Luận văn Nghiên cứu hệ thống phát điện MHD sử dụng năng lượng địa nhiệt (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu hệ thống phát điện MHD sử dụng năng lượng địa nhiệt (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THỊ NGỌC GIANG NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN MHD SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG ĐỊA NHIỆT NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 60520202 S K C0 0 5 2 1 1 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04 - 2017
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH  LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THỊ NGỌC GIANG NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN MHD SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG ĐỊA NHIỆT NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 60520202 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4/2017
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH  LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THỊ NGỌC GIANG NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN MHD SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG ĐỊA NHIỆT NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 60520202 Hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS LÊ CHÍ KIÊN Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4/2017
4. Luận văn LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ và tên: Nguyễn Thị Ngọc Giang Giới tính: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 25 – 11 – 1988 Nơi sinh: Bình Dương Quê quán: Ninh Bình Dân tộc: Kinh Địa chỉ liên lạc: 621, Ấp 3, Hội Nghĩa, Tân Uyên, Bình Dương Điện thoại riêng: 01679266687 E-mail: tieulonggiangspkt@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 10/2006 đến 04/2011 Nơi học: Đại học sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh Ngành học: Điện công nghiệp Năm tốt nghiệp: 2011 III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 09/2011 đến Trường THPT Nguyễn Đình Chiểu Giảng dạy môn Công nghệ nay HVTH: Nguyễn Thị Ngọc Giang i GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên
5. Luận văn LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 (Ký tên và ghi rõ họ tên) HVTH: Nguyễn Thị Ngọc Giang ii GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên
6. Luận văn CẢM TẠ Sau một thời gian học tập và nghiên cứu dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy PGS.TS. Lê Chí Kiên, học viên đã hoàn thành luận văn đúng thời hạn và mục tiêu đề ra ban đầu. Học viên xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy PGS.TS. Lê Chí Kiên vì những kiến thức quý báu và các phương pháp nghiên cứu mà thầy đã truyền đạt. Học viên xin gửi lòng tri ân đến quý thầy cô trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.Hồ Chí Minh đã trang bị cho học viên một lượng kiến thức rất bổ ích, đặc biệt xin chân thành cảm ơn quí thầy cô Khoa Điện – Điện Tử đã tạo điều kiện thuận lợi và hỗ trợ cho học viên rất nhiều trong quá trình học tập cũng như trong thời gian làm luận văn này. Cuối cùng học viên xin gửi lời cám ơn đến đồng nghiệp, gia đình, bạn bè đã giúp đỡ học viên và hỗ trợ học viên về mặt tinh thần để học viên hoàn thành luận văn này. HVTH: Nguyễn Thị Ngọc Giang iii GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên
