạo thành. Đường dẫn có thể là kênh
máng, ống dẫn hay đường hầm có áp hoặc khơng áp. Đường dẫn có độ dốc nhỏ hơn sơng suối,
nên dẫn càng đi xa độ chênh lệch giữa đường dẫn và sông suối càng lớn, ta được cột nước
càng lớn. Hay nói cách khác, đường dẫn dài chủ yếu để tăng thêm cột nước cho trạm thủy điện.
Đập ở đây thấp và chỉ có tác dụng ngăn nước lại để lấy nước vào đường dẫn. Do đập thấp nên

nói chung tổn thất do ngập lụt nhỏ.
Đối với sơ đồ khai thác này tuỳ tình hình và u cầu cụ thể mà có thêm các cơng trình
phụ khác như: cầu máng, xi phơng, bể áp lực, tháp điều áp, bể điều tiết ngày.vv…
Cách tập trung cột nước bằng đường dẫn được ứng dụng rộng rãi ở các sơng suối miền
núi có độ dốc lớn và lưu lượng nhỏ.

Hình 5. Sơ đồ khai thác theo kiểu ống dẫn
c. Dùng hỗn hợp cả đập và đường dẫn để tạo thành cột nước.
Khi vừa có điều kiện xây dựng hồ để tạo ra một phần cột nước và điều tiết lưu
lượng lại vừa có thể lui tuyến nhà máy ra xa đập một đoạn nữa để tận dụng độ dốc lịng sơng
làm tăng cột nước, thì cách tốt nhất là dùng phương pháp tập trung cột nước bằng đập và đường
dẫn.
Với phương thức này, cột nước của trạm thuỷ điện do đập và đường dẫn tạo thành đập
thường đặt ở chỗ thay đổi độ dốc của lịng sơng nơi khai thác
Với mục tiêu giảm 80% các loại khí thải gây hiệu ứng nhà kính so với năm 1990, hiện nay con
người đang bắt tay nghiên cứu tìm tịi những giải pháp mới, mang tính khả thi, bền vững. 8
công nghệ năng lượng mới dưới đây được xem là những ứng viên xuất sắc cho mục tiêu nói
trên và dự kiến sẽ khơng chỉ trở thành hiện thực mà cịn sẽ mang tính "đại trà" vào năm 2050.
9

download by :


Khoa Công nghệ tự động \
Lớp Đ7 LT Điện Công Nghiệp I

Đề tài: Cơng nghệ sản xuất điện năng
Nhóm 6

III. Công nghệ sản xuất điện hạt nhân

Năng lượng hạt nhân là một loại công nghệ hạt nhân được thiết kế để tách năng lượng
hữu ích từ hạt nhân nguyên tử thơng qua các lị phản ứng hạt nhân có kiểm soát. Phương pháp
duy nhất được sử dụng hiện nay là phân hạch hạt nhân, mặc dù các phương pháp khác có thể
bao gồm tổng hợp hạt nhân và phân rã phóng xạ. Tất cả các lị phản ứng với nhiều kích thước
và mục đích sử dụng khác nhau đều dùng nước được nung nóng để tạo ra hơi nước và sau đó
được chuyển thành cơ năng để phát điện hoặc tạo lực đẩy. Năm 2007, 14% lượng điện trên thế
giới được sản xuất từ năng lượng hạt nhân. Có hơn 150 tàu chạy bằng năng lượng hạt nhân và
một vài tên lửa đồng vị phóng xạ đã được sản xuất.

