Thủy điện là gì? Thủy điện sẽ sử dụng sức mạnh của nước để tạo ra nguồn năng lượng điện và phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau trong đời sống.
Thủy điện là gì?
Thủy điện là nguồn năng lượng tái tạo được khai thác từ năng lượng nước. Phần lớn năng lượng được khai thác từ thế năng của nước tích trữ tại các đập làm quay tuốc bin và máy phát điện. Một dạng khác ít phổ biến hơn là sử dụng động lực của nước hoặc các nguồn nước không bị chặn bởi đập như năng lượng từ thủy triều.
Năng lượng thủy điện phụ thuộc vào cả thể tích nước và sự chênh lệch độ cao giữa nguồn và nơi nước chảy ra hay còn gọi là áp suất. Lượng năng lượng tiềm tàng trong nước tỷ lệ thuận với áp suất. Để đạt được áp suất cao nhất, nước thường được dẫn qua một ống lớn gọi là ống dẫn nước áp lực (penstock) trước khi đến tuốc bin.
Thủy điện tích năng là gì?
Thủy điện tích năng là nhà máy hoạt động theo cơ chế tích lũy, sử dụng điện năng từ các nhà máy điện vào những giờ thấp điểm để bơm nước từ hồ chứa thấp lên hồ chứa cao. Khi nhu cầu tiêu thụ điện năng tăng, nước từ hồ chứa cao sẽ được xả xuống hồ chứa thấp thông qua các tuabin để phát điện trở lại vào lưới điện.
Các nhà máy thủy điện tích năng có thể sử dụng các loại tuabin máy phát thông thường tương tự như các nhà máy khác kèm theo bơm và đường ống độc lập. Ngoài ra, chúng cũng có thể sử dụng tuabin thuận nghịch, cho phép thực hiện cả hai chức năng bơm và phát điện.
Hiểu đơn giản thì thủy điện tích năng hoạt động giống như một “bình ắc quy”. Chức năng chính của nó là lưu trữ điện năng để sử dụng khi cần thiết. Trong thời gian dư thừa năng lượng, điện năng sẽ được tích lũy sau đó cung cấp lại khi nhu cầu tăng cao.
Tìm hiểu về mực nước chết là gì để biết thêm thông tin về ngưỡng nước tối thiểu để nhà máy có thể vận hành và hoạt động ổn định, an toàn.
Ưu điểm và nhược điểm của năng lượng thủy điện
Năng lượng thủy điện mặc dù có vai trò quan trọng trong đời sống, sinh hoạt, phát triển sản xuất, kinh tế, du lịch nhưng đi kèm với đó cũng có những hạn chế nhất định.
Ưu điểm của năng lượng thủy điện
Ưu điểm của thủy điện giúp giảm thiểu chi phí nhiên liệu bằng cách không phụ thuộc vào các nguồn hóa thạch như dầu, khí, than đá và không cần nhập khẩu nhiên liệu.
Thêm vào đó, tuổi thọ của các nhà máy thủy điện lớn hơn so với nhà máy nhiệt điện, một số đã hoạt động hơn 50 đến 100 năm. Chi phí nhân công thấp hơn vì các nhà máy được tự động hóa cao và không cần nhiều lao động khi trực tiếp khi vận hành.
Các nhà máy thủy điện tích năng cũng đóng vai trò quan trọng trong việc lưu trữ năng lượng, cho phép sản xuất điện ở mức thấp trong giờ thấp điểm và tích trữ nước để sản xuất điện vào giờ cao điểm. Giúp cải thiện đáng kể hiệu suất của hệ thống phát điện.
Các hồ thủy điện cũng mang những nét đẹp hùng vĩ của núi rừng rất riêng, thu hút phát triển du lịch sinh thái, cung cấp nước tưới tiêu, kiểm soát lũ,…
Việc xây dựng các nhà máy và hồ chứa kết hợp không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn góp phần vào việc bảo vệ môi trường và phát triển bền vững của các khu vực sông ngòi.
Nhược điểm của năng lượng thủy điện
Việc sử dụng nước để chuyển hóa thành năng lượng điện có thể gặp sự chênh lệch về thời gian khi nước cần sử dụng cho tưới tiêu không khớp với thời điểm điện ở mức cao nhất. Khi hạn hán xảy ra cũng có thể gặp tình trạng mức nước bổ sung không kịp và không đáp ứng đủ nhu cầu làm giảm hiệu suất và khó khăn trong việc lắp đặt turbine.
Sử dụng năng lượng thủy điện cũng gây ra một số lo ngại về môi trường khi triển khai các dự án lớn. Ít nhiều gây ảnh hưởng đến sự di cư ngược của cá hồi bởi các đập thủy điện sẽ ngăn dòng chảy sinh sản và thay đổi môi trường dưới dòng turbine.
