CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG MỚI CÓ TÍNH TÁI TẠO CÁC CƠ SỞ VÀ NHỮNG KHẢ NĂNG PHÁT TRIỂN 1.1 Định nghĩa khái niệm giải thích 1.1 Định nghĩa khái niệm giải thích 1.1 Dẫn dắt Hầu tất nguồn lượng mà người sử dụng xét cho xuất phát hay có liên quan tới mặt trời (chỉ trừ lượng nguyên tử, địa nhiệt nhà máy phát điện hoạt động lượng thuỷ triều) Người ta chia thành nhóm lượng chính: - Năng lượng từ nguồn lượng sinh từ trình hoá thạch dầu hay khí đốt - Năng lượng mang tính tái tạo từ nguồn lượng Mặt trời, Gió, Hợp chất hữu nhiệt trái đất Các nguồn lượng tạo từ trình hoá thạch lượng mặt trời biến đổi, lưu trữ hợp chất hữu Ngược lại nguồn lượng mang tính tạo lượng mặt trời sử dụng nhiều hình thức khác Hiện có khả sử dụng lượng mang tính tái tạo sau: - Năng lượng mặt trời - Năng lượng gió - Thuỷ điện hay lượng từ sức nước - Địa nhiệt - Năng lượng từ hợp chất hữu Hiện mức tiêu thụ lượng giới tổng cộng 1,07 x 1011 MWh Trong mức tiêu thụ điện 1,87 x 109 MWh Chiếm khoảng 17% mức lượng tiêu thụ tổng cộng Có thể thấy năm mức tiêu thụ lượng tổng cộng nói chung mức tiêu thụ điện nói riêng tăng lên mạnh phạm vi toàn giới 1.2 Năng lượng mặt trời Năng lượng mặt trời lượng tạo từ phát ứng hạt nhân mặt trời Năng lượng thu dạng xạ điện từ chiếu xuống trái đất Ở biên giới khí cường độ (Công suất) xạ mặt trời có giá trị 1,367 kW/m² Nếu tia xạ mặt trời chiếu vuông góc tới mặt phẳng bề mặt trái đất cường độ xạ vào khoảng kW/m² Thông qua tia xạ mặt trời thu mức lượng hàng 1,74 x 1011 MWh trái đất Hay nói cách khác trái đất nhận công suất 1,74 x 1011 MW Năng lượng mặt trời dùng chủ yếu để làm ấm bầu khí quyển, trái đất nước Chỉ có khoảng - % lượng mặt trời biến thành lượng gió Và khoảng 0,02 – 0, 03 % lượng mặt trời sử dụng để tạo hợp chất hữu 1.2.1 Quang điện Quang điện tượng biến chùm tia xạ mặt trời thành điện nhờ vào hiệu ứng quang điện tế bào quang điện Cách tạo điện hoàn toàn không gây tiếng ồn không gây toả hay mùi Tế bào quang điện có cầu tạo từ nhiều lớp mỏng chế tạo từ vật liệu bán dẫn Vật liệu tế bào quang điện Silic Lượng tử ánh sáng mặt trời chiếu lên tế bào quang điện kích thích electron tự thoát khỏi vật liệu bán dẫn Các electron tự dẫn theo kênh dẫn đặc biệt tạo dòng điện 1.2.2 Nhiệt từ mặt trời Nhiệt từ mặt trời dùng để làm nóng nước chứa thu nhiệt mặt trời đặc biệt Nước làm nóng thu nhiệt mặt trời sử dụng cho sinh hoạt hay cho sưởi ấm Để làm nóng nước cho sinh hoạt với điều kiện khí hâu Đức trung bình thiết bị thu nhiệt cần phải có diện tích thu nhiệt vào khoảng 1,5 – 2,0 m 2/ người Đối với thiết bị thu nhiệt dùng cho sưởi ấm diện tích thu nhiệt phải lớn từ đến lần 1.3 Năng lượng gió Năng lượng gió động khối không khí khí Động xuất xạ không mặt trời lên trái đất Do xạ không mà làm ấm khác khí quyển, nước mặt đất bị tác động Do khác áp suất nhiệt độ trình quay trái đất, khối không khí chuyển động tạo dòng không khí khác vào thời gian khác năm Có thể sử dụng động khối không khí chuyển đông thiết bị phát điện sử dụng lượng gió hay máy chạy sức gió 1.4 Thuỷ Thuỷ khai thác lượng dòng nước chảy Năng lượng dòng nước chảy với giúp đỡ máy móc khác biến đổi thành lượng học Trước lượng học thường sử dụng trực tiếp Tuy nhiên lượng học thường biến đổi tiếp thành điện Với trợ giúp lượng mặt trời, nước bay chuyển đến vùng cao dạng mưa Và chảy từ vùng cao trở lại biển, biến thành động lượng sử dụng Việc sử dụng thuỷ thực với thiết bị bánh xe nước đơn giản hay tuốc bin đại Công suất tạo phụ thuộc vào độ cao thác phụ thuộc vào thể tích nước chảy qua 1.5 Địa nhiệt Địa nhiệt hay gọi nhiệt trái đất lượng lưu trữ dạng nhiệt nằm bề mặt lớp vỏ trái đất Khái niệm địa nhiệt mô tả trình khai thác nhiệt tự nhiên biến thành dạng lượng cần thiết khác Khả khai thác sử dụng lượng từ địa nhiệt tuỳ vào vùng khác khác Ví dụ vùng có núi lửa hoạt động việc khai thác sử dụng đơn giản, khu vực khác cần phải khoan sâu tới hàng nghìn mét để khai thác nhiệt Ở lớp đất phía (Độ sâu 20 m tính từ bề mặt trái đất) địa nhiệt xác định phụ thuộc chủ yếu vào xạ mặt trời Ở lớp đất sâu chênh lệch nhiệt độ nhân trái đất lớp bề mặt trái đất, nhiệt trái đất truyền từ phía sâu Ở Đức cường độ truyền nhiệt vào khoảng 60 - 80 mW/m² Sự nóng lên phụ thuộc vào độ sâu có giá trị vào khoảng °C / 100 m chiều sâu Địa nhiệt sử dụng chủ yếu