Đáp án Công nghệ 12 Điện - Điện tử kết nối Bài 5: Sản xuất điện năng

BÀI 5. SẢN XUẤT ĐIỆN NĂNG

KHỞI ĐỘNG:

Câu hỏi: Quan sát Hình 5.1 và giải thích nguyên lí chuyển đổi cơ năng thành điện năng của turbine thuỷ điện

Hướng dẫn chi tiết:

Nguyên lí chuyển đổi cơ năng thành điện năng của turbine thuỷ điện: Nước từ hồ chứa chảy qua đường dẫn nước với áp lực cao ® làm cho turbine quay, trục turbine được nối với máy phát điện ® trục turbine quay, làm cho rôto của máy phát điện quay ® tạo ra từ trường biến đổi liên tục trong các cuộn dây của stato, tạo ra dòng điện xoay chiều (AC) ® truyền tải đến các hộ tiêu thụ thông qua hệ thống điện quốc gia.

I. KHÁI NIỆM VỀ SẢN XUẤT ĐIỆN NĂNG

Câu hỏi: Quan sát Hình 5.2 và phân loại các nguồn năng lượng dung để sản xuất điện năng thành hai nhóm: năng lượng tái tạo và năng lượng không tái tạo

Hướng dẫn chi tiết:

• Năng lượng tái tạo: địa nhiệt, nước, gió, sinh khối, mặt trời

• Năng lượng không tái tạo: dầu mỏ, than đá, hạt nhân, khí tự nhiên

II. CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT ĐIỆN NĂNG CHỦ YẾU

1. Thuỷ điện

Câu hỏi: Quan sát Hình 5.3 và giải thích hoạt động của nhà máy thuỷ điện

Hướng dẫn chi tiết:

Hoạt động của nhà máy thuỷ điện: Nước từ hồ chứa chảy qua đường dẫn nước với áp lực cao ® turbine quay, trục turbine được nối với máy phát điện ® tạo ra dòng điện xoay chiều (AC) ® truyền tải đến các hộ tiêu thụ thông qua hệ thống điện quốc gia.

2. Nhiệt điện

Câu hỏi: Quan sát Hình 5.4 và giải thích hoạt động của nhà máy nhiệt điện

Hướng dẫn chi tiết:

Hoạt động của nhà máy nhiệt điện: Nhiên liệu được đốt cháy trong lò hơi ® nhiệt năng ® nước được đun nóng và biến thành hơi nước® làm turbine quay, trục turbine được nối với máy phát điện ® trục turbine quay, truyền chuyển động quay cho máy phát điện ® tạo ra dòng điện xoay chiều (AC) ® truyền tải đến các hộ tiêu thụ thông qua hệ thống điện quốc gia.

3. Điện hạt nhân

Câu hỏi: Quan sát Hình 5.5 và giải thích hoạt động của nhà máy hạt nhân

Hướng dẫn chi tiết:

Hoạt động của nhà máy hạt nhân:

• Phân hạch hạt nhân: Urani được đưa vào lò phản ứng và phân hạch dưới tác động của neutron ® nhiệt năng và giải phóng thêm neutron được sử dụng để duy trì phản ứng phân hạch dây chuyền.

• Hệ thống làm mát: Nước được sử dụng để làm mát lò phản ứng và các bộ phận khác của nhà máy. Nước hấp thụ nhiệt năng từ lò phản ứng và biến thành hơi nước.

• Turbine hơi: Hơi nước được dẫn đến turbine hơi ® turbine quay với tốc độ cao.

• Máy phát điện: Trục turbine được nối với máy phát điện. Khi turbine quay, trục turbine cũng quay, truyền chuyển động quay cho máy phát điện.

• Máy phát điện tạo ra dòng điện xoay chiều (AC).

• Truyền tải điện: Dòng điện AC được truyền tải từ máy phát điện đến trạm biến áp.

• Chất thải hạt nhân: được thu gom và xử lý an toàn.

4. Điện gió

Câu hỏi: Quan sát Hình 5.6 và giải thích hoạt động của nhà máy điện gió

Hướng dẫn chi tiết:

Hoạt động của nhà máy điện gió: Gió tác động vào cánh quạt của tua bin gió. Khi gió thổi, cánh quạt quay với tốc độ cao, trục tua bin gió được nối với máy phát điện ® trục tua bin cũng quay, truyền chuyển động quay cho máy phát điện ® tạo ra dòng điện xoay chiều (AC) ® được truyền tải đến các hộ tiêu thụ thông qua hệ thống điện quốc gia.