Các hồ chứa cũng có thể tạo ra nhiều khí thải như methane và carbon dioxide, đặc biệt là ở các vùng nhiệt đới, khiến cho môi trường sinh thái bị ảnh hưởng nghiêm trọng.
Việc xây dựng đập cũng dẫn đến việc tái định cư của các cư dân trong khu vực hồ chứa, họ dường như bị đánh mất đi giá trị văn hóa và lịch sử địa phương khi phải di dời. Những rủi ro khác như thay đổi đột ngột mực nước và an toàn xả nước cũng cần được quan tâm triệt để, tránh các rủi ro về người và của có thể xảy ra.
Vai trò quan trọng của thủy điện là gì?
Hiện nay năng lượng thủy điện đóng vai trò vô cùng quan trọng trong việc cung cấp điện cho hệ thống quốc gia và nhiều ứng dụng khác. Thủy điện chiếm khoảng 36,5% tổng sản lượng điện cả nước, chỉ đứng thứ hai sau nhiệt điện.
Giúp phòng chống lũ lụt tại các khu vực đồng bằng, cung cấp nước tưới tiêu cho nông nghiệp, chăn nuôi, nuôi trồng thủy sản cũng như hạn chế tình trạng xâm nhập mặn trong bối cảnh biến đổi khí hậu.
Ngoài ra, thủy điện còn mang lại nguồn thu ngân sách cho các tỉnh, thúc đẩy xây dựng các khu tái định cư với đầy đủ cơ sở hạ tầng và giải quyết việc làm cho nhiều người dân địa phương. Các nhà máy thủy điện còn tạo điều kiện cho đồng bào ở vùng sâu, vùng xa tiếp cận với tri thức và văn hóa mới.
Việc sản xuất điện bằng cách tận dụng sức mạnh của dòng nước, thủy điện đã trở thành nguồn năng lượng sạch tái tạo góp phần giảm thiểu phát thải khí nhà kính so với các nguồn năng lượng hóa thạch truyền thống. Đây là nguồn năng lượng liên tục và ổn định giúp đảm bảo nguồn cung điện cho cuộc sống và các ngành kinh tế.
Phát triển các nhà máy thủy điện sẽ giúp giảm sự phụ thuộc vào năng lượng nhập khẩu, đặc biệt là ở các quốc gia có lợi thế về địa hình và sông ngòi như Việt Nam. Sự xuất hiện của các nhà máy cũng giảm bớt gánh nặng cho ngành năng lượng hóa thạch, bảo vệ môi trường, hệ sinh thái và giảm ô nhiễm.
Các dự án thủy điện cũng thường được triển khai ở vùng xa xôi, góp phần hiện đại hóa và cung cấp điện cho những khu vực hẻo lánh.
Thông tin về đập thủy điện lớn nhất thế giới sẽ giúp bạn có cái nhìn tổng quan và rõ nét về vai trò và tầm ảnh hưởng của thủy điện đến cuộc sống và kinh tế.
Thủy điện được ứng dụng trong đời sống như thế nào?
Ngoài việc phục vụ mạng lưới điện công cộng, một số dự án thủy điện còn được xây dựng cho mục đích thương mại tư nhân. Ngành sản xuất nhôm có nhu cầu tiêu thụ lượng điện lớn nên thường xây dựng các công trình thủy điện gần nhà máy để cung cấp điện riêng.
Tại Cao nguyên Scotland từ đầu thế kỷ 20, các mô hình này đã xuất hiện ở Kinlochleven và Lochaber. Ở Suriname, đập hồ Van Blommestein và nhà máy phát điện được xây dựng để cung cấp điện cho ngành công nghiệp nhôm Alcoa.
Tại nhiều khu vực ở Canada như British Columbia, Manitoba, Ontario, Québec và Newfoundland, Labrador, thủy điện phổ biến đến mức từ “hydro” trở thành thuật ngữ chung cho điện từ nhà máy thủy điện.
Các công ty điện lực tại những tỉnh này đều có tên liên quan đến “Hydro” như BC Hydro, Manitoba Hydro, Hydro One (tên chính thức là “Ontario Hydro”), Hydro-Québec, Newfoundland và Labrador Hydro. Đặc biệt, Hydro-Québec là công ty sản xuất thủy điện lớn nhất thế giới, với tổng công suất lắp đặt đạt 31.512 MW vào năm 2005.
Nhà máy thủy điện là gì?