cho mục đích sưởi ấm Để sưởi ấm nhà nước ngầm có nhiệt độ từ – 10 0C từ độ sâu tới 30 m sử dụng Nước ngầm xử lý tới nhiệt độ sưởi ấm nhờ vào bơm nhiệt Trong trường hợp cần lượng nhiệt lớn để cung cấp cho vùng phải thực khoan lỗ với chiều sâu hàng nghìn mét Ngoài cần phải thực lỗ khoan trường hợp muốn dùng nhiệt trái đất để làm bay nước dùng cho tuốc bin nước nhằm tạo điện 1.6 Năng lượng mang tính tái tạo từ hợp chất hữu 1.6.1 Khái quát Hợp chất hữu tạo thông qua quang hợp thực vật Như hợp chất hữu xuất thông qua biến đổi trực tiếp ánh sáng mặt trời thành lượng Có thể khai thác sử dụng hợp chất hữu từ lĩnh vực sau đây: - Các sản phẩm thực vật từ nông nghiệp hay lâm nghiệp - Các sản phẩm chất thải ngũ cốc, rơm, gỗ, vỏ bào từ nông nghiệp hay lâm nghiệp - Các chất thải ví dụ chất thải từ trình chế tạo sản phẩm thực phẩm hay chất thải thu thập khác Các chất thải sinh học sử dụng cách khác để tạo lượng tuỳ thuộc vào hàm lượng xenlulo: - Tạo lượng cách đốt - Tạo lượng cách lên men 1.6.2 Sự cháy hợp chất hữu Khoảng 80% chất hữu sẵn có có cấu tạo từ gỗ chất hữu đốt nhằm tạo lượng Năng lượng tạo từ trình đốt cháy sử dụng cho nhu cầu sưởi ấm tạo điện nặng Quá trình đốt cháy chất oxy hoá hợp chất bon hợp chất hữu thành CO2 Quá trình oxy hoá giải phóng nhiệt Ở trình sản xuất điện từ hợp chất hữu nhiệt giải phóng từ trình oxy hoá dùng để tạo nước tư nước chứa bình chứa Hơi nước dẫn vào tuốc bin chạy nước để tạo điện 1.6.3 Sự lên men hợp chất hữu Sự lên men hợp chất hữu phân huỷ vật liệu hữu với hàm lượng xenlulo thấp nhờ vào vi sinh vật điều kiện oxy có cung cấp nhiệt Quá trình lên men tạo khí sinh học Khí sinh học có cấu tạo từ Methan (Chiếm 60 -70 %) CO2 (Chiếm 30 – 40 %) Khí sinh học đốt cháy để cung cấp nhiệt dùng để chạy động nhằm tạo điện Các hợp chất hữu dùng cho việc lên men chủ yếu sản phẩm từ nông nghiệp ngũ cốc hay chất thải chất thải từ sinh hoạt hàng ngày phân dạng lỏng Quá trình lên men diễn theo mức: Thuỷ phân, Tạo thành axid acetic tạo thành methan Các phần chất thải hữu lại sau trình lên men tái sử dụng làm phân bón nông nghiệp 1.6.4 Sự biến thành dầu hợp chất hữu Các sản phẩm nông nghiệp có chứa hàm lượng dầu thực vật lớn đậu nành, cải dầu ép để tạo dâu thực vật Dầu thực vật dung để chạy động nhằm tạo lượng Tiềm tình hình triển khai ứng dụng 2.1 Năng lượng mặt trời Mặt trời cung cấp lượng lương hàng năm : 1,52 x 1015 MWh Lượng lượng lớn gấp 2000 – 3000 lần nhu cầu lượng ( x 10 11 MWh) Các tính toán với 0,3 % diện tích sa mạc có Bắc Phi đáp ứng nhu cầu điện toàn cho vùng Bắc Mỹ Châu Âu 2.2 Năng lượng gió 1- 2% lượng xạ từ mặt trời chuyển thành lượng gió Lượng lượng biến chuyển thành lượng gió có giá trị 1013 MWh Giả thiết khu công viên gió với diện tích vào khoảng 100 tạo lượng điện 45 x 10 kWh hàng năm người ta cần phải có diện tích đất tổng công khoảng 60 000 để thoả mãn nhu cầu điên giới hàng năm vào khoảng 27 x 10 MWh Diện tích 0,001 % diện tích tổng cộng Việt Nam 2.3 Thuỷ Hiện giới thuỷ đáp ứng khoảng 20% nhu cầu điện Điện tạo từ thuỷ 5,4 x 10 MWh/năm Chính nói nguồn lượng có tính tạo thuỷ đóng góp phần lớn trình tạo điện Các chuyên gia cho tiềm khai thác thuỷ cao mức khai thác đến lần khai thác hết tiềm thuỷ đáp ứng toàn nhu cầu điện hàng năm toàn giới Tuy nhiên việc khai thác thuỷ phụ thuộc lớn vào tác động mặt sinh thái tới môi trường 2.4 Địa nhiệt Tiềm khai thác nhiệt từ trái đất vô tận Tuy nhiên lý chi phí, trình khai thác địa nhiệt khả cạnh tranh với dạng lượng khác Tuy nhiên với thiếu hụt nguồn lượng tạo từ trình hoá thạch đắt lên nguồn lượng thiếu hụt tương lại nguồn lượng dự trự khai thác mạnh 2.5 Hợp chất hữu Trung bình thực vật tạo lượng thực 5,8 kWh m² Nếu tính tổng diện tích có trông (thực vật) trái đất thì thực vật tạo lượng 1,91 x 107 MWh Như lượng tạo từ thực vật năm 1,67 x 10 11 MWh lượng lớn nhu cầu lượng hàng năm 1,07 x 1011 MWh Chính tương lai hợp chất hữu có đóng góp đáng kể vào trình tạo lượng Điều trường hợp có chất thải rắn từ nông nghiệp, lâm nghiệp chất thải từ sản phầm thực phẩm hay chất thải đô thị sử dụng Các viễn cảnh tương lai CÁC CƠ SỞ LÝ THUYẾT Tiến sỹ kỹ thuật Peter Henigin Năng lượng công suất Năng lượng „Công“ lưu trữ hệ thống khả hệ thống để thực „Công“ (Ví dụ: lượng học dạng động năng, năng, nhiệt năng, lượng dính kết) Đơn vị hệ lượng theo