Xem mẫu
- NĂNG LƯỢNG ĐỊA NHIỆT
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY
BÁO CÁO SƠ LƯỢC VỀ NĂNG LƯỢNG ĐỊA
NHIỆT
I. Năng lượng và tầm quang trọng.
Trong sự tồn tại và phát triển của con người, năng lượng luôn đóng một
vai trò cực kì quan trọng, bất kì hoạt động sinh hoạt và sản xuất nào cũng cần
đến năng lượng. không có năng lượng con người không thể tồn tại được. Năng
lượng mà chúng ta cần đến có thể ở dưới các dạng khác nhau như: nhiệt năng,
quang năng, cơ năng, thế năng, điện năng,… dù ở dạng nào thì con người đều có
thể làm cho chúng phục vụ nhu cầu của họ. Song năng lương không phải là vô
tận, vì thế chúng ta phải luôn hướng tới việc khai thác đi đôi với bảo vệ các
nguồn tài nguyên, đồng thời tìm kiếm các nguồn năng lượng mới thay thế và
phuc vụ tốt nhu cầu của con người.
Từ thời xưa con người đã biết sử dụng các dạng năng lượng khác nhau
như: sử dụng nhiệt năng để nấu chín thức ăn, dùng cơ năng để săn bắt: con
người càng phát triển, càng biết cách biến đổi các dạng năng lương theo nhu cầu
của mình. Ngày nay, chúng ta có thể lợi dụng thế năng của dòng nước, hay nhiệt
năng từ các nguồn năng lượng hóa thạch (than, dầu mỏ), hay cơ năng c ủa gió,
thủy triều, hay động năng của các hạt từ đó tạo ra điện năng, rồi từ điện năng
có thể tạo ra các dạng năng lượng khác tùy nhu cầu của con người. Tuy nhiên, sự
khai thác các nguồn năng lượng trên hoặc gây ô nhiễm môi trường (năng lượng
hóa thach, năng lương hạt nhân), cạn kiệt tài nguyên; hoặc phụ thuộc quá nhiều
vào khí hậu, khó khăn trong khai thác và sử dụng (năng lượng gió, năng l ượng
thủy triều, năng lương mặt trời). Vì thế đòi hỏi tim ra các nguồn năng lượng mà
ít gây ô nhiễm môi trường, dể khai thác và sử dụng.
II. Năng lượng địa nhiệt.
Năng lượng địa nhiệt là dạng năng lượng tồn tại trong lòng đất ở dưới
dạng nhiệt năng. Nguồn nhiệt năng này được tích tụ từ các điều kiện sau:
+ Năng lượng của quá trình phân hủy các nguyên tố phóng xạ nằm trong lớp vỏ
trái đất. Quá trình phân hủy các nguyên tố phóng xạ mặc dầu rất chậm, nhưng
với số lượng rất lớn vì thế nhiệt lượng tỏa ra trong quá trình này vô cùng l ớn.
Đây là nguồn nhiệt chính.
+ Nhiệt năng cũng có thể tích tụ dần thông qua sự hấp thụ năng lượng mặt trời
của lớp vỏ trái đất.
1
- NĂNG LƯỢNG ĐỊA NHIỆT
Nguồn năng lượng này là nguồn năng lượng sạch, ít thải các chất độc hại
ra môi trường. Việc khai thác đêm lại hiệu quả cao. Do vây, nó là nguồn năng
lượng được các chuyên gia hướng tới và nghiên cứu sử dụng.
III. Mục đích khai thác năng lượng địa nhiệt.
Năng lượng địa nhiệt được con người phát hiện ra từ rất sớm, ban đầu nó
chủ yếu đươc sử dụng để : sưởi ấm, cung cấp nước nóng, du lịch,làm tan tuyết,
hay dung để chữa bệnh (do có chứa các loai khoáng)…
Ngày nay với công nghệ ngày càng phát triển, ngoài việc sử dụng trực tiếp
chúng, thì việc sản xuất điện từ năng lượng địa nhiệt không còn khó khăn nữa.
