CÁC LOẠI MÁY PHÁT ĐIỆN SỬ DỤNG TUA-bin, ĐỘNG CƠ VÀ TẾ BÀO NHIÊN LIỆU
Đồng phát là công nghệ phát điện phổ biến. Trong khi các nguyên tắc làm việc của đồng phát vẫn tương tự nhau, có nhiều loại đồng phát khác nhau. Bạn có thể tìm thấy các ứng dụng đồng phát sử dụng tua-bin khí, động cơ đốt trong hoặc thậm chí là pin nhiên liệu.
Trước khi đi vào chi tiết, hãy xem đồng phát là gì.
ĐỒNG PHÁT LÀ GÌ?
Các nhà máy điện đồng phát và máy phát điện tạo ra điện đồng thời đảm bảo rằng nhiệt lượng tạo ra trong quá trình này không bị lãng phí.
Các nhà máy điện hạt nhân truyền thống và nhà máy điện đốt nhiên liệu hóa thạch chuyển đổi năng lượng có trong nhiên liệu—urani, than đá hoặc khí tự nhiên—thành điện năng. Trong quá trình này, chúng mất đi một phần đáng kể năng lượng đó dưới dạng nhiệt thải. Ngay cả các nhà máy điện chu trình kết hợp hiệu suất cao cũng bị thất thoát nhiệt chiếm ít nhất 40% năng lượng tiêu thụ.
Con đường chính để thất thoát nhiệt tại các nhà máy điện dựa vào chu trình hơi nước là thông qua thiết bị ngưng tụ của chúng. Các nhà máy điện hơi nước hoạt động bằng cách đun sôi nước và cung cấp năng lượng cho một nhóm máy phát điện tuabin bằng hơi nước thu được. Công việc của thiết bị ngưng tụ - một bộ trao đổi nhiệt lớn - là chuyển đổi hơi nước đã qua sử dụng trở lại trạng thái lỏng. Điều này được thực hiện bằng cách trích xuất năng lượng còn lại của hơi nước bằng cách sử dụng nước lạnh. Nước lạnh được làm nóng trong thiết bị ngưng tụ và thường được thải ra sông hoặc đại dương, hoặc được tái chế trong tháp giải nhiệt. Các nhà máy điện lớn giải phóng nhiều nước nóng theo cách này đến mức chúng có thể làm tăng nhiệt độ của các vùng nước xung quanh. Điều này đôi khi ảnh hưởng đến đời sống thực vật và động vật địa phương. Bạn có biết đây là lý do tại sao lợn biển Florida tìm kiếm vùng nước xung quanh các nhà máy điện ven biển trong mùa lạnh không?
Tại sao không sử dụng tất cả lượng nước nóng đó để sưởi ấm những ngôi nhà và cơ sở kinh doanh gần đó thay vì để nó chảy xuống cống?
Đây là những gì các nhà máy điện đồng phát làm. Kết hợp nhiệt và năng lượng không phải là một ý tưởng mới. Bạn có thể tìm thấy các ứng dụng đồng phát cung cấp hơi nước và nước nóng cho các khu dân cư, trường đại học và khuôn viên bệnh viện cũng như các cơ sở khác.
Ở một số quốc gia, đặc biệt là các quốc gia Đông Âu và các nước Cộng hòa thuộc Liên Xô cũ, hệ thống sưởi ấm khu vực được cung cấp bởi các nhà máy điện lớn vận hành bằng tiện ích là phổ biến. Tương tự như vậy, ở quy mô nhỏ hơn, một đặc điểm chung giữa các khuôn viên trường đại học là một mạng lưới các đường hầm hơi nước cung cấp nhiệt khắp khuôn viên từ một cơ sở nồi hơi trung tâm. Nhiều trường đại học nhận thấy việc thay thế nồi hơi cũ kỹ bằng một thiết bị đồng phát hiện đại cung cấp cả nhiệt và điện là việc kinh tế.
Các nhà máy điện truyền thống không có đồng phát chỉ có thể sử dụng tối đa khoảng 60% năng lượng mà chúng tiêu thụ. Với đồng phát, có thể sử dụng hiệu quả tới 95% năng lượng tiêu thụ cho điện và sưởi ấm/làm mát.
Các nhà máy điện hơi nước dựa vào một thiết bị ngưng tụ để đưa hơi nước mà chúng tạo ra trở lại trạng thái lỏng. Để đạt được điều này, bình ngưng nhận một dòng nước lạnh làm mát và trả lại một dòng nước ấm. Trong các nhà máy điện truyền thống, nước làm mát ấm được thải ra sông hoặc được làm mát lại trong tháp giải nhiệt. Trong các nhà máy điện đồng phát, nước ấm làm mát được dẫn đến các hộ gia đình và doanh nghiệp để cung cấp nhiệt.
Chúng tôi đã thảo luận về thu hồi nhiệt tại các nhà máy điện hơi nước truyền thống. Trong khi đó, các ứng dụng đồng phát cũng có thể thực hiện được ở các loại nhà máy điện khác. Dưới đây là một số trong những cái chính:
NHÀ MÁY ĐỒNG PHÁT ĐIỆN BẰNG Tuabin khí
Tua bin khí là động cơ phản lực lớn, cố định, có thể được sử dụng để phát điện.
Tua bin khí hiện đại có hiệu quả cao và linh hoạt. Chúng cũng đang nhanh chóng thay thế các nhà máy điện đốt than ở Hoa Kỳ.