hệ đơn vị chuẩn SI Joule (J) Đối với thiết bị phát điện sức gió thường áp dụng đơn vị sau để biểu thị cho lượng kWh hay MWh Công suất lượng hay „Công“ đơn vị thời gian Đơn vị công suất theo hệ đơn vị chuẩn SI watt (W) Đối với thiết bị phát điện sử dụng lượng gió thường sử dụng đơn vị kW hay MW Tính chuyển đổi: MW=103 kW = 106 W Công suất gió Theo định luật lực Newton (Định luật Newton) K = ma [N] Với K - Lực (1) m - Khối lượng a - Gia tốc Chú ý „Công“ tích phân quãng đường lực nên có công thức Et = ½ m v ² [Ws] (2) Với v - vận tốc Đối với công suất gió công thức (2) có nghĩa lượng không khí với khối lượng m chuyển động với vận tốc v có động Et đơn vị thời gian Hình 1: Dòng không khí Căn vào hình thể tích không khí V qua tiết diện ngang A với vận tốc v V = A V [m³/s] (3) Khối lượng không khí M mật độ không khí ρ sẽ tính theo công thức (4) M = ρ v A [kg/s] (4) Do ta có công thức (5) Et = ½ ρv ³ A [W] (5) Với Et - lượng lượng đơn vị thời gian P0 = ½ ρv ³ A [W] (6) Từ công thức (5), (6) rút kết luận quan trọng công suất gió tỷ lệ với luỹ thừa bậc vận tốc gió Hình rõ tăng lên công suất gió m² tương ứng với tăng lên vận tốc cho trường hợp mật độ không khí 1, 225 kg/m³ (Đây mật độ không khí khô áp suất khí chiều cao mặt nước biển với nhiệt độ không khí 15 °C) Hình 2: Công suất gió Công suất thiết bị WEA Để xác định công suất thiết bị WEA cần phải áp dụng định luật sau đây: a) Phương trình tính liên tục dạng phương trình (4) M = ρV F [kg/s] (7) b) Định luật lực Newton (Định luật Newton) dạng phương trình (2) Et = ½ m v ² [W] (8) c) Rút từ định luật bảo toàn động lượng theo hình 3: v= v1 + v2 (m / s ) (9) - Với v1 - Vận tốc gió trước gặp thiết bị WEA - Với v2 - Vận tốc gió sau gặp thiết bị WEA - Với v - Vận tốc gió gặp (tại) thiết bị WEA V2 Hình 3: Bảo toàn động lượng Phần lượng sử dụng thiết bị WEA đơn vị thời gian hay nói cách khác công suất P tạo thiết bị WEA hiệu số phần công suất gió trước gặp sau gặp thiết bị WEA E = E1– E2 = P [W] = ½ m v1² - ½ m v2² [W] = ½ m (v1² - v2²) [W] (10) Từ phương trình (10) thấy E đạt giá trị lớn v = 0, nhiên điều mặt vật lý v2 = theo phương trình tính liên tục v1 phải Sẽ hợp lý mặt vật lý có tỷ lệ tối ưu v1 v2 với tỷ lệ tối ưu công suất thiết bị WEA lớn Nếu sử dụng phương trình (7), (9) (10) ta có: P = ¼ ρF (v1 + v2)(v1² - v2²) [W] Nếu so sánh mặt tỷ lệ P với công suất tổng cộng P0 gió thổi qua bề mặt có diện tích F mà không gặp phải cản trở (Phương trình 6) ta có: P / P0 = ¼ ρF(v1 + v2)(v1² - v2²) ½ ρF v1³ [-] (12) Với vài biến đổi đơn giản ta thu được: P / P0 = ½ (1– (v2 / v1)²)(1 + (v2 / v1)) [-] (13) Nếu biểu diễn P / P0 hàm số v2/v1 ta thu đồ thị biểu diễn hình 10 Từ liệu rút nhận xét công suất thiết bị WEA tiếng ồn thiết bị WEA tạo tương ứng lớn Nếu so sánh với giá trị tiếng ồn thông thường khác ví dụ như: - Giá trị tiếng ồn gây nguy hiểm cho khả thính giác 80 dB (A) - Giá trị tiếng ồn giao thông phố tạo (mức độ cao): 90 dB (A) - Tiếng ồn búa máy chạy khí nén 110 dB (A) nhận thấy thiết bị WEA nguồn tạo tiếng ồn lớn Ngoài thiết bị WEA xuất cường độ âm khác (Độ cao thấp âm khác nhau) Hiện tượng bắt buộc phải giảm thiểu biện pháp kỹ thuật bổ xung Thông qua biện pháp giảm tiếng ồn, tối ưu vị trí đặt thiết bị giữ khoảng cách tối thiểu, trường hợp cần thiết giảm công suất thiết bị WEA mức độ chịu tiếng ổn người dân xung quanh giảm thiểu tối đa Ngoài phải có biện pháp giảm tiếng ồn nhằm giữ cho tiếng ồn thiết bị WEA gây khu vực dân cư nằm phạm vi giá trị cho phép Ví dụ phạm vi cho phép tiếng ồn vào ban đêm CHLB Đức sau: - Khu vực dân cư tuý 35 dB (A) - Khu vực hỗn hợp 45 dB (A) - Khu vực khu công nghiệp trung tâm thương mại 50 dB (A) Ở giá trị tiếng ồn cho phép, cần ý tới cường độ tổng cộng gồm phần: phần tải có trước phần tải âm thiết bị WEA gây ra, Nếu thiết bị WEA hay nguồn phát tiếng ồn tồn sẵn phân tích tiếng ồn coi tải có trước Đối với việc phân tích xem giá trị tiếng ồn có nằm phạm vi cho phép hay không mức độ truyền âm tính toán kiểm tra xem có nằm phạm vi cho phép hay không Hình 8: Phân tích giá trị tiếng ồn vùng Nordschwarzwald Hình 9: Phân tích giá trị tiếng ồn vùng Gebhardshain 90 Ảnh hưởng bóng râm chuyển động thiết bị phát điện sử dụng sức gió gây Ở thời tiết có nhiều nắng thiết bị WEA công trình xây dựng khác tạo vùng bóng râm (không có ánh