Theo các chuyên gia nghiên cứu nếu khai thác tốt nguồn năng lượng này thì không
những đáp ứng đủ điên năng cho toàn cầu mà chúng có thể gấp hang trăm lần so
với lương điên hiên nay.
IV. Sản xuất điện bằng năng lượng địa nhiệt.
Có hai hướng khai thác:
*Hướng thứ nhất :
Lấy hơi nước và nước nóng từ các hồ địa nhiệt nằm sâu trong lòng đ ất,
khai thác theo hướng này tương đối thuận lợi bằng cách: khoan và tạo ra các
giếng khoan nhăm bơm hơi nước và nước nóng lên mặt đất để tạo ra điện năng.
*Hướng thứ hai :
Các hồ địa nhiệt chưa có sẵn mà các chuyên gia phải nghiên cứu , tính toán
tìm ra các khu vực, các lớp đất đá tại đó tích tụ một lượng nhiệt rất cao, phù hợp
để tiến hành các bước khai thác kế tiếp tao ra điện năng. Sau khi tìm được lớp
đất đá phù hợp ở độ sâu khoảng 5.000- 10.000 feet, họ sẽ tiến hành khoan và
dung áp lực đủ lón tao ra các vết nứt, sau đó, nước lạnh sẽ được bơm xuông.
Nước này sẽ được làm nóng nhờ các lớp đá trên, chúng sẽ được bơm lên thong
qua kột lỗ khoan khác để tạo ra điện năng.
V. Quy trình khai thác.
- Xác định nguồn địa nhiệt
đáp ứng yêu cầu sản xuất.
- Tạo các giếng khoan, bơm
nước lạnh xuống và đưa
nước nóng và hơi nước
lên.
- Dẫn nước nóng và hơi
nước qua bộ phận tách hơi
nước.
- Hơi nước làm quay tuabin,
máy phát điện sinh ra dòng
điện.
- Lưu trữ và truyền tải điện
năng.
- Dẫn nước lanh trở lại chu
trình hoạt động ban đầu.
2
- NĂNG LƯỢNG ĐỊA NHIỆT
VI. Một số lưu ý khi khai thác nguồn năng lương địa nhiệt.
* Môi trường :
Năng lượng địa nhiệt được coi là nguồn năng lượng tái tạo và năng l ượng
“xanh”, tuy nhiên cũng có một vài tác động môi trường phải được xem xét và
thường được giảm nhẹ: Phát thải các khí độc hại, ô nhiễm tiếng ồn, việc sử
dụng và chất lượng của nước, sử dụng đất và sự tác động tới hiện tượng tự
nhiên, động vật hoang dã và thực vật.
*Phát thải :
Điều này thường xảy ra với các tháp làm mát của nhà máy điện, toả ra
hơi nước chứ không phải là khói. Các khí có thể toả ra, tuỳ thuộc vào loại bể
ngầm, là cácbon điôxít, sunfua điôxít, nitơ ôxít, hyđrô sunfua cùng với các loại
bụi. So sánh khối lượng phát thải kg/MWh từ nhà máy nhiệt điện than với nhà
máy điện địa nhiệt cho thấy kết quả như sau: cácbon điôxít: 994 (nhiệt điện than)
và 40 (điện địa nhiệt), sunfua điôxít: 4,71 và 0,16; nitơ ôxít: 1,95 và 0; hyđrô
sunfua: 0 và 0,08; và bụi 1,01 và 0. Hyđrô sunfua thường được xử lý tại các nhà
máy điện địa nhiệt để chuyển thành lưu huỳnh. Trong khi đó lượng phát thải từ
các nhà máy điện đốt dầu và khí tự nhiên tương ứng là 814 kg/MWh và 550
kg/MWh. Các nhà máy điện lưỡng phân và các dự án sử dụng trực tiếp thường
không gây ra bất kỳ chất ô nhiễm nào, vì nước được bơm trở lại vào lòng đất sau
khi sử dụng, không tiếp xúc với khí quyển.
