CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN GIÓ VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ PM3 1. Tổng quan về năng lượng gió Gió được tạo ra bởi sự khác biệt trong áp suất khí quyển. Khi một sự khác biệt trong áp suất khí quyển tồn tại, không khí di chuyển từ vùng có áp suất cao hơn đến các vùng áp suất thấp hơn, dẫn đến những cơn gió có tốc độ khác nhau. Hướng gió thường được biểu diễn theo hướng mà nó bắt đầu, Dự báo thời tiết dùng mũi tên để chỉ hướng gió.
Tại sân bay, cờ gió dùng để chỉ hướng gió, và cũng có thể được sử dụng để ước tính tốc độ gió bằng góc nâng của cờ. Tốc độ gió được đo bằng phong tốc kế, phổ biến nhất là sử dụng cốc xoay hoặc cánh quạt. Tầm quan trọng của gió Gió thường có lợi cho con người. Nó có thể quay các cánh quạt của các cối xay gió giúp chúng ta xay gạo, đẩy thuyền buồm, thả diều.Ngày nay người ta ứng dụng gió để quay các tuabin máy phát điện, nó là một trong những nguồn năng lượng sạch.
Nhưng đôi khi gió lại có hại cho đời sống của con người. Đó là trong các cơn bão, gió có vận tốc cao dễ làm ngã đổ cây cối, cột đèn, làm tốc mái nhà; gây thiệt hại nghiêm trọng đối với cơ ở vật chất, sức khỏe và tính mạng của con người. Các thông số về gió Các thông số về gió, hay còn gọi là các đặc tính khí hậu của gió, đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc triển khai các dự án điện gió. Trong đó, các giá trị tốc độ gió trung bình cao nhất trong một năm, hướng gió chủ đạo 4 trong năm, v.v… có thể được tham khảo từ các số liệu thống kê của các trạm khí tượng thủy văn, nhưng cần được xác định lại cụ thể cho từng vị trí và phải được xử lý chính xác trước khi sử dụng cho việc thiết kế và áp dụng các tua bin gió.
Các trạm khí tượng thủy văn, các cột đo gió thường chỉ có chiều cao 10m tính từ mặt đất. Trong qui hoạch về khai thác năng lượng gió, tốc độ gió cần được đo ở các độ cao khác nhau. Ví dụ, để đánh giá tiềm năng về gió ở vùng đồng bằng, tốc độ gió có thể được đo ở độ cao trên 40m, ở vùng có nhiều vật cản (đô thị hay khu dân cư) – trên 60m v.v… Để giải quyết các vấn đề đặt ra của tuabin gió, ta phải chọn các thông số khí hậu tương ứng của gió. Gió là một đại lượng véc tơ, trong hệ tọa độ cực, véc tơ gió có hai thành phần: mô đun của véc tơ hoặc tốc độ gió, được biểu thị bằng m/s và hướng của gió (được xác định trong 8, hoặc 16 hướng).
Vận tốc gió Vận tốc (tốc độ) gió (V) là thông số quan trọng nhất, cần được đánh giá với độ chính xác tối đa có thể, để tính tiềm năng về năng lượng gió của khu vực nghiên cứu. Để thu được các giá trị ổn định cho việc tính tốc độ gió trung bình (Vtb), cần có các số liệu thống kê trong nhiều năm. Để thu được các đặc tính lặp lại của các tốc độ gió khác nhau, cần có số liệu thống kê hơn 10 năm. Trong cùng một điều kiện khác nhau (về áp suất và nhiệt độ), nếu biết vận tốc gió ở độ cao A mét là VA ta có thể tính được vận tốc gió ở độ cao B VA A mét (VB) theo công thức VB B 5 Đối với các vị trí mở (không bị bao quanh) và tương đối bằng phẳng giá trị [4] VA =1/7, ta có : VB 7 A B Ví dụ: Biết vận tốc gió ở độ cao 10m là 1,6 m/s, ta có thể tính được gần đúng: vận tốc gió ở độ cao 60m là 2,07 m/s; ở độ cao 80m là 2,15 m/s; ở độ cao 100m là 2,22 m/s; ở độ cao 120m là 2,28 m/s.
Tần suất của vận tốc gió Điều quan trọng khi xử lý các số liệu thống kê về vận tốc gió là tần suất lặp lại của gió theo các cấp (mức độ) tăng dần của vận tốc gió. Về lý thuyết, độ chính xác, ổn định của số liệu thống kê phụ thuộc vào: độ dài của dãy số thống kê (10, 15, 20 năm – càng dài càng chính xác), và phụ thuộc vào việc phân ra các cấp vận tốc tăng dần. Công suất của gió và của tua bin gió Áp lực của gió (F) lên các cánh quạt của tuabin được xác định bằng công thức: [4] F 1 / 2 *V 2 Trong đó : ρ là mật độ của không khí thay đổi theo nhiệt độ của không khí ( ví dụ: ở điều kiện t = 150C và áp suất khí quyển 101,325 Mpa, ρ 1,226 kg/m3). Ưu nhược điếm của năng lượng gió so với các loại khác.
Ưu điểm - Năng lượng gió là nguồn năng lượng có thể tái tạo và luôn luôn tồn tại. - Năng lượng gió là lựa chọn một thay thế tuyệt vời cho nhu cầu năng lượng của chúng ta, bởi nó không gây ô nhiễm trên diện rộng như các nhiên liệu hóa thạch. - Diện tích xây dựng nhỏ, sau khi lắp đặt các tua bin, khu vực này vẫn có thể được sử dụng cho canh tác hoặc các hoạt động nông nghiệp khác. - Chi phí vận hành thấp, không phải trả chi phí vận chuyển nhiên liệu như các nhà máy điện hoạt động bằng than, và với sự tiến bộ trong công nghệ, năng lượng gió sẽ trở nên rẻ hơn, do đó sẽ làm giảm được lượng vốn đầu tư vào điện gió.