nắng) Đặc biệt cánh quạt quay tạo bóng râm chuyển động, có nghĩa xét với điểm cố định tạo hiệu ứng chuyển đổi nhanh vùng bóng râm (không có ánh nắng) vùng có ánh nắng Nếu người hay loại vật phải chịu hiệu ứng chuyển đổi nhanh nói hay nói cách khác chịu tượng bóng râm chuyển động thời gian dài chắn cảm thấy khó chịu, bị quấy rầy Chính cần trọn vị trí đặt thiết bị WEA thích hợp cần giữ khoảng cách tối thiểu cần thiết tới khu vực dân cư nhằm giảm thiểu ảnh hưởng bóng râm chuyển động thiết bị WEA gây Ở CHLB Đức, giá trị tiêu chuẩn cho phép xuất lâu bóng râm chuyển động sau: • Thời gian xuất bóng râm chuyển động tối đa 30 phút ngày tối đa 30 năm Trong số trường hợp cần thiết WEA lắp đặt thêm thiết bị dừng hoạt động tự động nhằm đảm bảo xuất hiệu ứng „Bóng râm chuyển động“ nằm phạm vi cho phép Hiệu ứng phản xạ ánh sáng từ cánh quạt quay thiết bị WEA ngày khắc phục cánh quạt phủ màu không phản xạ ánh sáng Nhằm xác định ảnh hưởng hiệu ứng „Bóng râm chuyển động“ nói trên, việc phân tích hiệu ứng thực ←Hình 10: Phân tích hiệu ứng bóng râm chuyển động vùng Nordschwarzwald ←Hình 11: Lịch xuất hiệu ứng bóng râm chuyển động vùng ← Nordschwarzwald Ảnh hưởng tới giới động vật 5.1 Khái quát chung Các ảnh hưởng lên người giảm thiểu cách nhờ biện pháp sau đây: 91 - Đảm bảo tiêu chuẩn theo quy định - Đảm bảo khoảng cách tối thiểu tới khu vực dân cư - Đảm bảo tình trạng kỹ thuật ổn định Tuy nhiên tiêu chuẩn nói chưa ý tới ảnh hưởng lên loài vật Chính ảnh hưởng lên loại vật cần phải quan tâm nghiên cứu riêng cụ thể cho loại vật xác định Vấn đề có kết ảnh hưởng thiết bị WEA lên loại vật cụ thể 5.2 Tác động loại chim 5.2.1 Giới thiệu chung Một vấn đề mà thiết bị WEA gây cho loài chim loài chim bị va chạm vào cánh quạt quay lắp rotor đỉnh cánh quạt quay xuất vận tốc dài lên đến 400 km/h Ngoài mối nguy hiểm va chạm xuất nguy di trú sang địa điểm khác loài chim Nguy xuất phát từ nguyên nhân loài chim tìm cách bay với khoảng cách đủ lớn an toàn cách xa nơi có thiết bị WEA Ngoài nguy di trú sang địa điểm khác nói có liên quan đến nguyên nhân khác tìm thực ăn đặc tính sinh sản 5.2.2 Tác động di trú loài chim Nhưng khu vực có nhiều thiết bị WEA (còn có tên gọi công viên WEA) hình dung hàng rào chắn ngắn cản xuất hay di trú loài chim Nhưng hàng rào chắn vô hình buộc loài chim phải bay vòng để tránh, điều khiến loài chim phải tiêu tốn lượng ảnh hưởng tới di trú loài chim Điều nghiêm trọng trường hợp thời tiết xấu mà loài chim buộc phải bay thấp thường lệ Ở CHLB Đức số loài chim ngỗng, sếu, chim cao cẳng số loài chim hót phải chịu ảnh hưởng Các ảnh hưởng rào chắn chứng minh tạm thời 81 kiểu di trú loài chim Cần thiết phải thiết lập khu vực di trú cho loại chim mà thiết bị WEA Ngoài thông qua việc quan sát chi tiết di trú loài chim vào mùa xuân mùa thu thu đánh giá cụ thể vấn đề di trú loài 92 chim Hình 12: Đường bay di trú loài chim vào mùa thu công viên WEA Alpenrod Hình 13: Đường bay di trú loài sếu công viên WEA Alpenrod 5.2.3 Tác động sinh sản loài chim Ảnh hưởng thiết bị WEA tới đặc tính sinh sản loài chim khác Một số loài chim định phạm vi chịu ảnh hưởng hiệu ứng „bóng râm chuyển động“ WEA không sinh sản Đối với số loài chim khác xuất hiện tượng di chuyển khỏi khu vực có thiết bị WEA (đặc tính thích nghi sinh tồn) Tuy nhiên số loài chim khác thông qua việc giám sát kết luận rằng, số lượng chim sinh sản tăng lên rõ rệt sau lắp đặt thiết bị WEA so với trước lắp đặt thiết bị WEA Các kết qua thu thập đặc tính sinh sản loài chim mùa sinh sản từ tháng đến tháng quan trọng mối quan hệ thiết bị WEA đặc tính sinh sản loài chim Hình 14: Các sinh sản loài chim loài chim khách công viên gió Alpenrod Ngoài lựa chọn vị trí đặt thiết bị WEA cần ý giữ khoảng cách tối thiểu tới tổ loài chim nhạy cảm Chẳng hạn với loài diều hâu đỏ, khoảng cách tối thiểu 1500 m nhằm đảm bảo nước Đức quê hương di trú loài chim 5.2.4 Các va chạm Cho đến thời điểm có nghiên cứu số lượng chim không may mắn bị va cham với rotor Ngoài có khó khăn việc xác định số lượng chim không may mắn bị va cham với rotor, có nhiều khả loài thú ăn thịt ăn thịt chim không may mắn , Ngoài nghiên cứu thực thời điểm cho kết khác Về có địa điểm mà khả xảy va cham cao chứng minh Tuy nhiên nghiên cứu mối nguy hiểm va chạm thường đánh giá mức mối nguy hiểm 93 giảm thiểu nhiều