QUẢN lý các NGUỒN NĂNG LƯỢNG tái tạo

VIEN MOI TRệễỉNG VAỉ TAỉI NGUYEN
TI:
QUN Lí CC NGUN NNG LNG TI TO
GVHD: TS. Lấ THANH HI
SVTH: NGUYN TH VIT HU
NGUYN TH í NHI
Lấ TH TRM HNG
TP.H CH MINH, THNG 12 NM 2010
Trang 1
MỤC LỤC
TỔNG QUAN 4
LÝ THUYẾT VỀ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO 5
1. Định nghĩa năng lượng tái tạo: 5
2. Phân loại năng lượng tái tạo 5
1.1.1. Khái niệm 5
1.1.2. Nguyên tắc tận thu năng lượng mặt trời 6
1.2. Năng lượng Gió 8
1.2.1. Khái niệm 8
1.2.2. Sự hình thành năng lượng gió 9
1.2.3. Nguyên tắc tận thu năng lượng gió 9
1.3. Năng lượng thủy điện 11
1.3.1. Khái niệm 11
1.3.2. Nguyên tắc tận thu năng lượng thủy điện 11
1.4. Năng lượng Sóng biển 13
1.4.1. Khái niệm 13
1.4.2. Nguyên tắc tận thu năng lượng sóng biển 14
1.5. Năng lượng Thủy triều 15
1.5.1. Khái niệm 15
1.5.2. Quá trình hình thành triều 15
1.5.3. Nguyên tắc tận thu năng lượng thủy triều 17
1.6. Năng lượng Địa nhiệt 19

1.6.1. Khái niệm 19
1.6.2. Những phương pháp sử dụng năng lượng địa nhiệt 19
1.6.3. Nguyên tắc tận thu năng lượng địa nhiệt 20
1.7. Năng lượng Sinh học 22
1.7.1. Khái niệm 22
1.7.2. Nguyên tắc tận thu năng lượng sinh học 23
HIỆN TRẠNG PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TẠI VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI 25
NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO - TIỀM NĂNG PHÁT TRIỂN TẠI VIỆT NAM 29
1. Năng lượng mặt trời 29
2. Năng lượng gió 29
Trang 2
3. Năng lượng sóng biển 29
4. Năng lượng Thủy điện 29
5. Năng lượng Địa nhiệt 29
6. Năng lượng sinh học 31
6.1. Sinh khối 31
6.2. Khí sinh học 31
6.3. Nhiên liệu sinh học 32
QUẢN LÝ NGUỒN NĂNG LƯỢNG TIỀM NĂNG NHẤT TẠI VIỆT NAM 33
Trang 3
TỔNG QUAN
Hiện nay trên thế giới đang hối hả phát triển, ứng dụng ngu
ồ
n nă ng lượng tái tạo
vì:
• Năng lượng truyền thống (than, dầu,…) sắp cạn kiệt.
• Nguồn cung cấp biến động về giá cả.
• Phát thải hiệu ứng nhà kính gây hiệu ứng nóng lên toàn cầu.
• Nă ng lượng truyền thống gây ô nhiễm môi trường.
• Sử dụng năng lượng truyền thống gây ra các tai họa như hạn hán, lũ lụt xảy ra

trên toàn cầu.
• Nhu cầu sử dụng năng lượng ngày càng tăng.
Nguồn năng lượng tái tạo được các quốc gia trên thế giới nghiên cứu và ứng dụng vì nó
có những ưu điểm sau:
• NLTT sử dụng nguồn năng lượng có sẵn trong thiên nhiên và không gây ô nhiễm
môi trường.
• NLTT giảm lượng ô nhiễm và khí thải từ các hệ thống NL truyền thống.
• Sử dụng NLTT sẽ làm giảm hiệu ứng nhà kính.
• Góp phần vào việc giải quyết vấn đề năng lượng.
• Giảm bớt sự phụ thuộc vào sử dụng nhiên liệu hóa thạch.
Trang 4
LÝ THUYẾT VỀ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
1. Định nghĩa năng lượng tái tạo:
Đây là dạng năng lượng mà nguồn nhiên liệu của nó liên tục được tái sinh từ những
quá trình tự nhiên. Mặt trời là một nguồn cung cấp sức nóng, ánh sáng, gió…gần
như vô tận cho trái đất chúng ta. Hơi ấm từ lòng đất, nước chảy trên bề mặt quả địa
cầu….tất cả là một nguồn nhiên liệu vô cùng tận đang chờ con người sử dụng thích
hợp để phục vụ cho đời sống về lâu dài.
2. Phân loại năng lượng tái tạo
Căn cứ vào nguồn gốc hình thành các quá trình động học trong tự nhiên.
Năng lượng tái tạo được chia thành các loại chính sau:
• Nguồn gốc từ bức xa mặt tr
ờ
i: Năng lượng mặt trời, gió, Thủy triều,
sóng biển, thủy điện.
1. Năng lượng gió là động năng của không khí di chuyển trong bầu khí
quyển của trái đất. Gió được sinh ra là do nguyên nhân mặt trời đốt
nóng khí quyển, trái đất xoay quanh mặt trời. Vì vậy nă ng lượng gió là
hình thức gián tiếp của nă ng lượng mặt trời.
2. Sóng đại dương sinh ra do gió, gió gây ra bởi mặt trời (chuyển động của