Hình 6 : Nhà máy năng lượng hạt nhân cattenom
Cũng giống như một số trạm năng lượng nhiệt phát điện bằng nhiệt năng từ việc đốt
nhiên liệu hóa thạch, các nhà máy năng lượng hạt nhân biến đổi năng lượng giải phóng từ hạt
nhân ngun tử thơng qua phản ứng phân hạch. Khi một hạt nhân nguyên tử dùng để phân hạch
tương đối lớn (thường là urani 235 hoặc plutoni-239) hấp thụ nơtron sẽ tạo ra sự phân hạch
nguyên tử. Quá trình phân hạch tách nguyên tử thành 2 hay nhiều hạt nhân nhỏ hơn kèm theo
động năng (hay còn gọi là sản phẩm phân hạch) và cũng giải phóng tia phóng xạ gamma và
nơtron tự do. Một phần nơtron tự do này sau đó được hấp thụ bởi các nguyên tử phân hạch
khác và tiếp tục tạo ra nhiều nơtron hơn. Đây là phản ứng tạo ra nơtron theo cấp số nhân.
Phản ứng dây chuyền hạt nhân này có thể được kiểm soát bằng cách sử dụng chất hấp
thụ nơtron và bộ đều hòa nơtron để thay đổi tỷ lệ nơtron tham gia vào các phản ứng phân hạch
tiếp theo. Các lị phản ứng hạt nhân hầu hết có các hệ thống vận hành bằng tay và tự động để
tắt phản ứng phân hạch khi phát hiện các điều kiện khơng an tồn.
Hệ thống làm lạnh giải phóng nhiệt từ lõi lò phân ứng và vận chuyển nhiệt đến bộ phận phát
điện từ nhiệt năng này hoặc sử dụng vào những mục đích khác. Đặc biệt chất làm lạnh nóng là
nguồn nhiệt sẽ được dùng cho các lò nung, và hơi nước nén từ lò nung sẽ làm quay các tuốc bin
hơi nước vận hành các máy phát điện.
Có nhiều kiểu lò phản ứng khác nhau sử dụng các nguyên liệu, chất làm lạnh và các cơ
chế vận hành khác nhau. Một vài trong các mẫu này được thiết đạt yêu cầu kỹ thuật. Lò phản
ứng dùng trong các tàu ngầm hạt nhân và các các tàu hải quân lớn, ví dụ, thường sử dụng nhiên
liệu urani được làm giàu rất cao. Việc sử dụng nguyên liệu urani làm giàu rất cao sẽ làm tăng

10

download by :


Khoa Công nghệ tự động \
Lớp Đ7 LT Điện Công Nghiệp I

Đề tài: Cơng nghệ sản xuất điện năng
Nhóm 6

mật độ năng lượng của lò phản ứng và gia tăng hệ số sử dụng của tải lượng nhiên liệu hạt nhân,
nhưng giá của nó đắt và có nhiều rủi ro hơn so với các nguyên liệu hạt nhân khác.
Một số kiểu lò phản ứng mới dùng cho các nhà máy máy điện hạt nhân, như các lò phản
ứng hạt nhân thế hệ IV, là đối tượng nghiên cứu và có thể được sử dụng để thí nghiệm phát
điện trong tương lai. Một vài trong số các kiểu mới này đang được thiết kế để đạt được các
phản ứng phân hạch sạch hơn, an tồn hơn và ít rủi ro hơn đối với sự gia tăng nhanh chóng các
vũ khí hạt nhân. Các nhà máy an tồn thụ động (như lị phản ứng ESBWR) đang được xây
dựng và các kiểu khác đang được thuyết phục

Chương III
MỘT SỐ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐIỆN TRONG TƯƠNG LAI
I.

Công nghệ nhiệt mặt trời tập trung (CST)
11

download by :

Khoa Công nghệ tự động \
Lớp Đ7 LT Điện Công Nghiệp I

Đề tài: Cơng nghệ sản xuất điện năng
Nhóm 6

 Trong tương lai không xa, năng lượng mặt trời sẽ trở nên thông dụng như công nghệ
màng mỏng, công nghệ nhiệt mặt trời, cơng nghệ đốt nóng bằng năng lượng mặt trời... Công
suất năng lượng mặt trời hiện tại con người mới sản xuất được 12,4 GW. Dự kiến đến giữa thế
kỷ này sẽ tăng lên tới 2.000 GW. Một trong số những công nghệ sáng giá nhất là công nghệ
nhiệt mặt trời tập trung (CST), trong đó sử dụng hàng loạt gương khổng lồ để tiêu cự ánh sáng
tạo ra nhiệt và điện năng. Tại vùng Đông bắc Los Angeles, Mỹ có nhà máy Sierra đi theo cơng
nghệ này, sử dụng 24.000 chiếc gương diện tích rộng 20 mẫu Anh, có thể sản xuất được 45
MW và dự kiến đến năm 2012 sẽ tăng lên 6.400 MW. Trong tương lai, tại Mỹ sẽ có ít nhất 5
nhà máy kiểu này được xây dựng.

