(Trang 26)
Sau khi học xong bài này, em sẽ:
• Trình bày được nội dung cơ bản một số phương pháp sản xuất điện năng chủ yếu (thủy điện, nhiệt điện, điện hạt nhân, điện gió, điện mặt trời).
• Trình bày được ưu điểm và hạn chế của mỗi phương pháp sản xuất điện năng.
Stator; Rotor; Ống dẫn nước; Cánh turbine
Hình 5.1
Quan sát Hình 5.1 và giải thích nguyên lí chuyển đổi cơ năng thành điện năng của turbine thuỷ điện.
I. KHÁI NIỆM VỀ SẢN XUẤT ĐIỆN NĂNG
Khám phá
Quan sát Hình 5.2 và phân loại các nguồn năng lượng dung để sản xuất điện năng thành hai nhóm: năng lượng tái tạo và năng lượng không tái tạo.
Điện năng: Sinh khối; Than đá; Nước; Địa nhiệt; Gió; Dầu mỏ; Hạt nhân; Mặt Trời; Sóng biển; Khí tự nhiên
Hình 5.2. Các nguồn năng lượng dung để sản xuất điện năng
(Trang 27)
Sản xuất điện năng là quá trình chuyển đổi các dạng năng lượng khác thành năng lượng điện. Phần lớn điện năng được sản xuất bởi các máy phát điện thông qua khai thác năng lượng cơ học để làm quay turbine của máy phát điện.
Có nhiều nguồn năng lượng khác nhau dùng để tạo ra điện như: năng lượng nước; năng lượng gió; năng lượng nhiệt (được tạo ra bằng cách đốt nhiên liệu hóa thạch như than đá, khí thiên nhiên,…); năng lượng mặt trời; năng lượng hóa học (thông qua các phản ứng hóa học).
II. CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT ĐIỆN NĂNG CHỦ YẾU
1. Thủy điện
Khám phá
Quan sát Hình 5.3 và giải thích hoạt động của nhà máy thuỷ điện.
Hồ tích nước; Đập ngăn dòng; Máy phát điện; Máy biến áp; Đường dây tải điện; Luồng nước ra; Turbine; Ống áp lực; Cửa điều khiển; Nước vào
Hình 5.3. Các thành phần chính của nhà máy thuỷ điện
Nhà máy thuỷ điện sử dụng thế năng của nước trong hồ chứa để chuyển thành động năng làm quay turbine của máy phát điện tạo ra điện.
Ưu điểm:
- Công suất phát điện lớn.
- Năng lượng tái tạo, sạch, không phát thải khí nhà kính.
- Chi phí vận hành thấp.
Nhược điểm:
- Công suất phát điện phụ thuộc vào lưu lượng nước tích trữ trong hồ chứa, có thể giảm nghiêm trọng nếu có hạn hán, thậm chí không đủ nước để phát điện.
- Chi phí đầu tư lớn, thời gian xây dựng dài; chi phí truyền tải điện cao do các nhà máy thường được xây dựng ở miền núi, xa nơi tiêu thụ điện.
- Tác động môi trường có thể làm thay đổi cơ chế thuỷ văn và đa dạng sinh học.
(Trang 28)
2. Nhiệt điện
Khám phá
Quan sát Hình 5.4 và giải thích hoạt động của nhà máy nhiệt điện.
Đường dây truyền tải; Máy biến áp; Máy phát điện; Turbine; Hơi nước áp suất cao; Ống khói; Băng tải cung cấp than; Lò hơi; Bình ngưng tụ; Bơm; Nước nóng; Nước mát;Tháp làm mát
Hình 5.4. Các thành phần chính của nhà máy nhiệt điện dùng than
Nhà máy nhiệt điện sử dụng nguyên liệu hóa thạch ví dụ như than đá, khí hoặc dầu,... để đốt, đun nóng nước tạo ra hơi nước có áp suất cao làm quay turbine của máy phát điện tạo ra điện.
Ưu điểm:
- Công suất phát điện lớn.
- Chi phí đầu tư ban đầu không cao, thời gian xây dựng ngắn.
- Có thể vận hành liên tục, không phụ thuộc vào điều kiện thời tiết.
Nhược điểm:
- Sử dụng năng lượng hóa thạch, giá thành sản xuất phụ thuộc vào giá thành nhiên liệu.