các khối khí do chênh lệch nhiệt độ v.v ). Vì vậy, năng lượng sóng được
xem như dạng gián tiếp của năng lượng Mặt Trời.
3. Thủy triều sinh ra do sức hút của mặt trăng, mặt trời lên quả đất, trong đó
ảnh hưởng của mặt trăng tới thủy triều lớn hơn. Có hai lần triều cao và
thấp trong một ngày (do sự tự quay của trái đất quanh trục của nó).
• Năng lượng sinh học
• Nguồn gốc từ nhiệt năng của trái đất: Địa nhiệt
2.1. Năng lượng Mặt trời
1.1.1. Khái niệm
NLMT Là năng lượng của 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.
Trang 5
1.1.2. Nguyên tắc tận thu năng lượng mặt trời
Nguyên tắc thu năng lượng mặt trời làm Pin mặt trời
Cấu trúc 1 tấm pin
Khi một photon chạm vào mảnh silic, một trong hai điều sau sẽ xảy ra:
1. Photon truyền trực xuyên qua mảnh silic. Điều này thường xảy ra khi năng
lượng của photon thấp hơn năng lượng đủ để đưa các hạt electron lên mức
năng lượng cao hơn.
Trang 6
2. Năng lượng của photon được hấp thụ bởi silic. Điều này thường xảy ra khi
năng lượng của photon lớn hơn năng lượng để đưa electron lên mức năng
lượng cao hơn.
Khi photon được hấp thụ, năng lượng của nó được truyền đến các hạt electron
trong màng tinh thể. Thông thường các electron này lớp ngoài cùng, và thường
được kết dính với các nguyên tử lân cận vì thế không thể di chuyển xa. Khi
electron được kích thích, trở thành dẫn điện, các electron này có thể tự do di
chuyển trong bán dẫn. Khi đó nguyên tử sẽ thiếu 1 electron và đó gọi là "lỗ trống".
Lỗ trống này tạo điều kiện cho các electron của nguyên tử bên cạnh di chuyển đến
điền vào "lỗ trống", và điều này tạo ra lỗ trống cho nguyên tử lân cận có "lỗ

trống". Cứ tiếp tục như vậy "lỗ trống" di chuyển xuyên suốt mạch bán dẫn.
Một photon chỉ cần có năng lượng lớn hơn năng luợng đủ để kích thích electron
lớp ngoài cùng dẫn điện. Tuy nhiên, tần số của mặt trời thường tương đương
6000°K, vì thế nên phần lớn năng lượng mặt trời đều được hấp thụ bởi silic. Tuy
nhiên hầu hết năng lượng mặt trời chuyển đổi thành năng lượng nhiệt nhiều hơn là
năng lượng điện sử dụng được.
Sơ đồ nguyên lý một hệ thống tận thu năng lượng mặt trời nói chung:
Sơ đồ nguyên lý một hệ thống năng lượng mặt trời
Trang 7
1.2. Năng lượng Gió
1.2.1. Khái niệm
Năng lượng gió là động năng của không khí di chuyển trong bầu khí quyển của
trái đất. Gió được sinh ra là do nguyên nhân mặt trời đốt nóng khí quyển, trái đất
xoay quanh mặt trời. Vì vậy nă ng lượng gió là hình thức gián tiếp của năng
lượng mặt trời.
Năng lượng gió được mô tả như một quá trình, nó được sử dụng để phát ra năng
lượng cơ hoặc điện. Tuabin gió sẽ chuyển đổi từ động lực của gió thành năng
lượng cơ. Năng lượng cơ này có thể sử dụng cho những công việc cụ thể như là
bơm nước hoặc các máy nghiền lương thực hoặc cho một máy phát có thể chuyển
đổi từ năng lượng cơ thành năng lượng điện.
Trang 8
1.2.2. Sự hình thành năng lượng gió
Bức xạ mặt trờichiếu xuống bề mặt trái đất không đồng đều làm cho bầu khí
quyển, nước và không khí nóng không đồng đều → khác nhau về nhiệt độ và áp
suất → tạo ra gió.
1.2.3. Nguyên tắc tận thu năng lượng gió
Thiết bị chủ yếu để tận thu năng lượng gió đó là tuabin gió:
a) Cấu tạo tuabin gió:
Bao gồm các phần chính sau đây:
- Anemometer: Bộ đo lường tốc độ gió và truyền dữ liệu tốc độ gió tới bộ điểu