Hình 7 : Cơng nghệ điện mặt trời
II.

Cơng nghệ thủy điện Hydrokinetic Power (HP)

Thủy điện được xem là nguồn năng lượng sạch nhưng thị phần còn hạn hẹp. Ví dụ, tại
Mỹ mới chỉ cung cấp khoảng 7% nhu cầu điện cho cả nước. Hiện tại con người mới sản xuất
được 31 GW, đến năm 2050 tăng lên khoảng 67 GW. Cơng nghệ được xem là mang tính khả
thi nhất là công nghệ Hydrokinetic Power (HP). Đây là công nghệ sản xuất điện năng từ động
lực của nguồn nước chảy tự do. Dự án đầu tiên theo công nghệ HP hiện đang được xây dựng
thử nghiệm tại Houston Mỹ có tên là Hydro Green Energy (HGE). Giống như một tuabin gió,
nhà máy này sản xuất ra điện năng bằng cách sử dụng dòng nước tốc độ cao, làm quay 3 cánh
quạt rộng 12 foot, giống như nhà máy điện dùng sóng biển ở châu Âu, nhưng khác ở chỗ là sử
dụng dịng nước một chiều. Kết quả chi phí rẻ hơn so với chi phí điện sản xuất từ gió, chỉ

khoảng 4-7 xu Mỹ/kwh so với 10 xu Mỹ/kwh.

12

download by :


Khoa Công nghệ tự động \
Lớp Đ7 LT Điện Công Nghiệp I

Đề tài: Cơng nghệ sản xuất điện năng
Nhóm 6

Hình 8: Công nghệ thủy điện Hydrokinetic Power (HP)
III.

Sản xuất nhiên liệu diezel sinh học từ tảo

 Hiện nay Ethanol được xem là khá phổ biến nhưng trong tương lai người ta sẽ sử dụng
các loại vật liệu hữu cơ có tiềm năng năng lượng lớn. Ví dụ như loại cỏ có tên là switchgrass,
mía, tảo, nước thải, thậm chí cả chất thải của ngành y tế để tạo ra các loại nhiên liệu có mức độ
phát tán khí thải thấp, dùng cả cho giao thông lẫn cho ngành công nghiệp điện năng. Hiện tại,
con người mới sản xuất khoảng 643.000 barrels nhiên liệu sinh học mỗi ngày và dự kiến, đến
năm 2050, sẽ tăng lên khoảng 3,4 triệu barrels/ngày, trong đó công nghệ tiềm năng nhất là sản
xuất từ tảo. Tại Venice Italia hiện nay người ta đang xây dựng một nhà máy có vốn đầu tư trên
272 triệu USD để sản xuất điện đi từ tảo. Đến năm 2011 nhà máy này sẽ sản xuất được khoảng
40 MW phục vụ chủ yếu cho thành phố cảng và là nguồn điện sạch có mức phát tán carbon cực
thấp, thậm chí có thể là zero.