thông qua việc lựa chọn địa điểm cách thích hợp Các loại chim khác có phản ứng khác nguy va cham với cánh quạt rotor Có mối nguy hiểm lớn cho loài chim săn mồi diều hâu đỏ hay đại bàng trắng chúng có sợ hãi thường có xu hướng muốn „chơi“ với rotor thiết bị WEA 5.2.5 Kết Các nghiên cứu thông qua việc lựa chọn địa điểm thích hợp việc khảo sát kỹ điểu học cho địa điểm xác định ảnh hưởng tiêu cực thiết bị WEA loài chim giảm thiểu 5.3 Tác động loài dơi Bên cạnh loài chim loài dơi gặp nguy hiểm chúng có khả bị vào vùng hoạt động rotor Các nguy va chạm diễn hoạt động di trú săn mồi loài dơi Cũng tương tự loài chim, loài dơi số địa điểm xác định tỷ lệ tổn thất va cham cao Chính vay việc lựa chọn địa điểm thích hợp ưu tiên số Trước tiến hành lắp đặt thiết bị WEA , việc thu thấp số liệu số lượng loài dơi địa điểm xác định ví dụ khu vực rừng thực Hình 15: Các chứng máy dò loài dơi khu vực công viên gió khu vực Nordschwarzwald Diễn biến loài dơi đánh giá Nếu kết có lo lắng số lượng vụ va chạm tương đối lớn địa điểm chọn cần phải bỏ qua Trong trường hợp giới hạn, CHLB Đức việc tiến hành giám sát loài dơi thực sau xây dựng khu công viên gió Công việc giám sát tiến hành liên tục thời gian dài, kiểm tra xem liệu vụ va chạm có xảy hay không Ngoài phải xác định thêm, điều kiện thời tiết tốc độ gió số lượng vụ va cham tăng mạnh lên Các kết nghiên cứu trước số lượng vụ va chạm cao vào tháng tháng với tốc độ gió nhỏ 6m/s Ở tốc độ gió cao loài dơi tìm cách tránh khỏi vùng quay rotor 94 Nếu kết xác nhận xác trình giám sát loài dơi khoảng thời gian tốc độ gió nhỏ m/s thiết bị WEA cần phải ngừng không hoạt động Các tác động khác 6.1 Hiện tượng băng bị rơi bị văng từ cánh rotor Ở vùng khí hậu lạnh xuất hiện tượng tạo thành băng cánh quạt rotor Hiện tượng thường đặc biệt hay xuất với điều kiện gió yếu thời tiết lạnh ẩm ướt (< °C) Những điều kiện thường hay xuất số vùng định nước Đức Sau thiết bị WEA bắt đầu quay băng bị văng xa Trong số trường hợp băng văng xa đến hàng trăm mét Đối với khu vực khoảng cách từ thiết bị WEA tới đường phố, đường sắt, hệ thống dây dẫn điện cần phải tăng lên Đối với vùng mà có nguy xuất nguy hiểm từ băng cánh rotor cao thiết bị trường hợp cần thiết dừng hoạt động để kiểm tra sau cho hoạt động lại nhằm tránh tai nạn 6.2 Hệ thống đèn chiếu dẫn đường cảnh báo Các thiết bị WEA cao đến 200 m Nhằm cảnh bảo kịp thời cho máy bay hoạt động điều kiện tầm nhìn hạn chế, thiết bị WEA lắp hệ thống đèn chiếu dẫn đường cảnh báo (Chiếu sáng thông qua đèn cảnh báo) giống đèn hải đăng hàng hải Nhằm hạn chế tới mức tối đa ảnh hưởng hệ thống gây cho dân cư xung quanh, số biện pháp sau thực hiện: - Đồng hoá hệ thống đèn chiếu dẫn đường cảnh báo - Thay đổi cường độ chiếu sáng tương ứng với điều kiện tầm nhìn ví dụ cường độ cao điều kiện thời tiết sương mù cường độ chiếu sáng thấp điều kiện thời tiết sáng sủa Kết luận Các tác động thiết bị phát điện chạy lượng gió (WEA) môi 95 trường kiểm tra đánh giá chi tiết gắn với việc lựa chọn địa điểm Đối với việc lựa chọn địa điểm định sẵn, thông qua việc lập kế hoạch tốt biện pháp kỹ thuật thích hợp, ảnh hưởng thiết bị WEA tới môi trường giảm thiểu CÁCH THỰC TIẾN HÀNH LỰA CHỌN ĐỊA ĐIỂM THỰC TẾ Ulrich Eyman Mục lục Giới thiệu tổng quan Đánh giá địa điểm mặt rộng rãi Đánh giá địa điểm mặt địa phương (vùng) Thu hồi diện tích thích hợp cho việc sử dụng thiết bị WEA vùng 4.1 Đặt vấn đề 4.2 Các sở 4.3 Các điều kiện biên 4.4 Thu hồi địa điểm Tiền kiểm tra phạm vi địa điểm lựa chọn Khái niệm thiết bị địa điểm 6.1 Mục tiêu 6.2 Các sở 6.3 Thiết lập khái niệm „địa điểm“ Lập kế hoạch thiết bị Kết luận 96 Giới thiệu tổng quan Việc lựa chọn địa điểm việc quy hoạch địa điểm thích hợp đóng vai trò định - Việc giảm thiểu ảnh hưởng công viên gió tới môi trường, sở nhằm nâng cao chấp thuận người dân thiết bị WEA - Sự thành công mặt kinh tế dự án - Việc hoạt động cố thiết bị WEA Thông qua biện pháp lựa chọn địa điểm loại bỏ vấn đề ảnh hưởng tiêu cực tới hoạt động thiết bị WEA sau Trong khuôn khổ việc quy hoạch địa điểm cần phải ý lại tới tất điểm quan trọng nêu diễn văn „Các tác động thiết bị phát điện sử dụng lượng gió (WEA) tới môi trường xung quanh“ Việc lựa chọn địa điểm quy hoạch địa điểm tiến hành nhiều mức khác nhau: - Đánh giá địa điểm mặt rộng rãi Quan sát cấp độ địa phương vùng