khiển.
- Blades: Cánh quạt. Gió thổi qua các cánh quạt và là nguyên nhân làm cho các
cánh quạt chuyển động và quay.
- Brake: Bộ hãm (phanh). Dùng để dừng rotor trong tình trạng khẩn cấp bằng điện,
bằng sức nước hoặc bằng động cơ.
- Controller: Bộ điều khiển. Bộ điều khiển sẽ khởi động động cơ ở tốc độ gió
khoảng 8 đến 14 dặm/giờ tương ứng với 12 km/h đến 22 km/h và tắc động cơ
khoảng 65 dặm/giờ tương đương với 104 km/h bởi vì các máy phát này có thể phát
nóng.
- Gear box: Hộp số. Bánh răng được nối với trục có tốc độ thấp với trục có tốc độ
cao và tăng tốc độ quay từ 30 đến 60 vòng/ phút lên 1200 đến 1500 vòng/ phút, tốc
độ quay là yêu cầu của hầu hết các máy phát điện sản xuất ra điện. Bộ bánh răng
này rất đắt tiền nó là một phần của bộ động cơ và tuabin gió.
- Generator: Máy phát. Phát ra điện
- High - speed shaft: Trục truyền động của máy phát ở tốc độ cao.
Trang 9
- Low - speed shaft: Trục quay tốc độ thấp.
- Nacelle: Vỏ. Bao gồm rotor và vỏ bọc ngoài, toàn bộ được dặt trên đỉnh trụ và
bao gồm các phần: gear box, low and high - speed shafts, generator, controller, and
brake. Vỏ bọc ngoài dùng bảo vệ các thành phần bên trong vỏ. Một số vỏ phải đủ
rộng để một kỹ thuật viên có thể đứng bên trong trong khi làm việc.
- Pitch: Bước răng. Cánh được xoay hoặc làm nghiêng một ít để giữ cho rotor quay
trong gió không quá cao hay quá thấp để tạo ra điện.
- Rotor: Bao gồm các cánh quạt và trục.
- Tower: Trụ đỡ Nacelle. Được làm bằng thép hình trụ hoặc thanh dằn bằng thép.
Bởi vì tốc độ gió tăng lên nếu trụ càng cao, trụ đỡ cao hơn để thu được năng lượng
gió nhiều hơn và phát ra điện nhiều hơn.
- Wind vane: Để xử lý hướng gió và liên lạc với "yaw drive" để định hướng tuabin
gió.
- Yaw drive: Dùng để giữ cho rotor luôn luôn hướng về hướng gió chính khi có sự

thay đổi hướng gió.
- Yaw motor: Động cơ cung cấp cho "yaw drive" định được hướng gió.
b) Các kiểu tuabin gió hiện nay:
Các tuabin gió hiện nay được chia thành hai loại:
- Một loại theo trục đứng giống như máy bay trực thăng.
- Một loại theo trục ngang .
Các loại tuabin gió trục ngang là loại phổ biến có 2 hay 3 cánh quạt. Tuabin gió 3
cánh quạt hoạt động theo chiều gió với bề mặt cánh quạt hướng về chiều gió đang
thổi. Ngày nay tuabin gió 3 cánh quạt được sử dụng rộng rãi.
c) Công suất các lại tuabin gió:
Dãy công suất tuabin gió thuận lợi từ 50 kW tới công suất lớn hơn cỡ vài MW. Để
có dãy công suất tuabin gió lớn hơn thì tập hợp thành một nhóm những tuabin với
nhau trong một trại gió và nó sẽ cung cấp năng lượng lớn hơn cho lưới điện.
Các tuabin gió loại nhỏ có công suất dưới 50kW được sử dụng cho gia đình.
Viễn thông hoặc bơm nước đôi khi cũng dùng để nối với máy phát điện diezen, pin
và hệ thống quang điện. Các hệ thống này được gọi là hệ thống lai gió và điển hình
Trang 10
là sử dụng cho các vùng sâu vùng xa, những địa phương chưa có lưới điện, những
nơi mà mạng điện không thể nối tới các khu vực này.
d) Nguyên lý hoạt động của các tuabin gió:
Các tuabin gió tạo ra điện như thế nào? Một cách đơn giản là một tuabin gió làm
việc trái ngược với một máy quạt điện, thay vì sử dụng điện để tạo ra gió như quạt
điện thì ngược lại tuabin gió lại sử dụng gió để tạo ra điện.
Các tuabin gió hoạt động theo một nguyên lý rất đơn giản. Năng lượng của gió làm
cho 2 hoặc 3 cánh quạt quay quanh 1 rotor. Mà rotor được nối với trục chính và trục
chính sẽ truyền động làm quay trục quay máy phát để tạo ra điện.
Các tuabin gió được đặt trên trụ cao để thu hầu hết năng lượng gió. Ở tốc độ 30 mét
trên mặt đất thì các tuabin gió thuận lợi: Tốc độ nhanh hơn và ít bị các luồng gió bất
thường.
Các tuabin gió có thể sử dụng cung cấp điện cho nhà cửa hoặc xây dựng, chúng có

thể nối tới một mạng điện để phân phối mạng điện ra rộng hơn.
Nhìn từ phía ngoài vào một xưởng năng lượng gió thấy được một nhóm các tuabin
làm việc và tạo ra điện nhờ các đường dây tiện ích như thế nào? Điện được truyền
qua dây dẫn phân phối từ các nhà, các cơ sở kinh doanh, các trường học
Cấu tạo tua bin phong điện
1.3. Năng lượng thủy điện
1.3.1. Khái niệm
Thuỷ điện là nguồn điện có
được từ năng lượng nước.
Đa số năng lượng thuỷ điện có
được từ thế năng của nước được
tích tại các đập nước làm quay
một tuốc bin nước và máy
phát điện. Kiểu ít được biết
đến hơn là sử dụng năng lượng
động lực của nước hay các
nguồn nước không bị tích bằng các đập nước như năng lượng thuỷ triều. Thuỷ
điện là nguồn năng lượng có thể hồi phục.
1.3.2. Nguyên tắc tận thu năng lượng thủy điện
Trang 11
Nước được lưu trữ lại trong hồ bởi những đập ngăn nước khổng lồ. Khi nước được
rơi tự do từ độ cao sẽ tạo một khối năng lượng nhất định tượng ứng với khối lượng
của nước và tỷ lệ với lực hút trái đất và độ cao. Khối năng lượng đó sẽ quay cánh
quạt của máy phát điện (thế năng của nước lúc này chuyển hóa thành động năng) và
tạo ra điện năng để sử dụng.

