Nâng Cao Hiệu Suất Nhà Máy Điện Sinh Khối Kết Hợp Từ Nguồn Năng Lượng Tái Tạo

Khám phá hệ thống phát điện hiệu suất cao từ nhà máy điện sinh khối kết hợp với hệ thống thủy động, tối ưu hóa năng lượng và bảo vệ môi trường.

• Tác giả: Đoàn Quốc Vỹ
• Người hướng dẫn: PGS TS. Lê Chí Kiên
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện
• Đề tài: Nâng Cao Hiệu Suất Nhà Máy Điện Sinh Khối Kết Hợp Từ Nguồn Năng Lượng Tái Tạo
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nhà Máy Điện Sinh Khối và Năng Lượng Tái Tạo

Năng lượng đóng vai trò then chốt trong phát triển kinh tế - xã hội. Một nguồn cung năng lượng ổn định và bền vững là điều kiện tiên quyết cho tăng trưởng. Việt Nam, một quốc gia đang phát triển, đối mặt với nhu cầu năng lượng ngày càng tăng. Tuy nhiên, việc phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch như than và dầu gây ra nhiều vấn đề: cạn kiệt tài nguyên, ô nhiễm môi trường, và hiệu ứng nhà kính. Trong bối cảnh đó, năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời, gió, và sinh khối nổi lên như những giải pháp tiềm năng. Tiềm năng năng lượng tái tạo của Việt Nam rất lớn, nhưng việc khai thác còn hạn chế do chi phí đầu tư cao, công nghệ phức tạp và tính sinh lời thấp. Bài viết này tập trung vào việc nâng cao hiệu suất nhà máy điện sinh khối kết hợp với các nguồn năng lượng tái tạo khác.

1.1. Tiềm Năng Năng Lượng Sinh Khối Tại Việt Nam

Việt Nam có tiềm năng lớn về năng lượng sinh khối nhờ nền nông nghiệp phát triển. Phế thải từ sản xuất nông nghiệp (lúa, cà phê, điều...), chăn nuôi, rác thải hữu cơ đô thị là nguồn cung dồi dào. Theo đánh giá, tiềm năng khai thác sinh khối rắn cho phát điện có thể đạt 170 triệu tấn, sản xuất 2000MW điện. Việc sử dụng năng lượng sinh khối hiện tại chủ yếu ở dạng thô cho đun nấu gia đình. Tuy nhiên, tiềm năng phát triển quy mô lớn là rất lớn. Việc tận dụng triệt để sinh khối sẽ góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tạo nguồn thu nhập mới cho người dân.

1.2. Hiện Trạng Sử Dụng Năng Lượng Tái Tạo ở Việt Nam

Hiện nay, năng lượng tái tạo ở Việt Nam chủ yếu là sinh khối dạng thô cho đun nấu. Năm 2010, tiêu thụ gần 13 triệu tấn. Sản xuất điện từ năng lượng tái tạo đạt gần 2.000 triệu kWh, chiếm khoảng 2% tổng sản lượng điện quốc gia. So với thế giới, con số này còn nhỏ bé và chưa khai thác hết tiềm năng. Bên cạnh đó, việc sử dụng năng lượng còn lãng phí, hiệu suất thấp so với các nước khác. Cường độ tiêu thụ năng lượng trên một đơn vị sản phẩm cao gấp 5-7 lần so với thế giới. Điều này đòi hỏi cần có các giải pháp hiệu quả để nâng cao hiệu suất nhà máy điện và sử dụng năng lượng tái tạo một cách tối ưu.

II. Thách Thức và Vấn Đề Hiệu Suất Điện Sinh Khối Hiện Tại

Các nhà máy điện sinh khối truyền thống thường có hiệu suất thấp so với các loại nhà máy điện khác. Điều này xuất phát từ nhiều yếu tố, bao gồm công nghệ lạc hậu, quy trình đốt không tối ưu, và khả năng tận dụng nhiệt thải còn hạn chế. Hiệu suất thấp dẫn đến lãng phí tài nguyên sinh khối và tăng chi phí sản xuất điện. Để cải thiện hiệu suất, cần áp dụng các công nghệ mới, như chu trình kết hợp, sử dụng máy phát từ thủy động lực (MHD), và tối ưu hóa quá trình đốt. Việc nghiên cứu và phát triển các giải pháp nâng cao hiệu suất nhà máy điện sinh khối là rất cần thiết để tăng tính cạnh tranh của năng lượng sinh khối.