có gió mạnh Tiền kiểm tra địa điểm Thu hồi địa điểm Khái niệm thiết bị Nghiên cứu chi tiết địa điểm thực tế Tối ưu hoá khái niệm địa điểm 97 Đánh giá địa điểm mặt rộng rãi Đối với nước chưa có kinh nghiệm với thiết bị WEA trước hết cần phải thu thập liệu đánh giá tình hình gió tạo gió vùng riêng biệt Việc diễn dựa liệu khí tượng có sẵn Thực tế tất nước có trạm quan trắc khí tượng Những trạm thu thập liệu khí tượng vận tốc gió hướng gió khoảng thời gian dài Những giá trị giúp tạo nên sở cho việc đánh giá địa điểm mặt rộng rãi Nhược điểm trạm quan trắc khí tượng thường bố trí nằm gần viện khí tượng, kho Chính trạm quan trắc khí tượng thường nằm cách xa vùng đất tiềm cho việc sử dụng thiết bị WEA Ngoài có nhược điểm việc đo thu thập liệu tiến hành cột đo có chiều cao nhỏ 10 m Chính liệu có sẵn phải đánh giá chuyên gia tính chuyển đổi cho chiều cao trục rotor thường từ 60 đến 140 m Trong trường hợp tiện lợi liệu nằm dạng đồ gió toàn vùng, giúp cho người có manh mối cho việc lựa chọn vùng có tiềm phù hợp Ảnh 1: Bản đồ gió Việt Nam độ cao 65 m Tuy nhiên liệu thường „thô“ không xác nên việc sử dụng lại liệu cần phải kiểm tra kỹ lưỡng Ở mức độ định cần phải tiến hành kiểm tra diện tình trạng hệ thống lưới điện cao (110 kV) Các vùng miền nơi khả thiết lập hệ thống cung cấp điện không thích hợp cho việc xây dựng thiết bị WEA Điều tương tự cho phương tiện giao thông hạng nặng Đánh giá địa điểm mặt địa phương (vùng) Những vùng miền có nhiều gió có hệ thống sở hạ tầng giao thông đạt yêu cầu nghiên cứu tiếp xem có thích hợp địa điểm cho việc sử dụng thiết bị WEA hay không Mục tiêu đặt phải tìm địa điểm thích hợp Chính cần kiểm tra tiêu chuẩn sau 98 a) Đánh giá tỷ lệ gió Cơ sở: Bản đồ địa hình 3D (Bản đồ topography) với đường đồng mức Tỷ lệ xích: : 100 000 đến 200 000 Trước hết cần khảo sát khu vực sau đây: • Khu vực bờ biển , ví dụ khu vực biển Mui Né Việt Nam có tốc độ gió cao 10 m/s • Vùng nội địa Những vị trí cao nơi có dòng lưu thông không khí tự có tượng núi chuyển dịch b) Xác định biểu diễn vùng không thích hợp dụ vùng cấm bảo vệ hay vùng có giới hạn sở hạ tầng Có thể liệt kê vùng sau : • Vùng bảo tồn thiên nhiên hay vùng bảo tồn cảnh quan • Vùng bay chim hay bảo tồn loài chim • Vùng có giới hạn sở hạ tầng khu vực sân bay với đường bay vào máy bay, khu vực quân c) Lựa chọn khu vực có diện tích lớn công trình nhà Đối với khu vực nói chung (không kể khu vực bảo vệ đặc biệt nêu mục b) cần phải dựa vào số lượng thiết bị WEA lắp đặt để xác định xem vùng có diện tích trống lớn công trình xây dựng nhà hay không Quan trọng phải không tồn công trình xây dựng cá nhân điền trang hay nhà nghỉ Diện tích bề mặt cần phải đảm bảo từ 12 đến 14 hecta thiết bị WEA có công suất từ đến MW Ghi nhận diện tích thích hợp cho việc sử dụng thiết bị WEA vùng 4.1 Đặt vấn đề: 99 Ở khu vực có diện tích lớn thích hợp cho việc sử dụng thiết bị WEA cần phải xác định địa điểm thích hợp cụ thể 4.2 Các sở • Bản đồ topography với tỷ lệ xích 1: 25 000 / 50 000 • Bản đồ địa giới với tỷ lệ xích 1: 2000 / 5000 với thông tin xác về: - Khu vực dân cư - Các công trình xây dựng cá nhân - Khu vực công nghiệp thương mại - Cơ sở hạ tầng đường phố, đường giao thông, đường sắt, hệ thống dẫn (điện, gas) - Các thông tin phụ khác tuyến thông tin liên lạc Ngoài phải có thông tin sau đây: • Các khu vực cấm bảo vệ với tỷ lệ nhỏ (Động vật, thực vật, khảo cổ học) • Địa chất, mực nước ngầm khu vực bảo tồn tài nguyên nước 4.3 Các điều kiện biên: Những điều kiện biên sau cần phải làm sáng tỏ: • Các khoảng cách tới công trình nhà ở, nhà cá nhân khu vực công nghiệp thương mại bắt buộc phải đảm bảo theo luật định ( Ở Đức khoảng cách thường từ 500 đến 1000m) • Các khoảng cách tới mảnh đất lân cận hay công trình xây dựng lân cận cần phải đảm bảo theo luật định (Ở Đức khoảng cách tính theo công thức sau : chiều cao trục + 0,25 x bán kính rotor + bán kính rotor • Các khoảng cách tới phố chính, đường sẵn hay đường dây cung cấp điện quan trọng tính theo công thức sau đây: chiều cao trục + bán kính rotor Khoảng cách cần phải tăng lên số trường hợp đặc biệt xuất mối nguy hiểm bắn từ cánh quạt rotor (không liên quan đến Việt nam) 100 • Các khoảng cách tới khu vực bảo vệ quan trọng xác định dựa theo chấp thuận nhà chức trách 4.4 Ghi nhận địa điểm: Để xác định địa