BÀI 5. SẢN XUẤT ĐIỆN NĂNG

PHẦN I. CÁC CÂU HỎI TRONG SGK

KHỞI ĐỘNG

CH: 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

CH: 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

II. CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT ĐIỆN NĂNG CHỦ YẾU

1. Thuỷ điện

CH: Quan sát Hình 5.3 và giải thích hoạt động của nhà máy thuỷ điện

2. Nhiệt điện

CH: Quan sát Hình 5.4 và giải thích hoạt động của nhà máy nhiệt điện

3. Điện hạt nhân

CH: Quan sát Hình 5.5 và giải thích hoạt động của nhà máy hạt nhân

4. Điện gió

CH: Quan sát Hình 5.6 và giải thích hoạt động của nhà máy điện gió

5. Điện mặt trời

CH: Quan sát Hình 5.7 và giải thích hoạt ododnjg của nhà máy điện mặt trời

LUYỆN TẬP

CH: So sánh ưu nhược điểm của các phương pháp sản xuất điện

KẾT NỐI NĂNG LỰC

CH: 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

CH: 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?

PHẦN II. 5 PHÚT GIẢI BÀI

KHỞI ĐỘNG

CH: Quan sát Hình 5.1, ta có thể thấy nguyên lí chuyển đổi cơ năng thành điện năng của turbine thủy điện diễn ra như sau:

1. Nước từ hồ chứa chảy qua đường dẫn nước với áp lực cao.

2. Áp lực nước tác động lên các cánh quạt của turbine, làm cho turbine quay.

3. Trục turbine được nối với máy phát điện.

4. Khi turbine quay, trục turbine cũng quay, làm cho rôto của máy phát điện quay.

5. Sự chuyển động quay của rôto tạo ra từ trường.

6. Từ trường biến đổi liên tục trong các cuộn dây của stato, tạo ra dòng điện xoay chiều (AC).

7. Dòng điện AC được truyền tải đến các hộ tiêu thụ thông qua hệ thống điện quốc gia.

I. KHÁI NIỆM VỀ SẢN XUẤT ĐIỆN NĂNG

CH: Năng lượng tái tạo: địa nhiệt, nước, gió, sinh khối, mặt trời

Năng lượng không tái tạo: dầu mỏ, than đá, hạt nhân, khí tự nhiên

II. CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT ĐIỆN NĂNG CHỦ YẾU

1. Thuỷ điện

CH: Nhà máy thủy điện là một công trình khai thác năng lượng nước để sản xuất điện năng. Hoạt động của nhà máy thủy điện diễn ra theo các bước sau:

1. Nước từ hồ chứa chảy qua đường dẫn nước với áp lực cao.

2. Nước tác động vào cánh quạt của turbine, làm turbine quay.

3. Trục turbine được nối với máy phát điện.

4. Máy phát điện tạo ra dòng điện xoay chiều (AC).

5. Dòng điện AC được truyền tải đến các hộ tiêu thụ thông qua hệ thống điện quốc gia.

2. Nhiệt điện

CH: Giải thích hoạt động của nhà máy nhiệt điện:

Sử dụng năng lượng từ việc đốt cháy nhiên liệu, sau đó được hóa hơi, áp suất cao của hơi nước làm quay turbine, tiếp theo là quá trình chuyển đổi cơ năng thành năng lượng điện. Dòng điện từ máy phát điện qua trạm biến áp tăng áp và được đưa lên đường dây truyền tải.

3. Điện hạt nhân

CH: Giải thích hoạt động của nhà máy hạt nhân dựa trên Hình 5.5:

1. Phân hạch hạt nhân:

- Urani được đưa vào lò phản ứng và phân hạch dưới tác động của neutron.

- Quá trình phân hạch tạo ra một lượng lớn nhiệt năng và giải phóng thêm neutron.

- Neutron được sử dụng để duy trì phản ứng phân hạch dây chuyền.

2. Hệ thống làm mát:

- Nước được sử dụng để làm mát lò phản ứng và các bộ phận khác của nhà máy.

- Nước hấp thụ nhiệt năng từ lò phản ứng và biến thành hơi nước.

3. Turbine hơi:

- Hơi nước được dẫn đến turbine hơi.

- Áp lực cao của hơi nước tác động vào các cánh quạt của turbine, làm turbine quay với tốc độ cao.

4. Máy phát điện:

- Trục turbine được nối với máy phát điện.

- Khi turbine quay, trục turbine cũng quay, truyền chuyển động quay cho máy phát điện.

- Máy phát điện tạo ra dòng điện xoay chiều (AC).

5. Truyền tải điện:

- Dòng điện AC được truyền tải từ máy phát điện đến trạm biến áp.

- Tại trạm biến áp, điện áp được nâng cao để giảm tổn thất điện năng trong quá trình truyền tải.

- Dòng điện AC được truyền tải qua hệ thống đường dây điện cao áp đến các trạm biến áp phụ.

- Tại trạm biến áp phụ, điện áp được hạ thấp để cung cấp cho các hộ tiêu thụ.

6. Chất thải hạt nhân:

- Chất thải hạt nhân sinh ra trong quá trình phân hạch được thu gom và xử lý an toàn.