Quy trình thực hiện 1 dự án thủy điện:
Bước 1: Khảo sát vị trí địa lý tại nơi thực hiện dự án
Bước 2: Chọn tuabin
Bước 3: Chọn máy phát: Việc chọn máy phát phụ thuộc vào các tham số như: tần

số, điện áp và hệ số công suất được xác định bỡi lưới truyền tải.
Thủy điện tích năng (TĐTN)
a) Khái niệm
Nhà máy TĐTN là nhà máy thủy điện kiểu bơm tích lũy.
- Nhà máy TĐTN sử dụng điện năng của các nhà máy điện phát non tải trong hệ
HTĐ vào nhữ ng giờ thấp điểm phụ tải đêm hoặc một số giờ ở phần lưng của đồ thị
phụ tải của HTĐ để bơm nước từ bể nước thấp lên bể cao.
- Vào những giai đoạn đỉnh phụ tải của HTĐ, nhà máy TĐTN sẽ sản xuất điện năng
nhờ dẫn nước từ bể cao xuống theo các đường ống dẫ n đế n các tổ máy thuỷ lực
được đưa vào vận hành ở chế độ tuabin. Điện năng sản xuất ra được đưa vào hệ
thống điện, còn nước được tích luỹ trong bể cung cấp.
- Năng lượng được tích luỹ của nhà máy TĐTN phụ thuộc vào dung tích bể cao và
cột nước công tác.
Trang 12
1 – Bể chứa trên cao
2 – Bể chứa th
ấ
p
3 – Hệ thống các ống nước nghiêng
4 – Tuabin (Máy phát)
Ưu điểm của nhà máy TĐTN
a. Về môi trường
- Các hồ chứa có diện tích nhỏ (dưới 1km2), giảm thiểu tác động đến môi trường
tự nhiên và si nh thái trong xây dựng nhà máy.
- Ngoài hai hồ chứa, tất cả công trình khác đều nằm trong lòng đất nên ít có tác
động đến cảnh quan xung quanh.
b. Về kinh tế
- Đầu tư xây dựng ban đầu mà không tố n chi phí cho nhiên liệu như các nguồ n nă
ng lượng khác.
c. Về hiệu suất hệ thống điện

- Điều chỉnh tần số và điện áp của hệ thống điện rất hiệu quả.
- TĐTN là phương án dự trữ năng lượng an toàn và tiết kiệm nhất.
1.4. Năng lượng Sóng biển
1.4.1. Khái niệm
Sóng đại dương sinh ra do gió, gió gây ra bởi mặt trời (chuyển động của các khối
khí do chênh lệch nhiệt độ v.v ). Vì vậy, năng lượng sóng được xem như dạng gián
Trang 13
tiếp của năng lượng Mặt Trời.
Gió thổi trên mặt biển tạo ra những cơn sóng không ngừng. Đây là một nguồn năng
lượng dồi dào nhưng lại trải rộng nên khó gom tựu chúng lại để chuyển đổi sang
năng lượng hữu ích.
1.4.2. Nguyên tắc tận thu năng lượng sóng biển
Các thiết bị tận thu năng lượng song biển
a) Thiết bị Pelamis
Pelamis là một hệ thống phao, gồm một loạt các ống hình trụ nửa chìm, nửa nổi, nối
với nhau bằng bản lề. Sóng biển làm chuyển động mạnh hệ thống phao, nó tác động
mạnh vào hệ thống bơm thủy lực làm quay turbin phát điện. Hàng loạt thiết bị
tương tự sẽ kết nối với nhau, khiến turbin hoạt động liên tục. Dòng điện được
truyền qua dây cáp ngầm dưới đáy đại dương dẫn vào bờ, nối với lưới điện, cung
cấp cho hộ sử dụng. Nếu xây dựng nhà máy điện có công suất 30 MW sẽ chiếm
diện tích mặt biển là 1 km².
Pelamis neo ở độ sâu chừng 50-70m; cách bờ dưới 10km, là nơi có mức năng lượng
cao trong các con sóng. Pelamis gồm ba modul biến đổi năng lượng, mỗi modul có
hệ thống máy phát thủy lực - điện đồng bộ. Mỗi thiết bị pelamis có chiều dài 140-
150m và đường kính ống 3-3,5m, có thể cho công suất 750kW.
b) Hệ thống phao tiêu
Hệ thống phao nổi AquaBuOY: AquaBuOY là một hệ thống phao nổi, có nguyên lý
hoạt động nhằm biến đổi năng lượng động học của chuyển động thẳng đứng do các
đợt sóng biển tạo ra năng lượng điện sạch. Nhờ việc trồi lên, ngụp xuống của sóng
biển làm hệ thống phao nổi dập dềnh lên xuống mạnh làm hệ thống xilanh chuyển

