Đề tài Tỉm hiểu công nghệ phát điện địa nhiệt và cách tính công suất máy phát NMĐ địa nhiệt

Nội dung text: Đề tài Tỉm hiểu công nghệ phát điện địa nhiệt và cách tính công suất máy phát NMĐ địa nhiệt

1. Thành viên nhóm 3 Họ và tên Mssv Nguyễn Tiến Lực ( Nhóm trưởng ) 20181213 Lưu Trung Kiên ( Thuyết trình ) 20181189 Trần Quốc An ( Thuyết trình ) 20181017 Nguyễn Hữu Vị 20181305 Phạm Hoàng Hiệp 20181150 Nguyễn Trí Khánh 20181181 Bạch Minh Quang 20181251 Chu Hoàng Long 20181197 Vũ Huy Hoàng 20181162 Nguyễn Minh Châu 20181092 1
2. NỘI DUNG Tổng quan về địa nhiệt Công nghệ địa nhiệt Công suất phát điện địa nhiệt Hiệu suất các mô hình nhà máy Đặc điểm nhà máy địa nhiệt Phát triển địa nhiệt ở VN và TG 3
3. I. Tổng quan về địa nhiệt 1. Khái niệm Là năng lượng được tách ra từ nhiệt trong tâm Trái Đất bằng cách khoan sâu xuống đất Nhiệt lượng được chuyển lên mặt đất qua dạng hơi hoặc nước nóng Nhà máy điện địa nhiệt là các nhà máy sử dụng năng lượng địa nhiệt để tạo ra điện năng 4
4. I. Tổng quan về địa nhiệt 2. Xu hướng Địa nhiệt là nguồn năng lượng sạch và bền vững Các tiến bộ khoa học kỹ thuật từng bước mở rộng phạm vi và quy mô tiềm năng của địa nhiệt Địa nhiệt cùng các nguồn năng lượng sạch khác sẽ là xu thế của toàn cầu để bảo vệ môi trường 5
5. I. Tổng quan về địa nhiệt 3. Các dạng nguồn địa nhiệt Nguồn địa nhiệt Bể thủy nhiệt Đá khô nóng Magma Nước muối địa áp -Bể chứa hơi hoặc -Nguồn đá khô, -Là nguồn nhiệt -Là dạng nước nóng, nước nóng, bị bẫy không thấm ở độ sâu lượng cực kì dồi dào áp suất cao, chứa trong đá porous 5- 10m dưới mặt đất trong vỏ trái đất metan hòa tan -Bơm hơi hoặc nước -Có ý tưởng khai -Kỹ thuật hiện nay -Cả nhiệt và metan nóng lên để vận thác, nhưng chưa có chỉ khai thác gián đều có thể sử dụng hành tua bin ứng dụng thương tiếp nhiệt năng do để sản xuất điện qua mại cho kỹ thuật này magma chuyển lên tua bin 6
6. II. Công nghệ địa nhiệt Các loại công nghệ phát điện địa nhiệt: • Hệ thống hơi khô • Hệ thống hơi giãn áp • Hệ thống chu kỳ nhị phân • Hệ thống chu trình hỗn hợp • Hệ đá nóng khô 7
7. II. Công nghệ địa nhiệt 1. Hệ thống hơi khô • Hệ thống điện hơi khô sử dụng hơi nước nhiệt độ cao (>2350C) từ dưới 1 lòng đất và từ bể địa nhiệt • Hơi nước được dẫn vào thẳng tua bin 2 qua ống dẫn để quay máy phát điện • Hơi nước ngưng tụ được bơm trở lại 3 lòng đất và làm nóng • Có thể đạt 1 kwh /6.5 kg hơi như vậy nhà máy 55mw cần khoảng lưu lượng 4 hơi nước 100kg/s 8
8. II. Công nghệ địa nhiệt 1. Hệ thống hơi khô Hệ thống hơi khô không ngưng tụ Hệ thống hơi khô ngưng tụ 9
9. Nhà máy địa nhiệt ở Larderello, Ý • Công nghê hơi khô sử dụng ở nhà máy địa nhiệt đầu tiên trên thế giới tại Lardarello, Ý (1904) • Nhà máy địa nhiệt lâu đời nhất thế giới • Công suất nhà máy là 800MW 10
