Bài giảng Năng lượng tái tạo - Chương 3: Năng lượng gió (Phần 1) - Nguyễn Quang Nam
408004
Năng lượng tái tạo
Giảng viên: TS. Nguyễn Quang Nam
2013 – 2014, HK1
Bài giảng 7
1
Ch. 3: Năng lượng gió
3.1. Lịch sử phát triển năng lượng gió
3.2. Các loại tuabin gió
3.3. Công suất gió
3.4. Ảnh hưởng chiều cao của tháp
Bài giảng 7
2
Lịch sử phát triển năng lượng gió
• Tuabin gió dùng để phát điện đầu tiên được coi là của
Charles F. Brush, tại Cleveland, Ohio năm 1888
• 12 kW
• Được dùng để nạp
điện cho ắc-quy trong
tầng hầm của gia đình
Note the
person
Bài giảng 7
3
Lịch sử phát triển năng lượng gió
• Tuabin gió đầu tiên bên ngoài nước Mỹ dùng để tạo ra điện
được chế tạo bởi Poul la Cour vào năm 1891 tại Đan Mạch
• Được dùng để
điện phân nước
để chế tạo
hydro cho cá c
đèn đốt khí ở
trường học
Lịch sử phát triển năng lượng gió
• Tại Mỹ - hệ thống điện gió đầu tiên được xây dựng vào
cuối những năm 1890
• Đến những năm 1930 và 1940, hàng trăm ngàn hệ thống
được dùng trong các khu nông thôn chưa có điện lưới
• Sự quan tâm bị suy giảm khi lưới điện được mở rộng và
nguồn điện tin cậy, rẻ tiền có thể mua dễ dàng
• Khủng hoảng dầu vào những năm 1970 tạo ra làn sóng
quan tâm đến năng lượng gió đến khi chính phủ Mỹ dừng
chương trình hoàn thuế
• Lại được quan tâm từ những năm 1990
Bài giảng 7
5
Công suất lắp đặt điện gió toàn cầu
Bài giảng 7
6
Công suất điện gió lắp đặt hàng năm
Bài giảng 7
7
Thay đổi lịch sử kinh tế điện gió
Nguồn: National Renewable
Energy Lab (NREL), Energy
Analysis Office
Bài giảng 7
8
10 quốc gia lắp đặt điện gió nhiều nhất
Country
PR China
USA
MW Capacity
62,364
46,919
29,060
21,674
16,084
6,800
% of Global Capacity
26.2
19.7
12.2
9.1
Germany
Spain
India
6.8
France
Italy
2.9
6,737
2.8
UK
6,540
2.7
Canada
Portugal
Total top 10
5,265
2.2
4,083
1.7
205,526
86.5%
2011
Bài giảng 7
9
ản
giản
Bài giảng 7
12
Các loại tuabin gió
• “Cối xay gió”- dùng để nghiền hạt thành bột
• Nhiều tên gọi khác nhau - “máy phát chạy bằng sức gió”,
“máy phát gió”, “tuabin gió”, “máy phát tuabin gió (WTG)”,
“hệ thống chuyển đổi năng lượng gió (WECS)”
• Có thể ở dạng tuabin trục ngang (HAWT) hoặc tuabin trục
đứng (VAWT)
• Một nhóm tuabin gió được đặt tại nơi được gọi là “nông trại
gió” hay “công viên gió”
Bài giảng 7
13
Các loại tuabin gió
Bài giảng 7
14
Tuabin gió trục đứng
• Rô to Darrieus – dạng trục đứng duy nhất đạt được thành
công thương mại
• Gió đập vào cánh đứng, còn gọi là cánh bay, tạo ra lực
nâng làm chuyển động quay
• Không cần điều hướng (quay quanh
trục đứng) để giữ cánh đối diện với gió
• Các máy cồng kềnh trong buồng máy
được đặt dưới đất
• Khi tốc độ gió thấp thì các cánh nằm
gần mặt đất hơn
Bài giảng 7
15
Tuabin gió trục ngang
• “Downwind” HAWT – tuabin gió với cánh nằm phía sau tháp
(đuôi gió)
• Không cần điều hướng – các tuabin loại này tự động định
hướng theo hướng gió
• Hiệu ứng che khuất – khi một cánh quay xuống và khuất
sau tháp, lượng gió đến nó sẽ tạm thời giảm xuống và cánh
gập lại
Bài giảng 7
16
Tuabin gió trục ngang
• “Upwind” HAWT – cánh nằm phía trước tháp (đầu gió)
• Hầu hết tuabin gió hiện đại thuộc loại này
• Cánh nằm ở “đầu gió” so với tháp
• Cần thuật toán điều hướng hơi phức tạp để giúp cho tuabin
luôn hướng đối diện với gió
• Vận hành êm hơn và tạo ra công suất cao hơn
Bài giảng 7
17
Số cánh tuabin
• Cối xay gió có nhiều cánh
– cần cung cấp mô men khởi động lớn để hỗ trợ trọng
lượng của trục
– phải có khả năng hoạt động ở tốc độ gió thấp để bơm
nước cần như liên tục
– diện tích hứng gió của rôto lớn hơn
• Các tuabin với nhiều cánh hoạt động ở tốc độ quay
thấp hơn nhiều – khi tốc độ tăng lên, nhiễu khí động
của một cánh sẽ làm ảnh hưởng các cánh khác
• Hầu hết tuabin gió hiện đó có hai hoặc ba cánh
Bài giảng 7
18
Số cánh tuabin
• Các tuabin gió với nhiều cánh hoạt động ở tốc độ quay thấp
hơn nhiều so với các tuabin có ít cánh. Khi tốc độ quay của
tuabin tăng lên, nhiễu khí động do một cánh tạo ra làm ảnh
hưởng đến hiệu suất của cánh tiếp theo.
• Khi có ít cánh hơn, tuabin có thể quay nhanh hơn trước khi
nhiễu khí động này trở nên quá lớn. Trục quay nhanh hơn
nghĩa là máy phát có thể có kích thước nhỏ hơn.
• Hầu hết tuabin gió hiện đại ở châu Âu có ba cánh, còn các
tuabin của Mỹ chỉ có hai cánh.
Bài giảng 7
19
Số cánh tuabin
• Các tuabin ba cánh hoạt động êm ái hơn vì tác động của
nhiễu động tháp và thay đổi tốc độ gió theo độ cao được truyền
một cách đều hơn từ rôto đến trục truyền động. Chúng cũng có
xu hướng ít gây ồn hơn. Tuy nhiên, cánh thứ ba cũng làm gia
tăng khối lượng và chi phí tuabin đáng kể.
• Một rôto có ba cánh cũng gây khó khăn hơn khi được cẩu lên
buồng máy để lắp đặt hoặc thay thế.
Bài giảng 7
20
Tải về để xem bản đầy đủ
34 trang
29/04/2022
4560
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Năng lượng tái tạo - Chương 3: Năng lượng gió (Phần 1) - Nguyễn Quang Nam", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_nang_luong_tai_tao_chuong_3_nang_luong_gio_nguyen.ppt