2.1. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Hiệu Suất Nhà Máy Điện Sinh Khối

Hiệu suất nhà máy điện sinh khối chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố. Chất lượng nhiên liệu sinh khối (độ ẩm, thành phần hóa học) ảnh hưởng đến quá trình đốt và sinh nhiệt. Công nghệ lò đốt quyết định hiệu quả chuyển hóa năng lượng. Hệ thống hơi nước và tuabin hơi có vai trò quan trọng trong việc biến đổi nhiệt năng thành điện năng. Cuối cùng, hệ thống làm mát và xử lý khí thải cũng ảnh hưởng đến hiệu suất tổng thể. Việc kiểm soát và tối ưu hóa các yếu tố này là cần thiết để nâng cao hiệu suất nhà máy điện sinh khối.

2.2. Hạn Chế Của Công Nghệ Điện Sinh Khối Truyền Thống

Công nghệ điện sinh khối truyền thống thường sử dụng lò hơi đốt trực tiếp sinh khối để sản xuất hơi nước, sau đó hơi nước được sử dụng để quay tuabin phát điện. Quá trình này có nhiều hạn chế. Nhiệt độ và áp suất hơi nước thường thấp, dẫn đến hiệu suất nhiệt thấp. Khả năng tận dụng nhiệt thải còn hạn chế. Ngoài ra, quá trình đốt sinh khối có thể tạo ra các chất ô nhiễm, gây ảnh hưởng đến môi trường. Cần có các giải pháp công nghệ tiên tiến hơn để khắc phục những hạn chế này và nâng cao hiệu suất điện sinh khối.

III. Phương Pháp Nâng Cao Hiệu Suất Chu Trình Kết Hợp LMMHD

Một giải pháp tiềm năng để nâng cao hiệu suất nhà máy điện sinh khối là sử dụng chu trình kết hợp với máy phát từ thủy động lực kim loại lỏng (LMMHD). Chu trình này tận dụng nhiệt thải từ quá trình đốt sinh khối để làm nóng kim loại lỏng (ví dụ: NaK), sau đó kim loại lỏng được sử dụng để tạo ra điện năng trong máy phát MHD. Ưu điểm của máy phát MHD là có thể hoạt động ở nhiệt độ cao hơn tuabin hơi truyền thống, giúp tăng hiệu suất nhiệt. Sau khi qua máy phát MHD, nhiệt thải còn lại có thể được sử dụng để sản xuất hơi nước và quay tuabin hơi, tạo thành chu trình kết hợp. Luận văn của Đoàn Quốc Vỹ (2018) đã nghiên cứu về “Hệ thống phát điện hiệu suất cao sử dụng nhà máy điện sinh khối kết hợp với hệ thống từ thủy động” cho thấy tiềm năng của giải pháp này.

3.1. Nguyên Lý Hoạt Động của Máy Phát Từ Thủy Động Lực LMMHD

Máy phát từ thủy động lực (MHD) là thiết bị chuyển đổi trực tiếp nhiệt năng thành điện năng mà không cần các bộ phận chuyển động cơ học. Nguyên lý hoạt động dựa trên việc dẫn một chất dẫn điện (plasma hoặc kim loại lỏng) qua một từ trường mạnh. Theo định luật Faraday, khi chất dẫn điện chuyển động trong từ trường, một điện trường sẽ được tạo ra vuông góc với cả từ trường và hướng chuyển động. Điện trường này có thể được thu lại bằng các điện cực để tạo ra dòng điện. Máy phát MHD có thể hoạt động ở nhiệt độ cao hơn tuabin hơi, giúp tăng hiệu suất nhiệt.