10. II. Công nghệ địa nhiệt 2. Hệ thống hơi giãn áp • Sử dụng nước có nhiệt độ hơn 360°F (182°C) từ tầng chứa địa nhiệt, dòng nước chảy qua các 1 giếng dưới ngầm • Nước chảy lên phía trên, áp lực giảm đi và một lượng nước nóng này bốc thành hơi dùng để quay 2 turbine và máy phát điện • Nước còn lại và hơi ngưng tụ được 3 bơm trở lại tầng chứa để làm nóng 11
11. II. Công nghệ địa nhiệt 2. Hệ thống hơi giãn áp Hệ thống ngưng tụ hơi đơn Hệ thống hơi đơn áp suất ngược 12
12. II. Công nghệ địa nhiệt 2. Hệ thống hơi giãn áp Hệ thống hơi kép 13
13. II. Công nghệ địa nhiệt 3. Hệ thống chu kỳ nhị phân • Sử dụng nước ở nhiệt độ thấp khoảng 107°-182°C nung sôi chất lỏng công nghệ, là một hợp chất 1 hữu cơ với điểm sôi thấp. • Chất lỏng công nghệ bốc hơi trong một thiết bị trao đổi nhiệt và hơi 2 này làm quay turbine. • Nước được bơm trở lại lòng đất để làm nóng lại nước và chất lỏng công nghệ được tách ra trong suốt 3 quá trình. 14
14. Nhà máy chu kỳ nhị phân Chất lỏng công nghệ Đặc điểm Isobutan: Isopentan: Tránh hiện Hệ thống này -11,7 °C 27,8 °C tượng ăn mòn đạt hiệu suất và đóng cặn khi chỉ từ 7-12%, chất lỏng địa công suất phát nhiệt trực tiếp dao dộng từ đi qua hệ thống 0.1-40mw 15
15. Nhà máy chu kỳ nhị phân 16
16. II. Công nghệ địa nhiệt 3. Hệ thống chu kỳ nhị phân Tốn ít diện Phụ thuộc vào Hệ thống làm nguội đóng tích không khí một vai trò rất quan trọng Hữu dụng tại Hiệu quả và Có hai dạng làm nguội chính: nơi khắt khe khả thi • Sử dụng nước về sinh thái • Sử dụng không khí Cần tại khu Cần nguồn vực khan nước dồi dào hiếm nước 17
17. II. Công nghệ địa nhiệt 4. Hệ thống chu trình hỗn hợp ➢ Sử dụng kết hợp một cách Hệ thống hiệu quả và tận dụng thuận lợi hơi giãn công nghệ hơi giãn áp và chu kì áp nhị phân Hệ thống ➢ Hơi nước chuyển thành điện chu trình bằng tua bin hơi nước áp suất ngược và hơi nước tồn tại ở đây hỗn hợp sẽ được ngưng tụ tại hệ thống Hệ thống hơi giãn áp→ sử dụng hiệu quả chu kì nhị phân các tháp giảm nhiệt dùng khí => Hiệu suất cao hơn 18
18. II. Công nghệ địa nhiệt 4. Hệ thống chu trình hỗn hợp Sơ đồ hệ thống chu trình hỗn hợp 19
19. II. Công nghệ địa nhiệt 5. Công nghệ hệ đá nóng khô • Bơm nước áp suất cao qua giếng khoan vào khu vực đá nhiệt độ cao 1 → nén chặt→ “rạn” thủy lực • Nước thấm vào khe rạn nhân tạo → thu nhiệt của lớp đá nhiệt độ 2 cao xung quanh • Từ đây sẽ được khoan đến một giếng thứ hai →thu được nhiệt của 3 chất lưu được đun nóng 20
20. III. Công suất phát điện địa nhiệt 3.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến công suất phát 3.1.1. Độ sâu của giếng sản xuất và nhiệt độ • Cứ xuống sâu 33m, thì nhiệt độ lòng đất tăng 1°C • Ở độ sâu 60km, nhiệt độ có thể đạt tới 1800°C • Khai thác vùng 200°C, khoan các giếng sâu từ 3- 5km 21