Tua bin khí xả một lượng lớn khí rất nóng dưới dạng khí thải. Năng lượng trong ống xả này có thể được thu hồi trong một bộ phận được gọi là máy tạo hơi nước thu hồi nhiệt, hay HRSG. HRSG có thể thu hồi nhiều nhiệt đến mức chúng thường được sử dụng để đun sôi nước để cung cấp cho tuabin hơi nước và tạo ra nhiều điện hơn.
Trong những trường hợp khác, nhiệt đó có thể được sử dụng để đun sôi nước cho các ứng dụng đồng phát. Hơi nước mà HRSG tạo ra rất nóng và do đó phù hợp với nhiều quy trình công nghiệp đòi hỏi hơi chất lượng cao. Các nhà máy điện nằm gần những người sử dụng hơi nước trong quy trình công nghiệp có thể tạo thêm doanh thu bằng cách cung cấp hơi nước trong thời kỳ nhu cầu điện thấp.
MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG PHÁT SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Động cơ đốt trong phổ biến trong nhiều ứng dụng phát điện. Bao gồm các:
Các ứng dụng phía sau đồng hồ đo, nơi chúng có thể được sử dụng để giảm chi phí mua năng lượng tổng thể của người dùng cũng như phí nhu cầu điện cao điểm.
Các ứng dụng trên lưới, nơi các tính năng linh hoạt vốn có của chúng rất có lợi.
Động cơ đốt trong có thể hoạt động trên nhiều loại nhiên liệu. Chúng bao gồm khí đốt tự nhiên, khí sinh học và nhiên liệu không chứa CO2 ròng như dầu diesel sinh học.
Cũng giống như động cơ ô tô, động cơ đốt trong dùng để phát điện tạo ra nhiều
nhiệt, và do đó cần phải được làm mát. Các hệ thống đồng phát bao gồm các bộ trao đổi nhiệt được thiết kế để thu hồi nhiệt và cung cấp khả năng làm mát cho nhiều bộ phận trong động cơ. Những thành phần này bao gồm hệ thống dầu bôi trơn, khối động cơ và khí thải động cơ.
Đã có những tiến bộ trong công nghệ pít-tông đốt bằng khí nạc, điều khiển kỹ thuật số và bộ trao đổi nhiệt. Những tiến bộ này đã làm cho động cơ đốt trong đồng phát trở thành một lựa chọn thiết thực và kinh tế cho các ứng dụng có nhu cầu năng lượng nhỏ tới 300 kWe. Điều này đã mở ra khả năng cài đặt đồng phát tại chỗ cho người dùng vừa và nhỏ. Chúng bao gồm nhà kính, khách sạn, bể bơi, v.v.
ĐỒNG PHÁT ĐIỆN SỬ DỤNG TẾ BÀO NHIÊN LIỆU
Pin nhiên liệu là một công nghệ phát điện cực kỳ hiệu quả, sạch sẽ và tiên tiến. Bạn có biết chúng cũng tạo ra một lượng nhiệt thải đáng kể không?
Pin nhiên liệu có thể dễ dàng kết hợp với bộ thu hồi nhiệt để cung cấp nước nóng. Về nguyên tắc, đồng phát pin nhiên liệu có thể thực tế ở mọi quy mô, kể cả trong các ứng dụng dân dụng. Hãy tưởng tượng nếu máy nước nóng tại nhà của bạn cũng tạo ra điện. Hiện tại, đồng phát pin nhiên liệu dân dụng vẫn còn quá đắt để áp dụng rộng rãi.
Trong khi đó, nhiều cơ sở lắp đặt đồng phát pin nhiên liệu ở Hoa Kỳ được đặt tại các trung tâm thương mại, cửa hàng hộp lớn, tòa nhà văn phòng và trường đại học.
TRIGENERATION LÀ GÌ?
Công nghệ ba thế hệ giúp đồng phát thêm một bước nữa bằng cách thêm tùy chọn cung cấp khả năng làm mát ngoài nhiệt và điện.
Tính năng làm mát đạt được bằng cách bổ sung một thiết bị được gọi là máy làm lạnh hấp thụ. Thiết bị làm lạnh hấp thụ là thiết bị làm lạnh. Chúng dựa vào nguồn nhiệt để cung cấp năng lượng cần thiết cho quá trình làm mát. Quá trình làm lạnh hấp thụ được sử dụng rộng rãi trong nửa đầu thế kỷ trước. Ngày nay, nó được thay thế bằng quá trình nén hơi, được sử dụng trong hầu hết các tủ lạnh và máy điều hòa không khí gia đình.
Các thiết bị này hoạt động dựa trên một máy nén cơ học chạy bằng động cơ điện, thay vì dựa vào nguồn nhiệt như trường hợp của thiết bị làm lạnh hấp thụ. Ngày nay, thiết bị làm lạnh hấp thụ chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng ba thế hệ. Chúng cũng được sử dụng trong các thiết bị làm mát di động và thiết bị làm lạnh RV.
Việc phát điện ba lần có thể cải thiện đáng kể tính kinh tế của hệ thống đồng phát ở những vùng khí hậu nơi nhu cầu sưởi ấm ít hơn trong những tháng mùa hè. Thay vì cung cấp nhiệt không mong muốn, một hệ thống phát điện ba có thể cung cấp, với việc bổ sung một máy làm lạnh hấp thụ, làm mát rất cần thiết. Điều này sau đó làm giảm thêm chi phí năng lượng và trong một số trường hợp, loại bỏ sự cần thiết của một hệ thống điều hòa không khí riêng biệt.