3.2. Ưu Điểm Của Chu Trình Kết Hợp Điện Sinh Khối và LMMHD

Chu trình kết hợp điện sinh khối và máy phát MHD có nhiều ưu điểm. Tận dụng nhiệt thải từ quá trình đốt sinh khối, giúp tăng hiệu suất tổng thể. Máy phát MHD có thể hoạt động ở nhiệt độ cao hơn tuabin hơi, giúp cải thiện hiệu suất nhiệt. Chu trình kết hợp có thể linh hoạt điều chỉnh tỷ lệ sản xuất điện từ máy phát MHD và tuabin hơi, tùy thuộc vào điều kiện vận hành. Ngoài ra, máy phát MHD không có bộ phận chuyển động cơ học, giúp giảm chi phí bảo trì và tăng độ tin cậy.

3.3. Các Thành Phần Chính Của Hệ Thống Điện Sinh Khối LMMHD

Hệ thống điện sinh khối LMMHD bao gồm các thành phần chính: lò đốt sinh khối, bộ trao đổi nhiệt (nhiệt thải sinh khối làm nóng kim loại lỏng), máy phát MHD, bộ tách (tách kim loại lỏng khỏi khí nóng), tuabin hơi (tùy chọn), và hệ thống làm mát. Lò đốt sinh khối cung cấp nhiệt năng cho hệ thống. Bộ trao đổi nhiệt chuyển nhiệt từ khí thải sang kim loại lỏng. Máy phát MHD tạo ra điện năng từ kim loại lỏng. Bộ tách tách kim loại lỏng để tái sử dụng. Tuabin hơi (nếu có) tận dụng nhiệt thải còn lại để sản xuất điện năng. Hệ thống làm mát đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu và Mô Phỏng Hiệu Suất Chu Trình LMMHD

Luận văn của Đoàn Quốc Vỹ (2018) đã thực hiện mô phỏng và tính toán hiệu suất của nhà máy điện sinh khối sử dụng chu trình kết hợp LMMHD. Kết quả cho thấy hiệu suất của chu trình kết hợp cao hơn đáng kể so với chu trình sinh khối truyền thống. Mô phỏng cho thấy hiệu suất chu trình kết hợp được cải thiện đáng kể so với chu trình sinh khối truyền thống. Việc sử dụng máy phát MHD giúp tận dụng nhiệt thải hiệu quả hơn và tăng hiệu suất tổng thể của hệ thống. Nghiên cứu này cung cấp cơ sở lý thuyết và thực nghiệm cho việc phát triển các nhà máy điện sinh khối hiệu suất cao.

4.1. So Sánh Hiệu Suất Chu Trình Sinh Khối Truyền Thống và LMMHD

Các kết quả mô phỏng cho thấy chu trình sinh khối LMMHD có hiệu suất cao hơn đáng kể so với chu trình sinh khối truyền thống. Sự khác biệt về hiệu suất chủ yếu đến từ khả năng tận dụng nhiệt thải tốt hơn của máy phát MHD. Trong chu trình truyền thống, một lượng lớn nhiệt thải bị lãng phí. Trong chu trình LMMHD, nhiệt thải này được sử dụng để làm nóng kim loại lỏng và tạo ra điện năng trong máy phát MHD, giúp tăng hiệu suất tổng thể.

4.2. Ảnh Hưởng Của Nhiệt Độ Đầu Vào Đến Hiệu Suất Hệ Thống LMMHD

Nhiệt độ đầu vào của máy phát MHD có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất của hệ thống. Nhiệt độ càng cao, hiệu suất chuyển đổi năng lượng càng lớn. Điều này là do ở nhiệt độ cao hơn, độ dẫn điện của kim loại lỏng tăng lên, giúp tăng hiệu suất của máy phát MHD. Do đó, việc tối ưu hóa quá trình đốt sinh khối để đạt được nhiệt độ đầu vào cao là rất quan trọng để nâng cao hiệu suất nhà máy điện sinh khối LMMHD.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn và Triển Vọng Phát Triển Điện Sinh Khối LMMHD

Mặc dù còn trong giai đoạn nghiên cứu và phát triển, công nghệ điện sinh khối LMMHD có tiềm năng ứng dụng thực tiễn rộng rãi. Có thể sử dụng cho các nhà máy điện sinh khối quy mô vừa và nhỏ, đặc biệt ở các vùng nông thôn có nguồn cung sinh khối dồi dào. Ngoài ra, có thể kết hợp với các nguồn năng lượng tái tạo khác, như năng lượng mặt trời, để tạo ra hệ thống năng lượng hỗn hợp. Việc phát triển công nghệ điện sinh khối LMMHD sẽ góp phần đảm bảo an ninh năng lượng, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, và thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội.

