Đồ án Thiết kế giáo trình cho bộ môn năng lượng tái tạo (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Thiết kế giáo trình cho bộ môn năng lượng tái tạo (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ GIÁO TRÌNH CHO BỘ MÔN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO GVHD: TS. VÕ VIẾT CƯỜNG SVTH: TRƯƠNG QUYẾT TIẾN 12142347 S K L 0 0 4 6 8 7 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2016
2. CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Trương Quyết Tiến MSSV: 12142347 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện-Điện tử Lớp: 12142CLC Giảng viên hướng dẫn: TS. Võ Viết Cường ĐT: 0986523475 Ngày nhận đề tài: 16/03/2016 Ngày nộp đề tài: 20/6/2016 1. Tên đề tài: Thiết kế giáo trình cho bộ môn năng lượng tái tạo. 2. Các số liệu, tài liệu ban đầu: 3. Nội dung thực hiện đề tài: 4. Sản phẩm: TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN i
3. CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ và tên Sinh viên: Trương Quyết Tiến MSSV: 12142347 Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điện - Điện tử Tên đề tài: Thiết kế giáo trình cho bộ môn năng lượng tái tạo Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: TS. Võ Viết Cường NHẬN XÉT 1. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: 2. Ưu điểm: 3. Khuyết điểm: 4. Đề nghị cho bảo vệ hay không? 5. Đánh giá loại: 6. Điểm: (Bằng chữ: ) Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20 Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) ii
4. CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ và tên sinh viên: Trương Quyết Tiến MSSV: 12142347 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện-Điện tử Tên đề tài: Thiết kế giáo trình cho bộ môn năng lượng tái tạo. Họ và tên giáo viên phản biện: TS. Lê Mỹ Hà NHẬN XÉT 7. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: 8. Ưu điểm: 9. Khuyết điểm: 10. Đề nghị cho bảo vệ hay không? 11. Đánh giá loại: iii
5. 12. Điểm: (Bằng chữ: ) Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20 Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) iv
6. LỜI CẢM ƠN Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của thầy và bạn bè. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy TS. Võ Viết Cường, giảng viên khoa Đào tạo chất lượng cao - trường Đại học Sư phạm kĩ thuật Thành phố Hồ Chí minh, người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và cho em rất nhiều và cung cấp cho em các tài liệu tham khảo trong suốt quá trình làm khoá luận. Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường Đại học Sư phạm kĩ thuật Thành phố Hồ Chí Minh nói chung, các thầy cô trong khoa Đào tạo chất lượng cao nói riêng đã dạy dỗ cho em kiến thức về các môn đại cương cũng như các môn chuyên ngành, giúp em có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập. Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, đã luôn tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp. TP HCM, ngày tháng năm 2016 Sinh viên v
7. TÓM TẮT BẰNG TIẾNG VIỆT Những năm gần đây, vấn đề năng lượng là một trong những mối quan tâm lo ngại lớn đối với thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng. Việc nguồn nhiên liệu thô đang dần cạn kiệt do mức độ khai thác và sử dụng quá nhiều cộng với những hệ lụy xấu ảnh hưởng đến môi trường do lượng khí thải khi sử dụng nhiên liệu gây ra và nhiều vấn đề liên quan tới việc an ninh năng lượng của nhiều nước trên thế giới cho nên việc tìm kiếm một nguồn năng lượng mới dồi dào và ít gây ô nhiễm môi trường là nhiệm vụ quan trọng và cần