21. III. Công suất phát điện địa nhiệt 3.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến công suất phát 3.1.2. Tốc độ dòng chảy Khối lượng chảy vào nhà máy nhiều hơn → lượng nhiệt lớn hơn chuyển hóa thành công => các nhà máy có tốc độ dòng chảy khối lượng lớn hơn sẽ tạo ra nhiều năng lượng hơn 22
22. III. Công suất phát điện địa nhiệt 3.2. Công thức tính công suất phát • Công thức tính của nhà máy hơi khô: 푊 = 푄 − (∑ 표ℎ표 − ∑ 푖ℎ푖) Q: Hơi nóng đưa vào hệ thống (kJ/s) 표: khối lượng dòng chảy đầu ra (kg/s) Trong đó 푖: khối lượng dòng chảy đầu vào (kg/s) ℎ표: Entropy đầu ra (kJ/kg) ℎ푖: Entropy đầu vào (kJ/kg) 23
23. III. Công suất phát điện địa nhiệt 3.2. Công thức tính công suất phát • Công thức tính của nhà máy hơi giãn áp: 푞 (ℎ − ℎ )(1 − ) 푃 = 1 2 η η η 3.6 표푖 푞 : lưu lượng khối của nước địa nhiệt (t/h) ℎ1: entropy của dung dịch ở trạng thái 1 (kJ/kg) ℎ2: entropy của dung dịch ở trạng thái 2 (kJ/kg) Trong đó X: phần trăm công suất tự dung η표푖: hiệu suất của tua bin đẳng nhiệt η : hiệu suất của máy η : hiệu suất của điện 24
24. III. Công suất phát điện địa nhiệt 3.2. Công thức tính công suất phát • Công thức tính của nhà máy chu kì nhị phân: 푞 [ ℎ − ℎ − ℎ − ℎ ](1 − ) 푃 = 1 2 5 4 η η η 3.6 표푖 푞 : lưu lượng khối của nước địa nhiệt (t/h) ℎ1: entropy của dung dịch ở trạng thái 1 (kJ/kg) ℎ2: entropy của dung dịch ở trạng thái 2 (kJ/kg) ℎ5: entropy của dung dịch ở trạng thái 5 (kJ/kg) Trong đó ℎ4: entropy của dung dịch ở trạng thái 4 (kJ/kg) X: phần trăm công suất tự dung η표푖: hiệu suất của tua bin đẳng nhiệt η : hiệu suất của máy η : hiệu suất của điện 25
25. Hiệu suất của các mô hình nhà máy địa nhiệt
26. • Do các nhà máy năng lượng địa nhiệt không dựa trên các nguồn năng lượng không liên tục nên hiệu suất khá lớn tầm 73% Nhà máy nhiệt điện than: 60% Nhà máy khí đốt tự nhiên: 45% • Hiệu quả nhiệt của nhà máy địa nhiệt khá thấp khoảng 10-23%. • Hệ thống sử dụng trực tiếp có hệ số công suất khoảng 25- 30%, do không cần sưởi ấm Hiệu suất năng lượng của quanh năm. nhà máy địa nhiệt
27. • Hệ thống bơm nhiệt có công suất hoạt động khoảng 10–20% ở chế độ sưởi và chúng sẽ tăng gấp đôi nếu chế độ làm mát cũng được bao gồm. • Năng lượng địa nhiệt thường có thể đáp ứng 80–90% nhu cầu sưởi ấm hoặc làm mát hàng năm, nhưng chỉ có thể đáp ứng được 50% tải Hiệu suất năng lượng của cao điểm. nhà máy địa nhiệt
28. • Geysers có 1517 megawatt (MW) công suất lắp đặt đang hoạt động với hệ số công suất trung bình là 63% Hiệu suất năng lượng của nhà máy địa nhiệt
29. Hiệu suất về kinh tế Chi phí đầu tư trực tiếp
30. Chi phí đầu tư gian tiếp ❖ Có 3 dạng: • Vị trí dự án ở một quốc gia phát triển. Chi phí gián tiếp chiếm khoảng 5-10% chi phí đầu tư trực tiếp. • Vị trí dự án nằm ở khu vực hẻo lánh ở một nước phát triển. Chi phí gián tiếp chiếm khoảng 10-30% chi phí đầu tư trực tiếp. • Vị trí dự án nằm ở khu vực hẻo lánh ở một quốc gia đang phát triển. Chi phí gián tiếp chiếm khoảng 30-60% chi phí đầu tư trực tiếp.