điểm cụ thể với khoảng cách biên giới xác cần phải thực biện pháp sau đây: a) Vẽ khoảng cách tới khu vực dân cư, công trình xây dựng cá nhân, khu vực công nghiệp thương mại dựa theo •Các thông tin phụ thuộc vào vùng đất •Việc đảm bảo giá trị cho phép tiếng ồn hiệu ứng „Bóng râm chuyển động“ (Căn vào giá trị kinh nghiệm) Ví dụ giá trị kinh nghiệm tiếng ồn thường phụ thuộc vào kiểu thiết bị WEA, số lượng thiết bị độ lớn thiết bị Những giá trị kinh nghiệm sau: Ví dụ 1: Khoảng cách đảm bảo tiếng ồn cho phép thiết bị WEA có công suất hộp số MW Giá trị tiếng ồn cho phép 45 dB (A) Khoảng cách tới khu vực dân cư từ 600 m đến 800 m 40 dB (A) từ 800 m đến 1000 m 35 dB (A) từ 1000 đến 1200 m Ví dụ 2: Khoảng cách đảm bảo hiệu ứng „Bóng râm chuyển động“ cho phép thiết bị WEA có công suất hộp số MW Chiêu cao tổng Đông cộng Tây [m] thiết bị Hiệu ứng “Bóng râm chuyển động“ theo hướng / Đông Bắc [m] Đông Nam / Tây Bắc / Tây Nam [m] Bắc [m] 101 170 m 800 -100 140 m 600 -800 100 m 400 -600 khoảng 1.000 khoảng 900 khoảng 600 400 500 300 400 300 400 – khoảng 1.000 – khoảng 900 – khoảng 700 b) Vẽ khoảng cách tới công trình sở hạ tầng (Đường phố, đường sắt, hệ thống đường dây cung cấp điện) Về mặt nguyên tắc cần quan tâm đến chiều cao trục bán kính rotor Ví du: 100 m + 40 m = 140 m 125 m + 45 m = 170 m c) Vẽ khoảng cách tới công trình sở hạ tầng thêm vào khác Tiền kiểm tra phạm vi địa điểm lựa chọn Để nhận biệt kịp thời điểm đặc biệt, giới hạn hay hạn chế địa điểm cần phải tiến hành việc khảo sát kiểm tra địa điểm kỹ lưỡng Trong số trường hợp riêng biệt việc đánh giá tiền kiểm tra phải thực nhờ vào chuyên gia Ví dụ Đức trường hợp liên quan đến di trú, sinh sản loài chim hay phạm vi tác động loài dơi coi trường riêng biệt nói Việc tiền nghiên cứu tiền kiểm tra địa điểm lựa chọn giúp cho nhận biết kịp thời khắc phục vấn đề tồn Ngoài trường hợp không khắc phục giúp cho loại bỏ sớm địa điểm khỏi danh sách lựa chọn, giúp tiết kiệm chi phí lớn Khái niệm thiết bị địa điểm 6.1 Mục tiêu Thiết lập khái niệm thiết bị xác theo địa điểm xác định 6.2 Các sở: 102 • Bản đồ địa giới, đồ địa với tỷ lệ : 1000 / 2000 khu vực tổng thể bao gồm cá vùng xung quanh lân cận • Bản đồ topography với tỷ lệ xích : 25 000 6.3 Thiết lập khái niệm „địa điểm“ Việc vẽ xác vị trí thiết bị WEA với kích thước số cụ thể sở cho việc xin cấp phép Việc vẽ xác thực theo số quy tắc sau đây: - Khoảng cách thiết bị vuông góc với hướng gió đến lần đường kính rotor - Khoảng cách thiết bị dọc theo hướng gió đến lần đường kính rotor Nếu điều kiện cho phép thiết bị WEA phải đặt vị trí tối ưu cho việc kết nối vào mạng lưới cung cấp điện Hơn cần phải ý đảm bảo khoảng cách từ thiết bị WEA đến khu vực xung quanh theo luật định lớn Để thu khái niệm „Địa điểm“ tối ưu mặt suất cần phải tạo nhiều phương án phương án phải tính toán qua mặt tỷ suất tác động (tỷ số lượng thực tế mà WEA tạo lượng lớn mặt lý thuyết mà WEA tạo ra) với chương trình máy tính đặc biệt Trong trường hợp tỷ suất tối thiểu phải đạt 93 % tốt phải lớn 95% Lập kế hoạch thiết bị Trong khuôn khổ việc lập kế hoạch, tất đánh giá chi tiết tác động nêu tới môi trường biên soạn: - Phân tích tiếng ồn Phân tích hiệu ứng „Bóng râm chuyển động“ Phân tích cảnh ảnh cảnh quan phong cảnh Nghiên cứu loại vật gặp nguy hiểm Các tác động tới khu vực bảo vệ, bảo tồn Kết luận 103 Việc lựa chọn địa điểm khái niệm “Thiết bị” mặt có ảnh hưởng lớn tới tác động môi trường, mặt khác có ảnh hưởng lớn tới tính kinh tế thiết bị Vị việc lựa chọn địa điểm phải chiếm vị trí ưu tiên hàng đầu Khi kiểm tra khảo sát địa điểm cần phải quan tâm đặc biệt tới sở hạ tầng hệ thống dây cáp để cung cấp điện mạng lưới đường phố Thực tế chứng minh việc lựa chọn địa điểm phải tiến hành thành nhiều bước Ở bước cần phải cố đạt mức độ khảo sát kỹ Dựa theo kinh nghiệm thực tế với cách thức tiến hành tiết kiệm lớn chi phí đầu tư phát triển 104 [...]