Năng lượng điện(điện năng) là một nguồn năng lượng cực thiết yếu đối với cuộc sống sinh hoạt cũng như sản xuất của xã hội con người. Thủy điện là một trong những công nghệ giúp chuyển đổi năng lượng từ dạng cơ năng của dòng nước thành năng lượng điện. Nó đóng góp khoảng gần 40% sản lượng điện cho quốc gia. Tại bài viết này, chúng ta cùng tìm hiểu về “thủy điện là gì?”, “Kết cấu và cơ chế vận hành của các nhà máy thủy điện như nào?” nhé!
Thủy điện là gì?
Thủy điện hay còn gọi là năng lượng thủy điện hoặc thủy năng. Đây là dạng năng lượng điện khai thác sức mạnh dòng chảy của nước(năng lượng cơ học của dòng chảy) làm quay tuabin để chuyển đổi thành. Thủy điện là công nghệ sản xuất điện năng được cho là công nghệ sạch và có thể tái tạo. Với ưu điểm giảm thiểu phát thải carbon, cung cấp dịch vụ quản lý năng lượng, nước và hỗ trợ các nguồn năng lượng tái tạo biến đổi khác bằng cách cung cấp các dịch vụ lưu trữ, cân bằng tải. Tuy nhiên theo thời gian, thủy điện được người ta đã phát hiện ra tồn tại cũng khá nhiều hệ lụy nghiêm trọng đến môi trường, đời sống sản xuất.
Về lịch sử hình thành, thủy điện đã được sử dụng từ hơn hai nghìn năm trước bởi người dân Hy Lạp. Cụ thể, họ đã dùng nước chảy để quay bánh xe của nhà máy xay lúa mì tạo thành bột. Sau đó, đến đầu thế kỷ 21, thủy điện đã được sử dụng rộng rãi. Theo thống kê tính đến năm 2019 năng lượng thủy điện chiếm hơn 18% tổng công suất phát điện của thế giới.
Vai trò của nhà máy thủy điện
Hiện nay, các nhà máy thủy điện đóng vai trò vô cùng quan trọng đối với việc cung cấp điện cho hệ thống điện quốc gia và nhiều ứng dụng khác. Cụ thể như sau:
Thủy điện đóng góp khoảng 36,5% tổng sản lượng điện
- Đóng góp sản lượng điện năng chiếm khoảng 36,5% tổng sản lượng điện quốc gia, cao thứ 2 sau nhiệt điện.
- Đóng vai trò chính trong công tác phòng chống lũ lụt tại các khu vực đồng bằng.
- Cung cấp nguồn nước tưới tiêu phục vụ cho công tác sản xuất, chăn nuôi trong nông nghiệp, thủy hải sản.
- Góp phần hạn chế tình trạng xâm nhập mặn trong bối cảnh biến đổi khí hậu nghiêm trọng.
- Mang lại nguồn thu ngân sách có các tỉnh, thúc đẩy xây dựng các khu tái định cư với đầy đủ cơ sở hạ tầng.
- Giải quyết tình trạng công ăn việc làm cho nhiều người dân trong khu vực có nhà máy thủy điện.
- Tạo điều kiện tốt cho đồng bào ở vùng sâu, vùng xa có cơ hội tiếp xúc với tri thức văn hóa mới.
Kết cấu và cơ chế hoạt động của nhà máy thủy điện
Về cơ bản, nhà máy thủy điện được cấu tạo gồm các thành phần chính như sau:
- Đập thủy điện: chức năng chứa nước
- Ống dẫn nước: nhiệm vụ dẫn nguồn nước đến các tuabin
- Tuabin: Thường sử dụng là loại Turbine Francis có hình dạng giống một chiếc đĩa lớn với những cánh cong. Trung bình khối lượng một chiếc tuabin khoảng 172 tấn, tốc độ vòng quay 90 vòng/phút. Về thiết kế, tuabin sẽ được gắn liền với máy phát điện ở phía trên thông qua trục.
- Máy phát điện: Được kết cấu gồm một loạt nam châm khổng lồ quay quanh cuộn dây đồng.
