Hội nghị mới đây của LHQ về biến đổi khí hậu ở Paris hay COP21, đã đưa vấn đề năng lượng sạch lên trên cùng của chương trình nghị sự chính trị toàn cầu – đối với một số chính phủ chủ chốt cam kết cắt giảm cácbon mạnh để giảm sự nóng lên toàn cầu.
Không nghi ngờ gì, đây là một bước đi đúng hướng và cần hỗ trợ cho sự phát triển của các dự án năng lượng tái tạo trên toàn thế giới - trong thực tế, phát triển đầu tư của thế giới trong năng lượng tái tạo đã được thực hiện ở các quốc gia phát triển hàng đầu vào năm 2015.
Tuy nhiên, để hỗ trợ năng lượng tái tạo không phải là để loại bỏ nhiên liệu hóa thạch hoàn toàn. Thật vậy, một kết hợp năng lượng toàn cầu, bao gồm chỉ các nguồn năng lượng tái tạo có thể sẽ không thể đạt được trong suốt cuộc đời của chúng ta. Thậm chí theo phương án giảm carbon thấp 2 ° C - mục tiêu cuối cùng của COP21 - 60% năng lượng của thế giới vào năm 2040 sẽ vẫn được tạo ra từ nhiên liệu hóa thạch.
Lý do đầu tiên đơn giản là vấn đề kinh tế. Trong khi tiếp tục giảm chi phí các ngành công nghiệp năng lượng tái tạo để phát triển, thì năng lượng tái tạo thường vẫn đắt hơn so với hầu hết các lựa chọn thay thế thế hệ nhiên liệu hóa thạch. Chi phí gia tăng sẽ ảnh hưởng đến người đóng thuế, cổ đông và người nộp thuế.
Thứ hai, nguyên tắc cơ bản của vận hành lưới điện không thể bỏ qua. Khi mặt trời ngừng sáng và gió không thổi, các máy phát điện mặt trời và gió phải nhanh chóng giảm công suất để đảm bảo độ tin cậy và ổn định điện lưới.
Các nhà máy điện khí đốt thiên nhiên, theo nhiều cách, sẽ là đối tác hoàn hảo cho các nguồn năng lượng tái tạo - không chỉ là tương đối thân thiện với môi trường, các nhà máy điện đốt khí hiện đại cũng có thể hoạt động khá linh hoạt. Khả năng tăng hay giảm công suất một cách nhanh chóng cho phép hỗ trợ để đáp ứng với những biến động trong sản lượng của các nguồng năng lượng tái tạo.
Chính vì vậy mà Kirk Edelman là giám đốc điều hành của Siemens đã phát biểu : “Khí thiên nhiên và năng lượng tái tạo: Một cuộc hôn nhân hạnh phúc - Natural gas and renewables: A happy marriage “
Có thể minh họa sự kết hợp trên bởi một công trình tiêu biểu kết hợp khí thiên nhiên và điện mặt trời tại Ai cập : đó là Nhà máy điện Tuabin khí chu trình hỗn hợp kết hợp khai thác năng lượng mặt trời ở Kuraymat. Đây là một dự án ISCC là chữ viết tắt của Integrated Solar Combined-Cycle Giờ đây, sau hơn mười năm thương thảo, dự án ISCC tiên phong của Ai Cập, đồng thời có nhiều khả năng sẽ trở thành nhà máy đầu tiên loại này được đưa vào vận hành 12/2/2013 đang tiến triển mạnh. Người ta hy vọng nhà máy này, với tổng công suất lắp đặt ban đầu khoảng 140 MWe,(Theo ước tính, công suất đặt của phần năng lượng mặt trời của nhà máy là khoảng 20 MWe và của phần chu trình hỗn hợp chạy bằng khí tự nhiên là khoảng 120 MWe.) sẽ vận hành đầy đủ vào năm 2010.Việc xây dựng nhà máy được thực hiện sao cho sau này có thể tăng thành phần mặt trời để nâng tổng công suất lắp đặt của nhà máy lên tới 150 MWe.