5. Điện mặt trời

Câu hỏi: Quan sát Hình 5.7 và giải thích hoạt động của nhà máy điện mặt trời

Hướng dẫn chi tiết:

Hoạt động của nhà máy điện mặt trời:

• Tấm pin quang điện: được cấu tạo từ các tế bào quang điện có khả năng chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng, được lắp đặt trên mái nhà, trên mặt đất hoặc trên các giá đỡ.

• Bộ điều khiển sạc: điều chỉnh dòng điện và điện áp từ tấm pin quang điện để đảm bảo an toàn cho hệ thống, giúp lưu trữ năng lượng điện dư thừa vào pin lưu trữ.

• Pin lưu trữ: lưu trữ năng lượng điện được tạo ra bởi tấm pin quang điện vào ban ngày để sử dụng vào ban đêm hoặc khi trời râm mát.

• Biến tần: chuyển đổi dòng điện một chiều (DC) từ tấm pin quang điện hoặc pin lưu trữ sang dòng điện xoay chiều (AC).

• Hệ thống giám sát: theo dõi hoạt động của nhà máy điện mặt trời.

LUYỆN TẬP

Câu hỏi: So sánh ưu nhược điểm của các phương pháp sản xuất điện

Hướng dẫn chi tiết:

KẾT NỐI NĂNG LỰC: 

Câu hỏi: Sử dụng internet hoặc sách, báo,… hãy tìm hiểu tỉ lệ công suất các loại nguồn điện vào hệ thống điện Việt Nam

Hướng dẫn chi tiết:

Hiện cơ cấu nguồn điện chia theo các loại hình nguồn ở nước ta bao gồm: Thuỷ điện, nhiệt điện than, nhiệt điện khí, nhiệt điện dầu, năng lượng tái tạo, nguồn nhập khẩu và nguồn khác. Trong đó 2 nguồn điện nền cơ bản, quan trọng nhất vẫn là nhiệt điện và thuỷ điện. Tính đến cuối năm 2022, công suất điện than tiếp tục chiếm tỷ trọng lớn nhất đạt 33% (25.820 MW); Thủy điện chiếm 28% (22.349 MW); Năng lượng tái tạo (không gồm thủy điện) chiếm 26% (20.670 MW); Điện khí chiếm 11% (8.977 MW); còn lại là các nguồn khác.

Về huy động nguồn điện, tính lũy kế 9 tháng năm 2023, sản lượng toàn hệ thống đạt 209,9 tỷ kWh, tăng 3,1% so với cùng kỳ năm trước, trong đó tỷ lệ huy động từ nhiệt điện than vẫn ở mức cao nhất với 97,2 tỷ kWh, chiếm 46,3%; Thủy điện là 58,05 tỷ kWh, chiếm 27,7%; Năng lượng tái tạo huy động 29,13 tỷ kWh, chiếm 13,9% (trong đó điện mặt trời đạt 20,45 tỷ kWh, điện gió đạt 8.01 tỷ kWh); Tua bin khí là 20,82 tỷ kWh, chiếm 9,9%; Điện nhập khẩu đạt 3,1 tỷ kWh, chiếm 1,5%; Nhiệt điện dầu huy động 1,23 tỷ kWh, chiếm 0,6%.

VẬN DỤNG

Câu hỏi: Tại sao hệ thống điện gió và điện mặt trời luôn yêu cầu hệ thống lưu trữ năng lượng trong khi thuỷ điện, nhiệt điện, điện hạt nhân lại không cần?

Hướng dẫn chi tiết:

Hệ thống điện gió và điện mặt trời luôn yêu cầu hệ thống lưu trữ năng lượng trong khi thuỷ điện, nhiệt điện, điện hạt nhân lại không cần vì:

• Điện gió và điện mặt trời là nguồn năng lượng không liên tục, phụ thuộc vào điều kiện thời tiết. 

• Nhu cầu sử dụng điện thay đổi theo thời gian. Hệ thống điện gió và điện mặt trời chỉ hoạt động vào ban ngày khi có ánh sáng mặt trời hoặc gió thổi. Do đó, cần có hệ thống lưu trữ năng lượng để lưu trữ điện dư thừa vào ban ngày và cung cấp điện vào ban đêm hoặc khi nhu cầu sử dụng điện cao.

• Hệ thống lưu trữ năng lượng có thể giúp điều chỉnh lượng điện cung cấp vào hệ thống điện, đảm bảo hệ thống điện hoạt động ổn định và đáp ứng nhu cầu sử dụng điện của người dùng.

• Ngược lại, thủy điện, nhiệt điện và điện hạt nhân có thể hoạt động liên tục và tạo ra lượng điện ổn định để đáp ứng nhu cầu sử dụng điện nên không cần hệ thống lưu trữ năng lượng.