4. Điện gió

CH: Giải thích hoạt động của nhà máy điện gió:

Sử dụng năng lượng của gió tạo áp lực làm quay cánh quạt, sau đó tốc độ gió được tăng lên, tiếp theo là quá trình chuyển đổi cơ năng thành năng lượng điện. Dòng điện từ máy phát điện qua trạm biến áp tăng áp và được đưa lên đường dây truyền tải. Nếu năng lượng điện dư thừa sẽ được tích lũy vào pin.

5. Điện mặt trời

CH: Giải thích hoạt động của nhà máy điện mặt trời dựa trên Hình 5.7:

1. Tấm pin quang điện: Tấm pin quang điện là bộ phận quan trọng nhất của nhà máy điện mặt trời.

- Tấm pin quang điện được cấu tạo từ các tế bào quang điện có khả năng chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng.

- Tấm pin quang điện được lắp đặt trên mái nhà, trên mặt đất hoặc trên các giá đỡ.

2. Bộ điều khiển sạc: Bộ điều khiển sạc có nhiệm vụ điều chỉnh dòng điện và điện áp từ tấm pin quang điện để đảm bảo an toàn cho hệ thống.

- Bộ điều khiển sạc cũng giúp lưu trữ năng lượng điện dư thừa vào pin lưu trữ.

3. Pin lưu trữ: Pin lưu trữ giúp lưu trữ năng lượng điện được tạo ra bởi tấm pin quang điện vào ban ngày để sử dụng vào ban đêm hoặc khi trời râm mát.

- Pin lưu trữ thường được sử dụng là pin axit chì hoặc pin lithium-ion.

4. Biến tần: Biến tần có nhiệm vụ chuyển đổi dòng điện một chiều (DC) từ tấm pin quang điện hoặc pin lưu trữ sang dòng điện xoay chiều (AC) để sử dụng cho các thiết bị điện trong nhà hoặc hòa vào lưới điện quốc gia.

5. Hệ thống giám sát: Hệ thống giám sát giúp theo dõi hoạt động của nhà máy điện mặt trời, bao gồm hiệu suất hoạt động của tấm pin quang điện, pin lưu trữ, biến tần và các thiết bị khác trong hệ thống.

LUYỆN TẬP

CH: So sánh ưu nhược điểm của các phương pháp sản xuất điện:

KẾT NỐI NĂNG LỰC

CH: Vai trò của Trung tâm Điều độ hệ thống điện quốc gia trong chỉ huy, điều khiển, vận hành hệ thống điện:

- Góp phần quan trọng trong công tác vận hành hệ thống điện, thị trường điện, đặc biệt là trong bối cảnh nguồn năng lượng tái tạo ngày càng chiếm tỷ trọng cao trong tổng công suất đặt của hệ thống điện Việt Nam.

- Điều độ viên có thể giám sát, nắm bắt được sự thay đổi của từng tổ máy, máy biến áp, đường dây,…, từ đó đưa ra các mệnh lệnh điều độ nhanh - chính xác - kịp thời.

tăng tính tự động hóa theo xu hướng phát triển của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, công nghệ số.

- Đảm bảo hệ thống điện luôn vận hành an toàn, ổn định trong mọi tình huống

đẩy mạnh số hoá trên mọi lĩnh vực hoạt động.

VẬN DỤNG

CH: Hệ thống điện gió và điện mặt trời cần hệ thống lưu trữ năng lượng vì những lý do sau:

1. Tính chất không liên tục:

- Điện gió và điện mặt trời là nguồn năng lượng không liên tục, phụ thuộc vào điều kiện thời tiết.

- Gió có thể thổi mạnh hoặc yếu, và mặt trời có thể sáng hoặc tối. Do đó, lượng điện mà hệ thống điện gió và điện mặt trời tạo ra không ổn định và không thể đáp ứng nhu cầu sử dụng điện liên tục.

2. Nhu cầu sử dụng điện: Nhu cầu sử dụng điện thay đổi theo thời gian. Vào ban ngày, nhu cầu sử dụng điện cao hơn, nhưng vào ban đêm, nhu cầu sử dụng điện thấp hơn.

- Hệ thống điện gió và điện mặt trời chỉ hoạt động vào ban ngày khi có ánh sáng mặt trời hoặc gió thổi. Do đó, cần có hệ thống lưu trữ năng lượng để lưu trữ điện dư thừa vào ban ngày và cung cấp điện vào ban đêm hoặc khi nhu cầu sử dụng điện cao.

3. Cân bằng hệ thống điện:

- Hệ thống điện cần phải cân bằng giữa lượng điện cung cấp và lượng điện tiêu thụ để đảm bảo hoạt động ổn định.

- Hệ thống lưu trữ năng lượng có thể giúp điều chỉnh lượng điện cung cấp vào hệ thống điện, đảm bảo hệ thống điện hoạt động ổn định và đáp ứng nhu cầu sử dụng điện của người dùng.

Ngược lại, thủy điện, nhiệt điện và điện hạt nhân:

- Có thể hoạt động liên tục và tạo ra lượng điện ổn định để đáp ứng nhu cầu sử dụng điện.

- Do đó, không cần hệ thống lưu trữ năng lượng.