5.1. Ứng Dụng Điện Sinh Khối LMMHD Cho Vùng Nông Thôn

Ở các vùng nông thôn, nguồn cung sinh khối từ sản xuất nông nghiệp, chăn nuôi, và lâm nghiệp thường rất dồi dào. Công nghệ điện sinh khối LMMHD có thể được sử dụng để xây dựng các nhà máy điện quy mô nhỏ, cung cấp điện năng cho người dân và các cơ sở sản xuất. Điều này giúp cải thiện đời sống, tạo ra cơ hội việc làm, và giảm sự phụ thuộc vào lưới điện quốc gia. Ngoài ra, còn góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường do đốt sinh khối không kiểm soát.

5.2. Kết Hợp Điện Sinh Khối LMMHD Với Năng Lượng Mặt Trời

Có thể kết hợp điện sinh khối LMMHD với năng lượng mặt trời để tạo ra hệ thống năng lượng hỗn hợp. Năng lượng mặt trời có thể được sử dụng để cung cấp nhiệt cho máy phát MHD, hoặc để sản xuất điện trực tiếp bằng các tấm pin mặt trời. Điện sinh khối có thể được sử dụng làm nguồn điện dự phòng khi năng lượng mặt trời không có sẵn (ví dụ: vào ban đêm hoặc khi trời nhiều mây). Sự kết hợp này giúp đảm bảo nguồn cung cấp điện ổn định và liên tục.

VI. Kết Luận và Hướng Phát Triển Tiềm Năng Điện Sinh Khối

Việc nâng cao hiệu suất nhà máy điện sinh khối là rất quan trọng để tận dụng tối đa nguồn năng lượng tái tạo này. Chu trình kết hợp với máy phát MHD là một giải pháp đầy hứa hẹn, giúp tăng hiệu suất nhiệt và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Các nghiên cứu và mô phỏng đã chứng minh tiềm năng của công nghệ này. Trong tương lai, cần có các nghiên cứu sâu hơn về vật liệu, thiết kế, và điều khiển máy phát MHD để nâng cao hiệu suất và giảm chi phí. Đồng thời, cần có chính sách hỗ trợ để khuyến khích đầu tư vào các nhà máy điện sinh khối hiệu suất cao.

6.1. Các Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Về Điện Sinh Khối LMMHD

Cần có các nghiên cứu sâu hơn về vật liệu chịu nhiệt, vật liệu dẫn điện tốt cho máy phát MHD, thiết kế tối ưu hóa dòng chảy của kim loại lỏng, và hệ thống điều khiển thông minh. Ngoài ra, cần nghiên cứu về quy trình xử lý và sử dụng sinh khối hiệu quả, cũng như các giải pháp giảm thiểu chi phí đầu tư và vận hành. Các nghiên cứu này sẽ giúp nâng cao hiệu suất, độ tin cậy, và tính kinh tế của điện sinh khối LMMHD.

6.2. Chính Sách Hỗ Trợ Phát Triển Điện Sinh Khối Tại Việt Nam

Chính phủ cần có các chính sách hỗ trợ để khuyến khích đầu tư vào điện sinh khối, như giá điện ưu đãi, vay vốn ưu đãi, và hỗ trợ nghiên cứu và phát triển. Ngoài ra, cần tạo điều kiện thuận lợi cho việc thu gom và xử lý sinh khối, cũng như xây dựng cơ sở hạ tầng cho nhà máy điện sinh khối. Các chính sách này sẽ giúp thúc đẩy sự phát triển của ngành điện sinh khối tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 Tính cấp thiết của đề tài Năng lượng là cơ sở, là động lực cho sự phát triển kinh tế - xã hội của một quốc gia. Một nguồn cung cấp năng lượng đầy đủ và bền vững là một trong những chìa khoá cho sự tăng trưởng kinh tế. Việt Nam là một trong những nước đang phát triển ở Đông Nam Á có nhu cầu sử dụng điện đang tăng cao để phục vụ sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hóa đất nước. Hiện nay ngành điện nước ta đang đối mặt với những khó khăn do nhu cầu ngày càng tăng của phụ tải.