13

download by :


Khoa Công nghệ tự động \
Lớp Đ7 LT Điện Công Nghiệp I

Đề tài: Cơng nghệ sản xuất điện năng
Nhóm 6

Hình 9 : Sản xuất nhiên liệu diezel sinh học từ tảo
IV. Cơng nghệ sản xuất nhiên liệu sinh học hồn hảo
Một nhóm các nhà khoa học ở ĐH bang Pennsylsivania, Mỹ đang tiến hành nghiên cứu
sản xuất một loại nhiên liệu sinh học hồn hảo, đó là loại nhiên liệu đốt cháy, không gây ô
nhiễm môi trường. Để cho ra đời loại nhiên liệu này, nhóm đề tài đã tiến hành nghiên cứu quá
trình tạo methanol, đây là hợp chất chính có trong khí thiên nhiên. Trong đó, vi khuẩn có tên là
methanogens đóng một vai trị quan trọng và qua nghiên cứu các nhà khoa học phát hiện thấy
cơ cấu sản xuất ra methane rất đơn giản. Bao gồm nước và carbon dioxide (CO2) khi nó được
giam cầm trong dòng điện. Dựa vào nguyên lý này người ta sẽ chế tạo một loại pin nhiên liệu
vi khuẩn và khi có dịng điện nạp vào, thì nó sẽ tạo ra một loại nhiên liệu đốt cháy, có khả năng
trung hịa carbon nên không gây phát tán chất thải ô nhiễm ra môi trường.

14

download by :


Khoa Công nghệ tự động \
Lớp Đ7 LT Điện Công Nghiệp I

Đề tài: Cơng nghệ sản xuất điện năng
Nhóm 6

Hình 10: Cơng nghệ sản xuất nhiên liệu sinh học hồn hảo
V. Sản xuất điện năng từ gió ngầm dưới lịng đại dương (Deepwater wind)
 Điện năng từ gió từ lâu đã được con người khai thác, đơn giản là dùng các cánh quạt
khổng lồ ở những nơi nhiều gió và hiện tại mới sản xuất được khoảng 94 GW, dự kiến đến năm
2050 sẽ tăng lên 2.000 GW. Công nghệ sản xuất điện năng từ gió ngầm dười lịng đại dương
được xem là ứng viên sáng giá nhất. Theo tính tốn của các nhà khoa học Mỹ, thì các trang trại
sản xuất gió dưới lịng đại dương ở vùng Thái Bình Dương rất tiềm năng, mỗi năm có thể sản
xuất trên 900 GW và hiện tại ở Nauy, người ta đang xây dựng một dự án thử nghiệm có tên là
Hywind, sử dụng 1 turbin 2,3 MW, nặng 152 tấn, lắp ở độ sâu 213 feet trên một sàn cố định
dưới thềm lục địa, dự kiến trong tháng 9 tới sẽ bắt đầu đi vào hoạt động.

15

download by :


Khoa Công nghệ tự động \
Lớp Đ7 LT Điện Công Nghiệp I

Đề tài: Cơng nghệ sản xuất điện năng
Nhóm 6

Hình 11: Sản xuất điện năng từ gió ngầm dưới lịng đại dương (Deepwater wind)
VI. Năng lượng nguyên tử an toàn
Năng lượng nguyên tử an toàn được coi là một trong những nguồn ngun liệu sạch cho
tương lai vì nó hồn tồn khơng chứa carbon. Hiện nay con người mới sản xuất được 372 GW
từ nguồn nguyên liệu này, đến giữa thế kỷ 21 sẽ tăng lên 700 GW theo công nghệ ngun tử

thế hệ mới, đó là cơng nghệ Generation III +, Generation IV và V
Generation III +: Đây là công nghệ dùng thiết kế nước tăng áp và giống như các lị phản
ứng truyền thống, cơng nghệ này có các bể làm giàu nhiên liệu uranium trong nước và có thể
hấp thụ nhiệt để sản xuất hơi. Các lị phản ứng nước tăng áp thế hệ Generation III + sẽ làm tăng
tính an tồn thơng qua việc làm lạnh tháp phản ứng trong trường hợp nhà máy mất điện. Nhược
điểm: chất thải phóng xạ phải mất nhiều năm mới làm lạnh được trước khi đưa ra bãi thải
Công nghệ Generation IV(Thế hệ IV): Sử dụng công nghệ tầng sỏi (Pebble bed). Trong
công nghệ này người ta sẽ sử dụng những quả cầu graphite kích thước như những viên sỏi. Các
viên nhiên liệu dioxide uranium này được nạp vào trong lò phản ứng và tại đây sẽ diễn ra phản
ứng nguyên tử. Một chiếc bơm được sử dụng để đưa helium vào tháp phản ứng, helium di
chuyển xung quanh những quả cầu này, hấp thụ nhiệt và làm quay turbin. Lợi thế của công
nghệ trên là khi môi chất lỏng bị mất, các quả cầu graphite sẽ hấp thụ nhiệt đủ để ngăn ngừa
nhiên liệu nóng chảy.