7. Luận văn TÓM TẮT Ngày nay nguồn năng lượng chúng ta sử dụng hàng ngày phần lớn xuất phát từ các nguồn nhiên liệu hóa thạch. Tuy nhiên, con người cần phải thay thế dần những nguồn nhiên liệu hóa thạch khi chúng đang dần cạn kiệt và không có lợi cho môi trường sống. Bởi vậy, nguồn năng lượng tái tạo đang là xu hướng thiết thực và gần như vô tận đang được xem là giải pháp tốt nhất ở thời điểm này. Trong đó địa nhiệt là nguồn năng lượng vô tận ít chịu ảnh hưởng của thời tiết đã được con người sử dụng từ lâu chủ yếu là sưởi ấm. Với công nghệ hiện nay con người có thể sử dụng nguồn nhiệt từ các giếng địa nhiệt để tạo ra điện bằng cách sử dụng hơi nóng làm quay tuabin của máy phát. Nhưng hiệu suất các máy phát điện đó không cao do bị tổn thất bởi các thành phần cơ khí chuyển động. Công nghệ phát điện từ thủy động đã hình thành từ khá lâu, đã được nghiên cứu, thử nghiệm và đưa vào sử dụng ở các quốc gia phát triển trên thế giới. Nó có ưu điểm là phát điện trực tiếp từ năng lượng nhiệt của plasma (khí ion hóa) khi đi xuyên qua từ trường mạnh mà không cần đến các thành phần cơ khí chuyển động. Đây là một phương pháp có hiệu quả cao và độc đáo để phát điện. Máy phát điện từ thủy động gồm DC MHD và AC MHD. Máy phát điện AC MHD sẽ trực tiếp tạo ra dòng điện xoay chiều mà không cần đến biến tần như máy phát điện DC MHD. Do đó, dòng điện sinh ra không bị tổn hao trong quá trình biến đổi cũng như không bị ảnh hưởng bởi các hài bậc cao khi sử dụng biến tần. Luận văn đề xuất mô hình máy phát điện AC MHD kết hợp năng lượng địa nhiệt sẽ tạo ra hiệu suất phát điện cao hơn các mô hình địa nhiệt điện truyền thống sử dụng tuabin. Luận văn sử dụng phương pháp giải tích để chọn máy phát điện AC MHD có hiệu suất phát điện 62,5% sử dụng trong mô hình đề xuất. Kết quả là mô hình đề xuất có hiệu suất phát điện là 32,49% cao hơn hệ thống địa nhiệt truyền thống là 7.54% và hệ thống địa nhiệt tuabin 2 cấp là 5.66%. HVTH: Nguyễn Thị Ngọc Giang iv GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên
8. Luận văn ABSTRACT Today, the energy used comes largely from fossil fuel sources. However, people need to gradually replace fossil fuels as they are being depleted and not conducive to the habitat. Therefore, renewable energy sources are practical trend and are inexhaustible energy source is being seen as the best solution at this point. In which geothermal energy is inexhaustible less affected by the weather and it was long used mainly heating. Now people can use heat from geothermal wells to generate electricity by using steam that turns a turbine's generator. But the efficiency of the turbine generator is not higher due to losses by the moving mechanical components. Magnetohydrodynamic technology has formed a long time ago, has been studied, tested and put into use in developing countries around the world. The electricity is directly extracted from thermal energy of plasma (ionized gas) which is passing through the strong magnetic field without resorting to the mechanical motion components. This is a highly effective method and unique for power generation. Magnetohydrodynamic generator includes DC MHD and AC MHD. AC MHD generator will directly produce alternating current without inverter such as DC MHD