thiết. Học phần “ Năng lượng tái tạo ” trang bị cho sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Điện-Điện tử những kiến thức cơ bản về: tổng quan về năng lượng trên thế giới và Việt Nam, các dạng năng lượng tái tạo hiện nay; các công nghệ khai thác;cách tính toán và thiết kế của một số dạng năng lượng tái tạo như mặt trời, gió, sinh khối. Đồng thời giúp người đọc hiểu thêm về tầm quan trọng của năng lượng tái tạo cũng như việc áp dụng nó vào cuộc sống hàng ngày. Dựa trên yêu cầu đó của học phần, đồ án sẽ đi vào tìm hiểu, đánh giá một số dạng năng lượng sạch bao gồm: năng lượng mặt trời, gió, sinh khối, địa nhiệt, thủy điện, năng lượng từ sóng biển và thủy triều và những ứng dụng của các dạng năng lượng đó trong lĩnh vực khai thác năng lượng để tạo ra điện năng hay phục vụ nhiều nhu cầu khác của con người. Sau đó từ những kiến thức đã được tổng hợp và tìm hiểu biên soạn lại thành một giáo trình nhằm phục vụ việc giảng dạy học phần. Cuốn tóm tắt này sẽ tóm tắt lại mục đích của từng chương trong giáo trình và cách để thực hiện mục đích đó, giúp người đọc có thể tiếp cận giáo trình nhanh nhất. vi
8. DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT NLTT: Năng lượng tái tạo NLMT: Năng lượng mặt trời NL: Năng lượng vii
9. DANH MỤC BẢNG BIỂU BẢNG TRANG Bảng 3.1 Số giờ nắng trung bình trong năm tại một số địa phương 10 Bảng 3.2 Tên và công suất một số thiết bị trong nhà 12 Bảng 4.1 Mười nhà máy thuỷ điện lớn nhất xếp theo công suất 13 Bảng 4.2 Tổng chi phí đầu tư của thủy điện 14 viii
10. DANH MỤC HÌNH VẼ HÌNH TRANG Hình 1.1 Nhu cầu năng lượng trên thế giới 1 Hình 1.2 Biểu đồ biểu thị mức tiêu thụ các dạng NL trên thế giới 2 Hình 3.1 Nguyên lý hoạt động của máy nước nóng 6 Hình 3.2 Các bộ phận của ông solatube ánh sáng 7 Hình 3.3 Hệ thống pin NLMT 8 Hình 3.4 Lưu đồ thiết kế hệ thống pin NLMT 8 Hình 6.1 Lưu đồ khối của mô hình không hòa lưới 18 Hình 6.2 Lưu đồ khối của mô hình hòa lưới 18 Hình 6.3 Mô hình hòa lưới có dự phòng 19 Hình 6.4 Mô hình bơm trữ năng 19 Hình 6.5 Lưu đồ thiết kế hệ thống điện gió 20 Hình 8.1 Biểu đồ biểu thị sự đóng góp của năng lượng sinh khối 22 Hình 8.2 Quy trình xử lý nhà máy phát điện trấu và bã mía 24 Hình 8.3 Chu trình công nghệ khí hóa sinh khối BIG/CCa 25 Hình 8.4 Chu trình công nghệ khí hóa sinh khối BIG/CCp 25 Hình 9.1 Mô hình tam giác để đưa ra quyết định và tiếp tục đánh giá . 27 Hình 10.1 Dự báo gia tăng của mực nước biển 28 ix
11. ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN 1. Tên học phần: Năng lượng tái tạo Mã học phần: RENE321745 2. Tên Tiếng Anh: Renewable Energy 3. Số tín chỉ: 2 (2:0:4) (2 tín chỉ lý thuyết, 0 tín chỉ thực hành/thí nghiệm) Phân bổ thời gian: 15 tuần (2 tín chỉ lý thuyết + 0 tín chỉ thực hành + 4 tiết tự học/tuần) 4. Các giảng viên phụ trách học phần 1/ GV phụ trách chính: TS. Võ Viết Cường 2/ Danh sách giảng viên cùng GD: Ths. Lê Tấn Thanh Tùng 5. Điều kiện tham gia học tập học phần Môn học tiên quyết: Không Môn học trước: Hệ thống điện 6. Mô tả học phần Học phần trang bị cho sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Điện-Điện tử những kiến thức cơ bản về: năng lượng và năng lượng tái tạo, nguồn gốc các loại năng lượng tự nhiên; khai thác các nguồn năng lượng tái tạo: mặt trời, gió, sinh khối, thủy điện, thủy triều, sóng biển, pin nhiên liệu; đánh giá khí thải vòng đời (LCA), cơ chế phát triển sạch (CDM). x