Nhà máy thủy điện là cơ sở hạ tầng được xây dựng nhằm chuyển đổi năng lượng cơ học của dòng nước chảy thành điện năng. Đây cũng được coi là cơ sở sản xuất năng lượng tái tạo, sử dụng nguồn nước tự nhiên từ sông, suối và hồ chứa để cung cấp điện cho sinh hoạt, sản xuất, kinh tế khu vực, hòa vào với lưới điện quốc gia.
Phân loại các nhà máy thủy điện
Các nhà máy thủy điện có thể được phân loại theo nhiều tiêu chí như quy mô hay thiết kế đập nước. Tuy nhiên, cơ bản chúng sẽ được chia thành hai loại chính là thủy điện lưu lượng và thủy điện mực nước.
Thủy điện lưu lượng
Thủy điện lưu lượng sản xuất điện dựa trên sự biến đổi lưu lượng nước theo thời gian. Nước được giữ lại trong hồ chứa và xả ra khi cần thiết để tạo ra lưu lượng cao, từ đó làm quay các tuabin và tạo ra điện.
Thủy điện mực nước
Thủy điện mực nước sản xuất điện dựa trên sự biến đổi mực nước của hồ chứa. Năng lượng được tạo ra bằng cách sử dụng sự chênh lệch mực nước giữa hồ chứa và môi trường bên ngoài, đẩy nước qua tuabin để sản xuất điện.
Nhà máy thủy điện có những đóng góp đáng kể vào nguồn cung cấp năng lượng sạch và tái tạo giúp giảm thiểu phát thải khí nhà kính và tác động môi trường so với các nguồn năng lượng hóa thạch truyền thống.
Cấu tạo nhà máy thủy điện
Cấu tạo cơ bản của một nhà máy thủy điện sẽ có các thành phần như đập thủy điện, ống dẫn nước, tua bin, máy phát điện, máy biến áp, dây dẫn, ống xả.
Đập thủy điện có chức năng chứa nước, ống dẫn nước chịu trách nhiệm đưa nước đến các tuabin. Các nhà máy thường sử dụng tuabin Francis có thiết kế như một đĩa lớn với cánh cong có khối lượng trung bình 172 tấn và tốc độ quay 90 vòng/phút. Tuabin được kết nối với máy phát điện thông qua trục.
Trong máy phát điện sẽ có một loạt nam châm lớn quay quanh cuộn dây đồng. Máy biến áp tạo ra dòng điện xoay chiều (AC) và chuyển đổi thành điện áp cao hơn. Đường dây dẫn điện gồm ba dây pha và một dây trung tính truyền tải điện năng sản xuất. Cống xả giúp đưa nước chảy qua ống vào hạ lưu sông.
Cơ chế hoạt động của nhà máy thủy điện
Nhà máy thủy điện sản xuất điện năng bằng cách chuyển đổi năng lượng cơ học của dòng nước chảy thành điện năng qua các bước sau:
Nước từ sông, suối hoặc hồ chứa được thu thập vào một bể chứa lớn. Khi bắt đầu sản xuất điện, nước trong bể được dẫn qua một đường ống lớn và hệ thống cửa chia để điều chỉnh lưu lượng, tạo ra các cột nước khổng lồ đi vào nhà máy. Dòng nước mạnh làm quay tuabin của máy phát điện, chuyển hóa năng lượng cơ học thành điện năng.
Tuabin khi bắt đầu quay quanh trục sẽ tạo ra áp suất và lực đẩy. Trục của tuabin kết nối với trục của máy phát điện, truyền chuyển động quay sang máy phát khiến cuộn dây dẫn quay và tạo ra dòng điện xoay chiều.
Dòng điện xoay chiều này sau đó được chuyển đổi thành dòng điện một chiều qua các thiết bị điều chỉnh và biến đổi. Điện tạo ra được truyền qua máy biến áp để chuyển thành dòng điện cao thế, sau đó được kết nối vào mạng lưới phân phối và truyền đến các thành phố.
Năng lượng điện từ thủy điện được đưa vào lưới điện để phục vụ tiêu dùng, sản xuất và nhiều mục đích khác. Thông thường, một nhà máy thủy điện có công suất phát điện khoảng 200.000 kW. Để giảm thiểu tối đa các rủi ro và nguy hiểm từ lũ lụt, xói mòn, người dân hãy theo dõi liên tục thông tin tại Lịch Xả Nước APT để cập nhật lịch xả theo từng giờ chi tiết của mọi đập thủy điện trên cả nước.
Kết luận
Thủy điện là gì? Thủy điện với khả năng cung cấp điện ổn định và lâu dài, là nguồn năng lượng tái tạo quan trọng của quốc gia, góp phần giảm thiểu sự phụ thuộc vào năng lượng hóa thạch và hỗ trợ phát triển kinh tế địa phương và bảo vệ môi trường.
