Bài 5. Sản xuất điện năng

Điện năng: Là năng lượng của dòng điện, đóng vai trò quan trọng trong sản xuất và đời sống. Điện năng được sản xuất từ nhiều nguồn năng lượng khác nhau.

Các yêu cầu:

• Đảm bảo cung cấp điện liên tục, ổn định
• Giảm thiểu tác động đến môi trường
• Sử dụng hiệu quả tài nguyên năng lượng

Nguyên lí hoạt động:

Đốt nhiên liệu (than, dầu, khí) → đun sôi nước → hơi nước áp suất cao quay tuabin → máy phát điện quay → phát điện.

Ưu điểm:

• Công suất lớn, hoạt động ổn định
• Công nghệ tương đối đơn giản
• Chi phí xây dựng thấp hơn thủy điện

Nhược điểm:

• Phát thải CO₂, SO₂ gây ô nhiễm môi trường
• Sử dụng nhiên liệu hóa thạch không tái tạo
• Hiệu suất thấp (khoảng 35-40%)

Nguyên lí hoạt động:

Nước từ hồ chứa trên cao → ống dẫn nước → tuabin nước quay → máy phát điện quay → phát điện.

Phân loại:

• Thủy điện lớn (hồ chứa lớn)
• Thủy điện vừa và nhỏ
• Thủy điện tích năng

Ưu điểm:

• Không phát thải khí nhà kính
• Chi phí vận hành thấp
• Tuổi thọ cao

Nhược điểm:

• Phải xây dựng hồ chứa lớn, di dân
• Tác động đến hệ sinh thái và dòng chảy
• Phụ thuộc vào lượng mưa và mùa vụ

Nguyên lí hoạt động:

Phản ứng phân hạch hạt nhân trong lò phản ứng → nhiệt năng → đun sôi nước → hơi nước quay tuabin → máy phát điện.

Ưu điểm:

• Công suất rất lớn
• Không phát thải CO₂
• Nhiên liệu (uranium) cho năng lượng cao

Nhược điểm:

• Chất thải phóng xạ nguy hiểm, khó xử lí
• Nguy cơ sự cố hạt nhân (Chernobyl, Fukushima)
• Chi phí xây dựng và bảo trì rất cao

a) Điện mặt trời:

• Pin quang điện chuyển đổi trực tiếp ánh sáng mặt trời thành điện năng
• Ưu điểm: sạch, bền vững, lắp đặt linh hoạt
• Nhược điểm: phụ thuộc thời tiết, hiệu suất thấp, giá thành còn cao

b) Điện gió:

• Tuabin gió chuyển đổi động năng gió thành điện năng
• Ưu điểm: sạch, chi phí vận hành thấp
• Nhược điểm: phụ thuộc tốc độ gió, tiếng ồn, ảnh hưởng chim di cư

c) Điện sinh khối:

• Đốt hoặc lên men các chất hữu cơ (rơm rạ, chất thải chăn nuôi) để phát điện
• Góp phần xử lí chất thải nông nghiệp

Các xu hướng chính:

• Phát triển năng lượng tái tạo thay thế nhiên liệu hóa thạch
• Xây dựng lưới điện thông minh (Smart Grid)
• Ứng dụng công nghệ lưu trữ năng lượng (pin lithium, thủy điện tích năng)
• Sử dụng hydrogen xanh làm nhiên liệu
• Điện khí hóa giao thông vận tải

Tại Việt Nam: Đẩy mạnh điện gió ngoài khơi, điện mặt trời áp mái, chuyển đổi năng lượng công bằng.