động, tạo ra dòng điện. Điện dẫn qua hệ thống cáp ngầm đưa lên bờ, hòa vào lưới
điện. Mỗi phao tiêu có thể đạt công suất tới 250kW, với đường kính phao 6m. Nếu
trạm phát điện có công suất 10 MW chỉ chiếm 0,13 km² mặt biển.
Bơm ống là ống cao su cốt thép, nó hoạt động như chiếc bơm bình thường, khi sóng
nén, nước biển phọt mạnh về phía sau, có chứa một bộ cao áp, làm quay turbin, điện
thu được, dẫn qua cáp ngầm vào bờ để hòa chung vào lưới điện.
Ngoài ra trên các Aqua BuOY, đặt các tấm pin mặt trời; turbin gió nhỏ nhằm tạo ra
Trang 14
nguồn điện năng cho các thiết bị chuẩn đoán gắn trong Aqua BuOY. Tất cả dữ liệu
về thiết bị đều được truyền bằng công nghệ không dây, vệ tinh về khu vực điều
hành. Hệ thống Aqua BuOY thường lắp đặt cách bờ chừng 5km ở nơi biển có độ
sâu 50m.
Hệ thống phao tiêu chìm AWS: Công ty AWS Ocean Eneny, Scotland đã phát minh
ra hệ thống máy phát điện mới nhằm biến chuyển động sóng thành điện năng. Khác
với những hệ thống đang tồn tại, đây là hệ thống phao tiêu nằm chìm dưới mặt
nước, nên không bị ảnh hưởng bởi điều kiện khí hậu trên mặt biển. Hệ thống phao
tiêu ngầm giống như những quả ngư lôi dưới mặt nước biển chừng 50m mà vẫn tạo
ra điện năng nhờ sóng biển.
Các hệ thống nổi trên mặt biển dễ bị các trận bão tàn phá, thì hệ thống chìm của
AWS (Aschimedes Wave Swing) đã chế tạo bằng vật liệu sử dụng như dàn khai
thác dầu mỏ ngoài khơi, được đặt ở độ sâu yên tĩnh. Hệ thống tạo ra năng lượng nhờ
sóng biển từ xa, qua các biến thiên áp suất sinh ra do biến đổi của cột nước.
Hệ thống phao tiêu AWS là một xi lanh dài 35 mét, rộng 10 mét chứa khí nén bên
trong khiến phao không chìm, nửa trên chỉ chuyển động theo chiều thẳng đứng. Khi
sóng lướt qua, sự tăng khối lượng nước làm gia tăng áp suất cột nước và phần bên
trên hệ thống bị đẩy xuống dưới. Giữa hai đợt sóng, cột nước hạ xuống, áp suất hạ
theo làm nổi lên phần trên của hệ thống. Chuyển động bơm biến thành điện năng.
Điện được chuyển tải qua cáp ngầm, lên hòa vào lưới điện quốc gia.
1.5. Năng lượng Thủy triều
1.5.1. Khái niệm

Thủy triều sinh ra do sức hút của mặt trăng, mặt trời lên quả đất, trong đó ảnh
hưởng của mặt trăng tới thủy triều lớn hơn. Có hai lần triều cao và thấp trong một
ngày (do sự tự quay của trái đất quanh trục của nó).
1.5.2. Quá trình hình thành triều
Nước triều cường và triều kiệt xảy ra theo chu kỳ 14 ngày.
Thủy triều cực đại (triều cường-khi ảnh hưởng của lực hấp dẫn lớn nhất-lúc đó mặt
trăng, mặt trời và trái đất giống như thẳng hàng) xảy ra ngay sau khi trăng tròn và
trăng non, có sự chênh lệch lớn giữa độ cao nước dâng và nước hạ (hình 8.1).
Trang 15
Thủy triều kiệt (khi ảnh hưởng của sức hút thấp nhất-khi đường thẳng nối trái đất và
mặt trăng tạo thành góc 90 độ với đường thẳng nối trái đất và mặt trời), (hình 8.2).
Trang 16
1.5.3. Nguyên tắc tận thu năng lượng thủy triều
Năng lượng thủy triều ứng dụng dòng thủy triều lên xuống để quay cánh quạt chạy
máy phát điện. Đây cũng là một dạng năng lượng có nguồn nhiên liệu vô tận và
miễn phí. Loại mô hình này không sản sinh ra chất thải gây hại môi trường và
không đòi hỏi sự bảo trì cao. Khác với mô hình năng lượng mặt trời và năng lượng
gió, năng lượng thủy triều khá ổn định vì thủy triều trong ngày có thể được dự báo
chính xác.
Có 3 phương pháp tận thu năng lượng thủy triều
• Sử dụng đập chắn thủy triều
Trang 17
Đập chắn thuỷ triều.
Sản xuất điện từ thuỷ triều rất giống sản xuất thuỷ điện, ngoại trừ nước có thể chảy
theo hai hướng và phải tính tới sự phát triển của các máy phát. Hệ thống sản xuất
đơn giản nhất (gọi là hệ thống thuỷ triều xuống) liên quan tới một chiếc đập chắn
ngang cửa sông. Khi thuỷ triều lên, các cửa cống trên đập được kéo lên, cho phép
vùng lưu vực bên trong đập đầy nước. Khi thuỷ triều bắt đầu xuống, các cửa cống
được đóng lại, buộc nước bên trong đập thoát ra ngoài biển qua hệ thống tuốc-bin
gắn ở bên dưới cửa đập. Các hệ thống điện thuỷ triều tạo điện năng từ thủy triều lên