Nhược điểm - Nhược điểm lớn nhất năng lượng gió là nó không liên tục. Điện có thể được sản xuất và cung cấp đầy đủ khi gió đủ mạnh, cũng có thời điểm gió tạm lắng, việc sản xuất điện bằng năng lượng gió là không thể. Vì vậy để đảm bảo nguồn điện được liên tục thì phải kết hợp với nguồn năng lượng khác - Hiện nay sự nguy hiểm mà các cánh quạt của tuabin gió gây ra với các loài chim là lớn, vì vậy người ta đang đề xuất phương án là sơn lại màu cho cánh quạt. Tiềm năng phát triển điện gió ở Việt Nam và Bình định Theo Nghiên cứu của Ngân hàng Thế giới chỉ ra rằng Việt Nam là nước có tiềm năng gió lớn nhất trong bốn nước trong khu vực: hơn 39% tổng diện tích của Việt Nam được ước tính là có tốc độ gió trung bình hàng năm lớn hơn 6m/s ở độ cao 65m, tương đương với tổng công suất 512GW.
Đặc biệt, hơn 8% diện tích Việt Nam được xếp hạng có tiềm năng gió rất tốt (Bảng 1. 1 Tiềm năng gió của Việt Nam ở độ cao 65 m so với mặt đất [3] Tốc độ gió trung < 4 m/s 4-5 m/s 5-6 m/s 6-7m/s 7-8m/s 8- 9m/s bình Diện tích (km2) 95.435 220 20 Diện tích % 45,7 33,8 19,3 1,2 0,1 0,001 Tiềm năng (MW) 956.202 200 Tập đoàn điện lực Việt nam EVN phối hợp với ngân hàng thế giới khảo sát và tốc độ gió ở độ cao 65m ở tại một số tỉnh thành của Việt Nam như trong Bảng 1.2 như sau: [3] 8 Tốc độ gió trung bình ở độ cao 65m trên Địa điểm mặt đất (m/s) EVN Ngân hàng thế giới Móng Cái, Quảng Ninh 5,80 7,35 Van Lý, Nam Định 6,88 6,39 Sầm Sơn, Thanh Hóa 5,82 6,61 Kỳ Anh, Hà Tĩnh 6,48 7,02 Quảng Ninh, Quảng Bình 6,73 7,03 Gio Linh, Quảng Trị 6,53 6,52 Phương Mai, Bình Định 7,30 6,56 Tu Bong, Khánh Hòa 5,14 6,81 Phước Minh, Ninh Thuận 7,22 8,03 Đà Lạt, Lâm Đồng 6,88 7,57 Tuy Phong, Bình Thuận 6,89 7,79 Duyên Hải, Trà Vinh 6,47 7,24 Bảng 1. 2 Thống kê tốc độ gió trung bình do EVN và Ngân hàng Thế giới khảo sát Các kết quả khảo sát trên Bảng 1.1 cho thấy nhiều hải đảo cũng như các tỉnh duyên hải từ Bình Định đến Bình Thuận, Tây Nguyên và dãy Trường Sơn thuộc các tỉnh phía Bắc Trung bộ Việt Nam là những khu vực thuận lợi để lắp đặt hệ thống tuabin gió. Tốc độ gió cần thiết tại trục tuabin (có cao độ khoảng 40 ÷ 60m) cho vận hành thương mại vào khoảng 6 ÷ 7 m/s.
Tốc độ gió trung bình của Việt Nam ở độ cao cách mặt đất 30 m theo đánh giá là khoảng 4 ÷ 5 m/s ở các vùng bờ biển. Ở một vài hòn đảo độc lập con số này đạt trên 9 m/s, phù hợp cho việc khai thác loại năng lượng này. 1 Bản đồ tài nguyên gió Việt Nam. [12] 10 Hiện nay các dự án điện gió đang được triển khai: Ngoài nhà máy điện gió của công ty REVN tại tỉnh Bình Thuận với 20 tua-bin đã được lắp đặt thành công trong đó 12 tua-bin đã được đưa vào vận hành, còn rất nhiều dự án điện gió khác đang được triển khai ở những giai đoạn khác nhau.
Tại Ninh Thuận, hiện đang có 9 nhà đầu tư, cả trong nước và nước ngoài, đã đăng ký phát triển hơn 1.000 MW điện gió. Tại Bình Thuận, tình hình đầu tư còn nhộn nhịp hơn với 10 nhà đầu tư đăng ký phát triển 1.3 bên dưới mô tả tình hình phát triển các dự án điện gió ở các tỉnh đến thời điểm tháng 5/2020. 3 Bảng thống kê một số dự án điện gió ở Việt Nam đến 2020 [9] C/S Stt Tên Dự án Chủ đầu tư Địa điểm (MW) REVN - Vietnam Renewable 1 Bình thuận 1 Energy JSC 30 Bình Thuận Phú Lạc wind EVN - Phong điện Thuận Bình 2 24 Bình Thuận farm 3 Mũi Dinh EAB - Germany 37,6 Ninh Thuận Phú Quý wind 4 PV Power 6 Bình Thuận power plant Cong Ly Construction-Trade- 5 Bạc Liêu Tourism Ltd.