generator. Therefore, the current emitted without loss in the transformation process and is not affected by the high harmonic generated by inverter. This article proposed model combines AC MHD generator - geothermal energy will create higher power generation efficiency models traditional geothermal plants use turbines. This article uses analytical methods to select AC MHD generators with 62.5% efficiency is used in the model proposed. The result is the performance of the proposed model is 32.49% higher than traditional geothermal systems is 7,54% and geothermal turbine 2 level system is 5.66%. HVTH: Nguyễn Thị Ngọc Giang v GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên
9. Luận văn MỤC LỤC TRANG Trang tựa Quyết định giao đề tài Lý lịch khoa học i Lời cam đoan ii Cảm tạ iii Tóm tắt iv Abstract v Mục lục vi Danh sách các chữ viết tắt và ký hiệu khoa học x Danh sách các bảng xiv Danh sách các hình xv Chƣơng 1. TỔNG QUAN 1 1.1. Tổng quan về hướng nghiên cứu 1 1.2. Tính cấp thiết của đề tài 5 1.3. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu 7 1.4. Phạm vi và giới hạn nghiên cứu 7 1.5. Phương pháp nghiên cứu 8 1.6. Kết quả dự kiến 8 1.7. Bố cục 8 Chƣơng 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 10 2.1. Năng lượng địa nhiệt 10 2.1.1. Tổng quan 10 2.1.2. Nguồn gốc hình thành 12 2.1.3. Năng lượng địa nhiệt ở Việt Nam 14 HVTH: Nguyễn Thị Ngọc Giang vi GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên
10. Luận văn 2.1.4. Nhà máy điện địa nhiệt 16 2.1.4.1. Nhà máy địa nhiệt điện Dry team 16 2.1.4.2. Nhà máy địa nhiệt điện Flash steam 17 2.1.4.3. Nhà máy địa nhiệt điện Binary Cycle 18 2.1.4.4. Nhà máy địa nhiệt điện Combined Cycle 19 2.2. Chu trình hơi nước (Rankine) 21 2.2.1. Mô tả 21 2.2.2. Các phương trình 24 2.3. Máy phát điện từ thủy động lực (MHD) 25 2.3.1. Tổng quan 25 2.3.2. Các nguyên lý cơ bản và phương trình toán học 27 2.3.3. Quy trình hoạt động 29 2.3.4. Các mẫu máy phát điện MHD 30 2.3.4.1. Máy phát điện Faraday 30 2.3.4.2. Máy phát điện Hall 31 2.3.4.3. Máy phát điện đĩa 31 2.3.5. Hệ thống MHD 32 2.3.5.1. Hệ thống chu kì mở 32 2.3.5.2. Hệ thống chu kì đóng 34 2.3.6. Một số ưu điểm của máy phát điện MHD 37 2.4. Máy phát điện AC MHD 38 2.4.1. Máy phát điện AC MHD cơ bản 38 2.4.2. Mô hình phân tích 40 2.4.3. Công suất trong máy phát AC MHD 42 Chƣơng 3. XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÁY PHÁT ĐIỆN AC MHD KẾT HỢP NĂNG LƢỢNG ĐỊA NHIỆT 45 3.1. Mô hình nhà máy địa nhiệt truyền thống 45 HVTH: Nguyễn Thị Ngọc Giang vii GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên
11. Luận văn 3.1.1. Phân tích các khối trong mô hình địa nhiệt truyền thống 46 3.1.1.1. Máy tách kiểu xoáy 46 3.1.1.2. Tháp giải nhiệt 46 3.1.1.3. Bộ ngưng tụ 47 3.1.2. Tính toán hiệu suất hệ thống dựa trên chu trình năng lượng Rankine47 3.2. Mô hình nhà máy địa nhiệt tuabin 2 cấp 50 3.3. Mô hình nhà máy địa nhiệt sử dụng máy phát điện AC MHD 53 3.3.1. Phân tích các khối trong chu trình LM MHD 54 3.3.1.1. Bộ trộn kim loại lỏng và hơi 54 3.3.1.2. Phân tích máy phát AC MHD sử dụng kim loại lỏng NaK 55 3.3.1.3. Bộ tách hơi và kim loại lỏng 56 3.3.1.4. Bơm áp suất khí vào buồng trộn 57 3.3.1.5. Bơm điện từ 57 3.3.2. Tính toán hiệu suất của chu trình LM MHD 58 3.3.2.1. Phân