*Tiếng ồn :
Đa phần tiếng ồn phát ra từ nhà máy điện hoặc tại nơi sử dụng trực
tiếp là khi đang khoan giếng, thường được nghỉ vào ban đêm. Tiếng ồn từ nhà
máy điện không được coi là một vấn đề đáng quan ngại vì tiếng ồn rất thấp, trừ
phi bạn ở ngay bên cạnh hoặc bên trong nhà máy. Phần lớn tiếng ồn phát ra từ
quạt làm mát và tua bin đang chạy.
*Sử dụng nước :
Các nhà máy địa nhiệt sử dụng khoảng 20 lít nước ngọt/MWh, trong khi
các nhà máy lưỡng phân được làm nguội bằng không khí lại không sử dụng nước
ngọt, còn nhà máy nhiệt điện than sử dụng 1.370 lít/MWh. So với nhà máy nhiệt
điện than thì nhà máy nhiệt điện dầu sử dụng nước ít hơn khoảng 15% còn nhà
máy điện hạt lại sử dụng nhiều hơn khoảng 25%. Sự thay đổi duy nhất trong
chất lỏng trong suốt quá trình sử dụng là nó được làm mát và chất lỏng thường
được quay trở lại về chính tầng nước ngầm đó, vì vậy nó không hoà lẫn với
nước ngầm nông. Tại nhà máy The Geysers ở Bắc California, mỗi ngày có 42
triệu lít nước thải đã qua xử lý từ Santa Rosa được bơm trở lại về bể chứa điạ
nhiệt, nhờ đó giảm thiểu sự ô nhiễm nước bề mặt trong công đồng và tăng sản
lượng của mỏ địa nhiệt. Một dự án tương tự cung cấp nước thải từ vùng Hồ
Clear nằm về phía Đông Bắc của Geysers. Các dự án này đã nâng công suất của
mỏ lên trên 100 MW.
3
- NĂNG LƯỢNG ĐỊA NHIỆT
*Sử dụng đất :
Các nhà máy điện địa nhiệt được thiết kế hài hoà cảnh vật và thường
được đặt gần các khu vực giải trí, ít tác động lên đất đai và cảnh quan. Các nhà
máy này thường bao gồm những mô đun nhỏ, dưới 100 MW, so với các nhà máy
điện than hoặc hạt nhân cỡ khoảng 1.000 MW. Điển hình, một nhà máy điện địa
nhiệt sử dụng 404 m2 đất/GWh trong khi đó một nhà máy nhiệt điện than phải
cần tới 3.632 m2/GWh, còn các trại gió cần tới 1.335 m2/GWh. Hiện tượng lún
sụt và động đất là hai vấn đề trong sử dụng đất phải được xem xét khi rút chất
lỏng từ lòng đất. Các hiện tượng này thường được giảm nhẹ bằng cách bơm
lượng chất lỏng đã khai thác trở lại vào chính bể chứa đó. Đã có một số vấn đề
rắc rối liên quan đến lún sụt tại mỏ địa nhiệt Wairakei ở New Zealand, tuy nhiên,
hiện tượng này đã được chặn đứng bằng cách bơm nước trở lại. Các dự án sử
dụng trực tiếp không gặp phải những vấn đề rắc rối trên, vì lượng chất lỏng sử
dụng là nhỏ và giếng và các đường ống thường được đi ngầm. Ngoài ra, khai
thác các nguồn địa nhiệt không cần đến công tác đào mỏ, chế biến và vận
chuyển như đối với việc phát điện từ các nguồn nhiên liệu hoá thạch và hạt
nhân.
*Tác động tới các hiện tượng tự nhiên, động vật hoang dã và thực
vật:
Các nhà máy thường không được phép xây dựng gần các mạch nước
phun, lỗ phun khí và suối nước nóng bởi vì khai thác chất lỏng để chạy tuabin có
thể tác động tới các hiện tượng tự nhiên liên quan đến nhiệt này. Hầu hết các
nhà máy được đặt tại những khu vực không có những biểu hiện tự nhiên trên bề
mặt. Nếu các nhà máy được đặt gần nơi có các hiện tượng tự nhiên, thì đ ộ sâu
hút chất lỏng phải được dự kiến lấy từ một bể chứa khác để không gây bất kỳ
tác động nào. Các nhà thiết kế và những người vận hành đặc biệt nhạy cảm với
việc bảo tồn các biểu hiện tự nhiên được coi là thiêng liêng đối với người dân
bản xứ. Bất kỳ vị trí nào được xem xét để đặt nhà máy điện địa nhiệt phải được
cân nhắc và xem xét tác động đến động vật hoang dã và thực vật, nếu tác đ ộng
này là đáng kể thì phải có kế hoạch giảm nhẹ. Các dự án sử dụng trực tiếp
thường nhỏ và do đó không gây tác động đáng kể đến các đặc điểm tự nhiên.