31. Bảo dưỡng và vận hành •Tốc độ tụt giảm sản lượng phụ thuộc vào bản chất của nguồn địa nhiệt và qui mô khai thác, thông thường dao động từ 5-10% tổng đầu tư mỗi năm. •Chi phí vận hành và bảo trì dao động từ 0,01 đô la đến 0,03 đô la cho mỗi kWh
32. Giá thành của địa nhiệt điện
33. Giá hơi nước
34. • Đối với nhiều dự án mới, chi phí vận hành hàng năm lớn nhất là khấu hao chi phí vốn, có thể lên tới 75% chi phí vận hành hàng năm đối với các dự án năng lượng cấp huyện địa nhiệt mới • Với việc giá nhiên liệu hóa thạch ngày càng tăng và những hạn chế trong việc phát thải khí nhà kính, việc phát triển năng lượng địa nhiệt trở nên cạnh tranh hơn với tư cách là một nguồn năng lượng tái tạo và “xanh”.
35. Ưu điểm và nhược điểm của năng lượng địa nhiệt
36. Ưu điểm của năng lượng địa nhiệt
37. Thân thiện với môi trường •Khoảng 97% mưa axít được loại bỏ. Vì vậy các khí thải không gây hại đến môi trường. •Các nhà máy điện nhiệt điện không đốt bất cứ một loại nhiên liệu nào cho nên sạch hơn so với các nhà máy điện khác. => Giảm thiểu hiện tượng nóng lên toàn cầu
38. Năng lượng địa nhiệt là năng lượng tái tạo • Nguồn năng lượng địa nhiệt trong lòng đất vô cùng vô tận, bảo đảm cho nhà máy điện địa nhiệt hoạt động bền vững, lâu dài
39. Linh động • Nhà máy điện địa nhiệt có thể hoạt động liên tục suốt ngày đêm, không phụ thuộc vào yếu tố khí hậu như năng lượng mặt trời, gió hoặc sóng biển
40. Chi phí vận hành thấp •Không phải mất chi phí mua nguồn nguyên liệu
41. Nhược điểm của năng lượng địa nhiệt Việc khai thác năng lượng địa nhiệt đòi Tăng khả năng xảy hỏi phải có những Kỹ thuật xử lý địa ra động đất hoặc công nghệ hiện đại chất phức tạp núi lửa cùng với nguồn vốn đầu tư là rất lớn. Điện chỉ được sử Đưa khí độc, chất dụng ở khu vực độc lên mặt đất, tạo xung quanh, phạm biến dạng địa chất vi gần
42. Tình hình phát triển điện địa nhiệt trên thế giới & tiềm năng địa nhiệt ở Việt Nam.
43. Công suất lắp đặt năng lượng địa nhiệt năm 2019
44. • Hiện nay, trên thế giới có khoảng 50 nước sử dụng địa nhiệt để sản xuất điện năng với tổng lượng điện trên chục ngàn MW, chiếm 0,3% Tình hình phát lượng điện năng sản xuất toàn cầu và đang tăng bình quân 3%/năm. triển điện địa • Các nhà máy sản xuất điện từ địa nhiệt cho giá thành rẻ và sạch về nhiệt trên thế sinh thái đã được xây dựng tương giới đối phổ biến tại nhiều quốc gianhư Mĩ, Iceland, Ý, Đức, Thổ Nhĩ Kỳ, Pháp, Hà Lan, New Zealand, Nga, Philippines, Indonesia, Trung Quốc, Nhật Bản
45. Năm 2010, Mĩ dẫn đầu thế giới về sản xuất điện địa nhiệt với 3.086 MW công xuất lắp đặt từ 77 nhà máy phát điện. Khu nhà máy địa nhiệt lớn nhất thế giới được đặt tại Geysers, cánh đồng địa nhiệt Geysers sử dụng hơi nước nóng từ hơn 350 giếng khoan trong lòng đất ở California.