Tuy nhiên, hệ thống điện của nước ta hiện nay chủ yếu vẫn đang sử dụng nguồn nhiên liệu hóa thạch như than, dầu và khí để phát điện. Kết quả của việc lựa chọn này đó là phải đối mặt với sự thiếu hụt nguồn năng lượng hóa thạch do trữ lượng đang dần cạn kiệt, thêm vào đó việc sử dụng năng lượng hóa thạch đang gây ô nhiễm, ảnh hưởng lớn đến môi trường, gây hiệu ứng nhà kính. Trong khi đó, Việt Nam được biết đến là một nước có tiềm năng rất lớn về nguồn năng lượng tái tạo như: năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng sinh khối , địa nhiệt…v.v nhưng hiện tại mới chỉ khai thác và sử dụng một tỷ lệ rất nhỏ do phần lớn các dự án năng lượng tái tạo có tính sinh lời thấp, công nghệ lắp đặt còn phức tạp nên chưa hấp dẫn được cả người sử dụng lẫn nhà đầu tư. Thủy điện nhỏ: Được đánh giá là dạng năng lượng tái tạo khả thi nhất về mặt kinh tế - tài chính.

Căn cứ vào các báo cáo đánh giá gần đây thì hiện nay có trên 1.000 địa điểm đã được xác định có tiềm năng phát triển thủy điện nhỏ, quy mô từ 100kW tới 30MW với tổng công suất đặt trên 7. Các vị trí này tập trung chủ yếu ở vùng núi phía Bắc, Nam Trung Bộ và Tây Nguyên. Năng lượng gió: Là quốc gia có tiềm năng phát triển năng lượng gió. Năng lượng gió tại độ cao 80m của Việt Nam có vận tốc trung bình năm lớn hơn 6 m/s là HVTH: Đoàn Quốc Vỹ Trang 1 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS TS.

Lê Chí Kiên khoảng 10.637MW, với diện tích khoảng 2.659 Km2, tương đương khoảng 0,8% diện tích cả nước. Theo GreenID tiềm năng kỹ thuật của năng lượng gió ở Việt Nam là khoảng 27. Theo các báo cáo thì tiềm năng năng lượng gió của Việt Nam tập trung nhiều nhất tại vùng duyên hải miền Trung, miền Nam, Tây Nguyên và các đảo. Năng lượng sinh khối: nằm trong khu vực nhiệt đới ẩm gió mùa Đông Nam Á so với nhiều quốc gia khác, sinh khối của Việt Nam tăng trưởng nhanh, chính vì vậy chúng ta có một nền nông nghiệp đa dạng và phát triển, nhiều sản phẩm xuất khẩu trên thế giới những năm qua đã chứng minh điều đó như lúa gạo, cà phê, hạt điều…, nguồn phế thải từ sản phẩm nông nghiệp là rất lớn, đây là tiềm năng để chúng ta sử dụng nguồn năng lượng này trong tương lai.

Mặt khác năng lượng sinh khối còn được sử dụng từ các phế thải của chăn nuôi, rác thải hữu cơ đô thị và các chất thải hữu cơ khác. Theo đánh giá của các nghiên cứu gần đây tính toán tiềm năng và khả năng khai thác năng lượng sinh khối rắn cho năng lượng và phát điện của Việt Nam có thể đạt 170 triệu tấn và đạt mức sản lượng điện 2000MW phụ thuộc vào giá thị trường. Thực tế khai thác nguồn năng lượng này ở Việt Nam đã và đang phát triển, tuy nhiên mới ở quy mô nhỏ và hộ gia đình, trong tương lai đây cũng là nguồn năng lượng lớn và có nhiều tiềm năng của Việt Nam. Hiện tại, sử dụng năng lượng tái tạo ở Việt Nam mới chủ yếu là năng lượng sinh khối ở dạng thô cho đun nấu hộ gia đình.