Tóm lại, sử dụng năng lượng địa nhiệt là đáng tin cậy, cung cấp phụ tải đáy; có
thể tái tạo; phát thải vào không khí ở mức tối thiểu và bù đắp lại lượng phát thải
cao vào không khí của các nhà máy đốt nhiên liệu hoá thạch; tác động môi trường
ở mức tối thiểu; không có quá trình cháy và là nguồn nhiên liệu nội địa.
*Tiết kiệm năng lượng :
Hiển nhiên sử dụng năng lượng địa nhiệt có thể thay thế cho việc sử
dụng nhiên liệu hoá thạch và ngăn ngừa phát thải khí nhà kính. Giả định rằng
năng lượng địa nhiệt thay thế cho sản xuất điện năng thì hiệu suất chuyển đổi
ước tính đạt khoảng 0,35 (35%). Bảng 5 tóm tắt năng lượng tiết kiệm được khi
sử dụng năng lượng địa nhiệt với mức hiệu suất này. Nếu năng l ượng thay thế
cho việc sử dụng trực tiếp (hệ thống sưởi ấm) được cung cấp bằng cách đốt
trực tiếp nhiên liệu thì sẽ tiết kiệm được khoảng một nửa (35% so với 70% hiệu
4
- NĂNG LƯỢNG ĐỊA NHIỆT
suất). Bảng 5 cũng bao gồm lượng tiết kiệm được ở chế độ làm mát của các
máy bơm địa nhiệt. Lượng dầu nhiên liệu hoá thạch tiết kiệm được tương
đương với khoảng 3 ngày (1%) tiêu thụ trên toàn thế giới. Khi xem xét vấn đề
tiết kiệm này, cần lưu ý rằng một số nhà máy điện địa nhiệt cũng phát thải một
số chất ô nhiễm khác nhau, dù chỉ ở mức hạn chế. Tuy nhiên, l ượng phát thải
này được giảm tới gần bằng không khi sử dụng phương pháp bơm khí trở l ại,
thậm chí còn được triệt tiêu trong trường hợp lắp đặt nhà máy l ưỡng phân đ ể
sản xuất điện. Vì hầu hết các dự án sử dụng trực tiếp chỉ sử dụng nước nóng,
chất lỏng dùng rồi được bơm trở lại, thì về cơ bản đã loại bỏ đ ược những ô
nhiễm trên.
VII. Ưu nhược điểm :
*Ưu điểm.
- Đây là nguồn năng lượng sạch, than thiện với môi trường.
- Hoạt động liên tục suốt ngày đêm.
- Không phụ thuộc vào yếu tố khí hậu như năng lượng mặt trời, gió hoặc
sóng biển...
- Nguồn năng lượng địa nhiệt trong lòng đất vô cùng vô tận, nhà máy điện
địa nhiệt hoạt động bền vững, lâu dài
- Xây dựng nhà máy điện địa nhiệt tốn rất ít diện tích
*Nhược điểm
- Chi phí xây dựng nhà máy điện khá cao
- Những kỹ thuật địa chất phức tạp để tìm kiếm nhiệt lượng.
VIII. Kết luận
Năng lượng địa nhiệt với những ưu việt của mình đã và đang đáp ứng
được nhu cầu của con người. Hiên nay đã có nhiều nước đầu tư phát triển
nguồn năng lượng này với quy mô lớn như: Thụy Sỹ, Mỹ, Áo, Đức, Thụy Điển,
Trung Quốc, Inđônêxia,... Trong tương lai năng lượng sẽ phát triển nhiều hơn
nữa.
THE END
5
nguon tai.lieu . vn