hoặc thuỷ triều lên và xuống cũng được thiết kế song không phổ biến bằng hệ thống
thuỷ triều xuống.
• Sử dụng hang rào thủy triều
Một phương pháp khai thác năng lượng thuỷ triều để sản xuất điện là hàng rào thuỷ
triều. Thực chất đó là những bức tường bê tông rỗng có gắn các tuốc-bin khổng lồ,
chắn ngang một eo biển, buộc dòng nước phải đi qua chúng. Không giống như các
nhà máy điện thuỷ triều nêu trên, hàng rào thuỷ triều có thể được sử dụng trong các
lưu vực không giới hạn, như eo biển giữa đất liền và một hòn đảo gần kề hoặc giữa
hai hòn đảo.
Trang 18
Hàng rào thuỷ triều.
• Sử dụng tuabin điện thủy triều
Được thiết kế ngay sau cuộc khủng hoảng dầu mỏ vào những năm 1970, song mãi
cho tới cách đây năm năm, tuốc-bin thuỷ triều mới trở thành hiện thực. Giống như
tuốc-bin gió, tuốc-bin thuỷ triều có nhiều lợi thế hơn so với hệ thống đập chắn và
hàng rào thuỷ triều, đặc biệt là giảm tác động về môi trường. Tuốc-bin thuỷ triều sử
dụng các dòng thuỷ triều đang di chuyển với tốc độ 2-3m/giây (4-6 hải lý) để tạo ra
4-13kW điện/m2. Các dòng thuỷ triều di chuyển nhanh (>3m/giây) có thể gây ứng
suất quá mức đối với các cánh quay giống như gió mạnh có thể làm hỏng các máy
tuốc-bin gió. Trong khi đó, các dòng thuỷ triều có tốc độ thấp lại không kinh tế. Cột
được đóng xuống đáy biển và được gắn các tuốc-bin thuỷ triều. Tuốc-bin thuỷ triều
luôn thấp hơn so với mực nước biển.
1.6. Năng lượng Địa nhiệt
1.6.1. Khái niệm
Là năng lượng được tách ra từ nhiệt trong lòng Trái Đất. Năng lượng này có nguồn
gốc từ sự hình thành ban đầu của hành tinh, từ hoạt động phân hủy phóng xạ của các
khoáng vật, và từ năng lượng mặt trời được hấp thụ tại bề mặt Trái Đất.
Năng lượng đến từ lòng đất đã xuất hiện lâu đời qua các trạng thái như núi lửa, hồ
nước nóng, suối nước nóng…Trên lý thuyết cứ vào sâu trong lòng đất 36 mét thì sẽ
tăng thêm 1 độ C và nhiệt độ tại tâm trái đất có thể lên đến 6000 độ C. Nước được

bơm xuống khu vực có nhiệt độ cao và luồng hơi nước đi lên từ lòng đất sẽ đóng
góp vào quá trình chuyển hóa năng lượng từ nhiệt sang điện năng để sử dụng hoặc
được sử dụng trực tiếp nguồn nhiệt đó.
1.6.2. Những phương pháp sử dụng năng lượng địa nhiệt
Hai phương pháp cơ bản sử dụng năng lượng địa nhiệt là sử dụng trực tiếp nguồn
nhiệt hoặc dùng cho sản xuất điện năng. Nguồn nhiệt được sử dụng trực tiếp để sưởi
ấm các căn hộ, sấy quần áo, làm tan băng trên các đường giao thông. Nếu dùng
nhiệt để sản xuất điện năng, nhiệt độ cần có phải cao hơn 150
o
C. Tại Caliphocnia
khoảng 5% năng lượng điện được sản xuất từ nguồn địa nhiệt. Tại Xanvado là
Trang 19
khoảng 30%. Tại Iceland nguồn địa nhiệt được dùng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh
vực của đời sống và công nghiệp.
1.6.3. Nguyên tắc tận thu năng lượng địa nhiệt
− Chúng ta đều biết rằng lớp trên cùng của vỏ Trái đất chỉ có nhiệt độ bình
quân trong năm là 15
0
C.
− Dưới lớp đó là một lớp có nhiệt độ bình quân là 540
0
C.
− Trên bao Manti nhiệt độ trung bình là 650
0
C. Vùng quá độ có nhiệt độ bình
quân là 1000
0
C.
− Lớp dưới bao manti có nhiệt độ bình quân là 3000
0