Năm 2010, mức tiêu thụ đạt khoảng gần 13 triệu tấn. Ngoài việc sử dụng năng lượng sinh khối cho nhu cầu nhiệt, thì còn có một lượng năng lượng tái tạo khác đang được khai thác cho sản xuất điện năng. Theo số liệu mới nhất đến năm 2010, tổng điện năng sản xuất từ các dạng năng lượng tái tạo đã cung cấp lên lưới điện quốc gia đạt gần 2.000 triệu kWh, chiếm khoảng 2% tổng sản lượng điện phát lên lưới toàn hệ thống. So với nhiều nước trên thế giới, những kết quả nêu trên còn quá nhỏ bé và chưa phát huy hết tiềm năng hiện có.

HVTH: Đoàn Quốc Vỹ Trang 2 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS TS. Lê Chí Kiên Năng lượng mặt trời: Việt Nam có tiềm năng về nguồn năng lượng mặt trời, có thể khai thác sử dụng như: đun nước nóng, phát điện và các ứng dụng khác như: sấy, đun nấu. Với tổng số giờ nắng cao lên đến trên 2.500 giờ/năm, tổng lượng bức xạ trung bình hàng năm vào khoảng 230-250 kcal/cm2 theo hướng tăng dần về phía Nam là cơ sở tốt cho phát triển các công nghệ năng lượng mặt trời. Năng lượng địa nhiệt: Mặc dù nguồn địa nhiệt chưa được điều tra và tính toán kỹ.

Tuy nhiên, với số liệu điều tra và đánh giá gần đây nhất cho thấy tiềm năng điện địa nhiệt ở Việt Nam có thể khai thác đến trên 300MW. Khu vực có khả năng khai thác hiệu quả là miền trung. Bên cạnh đó, tồn tại lớn nhất hiện nay nước ta là sử dụng năng lượng còn hết sức lãng phí, nếu so với các nước trong khu vực và trên thế giới thì hiệu suất sử dụng năng lượng của ta rất thấp, cường độ tiêu thụ năng lượng trên 1 đơn vị sản phẩm còn rất cao, gấp 5-7 lần so với các nước trên thế giới, làm cho cường độ năng lượng (CĐNL- kgOE/USD) và hệ số đàn hồi (HSĐH) của ta rất cao, thể hiện tại bảng so sánh dưới đây: HVTH: Đoàn Quốc Vỹ Trang 3 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS TS. Lê Chí Kiên Bảng 1.1: Hiệu suất sử dụng năng lượng (số liệu cơ quan hiệp hội năng lượng việt nam)[3].

Hiệu suất sử dụng năng lượng tại các Việt Nam: 28 ÷32% nhà máy phát điện Các nước phát triển: 40% Hiệu suất của các lò hơi công nghiệp Việt Nam: 60% Thế giới: ≥ 80% Cường độ năng lượng các ngành công Việt Nam cao hơn Thái Lan nghiệp và Malaysia: 1,5 ÷ 1,7 lần Hệ số đàn hồi (Nhu cầu NL/GDP) Việt Nam: 2 Thế giới: ≤1 Cường độ năng lượng (Tiêu thụ năng Việt Nam: 600kg OE lượng/ 1.000 USD GDP) Thai Lan: 400kg OE Thế giới: 300kg OE Trong đó năng lượng sinh khối là nguồn năng lượng cổ xưa nhất đã được con người sử dụng khi bắt đầu biết nấu chín thức ăn và sưởi ấm. Trong những năm gần đây sự chú ý tới các nguồn năng lượng tái tạo nói chung và năng lượng sinh khối nói riêng đã tăng mạnh trên toàn cầu để thay thế, giảm một phần sức ép lên các nguồn năng lượng hoá thạch nhằm phát triển nguồn năng lượng sạch và bền vững cho tương lại. Việt Nam là một nước nông nghiệp nên nguồn năng lượng sinh khối từ các phế phẩm của nông lâm nghiệp rất phong phú như: rơm, trấu, phôi bào, gỗ, xơ dừa, vỏ cà phê, bã mía, thân và lõi ngô, lạc.v Chúng ta biết rằng, nhà máy thuỷ điện lợi dụng sức mạnh của dòng nước, đẩy tuabin của máy phát điện sinh ra điện. Trong nhà máy nhiệt điện, thông qua việc đốt nhiên liệu mà chuyển nước trong nồi hơi thành hơi nước, rồi lợi dụng sức mạnh của hơi nước, kéo máy phát điện sinh ra điện.