16

download by :


Khoa Công nghệ tự động \
Lớp Đ7 LT Điện Công Nghiệp I

Đề tài: Cơng nghệ sản xuất điện năng
Nhóm 6

Hình 12: Công nghệ Generation IV
Công nghệ Generation V(Thế hệ V): Đây là cơng nghệ dùng lị phản ứng sóng di động.
Trong lò phản ứng, uranium làm giàu sẽ bắt đầu quá trình bằng cách nhả neutron để hỗ trợ quá
trình chuyển hóa uranium nghèo (cịn sót của cơng đoạn làm giàu) thành plutonium. Đến lượt
nó, plutonium lại nhả ra nhiều neutron để chuyển hóa uranium nghèo nhiên liệu hữu ích. Lợi

thế cơng nghệ này là cần ít uranium.
VII. Cơng nghệ năng lượng địa nhiệt
Một trong số những quốc gia có nguồn năng lượng địa nhiệt dồi dào nhất thế giới hiện
nay là Iceland. Hiện tại con người mới sản xuất được khoảng 10 GW, dự kiến đến năm 2050 sẽ
tăng lên tới 700 GW.

VIII. Cơng nghệ nhiên liệu hóa thạch sạch
17

download by :


Khoa Công nghệ tự động \
Lớp Đ7 LT Điện Công Nghiệp I

Đề tài: Cơng nghệ sản xuất điện năng
Nhóm 6

Hình 13. Sản xuất điện năng từ năng lượng gió
Hiện tại con người đã sản xuất được 1.460 GW điện năng từ nguồn năng lượng này, dự
kiến đến năm 2050 sẽ tăng lên khoảng 3.830 GW nhưng lại là nguồn năng lượng sạch. Công
nghệ mới cho việc sản xuất năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch có tên carbon-to-cement
(cácbon thành xi măng). Nguyên lý làm việc của công nghệ này rất đơn giản, theo đó người ta
sẽ đưa các chất thải từ nhà máy điện đốt khí hoặc than và đi qua lớp nước biển. CO2 và các
chất ô nhiễm trong khí thải nói trên sẽ kết hợp với manhe và canxi trong nước biển để tạo ra
một loại vật liệu mới giống như đá vơi, rất thích hợp cho ngành công nghiệp sản xuất ximăng,
làm bêtông hoặc nhựa trải đường. Nước biển sau khi xử lý manhe sẽ thải trở lại biển. Đây là
công nghệ phù hợp cho những nhà máy ở gần biển, tuy nhiên cũng rất thích hợp cho các nhà
máy đặt trong đất liền.

XI. Công nghệ sản xuất điện năng từ rác

18

download by :