46. • Phillipines là quốc gia đứng thứ 2, với sản lượng đạt 1.904 MW, địa nhiệt điện chiếm khoảng 27% tổng sản lượng điện của Phillipines. • Năm 2016, Indonesia chính thức là quốc gia đứng thứ 3 về sản xuất điện từ địa nhiệt với sản lượng 1.647 MW, xếp sau Mĩ và Phillipines, nhưng Indonesia đã vượt lên vị trí thứ 2 nhờ vào việc thêm 130 MW vào cuối 2016 và 255 MW trong năm 2017. Dựa vào việc Indonesia có lượng dự trữ khoảng 28.994 MW tức là sản lượng dự trữ lớn nhất thế giới, dự kiến Indonesia sẽ còn vượt qua Mĩ vào thập kỉ tiếp theo. • Iceland - quốc gia xếp thứ 14 thế giới về tiềm năng địa nhiệt, nhưng lại là nước có sản lượng điện địa nhiệt bình quân đầu người cao nhất thế giới. Trên hòn đảo này có 5 nhà máy địa nhiệt với tổng công suất khoảng 420 MW, bằng 26,5% tổng công suất nguồn điện cả nước. Hiện tại, Iceland mới chỉ sử dụng khoảng 20% tiềm năng địa nhiệt. Nếu khai thác hết trữ lượng địa nhiệt, hàng năm, Iceland sẽ cho ra sản lượng gần 20 tỉ W/giờ, tương đương với sản lượng của 3 lò phản ứng hạt nhân
47. Nhà máy năng lượng địa nhiệt Hellisheidii của Iceland
48. Tiềm năng địa nhiệt ở Việt Nam • Việt Nam được đánh giá là nước có tiềm năng địa nhiệt trung bình so với thế giới. Theo tài liệu đã công bố, trên lãnh thổ đã phát hiện hàng trăm điểm xuất lộ nước nóng từ 40 độ C đến 100 độ C, kết quả phân tích mẫu nước bằng địa nhiệt kế hóa học đã dự báo được nhiệt độ các nguồn địa nhiệt từ 120 độ C đến 200 độ C. • Nước ta đã phát hiện ra nhiều vùng có dị thường dòng nhiệt cao như: -100 mW/m2 ở Đông Nam đồng bằng Sông Hồng và ven biển Bình Thuận. -Huế: 106 - 143 mW/m2 -Quảng Ngãi: 90 - 120 mW/m2 -Kon Tum: 86 - 108 mW/m2 => Các dữ liệu này chứng tỏ nguồn địa nhiệt ở nước ta rất phong phú, thuộc nguồn nhiệt thế thấp đến trung bình, có điều kiện để phát điện công suất nhỏ.
49. Tài liệu tham khảo • energy.org/pdf/IGAstandard/WGC/2010/2607.pdf?fbclid=IwAR1x1ROSUCUmKMHTaPvTMWYSZuLnKKFWiY nJWHTOWxnN0r2_pi0t4p087Zg • VzfMbuu6ZM2X0-DFHu0k8 • K3vfpYwh66PfbBW9KU6wQV3hMS3KVlw_4p9Zkc • 9oS5xjp08DaaETxf4yoKUOKcu_pZM85q-hiNPjmmVDu0lt5NMy4 • R0QQU33gQiJ0C9KwEQggXUzDcAqM • cho-viet-nam.html?fbclid=IwAR33wIpqQtGXM0r3xp-GmBboul-U6G2lO9LVN5zGyFtM-vSZOigoLnbp3To • kq8Vi0yQVJRtRoRf75HPHGSpMc5HVwDIyuai5vfOPGur8DGH8 • 9oS5xjp08DaaETxf4yoKUOKcu_pZM85q-hiNPjmmVDu0lt5NMy4 • works/?fbclid=IwAR0LzVuY1C_tph1z9OsfcBCRFBmHi1TDv75OwH4zc8WI3DugXql0kkmrhSQ • K3vfpYwh66PfbBW9KU6wQV3hMS3KVlw_4p9Zkc 51