... phía Nếu như có được các hợp đồng dịch vụ thì có thể coi giao dịch chuyển giao thiết bị căn cứ theo các qui định của luật pháp được hoàn tất 33 Người cung cấp năng Căn cứ theo luật về các nguồn năng lượng mới có tính tái lượng tạo EEG thì nhà cung cấp năng lượng có trách nhiệm tiếp nhận nguồn điện năng được tạo ra từ năng lượng gió với một mức giá phù hợp xác định Người chủ các thiết bị WEA có quyền đưa... WKA) 1.3 Các đối tác tham gia và nhiệm vụ của các đối tác 1.4 Luật công ty và luật hợp đồng 2 Tính kinh tế của các dự án Phát điện sử dụng năng lượng gió“ 2.1 Các mong đợi về mặt kinh tế 2.2 Chi phí đầu tư 2.3 Chí phí vận hành 2.4 Các khả năng của việc tối ưu hoá lợi suất 3 Nguồn tài chính của các dự án Phát điện sử dụng năng lượng gió” 3.1 Nguồn tài chính cho việc phát triển dự án 3.2 Nguồn tài... dụng năng lượng gió“ Quá trình phát triển của việc sự dụng năng lượng gió nhằm sản xuất ra điện năng đã bắt đầu vào những năm 70 với những thí nghiệm đầu tiên Tuy nhiên sự phát triển bùng nổ của lĩnh vực này diễn ra vào những năm 80 Trong khoảng thời gian này, người ta bắt đầu thực hiện tài trợ cho những nghiên cứu sử dụng năng lượng gió để tạo ra năng lượng điện Với luật cung cấp điện ra đời vào năm... của các nguồn cung cấp năng lượng chủ yếu khác cũng như sự thay đổi về khí hậu của trái đất Chương đầu tiên của bài giảng về „Kinh tế và tài chính của năng lương gió“ sẽ chuyển giao cho người nghe một vài dữ kiện lịch sử cũng như các kiến thức cơ sở về chủ đề này 1.1 Các dữ liệu lịch sử về sử phát triển của Phát điện sử dụng năng lượng gió“ 1.1.1 Quá trình phát triển lịch sử của Phát điện sử dụng năng. .. án 3.3 Nguồn tài trợ và các phụ cấp 4 Bài tập 5 Phụ lục 18 1 Những kiến thức cơ bản Việc sử dụng năng lượng của gió nhằm tạo ra năng lượng cần thiết cho cuộc sống của con người đã có truyền thống lâu đời, hàng nghìn năm Trong vòng hai thập kỷ vừa qua, quá trình sử dụng năng lượng gió để sản xuất điện và để tạo ra các nguồn nhiệt đã trải một quá trình phục hưng bền vững chưa từng có Điều này bắt nguồn. .. giới thì doanh thu của các công ty từ khoảng trên 6 tỷ Euro vào năm 2004 đã tăng lên vào khoảng 18 tỷ Euro vào năm 2007 Nhờ vào sự phát triển ở quy mô lớn này mà có thể tạo ra được nhiều chỗ làm việc mới Ở Đức vào năm 2006 có hơn 70000 người làm việc trong lĩnh vực năng lượng sức gió Ngoài ra theo tính toán vào năm 2020 phải tạo ra được 112 000 chỗ làm việc trong lĩnh vực năng lượng sức gió Hình vẽ:... có thể tìm ra được các địa điểm mà ở đó về cơ bản có khả năng sử dụng các thiết bị WEA và có vẻ là sẽ hứa hẹn các thành công Sau đó việc lập kế hoạch xin phép sẽ diễn ra dựa trên các cơ sở đã được đảm bảo chắc chắn ở bước làm việc tiếp theo 24 Tiêu chuẩn Thông tin Vị trí ngoài trời nếu có thể thì nằm ở những địa điểm cao Ít có sự chiếu trực giao chuyển động, ví dụ không có những thung lũng sâu Ít có. .. giúp đỡ của các mô hình tương ứng cũng như các hiểu biết về các thông số khác nhau ví dụ hướng gió có thể xác định được sự mất mát về năng lượng 17 KINH TẾ VÀ TÀI CHÍNH Wolfgang Fettig Mục lục 1 Những kiến thức cơ bản 1.1 Các dữ liệu lịch sử về sự phát triển của Phát điện sử dụng năng lượng gió“ 1.2 Các giai đoạn dự án để phát triển một „Công viên gió“ (1 địa điểm tập trung rất nhiều thiết bị phát điện... suất của những thiết bị được lắp đặt cỡ trung vào khoảng 2 MW và những thiết bị cỡ lớn có thể có công suất lên đến 6 MW (Xem hình vẽ) Hình vẽ: Công suất lắp đặt trung bình trên mỗi thiết bị phát điện sử dụng năng lượng gió WEA và hàng năm ở Đức (Nguồn: Viện năng lượng gió CHLB Đức DEWI GmbH, 2007) Một sự phát triển tương tự về mặt công suất có thể thấy ở chiều cao của trục và đường kính của rotor Các thiết... hiện nay ở Đức có khoảng 18685 thiết bị WEA với công suất lắp đặt vào khoảng 20621 MW Như vậy ở Đức năng lượng gió giúp đáp ứng được 5.7% năng lượng điện tiêu thụ Hình vẽ: Quá trình phát triển của công suất được lắp đặt trên toàn thế giới (Nguồn: Nghiên cứu về năng lượng gió 2006, viên năng lượng gió CHLB Đức DEWI GmbH) 1.1.2 Quá trình phát triển kỹ thuật của thiết bị phát điện sử dụng năng lượng gió 20 ... 1.4.1.4 Luật lượng/ Luật cung cấp Năng lượng điện tạo từ gió (cũng giống hình thức lượng có tính tái tạo khác) đạt phát triển nhanh chóng nhờ vào biện pháp can thiệp phú lên kinh tế lượng (ví dụ... thức sở chủ đề 1.1 Các liệu lịch sử sử phát triển Phát điện sử dụng lượng gió“ 1.1.1 Quá trình phát triển lịch sử Phát điện sử dụng lượng gió“ Quá trình phát triển việc dụng lượng gió nhằm sản... lượng xenlulo: - Tạo lượng cách đốt - Tạo lượng cách lên men 1.6.2 Sự cháy hợp chất hữu Khoảng 80% chất hữu sẵn có có cấu tạo từ gỗ chất hữu đốt nhằm tạo lượng Năng lượng tạo từ trình đốt cháy sử