12. 7. Mục tiêu học phần Mục tiêu Mô tả Chuẩn đầu ra CTĐT G1 Kiến thức chuyên môn trong lĩnh vực năng 1.2, 1.3,1.4 lượng tái tạo như: năng lượng và năng lượng tái tạo; nguồn gốc các loại năng lượng tự nhiên; khai thác các nguồn năng lượng tái tạo: mặt trời (PV), gió, sinh khối, thủy điện, thủy triều, sóng biển, pin nhiên liệu; đánh giá khí thải vòng đời (LCA), cơ chế phát triển sạch (CDM). G2 Khả năng phân tích, giải thích và lập luận, giải 2.1, 2.2, 2.3, quyết các vấn đề liên quan đến năng lượng và 2.4, 2.5 năng lượng tái tạo. G3 Kỹ năng làm việc nhóm, giao tiếp và khả năng 3.1, 3.2, 3.3 đọc hiểu các tài liệu kỹ thuật bằng tiếng Anh. G4 Khả năng lập hồ sơ dự án năng lượng tái tạo. 4.4, 4.6 xi
13. 8. Chuẩn đầu ra của học phần Chuẩn đầu ra Mô tả Chuẩn đầu HP (sau khi học xong môn học này, người học có ra CDIO thể:) G G1.1 Nhận thức rõ những vấn đề của năng lượng 1.2, 1.3, 1.4 1 và năng lượng tái tạo trên thế giới và Việt Nam: nguy cơ, thách thức. G1.2 Hiểu biết về nguồn gốc các loại năng lượng 1.2, 1.3,1.4 tự nhiên. G1.3 Hiểu biết về các nguồn năng lượng tái tạo: 1.2, 1.3,1.4 mặt trời, gió, sinh khối, thủy điện, thủy triều, sóng biển, pin nhiên liệu. G1.4 Hiểu biết về đánh giá khí thải vòng đời (LCA), 1.2, 1.3,1.4 cơ chế phát triển sạch (CDM). G G2.1 Phân tích chu trình năng lượng của trái đất; 1.2, 1.3, 2.1, 2 mối liên quan giữa năng lượng – môi trường – 2.2 phát triển bền vững. G2.2 Phân tích ưu nhược điểm về kỹ thuật, kinh 1.2, 1.3, 1.4, tế, môi trường của các hệ thống phát điện truyền 2.1, 2.2 thống, đồng phát nhiệt - điện (Co - Generation). G2.4 Phân tích ưu nhược điểm về kỹ thuật, kinh 1.2,1.3, 1.4, tế, môi trường của các nguồn năng lượng tái tạo: xii
14. mặt trời gió, sinh khối, thủy điện, thủy triều, sóng 2.1, 2.2 biển, pin nhiên liệu. G2.5 Có khả năng tính toán khí thải vòng đời. 1.2, 1.3, 1.4, 2.1, 2.2 G2.6 Phân tích khả năng áp dụng cơ chế phát triển 1.2, 1.3, 1.4, sạch (CDM) tại Việt Nam. 2.1, 2.2 G G3.1 Có khả năng làm việc nhóm, thảo luận và giải 3.1, 3.2, 3.3 3 quyết các vấn đề liên quan đến năng lượng tái tạo. G3.2 Hiểu được các thuật ngữ tiếng Anh dùng 3.1, 3.2, 3.3 trong lãnh vực năng lượng tái tạo. G G4.1 Tìm giải pháp áp dụng năng lượng tái tạo cho 4.3, 4.4, 4.6 4 các hộ đặc trưng như: trường học, bệnh viện, sân bay, tòa nhà, xí nghiệp công nghiệp G4.2 Phân tích tính kinh tế kỹ thuật của các dự án 4.3, 4.4, 4.6 năng lượng tái tạo. 9. Tài liệu học tập Giáo trình “Năng lượng tái tạo”, dành cho hệ Đại Học, Khối Ngành Công Nghệ, TS. Võ Viết Cường, ĐH. SPKT Tp. HCM, 2014. Sách (TLTK) tham khảo: Renewable Energy – Power For A Sustainable Future; Godfrey Boyle; xiii
15. Oxford. 2005 Renewable Energy; Bent Sorensen; Elsevier Academic Press; 2004 10. Đánh giá sinh viên - Thang điểm: 10 - Kế hoạch kiểm tra: Hình Nội dung Thời điểm Công Chuẩn Tỷ thức cụ đầu ra lệ KT KT KT (%) Câu hỏi -Bài tập (Report + Project) KT#1 Phân tích chu trình Tuần 4 Report G1.1, 10 năng lượng của trái đất; mối G1.2, liên hệ giữa năng lượng – G2.1 biến đổi khí hậu – phát triển bền vững. KT#2 Phân tích ưu nhược Tuần 4 Report G1.1, 10 điểm về kỹ thuật, kinh tế, G1.2, môi trường của các hệ thống G2.2 phát điện truyền thống, đồng phát nhiệt - điện (Co - Generation). KT#3 Hoàn thành đề cương Tuần 7 Project G1,G3.1 10 hồ sơ dự án năng lượng tái tạo cho 1 đối tượng cụ thể. xiv
16. KT#4 Hoàn thành phần phân tích Tuần 10 Project G2.3- 1 lựa chọn giải pháp kỹ thuật. (tiếp 2.6,G3, 5 theo) G4.1 KT#5 Phân tích kinh tế dự án. Tuần 13 Project G3,G4.2 1 (tiếp 5 theo) KT#6 Hoàn thành project. Tuần 15 Chấm G1-G4 30 điểm project KT#7 Chuyên cần. 15 tuần Điểm G1-G4 10 danh 11. Nội dung chi tiết học phần Tuần Nội dung Chuần đầu ra học phần 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG G1.1, VÀ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO G2.1, G2.2, A. Các nội dung và phương pháp giảng dạy trên lớp (2) G3 Nội dung giảng dạy lý thuyết: 1.1 Các khái niệm xv