- Máy biến áp: Được đặt bên trong nhà máy điện với chức năng tạo ra dòng điện xoay chiều AC và chuyển đổi thành dòng điện có điện áp cao hơn.
- Đường dây dẫn điện: Gồm 3 dây pha của năng lượng điện được sản xuất và một dây trung tính.
- Cống xả: Giúp đưa lưu chất nước chảy qua đường ống và chảy vào hạ lưu sông.
Quá trình vận hành nhà máy thủy điện gồm có bốn giai đoạn chính:
- Giai đoạn 1: Dòng nước với áp lực lớn chảy qua các ống thép lớn được gọi là ống dẫn nước có áp tạo ra các cột nước khổng lồ với áp lực lớn đi vào bên trong nhà máy.
- Giai đoạn 2: Nước chảy mạnh làm quay tuabin của máy phát điện, năng lượng cơ học được chuyển hóa thành điện năng.
- Giai đoạn 3: Điện tạo ra đi quá máy biến áp để tạo ra dòng điện cao thế.
- Giai đoạn 4: Dòng điện cao thế sẽ được kết nối vào mạng lưới phân phối điện và truyền về các thành phố.
Ưu, nhược điểm của năng lượng thủy điện
Ưu điểm:
- Là dạng năng lượng hoàn toàn có thể tái sử dụng.
- Không có khả năng bị đốt cháy nên giúp giảm tình trạng ô nhiễm môi trường.
- Có tuổi thọ, thời gian sử dụng lâu dài.
- Có tính bền vững nên giúp giảm phát thải khí nhà kính.
- Giá thành nhiên liệu rẻ nên tiết kiệm đáng kể chi phí thuê nhân công.
- Tính linh động cao, đáp ứng tốt nhu cầu thời gian cao điểm.
- Chi phí vận hành thấp so với chi phí lắp đặt.
- Đặc biệt hữu ích để kiểm soát dòng chảy của con sông để ngăn chặn lũ lụt nguy hiểm.
- Là một trong những nguồn năng lượng hiệu quả nhất trên thế giới với hiệu quả chuyển đổi nước thành điện lên đến 90%.
- Tạo điều kiện để phát triển các hoạt động giải trí ngoài trời, văn hóa giáo dục tại các nhà máy thủy điện.
- Là nguồn dự phòng và bổ sung cần thiết cho các công nghệ phát điện tái tạo gián đoạn. Ví dụ năng lượng gió, năng lượng mặt trời quang điện…
Xem thêm: Ưu nhược điểm của van bi điều khiển điện
Nhược điểm:
Hệ lụy khi xây dựng nhà máy thủy điện ồ ạt thiếu quy hoạch vĩ mô
- Chi phí đầu tư cao
- Dễ làm thay đổi chất lượng nước hồ chứa và suối.
- Khả năng cao làm thay đổi cảnh quan thiên nhiên.
- Làm cạn kiệt dòng chảy ảnh hưởng lớn đến đời sống sản xuất và sinh hoạt của con người.
- Gây ra hiện tượng ngăn dòng trầm tích chảy xuống hạ lưu khiến bờ sông suy yếu, sụt đáy.
- Gây ra tình trạng ngập lụt đất, môi trường sống của các loại động vật, thay đổi môi trường sinh sống của thủy, hải sản.
Như vậy, chúng ta đã cùng tìm hiểu cơ bản về thủy điện là gì?, kết cấu và cơ chế hoạt động của nhà máy thủy điện. Về đề tài này có khá nhiều tranh cãi trong việc nên hay không nên phát triển mở rộng thêm các nhà máy thủy điện. Đây là một vấn đề vĩ mô nhưng về cơ bản vẫn là một sự lựa chọn. Mời Quý Vị và các Bạn đón đọc chủ đề tiếp theo của chúng tôi: Thủy điện – Hai mặt của sự phát triển xây dựng các nhà máy thủy điện.
Bạn đang theo dõi các chủ đề về Điện – Điện Năng của Tuấn Hưng Phát. Đơn vị cung cấp các sản phẩm van điều khiển – vật tư đường ống cho các nhà máy thủy điện, nhà máy sản xuất xi măng – mía đường – hóa chất – cấp nước – hóa dầu.v.v.