C.
− Tại lớp Lõi ngoài có nhiệt độ bình quân là 5000
0
C.
− Còn tại lớp Lõi trong nhiệt độ bình quân là 7000
0
C.
Khối năng lượng khổng lồ đó tồn tại đồng hành với Trái đất và là nguồn năng lượng
vô hạn sinh ra từ các chuỗi phản ứng hạt nhân, sự phân hủy các chất phóng xạ tiến
hành thường xuyên trong lòng Trái đất. Đi sâu xuống lòng đất 2-40m (tùy địa điểm)
ta sẽ gặp tầng Thường ôn, tức là tầng có nhiệt độ không chịu ảnh hưởng của nhiệt
độ Mặt Trời (ở Maskva là độ sâu 20m, ở Paris là 28m). Dưới tầng Thường ôn càng
xuống sâu nhiệt độ càng tăng. Người ta gọi Địa nhiệt cấp là độ sâu tính bằng mét đủ
để nhiệt độ tăng lên 1
0
C. Trị số trung bình là 33m. Nếu xuống sâu được đến 60km
thì có nhiệt độ tới 1800
0
C. Thường thường để khai thác nguồn năng lượng địa nhiệt
người ta chỉ cần khoan các giếng sâu 4-5km.
Ví dụ nhà máy địa nhiệt ở Soultz, cách Strasbourg, cách Strasbourg (đông bắc nước
Pháp) 50km về phía Bắc. Đưa nước xuống độ sâu khoảng 5km là tới vùng có nhiệt
độ khoảng 200
0
C. Nước được làm sôi lên sẽ theo ống dẫn lên và làm chạy máy phát
điện.
Trang 20
Nguyên lý hoạt động của các nhà máy điện địa nhiệt
Hiện nay có 3 loại sơ đồ sản xuất điện
năng sử dụng nguồn địa nhiệt: Sơ đồ

trực tiếp sử dụng hơi nóng khô; sơ đồ
gián tiếp sử dụng hơi nước và sơ đồ
hỗn hợp (hai chu trình).
Trong sơ đồ trực tiếp, hơi nóng thổi trực tiếp và tuốc bin, làm quay máy phát để
sinh ra điện. Đây là kiểu nhà máy điện địa nhiệt lâu đời nhất, lần đầu tiên được xây
Trang 21
dựng ở Italia năm 1904 và vẫn hoạt động cho đến nay. Tại Caliphocnia có nhà máy
lớn nhất thế giới hoạt động theo nguyên lý này.
Trong sơ đồ gián tiếp, hơi nước địa nhiệt được làm tăng độ nóng lên trên 182
O
C.
Hơi nước được dồn vào buồng bay hơi để giảm áp lực, do vậy một phần dung dịch
được biến thành hơi nước. Hơi nước sẽ làm quay tuốc bin. Nếu trong bình chứa còn
dư chất lỏng, nó có thể được đưa vào bình bay hơi để tăng thêm công suất.
Trong sơ đồ hỗn hợp, sử dụng nước nóng có nhiệt độ thấp hơn 200
O
C, là nguồn
nước nóng dồi dào nhất trong đa số các vùng địa nhiệt. Nước nóng địa nhiệt và chất
lỏng thứ cấp có nhiệt độ sôi thấp hơn được đưa qua buồng trao đổi nhiệt. Nhiệt
năng của nước địa nhiệt làm chất lỏng thứ cấp bốc hơi và hơi nước sẽ làm quay tuốc
bin. Bởi vì đây là hệ thống khép kín nên không hề có chất thải vào khí quyển. Nước
nóng có nhiệt độ vừa phải là nguồn địa nhiệt thông dụng có tiềm năng dồi dào nhất.
Do đó đa số các nhà máy điện địa nhiệt trong tương lai sẽ hoạt động theo nguyên lý
này.
TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG
Các dòng nước nóng được bơm lên từ dưới sâu trong lòng đất có thể chứa một vài
khí đi cùng với nó như điôxít cacbon và hydro sunfua. Khi các chất ô nhiễm này
thoát ra ngoài môi trường, nó sẽ góp phần vào sự ấm lên toàn cầu, mưa axít, và các
mùi độc hại đối với thực vật xung quanh đó. Các nhà máy phát điện địa nhiệt hiện
hữu phát thải trung bình 90-120 kg CO

2
trên 1MWh điện, và cũng là một phần nhỏ
so với các nhà máy phát điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch.

Một số nhà máy được
yêu cầu phải có hệ thống kiểm soát lượng phát thải nhằm làm giảm lượng axít và
các chất bay hơi.
Bên cạnh các khí hòa tan, nước nóng từ nguồn địa nhiệt có thể chứa các nguyên tố
vết nguy hiểm như thủy ngân, arsen và antimon nếu nó được thải vào các con sông
có chức năng cung cấp nước uống. Các nhà máy địa nhiệt về mặt lý thuyết có thể
bơm các chất này cùng với khí trở lại lòng đất ở dạng cô lập cacbon.
Việc xây dựng các nhà máy phát điện có thể ảnh hượng ngược lại đến sự ổn định
nền đất của khu vực xung quanh. Đây là mối quan tâm lớn cùng với hệ thống địa
nhiệt nâng cao, ở đây nước được bơm vào trong đá nóng và khô không chứa nước
trước đó.
Địa nhiệt cũng chiếm một diện tích đất tối thiểu; các nhà máy địa nhiệt hiện hữu sử
dụng 1-8 hecta/1MW so với các nhà máy điện hạt nhân là 5-10ha/MW và 19
ha/MW đối với nhà máy điện chạy bằng than.
1.7. Năng lượng Sinh học
1.7.1. Khái niệm
Là loại nhiên liệu được hình thành từ các hợp chất có nguồn gốc động thực vật
(sinh học) như nhiên liệu chế xuất từ chất béo của động thực vật (mỡ động vật, dầu
Trang 22
dừa, ), ngũ cốc (lúa mỳ, ngô, đậu tương ), chất thải trong nông nghiệp (rơm rạ,
phân, ), sản phẩm thải trong công nghiệp (mùn cưa, sản phẩm gỗ thải ),
1.7.2. Nguyên tắc tận thu năng lượng sinh học
Những con đường biến đổi sinh khối
• Diesel sinh học (Biodiesel) là một loại nhiên liệu lỏng có tính năng tương tự
và có thể sử dụng thay thế cho loại dầu diesel truyền thống. Biodiesel được
điều chế bằng cách dẫn xuất từ một số loại dầu mỡ sinh học (dầu thực vật,