17. 1.2 Nhu cầu năng lượng của nhân loại 1.3 Nhu cầu năng lượng và khả năng đáp ứng PPDG chính: + Thuyết giảng + Thảo luận + Trình chiếu B. Các nội dung tự học ở nhà (4) Report: - Phân tích mối liên hệ giữa tiêu thụ năng lượng – biến đổi khí hậu – phát triển bền vững. - Phân tích ưu, nhược điểm về kỹ thuật, kinh tế, môi trường của các hệ thống phát điện truyền thống, đồng phát nhiệt - điện (Co - Generation). - Lựa chọn đối tượng cho project môn học: Kiểm toán và tiết kiệm năng lượng. 2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG VÀ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO A. Các nội dung và phương pháp giảng dạy trên lớp G1.1, (2) G2.1, Nội dung giảng dạy lý thuyết: G2.2, 1.4 Năng lượng cho phát triển bền vững G3 xvi
18. 1.5 Các nguồn năng lượng tái tạo PPDG chính: + Thuyết giảng + Thảo luận + Trình chiếu B. Các nội dung tự học ở nhà (4) Report (tiếp theo) 3 CHƯƠNG 2: NGUỒN GỐC CÁC LOẠI NĂNG LƯỢNG TỰ NHIÊN A. Các nội dung và phương pháp giảng dạy trên lớp (2) G1.2;G3 Nội dung giảng dạy lý thuyết: 2.1 Bức xạ mặt trời 2.2 Các nguồn bức xạ trên trái đất 2.3 Các quy trình vật lý, hoá học gần bề mặt trái đất 2.4 Chu trình năng lượng của trái đất PPDG chính: + Thuyết giảng + Thảo luận + Trình chiếu B. Các nội dung tự học ở nhà (4) Report (tiếp theo – hoàn thành) xvii
19. 4 CHƯƠNG 3: NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI A. Các nội dung và phương pháp giảng dạy trên lớp (2) G1.2; G3 Nội dung giảng dạy lý thuyết: Tổng quan Năng lượng từ mặt trời Nhiệt từ năng lượng mặt trời PPDG chính: + Thuyết giảng + Thảo luận + Trình chiếu B. Các nội dung tự học ở nhà (4) + Xây dựng đề cương hồ sơ dự án năng lượng tái tạo cho 1 đối tượng cụ thể (2 – 4 SV/nhóm). 5 CHƯƠNG 3: NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI A. Các nội dung và phương pháp giảng dạy trên lớp (2) G1.2;G3 Nội dung giảng dạy lý thuyết: Quang điện từ năng lượng mặt trời Năng lượng mặt trời tại Việt Nam Thí nghiệm trên PV PPDG chính: + Thuyết giảng xviii
20. + Thảo luận + Trình chiếu B. Các nội dung tự học ở nhà (4) + Xây dựng đề cương hồ sơ dự án năng lượng tái tạo cho 1 đối tượng cụ thể (tiếp theo). 6 CHƯƠNG 4: NĂNG LƯỢNG GIÓ A. Các nội dung và phương pháp giảng dạy trên lớp (2) G3,G4.2 Nội dung giảng dạy lý thuyết: 4.1 Tổng quan Những khái niệm Các thành phần của hệ thống phát điện gió Các dạng mô hình kết nối turbine gió PPDG chính: + Thuyết giảng + Thảo luận + Trình chiếu B. Các nội dung tự học ở nhà (4) Hoàn thành đề cương hồ sơ dự án năng lượng tái tạo cho 1 đối tượng cụ thể. 7 CHƯƠNG 4: NĂNG LƯỢNG GIÓ A. Các nội dung và phương pháp giảng dạy trên lớp (2) G1.3, G3 xix
21. Nội dung giảng dạy lý thuyết: Thiết kế turbine gió Hiệu quả kinh tế và tác động môi trường 4.7 Phong điện tại Việt Nam PPDG chính: + Thuyết giảng + Thảo luận + Trình chiếu B. Các nội dung tự học ở nhà (4) Thực hiện project môn học (tiếp tục). 8 CHƯƠNG 5: NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI A. Các nội dung và phương pháp giảng dạy trên lớp (2) G1.4,G2.3, Nội dung giảng dạy lý thuyết: G3, G4.1 5.1 Tổng quan 5.2 Năng lượng sinh khối – Qúa khứ và hiện tại 5.3 Sinh khối với vai trò nhiên liệu 5.4 Nguồn của năng lượng sinh khối 5.5 Sự cháy của sinh khối rắn PPDG chính: + Thuyết giảng + Thảo luận xx
22. S K L 0 0 2 1 5 4