Khoa Công nghệ tự động \
Lớp Đ7 LT Điện Công Nghiệp I

Đề tài: Cơng nghệ sản xuất điện năng
Nhóm 6

Trong mọi hoạt động của con người như thương mại, công nghiệp, y tế, nông nghiệp…
chúng ta đều tạo ra rác thải. Số lượng và thành phần của các rác thải rất khác nhau, tùy thuộc
vào các hoạt động và sự phát triển của từng quốc gia. Chỉ riêng khu vực đô thị của châu Á,
lượng rác thải đô thị phát sinh một ngày vào khoảng 760.000 tấn, tương đương với 2,7 triệu m 3
/ngày. Dự đoán năm 2025, con số này sẽ tăng đến 1,8 triệu tấn chất thải mỗi ngày, hoặc
5.200.000 m 3/ ngày. Ta có thể thấy rằng chất thải rắn là một vấn đề càng ngày càng quan trọng
ở tất cả các nước, đặc biệt là những quốc gia đang phát triển như ở Việt Nam.
Trong những năm gần đây, trong khi những nước phát triển đang tích cực giảm thiểu
những tác động xấu từ chất thải rắn đến môi trường như xây dựng những bãi chôn lấp hợp vệ
sinh, đốt rác ở nhiệt độ cao, cũng như bảo tồn tài nguyên thiên nhiên và năng lượng thơng qua
tái chế, tái sử dụng thì ở những nước đang phát triển, lượng rác thải ngày càng gia tăng. Rất ít
thành phố có những thống kê đầy đủ về chất thải rắn và những hệ thống xử lý, khiến cho chất
lượng cuộc sống của người dân ngày càng giảm.
Do vậy, đã đến lúc chúng ta cần gia tăng các phương pháp khoa học để xử lý chất thải
một cách an toàn. Cùng với việc giảm thiểu lượng rác thải phát sinh, tái chế và tái sử dụng
chúng, các công nghệ thu hồi năng lượng từ chất thải đóng một vai trị quan trọng trong việc
giảm thiểu ơ nhiễm cũng như nguồn năng lượng, tài nguyên thiên nhiên. Những công nghệ này

có thể làm giảm một lượng rác thải khổng lồ cần xử lý, giảm một phần không nhỏ chi phí cho
các hoạt động sống của con người đồng thời bảo vệ mơi trường. Một mặc tích cực của những
hệ thống thu hồi năng lượng mà các nhà khoa học đang hướng tới là từ những hệ thống thu hồi
năng lượng, một nguồn nhiên liệu sinh học được tạo thành, thay thế dần nguồn nhiên liệu hóa
thạch đang dần cạn kiệt của con người, hướng đến phát triển bền vững.Một trong những công
nghệ thu hồi năng lượng từ rác thải là công nghệ thiêu đốt
Công nghệ thiêu đốt là quá trình đốt cháy trực tiếp của chất thải với sự hiện diện của
khơng khí ở nhiệt độ trên 8000C, giải phóng được nhiệt, khí trơ và tro. Sản lượng năng lượng
phụ thuộc vào mật độ và thành phần của chất thải, tỷ lệ phần trăm độ ẩm tương đối, ngoài ra
cịn do tổn thất nhiệt, nhiệt độ đánh lửa, kích thước và hình dạng của rác, thiết kế của các hệ
thống đốt (hệ thống cố định/ tầng sôi). Trong thực tế, có khoảng 65 -80% năng lượng của các
chất hữu cơ có thể được phục hồi như năng lượng nhiệt, có thể được sử dụng hay cho ứng dụng
trực tiếp, để sản xuất điện năng thông qua các tua bin hơi nước, các máy phát điện (với hiệu
suất chuyển đổi khoảng 30%).
Nhiệt độ cháy của lò khoảng 760 0C ở buồng sơ cấp, khoảng 870 0C tại buồng thứ cấp.
Nhiệt độ này cần thiết để khử mùi nhưng không đủ để đốt cháy hoặc làm tan chảy thủy tinh. Để
tránh những thiếu sót của những lị đốt thơng thường, một số lị đốt hiện đại có thể sử dụng
nhiệt độ lên đến 16500C bằng cách bổ sung nhiên liệu. Với nhiệt độ này, có thể giảm đến 97 %
lượng rác thải, kim loại bị chuyển đổi và thủy tinh thành tro.

19

download by :


Khoa Công nghệ tự động \
Lớp Đ7 LT Điện Công Nghiệp I

Đề tài: Cơng nghệ sản xuất điện năng
Nhóm 6

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Bài Giảng Công nghệ sản xuất điện
Tác giả:Đặng Thành Trung  Trường Đại học Điện lực, 2011
2. Internet
/> /> />%E1%BB%87n/index.aspx

20

download by :