tích nhiệt lượng trong chu trình LM MHD 58 3.3.2.2. Phân tích Entropy mẫu 58 3.3.3. Hiệu suất của hệ thống 60 Chƣơng 4. TÍNH TOÁN VÀ MÔ PHỎNG CÁC THÔNG SỐ CỦA CÁC CHU TRÌNH 61 4.1. Mô phỏng máy phát AC MHD bằng phương pháp giải tích 61 4.2. Tính toán và mô phỏng các thông số của chu trình địa nhiệt truyền thống 65 4.3. Tính toán và mô phỏng các thông số của chu trình địa nhiệt tuabin 2 cấp 66 4.4. Tính toán và mô phỏng các thông số của chu trình địa nhiệt – AC MHD 67 4.5. So sánh chu trình địa nhiệt – AC MHD với chu trình địa nhiệt – DC HVTH: Nguyễn Thị Ngọc Giang viii GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên
12. Luận văn MHD đã được công bố 68 Chƣơng 5. KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 71 5.1. Kết luận 71 5.2. Hướng phát triển của đề tài 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 PHỤ LỤC 75 HVTH: Nguyễn Thị Ngọc Giang ix GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên
13. Luận văn DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU KHOA HỌC Các chữ viết tắt MHD: Magneto Hydro Dynamic (Máy phát từ thủy động lực) AC MHD: Alternating Current Magneto Hydro Dynamic (Máy phát từ thủy động lực xoay chiều) DC MHD: Direct Current Magneto Hydro Dynamic (Máy phát từ thủy động lực một chiều) LM MHD: Liquid Metal Magneto Hydro Dynamic (Máy phát từ thủy động sử dụng lưu chất làm việc là kim loại lỏng) PGS.TS: Phó giáo sư tiến sĩ TSKH: Tiến sĩ khoa học GS: Giáo sư CCOP: Coordinating Committee for Geoscience Programmes (Hiệp hội Thăm dò khoáng sản ngoài khơi Đông Nam châu Á) EMF: Electromotive force (Sức điện động) DC: Direct Current (Một chiều) Ký hiệu Chu trình Rankine Q là lưu lượng dòng nhiệt đến hoặc từ hệ thống (năng lượng trên một đơn vị thời gian) m là lưu lượng khối (khối lượng trên đơn vị thời gian) W là năng lượng cơ tiêu thụ hoặc cung cấp cho hệ thống (năng lượng trên một đơn vị thời gian) th erm là hiệu suất nhiệt động lực của quá trình (sản lượng điện đầu ra trên nhiệt độ đầu vào, không thứ nguyên) HVTH: Nguyễn Thị Ngọc Giang x GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên
14. Luận văn  pump ,turb là hiệu suất của quá trình nén đẳng entropy (bơm) và quá trình dãn nở (tuabin), không thứ nguyên h1 , h2 , h3 , h4 là Các "enthalpies riêng biệt" tại các điểm trên sơ đồ T-s h4 s là "entanpy cụ thể" cuối cùng của chất lỏng nếu tuabin là đẳng entropy p1 , p2 là áp suất trước và sau quá trình nén QH là nhiệt lượng thu được qua bộ trao đổi nhiệt với nguồn nước nóng địa nhiệt. QL là nhiệt lượng thải ra từ bộ ngưng tụ. WP là công của bơm nén. WT là công sinh ra (điện năng) Wnet là năng lượng hệ thống sinh ra T1, T2, T3, T4 là nhiệt độ tại các nút trong chu trình Rankine là hệ số nhiệt độ ra vào tuabin là tỉ số nén Máy phát điện MHD  F là lực tác động lên các hạt Q là điện tích của hạt u là vận tốc của hạt  B là mật độ từ thông J là mật độ dòng điện E là điện trường σ là độ dẫn điện của chất lỏng làm việc P là mật độ công suất K là hệ số tải e là hiệu suất Máy phát điện AC MHD HVTH: Nguyễn Thị Ngọc Giang xi GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên
15. Luận văn σ là độ dẫn điện Uf là vận tốc của kim loại lỏng Us là vận tốc của từ trường μ là độ thẩm thấu E là cường độ điện trường H là cường độ từ trường B là mật độ từ thông Bm là biên độ đỉnh của từ trường do dòng kích từ gây ra J là mật độ dòng điện A là vector điện từ Am là biên độ đỉnh của thế vector là chiều dài sóng f là tần số ω là vận tốc góc D là độ dịch chuyển dòng điện Γ là bề mặt chất lỏng H * là cường độ từ trường phức P là công suất tác dụng Q là công suất phản kháng c là chiều cao của kênh MHD Re là phần thực Im là phần ảo Pm là công suất điện Pd là tổn hao công suất s là hệ số trượt là hiệu suất P4’ là áp suất hỗn hợp hơi và kim loại lỏng đầu ra của AC MHD HVTH: Nguyễn Thị Ngọc Giang xii GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên
16. Luận văn P3’ là áp suất hỗn hợp hơi và kim loại lỏng đầu vào của AC MHD là hiệu suất điện của máy phát AC MHD là hiệu suất của máy phát AC MHD là hệ số chất khí là tổn thất nhiệt lượng trên máy phát AC MHD T3’ là nhiệt độ hỗn hợp hơi và kim loại lỏng đầu vào của AC MHD T4’ là nhiệt độ hỗn hợp hơi và kim loại lỏng đầu ra của AC MHD P5’ là áp suất hơi sau khi ra khỏi máy tách P5’’ là áp suất kim loại lỏng sau khi ra khỏi máy tách Ptach là áp suất tạo ra bởi máy tách T5’ là nhiệt độ hơi sau khi ra khỏi máy tách T5’’là nhiệt độ kim loại lỏng sau khi ra khỏi máy tách là tổn hao nhiệt độ của bộ tách P2’ là áp suất khí sau khi qua bơm P1’ là áp suất khí sau khi qua bộ trao đổi nhiệt 2 là tỉ số nén của bơm T2’ là nhiệt độ khí sau khi qua bơm T1’ là nhiệt độ khí sau khi qua bộ trao đổi nhiệt 2 là tỉ số nhiệt độ vào ra của máy bơm , , , , , là các tỉ số nén là tỉ số nhiệt độ vào ra của máy bơm G là lưu lượng kim loại lỏng qua máy phát AC MHD Cp: Nhiệt dung riêng của kim loại lỏng Tref là nhiệt độ môi trường Pref là áp suất môi trường HVTH: Nguyễn Thị Ngọc Giang xiii GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên
17. Luận văn DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 4.1. Dữ liệu tính toán cho mô hình máy phát AC MHD 61 Bảng 4.2. Dữ liệu đầu vào 1 62 Bảng 4.3. Dữ liệu đầu vào 2 62 Bảng 4.4. Dữ liệu đầu vào 3 62 Bảng 4.5. Dữ liệu đầu vào của máy phát AC MHD sử dụng trong mô hình nghiên cứu 64 Bảng 4.6. Dữ liệu tính toán của chu trình địa nhiệt truyền thống 65 Bảng 4.7. Dữ liệu tính toán của chu trình địa nhiệt tuabin 2 cấp 66 Bảng 4.8. Dữ liệu tính toán của chu trình địa nhiệt – AC MHD 67 Bảng 4.9. Dữ liệu tính toán của chu trình địa nhiệt – AC MHD kết hợp tubin hơi nước 69 HVTH: Nguyễn Thị Ngọc Giang xiv GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên
18. Luận văn DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 2.1. Công suất lắp đặt nhà máy điện địa nhiệt trên thế giới [7] 11 Hình 2.2. Cấu tạo và nhiệt độ từng lớp vỏ Trái Đất. [1] 12 Hình 2.3. Quá trình hình thành địa nhiệt từ sự di chuyển của các mảng vỏ trái đất.[1] 13 Hình 2.4. Các dạng biểu hiện của nguồn năng lượng địa nhiệt trên mặt đất.[1] 14 Hình 2.5. Nguyên lý hoạt động chung của nhà máy địa nhiệt điện 16 Hình 2.6. Hệ thống Dry Steam.[11] 17 Hình 2.7. Hệ thống Flash Steam.[11] 18 Hình 2.8. Hệ thống Binary Cycle.[11] 19 Hình 2.9. Hệ thống Combined Cycle.