Máy phát điện quy ước đều lợi dụng chuyển động quay của cuộn dây tương đối so với từ trường, hai phía của nó không HVTH: Đoàn Quốc Vỹ Trang 4 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS TS. Lê Chí Kiên ngừng cắt đường lực từ, trong cuộn dây sẽ sinh ra dòng điện cảm ứng. Còn máy phát điện từ thuỷ động lực (MHD) là cách dùng chất lưu mang điện (chất khí ion hoá hoặc kim loại lỏng) phun vào trong từ trường với tốc độ cực cao, lợi dụng tác động sinh ra của từ trường đối với chất lưu mang điện, qua đó mà phát ra điện. Chúng thường có khả năng làm việc ở nhiệt độ cao mà không cần các chi tiết bôi trơn, khí thải của các hệ thống này thường là plasma nóng nên có thể tái sử dụng để cung cấp nhiệt cho hệ thống nhiệt điện truyền thống (như máy phát điện hơi nước).

Vì vậy đề tài “Hệ thống phát điện hiệu suất cao sử dụng nhà máy điện sinh khối kết hợp với hệ thống từ thủy động” được nghiên cứu với mục đích nâng cao hiệu suất của nhà máy điện sinh khối với chu trình kết hợp phát điện từ thủy động lực MHD. Các kết quả tính toán và mô phỏng được so sánh hiệu suất giửa nhà máy sinh khối truyền thống và mô hình phát điện sinh khối LMMHD kết hợp tuabin hơi để thể hiện tính tối ưu.2 Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu mô hình máy phát MHD và chu trình phát sinh khối. Nghiên cứu hệ thống kết hợp máy phát MHD phát điện sử dụng nguồn nhiệt từ năng lượng sinh khối. Xây dựng, tính toán được hiệu suất mô hình kết hợp phát điện sinh khối và phát điện từ thủy động lực MHD.3 Nhiệm vụ của đề tài Đề xuất mô hình kết hợp máy phát MHD phát điện sử dụng nguồn nhiệt từ năng lượng sinh khối để nâng cao hiệu suất phát điện.

Phân tích hiệu suất mô hình kết hợp từ đó so sánh mô hình kết hợp phát điện sinh khối MHD kết hợp tuabin hơi với mô hình phát điện sinh khối truyền thống để thể hiện tính tối ưu. HVTH: Đoàn Quốc Vỹ Trang 5 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS TS. Lê Chí Kiên 1.4 Phương pháp nghiên cứu Thu thập, cập nhật, tổng hợp, tham khảo những tài liệu liên quan đến đề tài nghiên cứu trên những bài báo khoa học trong nước, quốc tế và những tài liệu trên internet. Nghiên cứu về nhà máy phát điện sinh khối và máy phát từ thủy động lực MHD.

Phân tích, so sánh các kết quả thu được từ đó đưa ra những kiến nghị. Vẽ đồ thị và biểu diễn mối quan hệ các thông số của mô hình bằng Matlab. Bố cục đề tài Chương 1 : tổng quan Trình bày vai trò quan trọng của năng lượng, tình hình sử dụng năng lượng, tính khả thi khi phát điện sinh khối kết hợp với từ thủy động lực MHD, tính cấp thiết của đề tài, mục tiêu nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu, bố cục đề tài. Chương 2: cơ sở lý thuyết Trình bày cơ sở lý thuyết tổng quan về năng lượng sinh khối và phương pháp khai thác.

Trình bày nguyên lý hoạt động và lưu chất cho máy phát điện MHD.