mỡ động vật), thường được thực hiện thông qua quá trình transester hóa bằng
cách cho phản ứng với các loại rượu phổ biến nhất là methanol.
• Cồn sinh học (Bioethanol) là một loại nhiên liệu lỏng, trong đó có sử dụng
ethanol như là một loại phụ gia nhiên liệu pha trộn vào xăng thay phụ gia
chì. Ethanol được chế biến thông qua quá trình lên men các sản phẩm hữu cơ
như tinh bột, cellulose, lignocellulose. Ethanol được pha chế với tỷ lệ thích
hợp với xăng tạo thành Bioethanol có thể thay thế hoàn toàn cho loại xăng sử
dụng phụ gia chì truyền thống.
• Gas sinh học (Biogas) là một loại khí hữu cơ gồm Methane và các đồng
đẳng khác. Biogas được tạo ra sau quá trình ủ lên men các sinh khối hữu cơ
phế thải nông nghiệp, chủ yếu là cellulose, tạo thành sản phẩm ở dạng khí.
Biogas có thể dùng làm nhiên liệu khí thay cho sản phẩm khí gas từ sản
phẩm dầu mỏ.
Trang 23
Ưu điểm
Trước kia, nhiên liệu sinh học hoàng toàn không được chú trọng. Hầu như đây chỉ
là một loại nhiên liệu thay thế phụ, tận dụng ở quy mô nhỏ. Tuy nhiên, sau khi xuất
hiện tình trạng khủng hoảng nhiên liệu ở quy mô toàn cầu cũng như ý thức bảo vệ
môi trường lên cao, nhiên liệu sinh học bắt đầu được chú ý phát triển ở quy mô lớn
hơn do có nhiều ưu điểm nổi bật so với các loại nhiên liệu truyền thống (dầu khí,
than đá ).
Chi tiết năng lượng sinh các bạn tham khảo thêm trong chuyên đề năng lượng sinh
(Nhóm Trâm).
Trang 24
HIỆN TRẠNG PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TẠI VIỆT
NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI
TẠI VIỆT NAM THẾ GIỚI
Năng lượng mặt trời
- Tại Việt Nam, theo các nhà khoa
học, nếu phát triển tốt điện mặt trời

sẽ góp phần đẩy nhanh Chương trình
điện khí hóa nông thôn (Dự kiến đến
năm 2020, cung cấp điện cho toàn bộ
100% hộ dân nông thôn, miền núi,
hải đảo…).
- Từ những năm 1990, khi nhiều thôn
xóm ngoại thành chưa có lưới điện
quốc gia, Phân viện Vật lý TPHồ Chí
Minh đã triển khai các sản phẩm từ
điện mặt trời. Tại một số huyện như:
BìnhChánh, Cần Giờ,Củ Chi, điện
mặt trời được sử dụng khá nhiều
trong một số nhà văn hoá,bệnh
viện… Đặc biệt, côngtrình điện mặt
trời trên đảo Thiềng Liềng, xã Cán
Gáo, huyện Cần Giờ cung cấp điện
cho 50% số hộ dân sống trên đảo.
- Năm 1995, hơn 180 nhà dân và một
số công trình công cộng tại buôn
Chăm, xã Eahsol, huyện Eahleo tỉnh
Đắk Lắk đã sử dụng điện mặt trời.
Gần đây, dự án phát điện ghép giữa
pin mặt trời và thuỷ điện nhỏ, công
suất 125 kW được lắp đặt tại xã
Trang, huyện Mang Yang, tỉnh Gia
Lai, và dự án phát điện lai ghép giữa
pin mặt trời và động cơ gió với công
suất 9 kW đặt tại làng Kongu 2,
huyện Đăk Hà, tỉnh Kon Tum, do
Viện Năng lượng (EVN) thực hiện,

góp phần cung cấp điện cho khu vực
đồng bào dân tộc thiểu số.
Năng lượng mặt trời
- Từ lâu, nhiều nơi trên thế giới đã sử dụng
năng lượng mặt trời như một giải pháp thay
thế những nguồn tài nguyên truyền thống. Tại
Đan Mạch, năm 2000, hơn 30% hộ dân sử
dụng tấm thu năng lượng mặt trời, có tác
dụng làm nóng nước. Ở Brazil, những vùng
xa xôi hiểm trở như Amazon, điện năng lượng
mặt trời luôn chiếm vị trí hàng đầu. Ngay tại
Đông Nam Á, điện mặt trời ở Philipines cũng
đảm bảo nhu cầu sinh hoạt cho 400.000 dân.
Năng lượng gió
- Năng lượng gió tại Việt nam cho tới
hiện tai chỉ mới được khai thác một
Năng lượng gió
- Hiện nay điện gió được phát triển như tại hơn
50 quôc gia trên thế giới. Các nước phát triển
Trang 25