Sơ đồ khối của Dự án ISCC Kuraymat
Nhà máy ISCC của Ai Cập được xây dựng ở Kuraymat, cách thủ đô Cairô khoảng 92 km về phía nam, ở bờ Đông của sông Nin. Ở đây đã có sẵn mặt bằng dành cho các dự án chu trình hỗn hợp chạy bằng khí tự nhiên truyền thống, với các vị trí tốt để kết nối với lưới điện (500 kV, 220 kV và 66 kV) và nguồn cung cấp khí tự nhiên, cùng với nguồn cấp nước làm mát lấy từ sông Nin.
Vị trí đề xuất cho nhà máy ISCC là ở một khu sa mạc bằng phẳng không có người ở, nơi có độ nắng rất cao, khoảng 2.400 kWh/m2/năm.
Nhà máy ISCC Kuraymat sẽ sử dụng một “trại” gương parabol để thu bức xạ mặt trời (tức là một dạng công nghệ tập trung năng lượng mặt trời (concentrated solar power - CSP). Trại mặt trời này sẽ có diện tích hơn 13 mẫu Anh (5,3 ha) và sẽ có công suất nhiệt khoảng 60 MW. Các bộ gom năng lượng mặt trời được đấu nối tiếp và song song với nhau, để thu được nhiệt năng cần thiết bằng cách dõi theo mặt trời chuyển động từ đông sang tây, xoay quanh một trục nằm theo hướng bắc - nam.Các gương parabol (tạo thành từ các gương thủy tinh hình chữ U) sẽ tập trung bức xạ mặt trời vào hệ thống đường ống chứa đầy dầu tổng hợp, dầu này được sử dụng như là chất lỏng truyền nhiệt của trạm năng lượng mặt trời. Dầu nóng tuần hoàn được nung nóng tới 393°C ở áp suất 20 bar và được sử dụng để làm nước bốc hơi trong các bộ trao đổi nhiệt . Hơi nước tạo ra được cấp vào hệ thống đường ống hơi nước của bộ sinh hơi thu hồi nhiệt (heat recovery steam generator - HRSG),
Thêm vào đó, bộ sinh hơi thu hồi nhiệt cũng tạo ra hơi nước theo kiểu chu trình hỗn hợp “truyền thống”, sử dụng nhiệt từ khí thải của tuabin khí GE Frame 6 chạy bằng khí tự nhiên, công suất danh định là 79 MWe.
Quang cảnh nhà máy
Hơi nước từ hai nguồn trên, mặt trời và khí tự nhiên, được kết hợp lại và sử dụng để chạy một máy phát điện tuabin hơi công suất danh định 76,5 MWe. Hơi nước xả ra từ tuabin được ngưng lại trong bình ngưng và bơm vào bộ khử khí và sau đó đưa về bộ HRSG.
Cả hai chu trình nước/hơi và dầu đều là các hệ thống khép kín.
Theo ước tính, công suất đặt của phần năng lượng mặt trời của nhà máy là khoảng 20 MWe và của phần chu trình hỗn hợp chạy bằng khí tự nhiên là khoảng 120 MWe.
Sản lượng điện ròng theo tính toán vào khoảng 852 GWh/năm, với sản lượng điện tạo ra từ năng lượng mặt trời ước khoảng 33 GWh/năm, tức là khoảng 4% tổng sản lượng. Nhiên liệu tiết kiệm được do sử dụng năng lượng mặt trời ước tính vào khoảng 10.000 tấn dầu quy đổi, và cắt giảm tới 20.000 tấn phát thải CO2.
Hiệu suất nhiên liệu tổng cộng của nhà máy khi vận hành với năng lượng mặt trời sẽ khoảng 67%.
Do đặc điểm biến động phức tạp của nhiệt mặt trời và dao động lớn về nhiệt (trại mặt trời không cung cấp nhiệt về đêm) đặt ra các yêu cầu cao đối với thiết bị chu trình nước/hơi. Các bộ trao đổi nhiệt phải chịu đựng được nhiệt độ tăng nhanh của dầu chứa đầy trong hệ thống đường ống được mặt trời đốt nóng vào mỗi buổi sáng, trong khi đó bộ HRSG phải vừa bền vừa dẻo để nhận tất cả hơi nước được sinh ra.
Sản lượng hơi là 170 tấn/giờ ở nhiệt độ 550°C và áp suất 70 bar.
Tham khảo thêm Internet
0 nhận xét:
Đăng nhận xét