- Tạo ra nhiều khí thải gây hiệu ứng nhà kính, chất thải gây ô nhiễm môi trường.
3. Điện hạt nhân
Khám phá
Quan sát Hình 5.5 và giải thích hoạt động của nhà máy hạt nhân.
Lò phản ứng: Lớp vỏ bọc kín, Thanh điều khiển, Lõi, Bơm, Lò hơi; Hơi nước áp suất cao; Turbine; Bình ngưng tụ; Nước nóng; Nước mát; Bơm; Tháp làm mát; Máy phát điện; Máy biến áp; Đường dây truyền tải
Hình 5.5. Các thành phần chính của nhà máy hạt nhân
(Trang 29)
Nhà máy điện hạt nhân sử dụng năng lượng từ phản ứng phân hạch để đun nóng nước tạo ra hơi nước có áp suất cao làm quay turbine của máy phát điện tạo ra điện.
Ưu điểm:
- Công suất phát điện lớn, không phụ thuộc vào tự nhiên và môi trường.
- Ít phát thải khí nhà kính.
Nhược điểm:
- Chi phí đầu tư, xây dựng lớn; chi phí vận hành và bảo trì cao.
- Chất thải hạt nhân và bức xạ có thể ảnh hưởng nghiêm trọng tới hệ sinh thái và con người.
4. Điện gió
Khám phá
Quan sát Hình 5.6 và giải thích hoạt động của nhà máy điện gió.
Cánh quạt; Hộp tăng tốc; Máy phát điện; Vỏ; Pin tích năng; Bộ điều khiển sạc và chuyển đổi nguồn AC ↔ DC; Máy biến áp; Lưới điện
Hình 5.6. Các thành phần chính của nhà máy điện gió
Điện gió sử dụng năng lượng gió làm quay turbine gió của máy phát điện tạo điện. Điện được chuyển đổi từ xoay chiều (AC) thành một chiều (DC) và lưu trữ trong pin tích năng sau đó đi qua bộ biến đổi DC-AC trước khi hòa vào lưới điện.
Ưu điểm:
- Năng lượng tái tạo, sạch, vô tận.
- Không gây phát thải khí nhà kính.
Nhược điểm:
- Công suất phát điện thấp, không ổn định.
- Chi phí đầu tư lớn.
- Các turbine gió có thể tạo ra tiếng ồn lớn và là mối đe dọa tới môi trường sống của một số loại vật hoang dã như chim, dơi,...
(Trang 30)
5. Điện mặt trời
Khám phá
Quan sát Hình 5.7 và giải thích hoạt động của nhà máy điện mặt trời.
Ánh sáng mặt trời; Pin mặt trời; Bộ điều khiển sạc và biến tần (biến đổi DC thành AC); Pin tích năng; Máy biến áp; Lưới điện
Hình 5.7. Các thành phần chính của nhà máy điện mặt trời
Điện mặt trời sử dụng các tấm pin mặt trời gồm các tế bào quang điện hấp thu ánh sáng và chuyển đổi thành điện một chiều (DC). Nguồn điện một chiều được biến đổi thành điện xoay chiều AC trước khi hòa vào lưới điện và nó có thể được nạp, lưu trữ trong pin tích năng để cấp điện cả khi không đủ ánh sáng mặt trời.
Ưu điểm:
- Năng lượng tái tạo, sạch, vô tận.
- Không gây phát thải khí nhà kính.
Nhược điểm:
- Công suất phát điện thấp, không ổn định do cường độ ánh sáng mặt trời thay đổi.
- Chi phí đầu tư ban đầu cao.
- Nguy cơ ô nhiễm môi trường từ các tấm pin phế thải đã hết tuổi sử dụng.
Luyện tập
So sánh ưu nhược điểm của các phương pháp sản xuất điện.
Kết nối năng lực
Sử dụng internet hoặc sách, báo,… hãy tìm hiểu tỉ lệ công suất các loại nguồn điện vào hệ thống điện Việt Nam.
Vận dụng
Tại sao hệ thống điện gió và điện mặt trời luôn yêu cầu hệ thống lưu trữ năng lượng trong khi thuỷ điện, nhiệt điện, điện hạt nhân lại không cần?