[14] 20 Hình 2.10. Nhà máy điện hơi nước đơn giản hoạt động theo chu trình Rankine. [6] 22 Hình 2.11. Mô hình xây dựng MHD đơn giản [8] 27 Hình 2.12 . Mô hình phát điện MHD đơn giản [8] 28 Hình 2.13. Máy phát điện Faraday [9] 30 Hình 2.14. Máy phát điện Hall [13] 31 Hình 2.15. Máy phát điện đĩa [13] 32 Hình 2.16. Sơ đồ hệ thống phát điện MHD chu kì mở 34 Hình 2.17. Hệ thống phát điện MHD chu kì đóng sử dụng khí ion hóa kết hợp với tuabin hơi [13] 36 Hình 2.18. Hệ thống phát điện MHD chu kì đóng sử dụng kim loại lỏng kết hợp với máy phát điện hơi nước 37 Hình 2.19. Máy phát điện AC MHD cơ bản [12] 39 Hình 2.20. Cấu hình của máy phát điện đĩa AC MHD [12] 40 Hình 3.1. Mô hình địa nhiệt truyền thống 45 HVTH: Nguyễn Thị Ngọc Giang xv GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên
19. Luận văn Hình 3.2. Máy tách kiểu xoáy [4] 46 Hình 3.3. Tháp giải nhiệt 46 Hình 3.4. Bình ngưng 47 Hình 3.5. Sơ đồ đơn giản của chu trình tuabin hơi nước 48 Hình 3.6. Mô hình nhà máy địa nhiệt tuabin 2 cấp 50 Hình 3.7. Sơ đồ đơn giản của chu trình tuabin 2 cấp 51 Hình 3.8. Mô hình nhà máy địa nhiệt điện kết hợp máy phát điện AC MHD 53 Hình 3.9. Bộ trộn kim loại lỏng và hơi 54 Hình 3.10. Thiết bị tách hơi và kim loại lỏng 56 Hình 4.1. Dạng sóng dòng điện trong các trường hợp đang xét 63 Hình 4.2. Dạng sóng dòng điện của máy phát AC MHD được chọn so với các trường hợp khác 64 Hình 4.3. Đồ thị T – s của chu trình địa nhiệt truyền thống 65 Hình 4.4. Đồ thị T – s của chu trình địa nhiệt tuabin 2 cấp 67 Hình 4.5. Đồ thị T – s của chu trình địa nhiệt – AC MHD 68 Hình 4.6. Mô hình địa nhiệt – AC MHD kết hợp tubin hơi nước 68 Hình 4.7. Mô hình địa nhiệt – DC MHD kết hợp tubin hơi nước 69 HVTH: Nguyễn Thị Ngọc Giang xvi GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên
20. Luận văn Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về hƣớng nghiên cứu Khủng hoảng năng lượng và biến đổi khí hậu đang là những mối quan tâm lớn nhất của cả thế giới hiện nay về tương lai của trái đất và loài người. Sự khai thác và sử dụng quá mức nguồn nhiên liệu hóa thạch vào cuối thế kỷ 20 đã khiến trữ lượng của chúng giảm nhanh và nhiều đến mức báo động, đồng thời gây nên hiện tượng ấm lên toàn cầu. Với tình hình đó, nhiều nguồn năng lượng mới, sạch và dễ tái tạo hơn đã được nghiên cứu và phát triển như sức nước, sức gió, ánh nắng mặt trời, sóng biển, địa nhiệt, năng lượng sinh học Các công nghệ này, một số đã đi vào ứng dụng thực tế, còn lại vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm, do đó dù ít hay nhiều con người vẫn đang phải phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. Tuy nhiên, một nghiên cứu mới đây tại Mỹ cho biết trong khoảng 20 – 40 năm nữa, con người có thể thay thế hoàn toàn năng lượng hóa thạch bằng các dạng năng lượng tái tạo được, từ đó xây dựng một thế giới xanh, sạch hơn . Một nghiên cứu của Mark Z. Jacobson và Mark A. Delucchi đã chỉ ra rằng chúng ta có thể thay thế hoàn toàn nguồn năng lượng hóa thạch bằng nguồn năng lượng tái tạo vào năm 2050. Bài báo: Mark Z. Jacobson, Department of Civil and Environmental Engineering, Stanford University, Stanford, CA 94305-4020, USA and Mark A. Delucchi, Institute of Transportation Studies, University of California at Davis, Davis, CA 95616, USA, “Providing all global energy with wind, water, and solar power, Part I: Technologies, energy resources, quantities and areas of infrastructure, and materials”, Energy Policy 39 (2011) 1154–1169, 2010. HVTH: Nguyễn Thị Ngọc Giang 1 GVHD: PGS.TS Lê Chí Kiên