Nguyên lý hoạt động chính của Thủy điện
Từ rất lâu, con người đã biết tận dụng lực của nước, trước hết để khai thác năng lượng cơ học, rồi từ đó tạo ra năng lượng điện. Khi được thiết đặt vào trong chu trình tự nhiên của nước, dự án quy hoạch thủy điện sẽ sản xuất ra năng lượng bền vững và tái tạo, tạo ra sự hài hoà giữa năng lực của con người và các nguồn lực Tự nhiên. Nó làm chuyển biến năng lượng lực hấp dẫn của các hồ, dòng sông và thủy triều thành điện năng.
Những quy hoạch thuỷ điện này thường bao gồm một trạm đảm nhận việc truyền dẫn nước đến thẳng nhà máy sản xuất hoặc đến trạm lưu trữ. Nước làm chuyển động một tuabin kết hợp với máy phát điện. Máy phát điện này biến động năng của chuyển động quay thành năng lượng điện sẽ được phát ra trên mạng lưới. Công suất điện tỷ lệ thuận với độ cao của thác nước và tốc độ của tuabin. Việc phát triển thủy điện không tiêu tốn nước và từng giọt nước đều được đưa trở lại dòng sông ở hạ lưu mà không bị biến đổi.
Tìm hiểu thủy điện qua bốn vấn đề
Thuỷ điện là quá trình chuyển đổi năng lượng tiềm năng của nước thành năng lượng cơ học sau đó thành năng lượng điện nhờ vào nhóm tua-bin/máy phát điện xoay chiều.
Một mét khối nước ở độ cao 100 m có năng lượng tiềm năng là 0,2725 kWh ⇒ vận dụng vào thủy điện chúng ta sẽ thu được khoảng 80% tương đương với 0,218 kWh.
10 mét khối nước ở độ cao 1000 m có năng lượng tiềm năng 27,25 kWh ⇒ vận dụng vào thủy điện , chúng ta sẽ thu được khoảng 80% tương đương với 21,80 kWh.
Sản lượng 1MWh tức là 1 MW điện hoạt động trong suốt một giờ (chứ không phải 1MW mỗi giờ)
10 MW điện hoạt động trong 10 giờ = năng suất 100 MWh
100.000 kW = 100 MW = 0,1 GW = 0,0001 TW
Một hộ gia đình Pháp trung bình tiêu thụ 390 kWh mỗi tháng, tương đương 4,6 MWh mỗi năm.
1 GWh là mức tiêu thụ trung bình của 217 hộ gia đình trong một năm
1 TWh là mức tiêu thụ trung bình của 217.000 hộ gia đình trong 1 năm
Phép tính đơn giản này thay đổi ở mỗi quốc gia tùy thuộc vào mức tiêu dùng của hộ gia đình.
Năm 2021, sản lượng thủy điện toàn cầu là 4.273,8 TWh (chiếm 15,1% tổng điện năng toàn cầu), chủ yếu sản xuất ở Trung Quốc, Canada, Brazil và Hoa Kỳ.
Năm 2021, tại Pháp, 62,5 TWh được sản xuất, tương đương 12% tổng sản lượng điện của Pháp.
Năm 2022, tại Việt Nam, 53 TWh được sản xuất, tương đương 1,2% sản lượng thủy điện toàn cầu.
Vào cuối năm 2020, Chile có 7 GW công suất lắp đặt, tương đương 23% công suất sản xuất của đất nước này.
Madagascar có công suất lắp đặt khoảng 200 MW trên đảo với tiềm năng ước tính khoảng 7800 MW
Tại Costa Rica, cơ cấu năng lượng của nước này là 99,99% từ năng lượng tái tạo, trong đó 80,04% từ thủy điện.
Các loại nhà máy điện
Có hai nhóm phát triển thủy điện chính
Nhà máy thuỷ điện dòng chảy liên tục
Các nhà máy điện chạy trên sông sẽ vận hành theo lưu lượng dòng nước sông mà không có khả năng lưu trữ. Vì vậy cần có dòng chảy dự trữ, không dùng để quay tua-bin, nhưng giúp duy trì lưu lượng liên tục tự nhiên của dòng nước.
Những công trình thuỷ điện này duy trì khả năng điều tiết và sản xuất năng lượng liên tục theo lưu lượng dòng chảy. Tất cả nước thu được ngay lập tức được đổ trở lại sông. Những trạm thuỷ điện này, có thể dự đoán được nhưng không thể kiểm soát được, chúng cung cấp nguồn điện cơ bản,
Bằng cách tập trung vào sự khác biệt độ cao giữa thượng lưu cửa lấy nước và hạ lưu của nhà máy điện, chúng tôi phân biệt rõ nhà máy thuỷ điện dưới chân đập và nhà máy thuỷ điện sau đập và đường dẫn.
Nhà máy thuỷ điện hồ và nhà máy thuỷ điện hồ chứa
Các nhà máy thuỷ điện hồ và nhà máy thuỷ điện hồ chứa cung cấp khả năng lưu trữ nước để điều chỉnh sản lượng điện theo nhu cầu, với độ linh hoạt đáng chú ý trong thời gian tiêu thụ cao điểm. Các nhà máy thuỷ điện hồ chứa điều chỉnh sản xuất hàng ngày hoặc hàng tuần bằng cách sử dụng chu kỳ lấp đầy dưới 400 giờ, trong khi các nhà máy thuỷ điện hồ điều chỉnh theo thời vụ hoặc hàng năm.
Những hệ thống lắp đặt này rất cần thiết để cân bằng và ổn định mạng lưới điện, cung cấp giải pháp thích ứng với những thay đổi về nhu cầu nhờ vào khả năng khởi động nhanh chóng. Việc quản lí những hệ thống này giúp cải thiện quản lý mạng lưới vì nó cho phép lập kế hoạch sử dụng tài nguyên năng lượng linh hoạt và hiệu quả, giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch.
