Thủy điện là gì? Cơ chế vận hành của nhà máy thủy điện

Thủy điện hiện đang cung ứng gần 40% tổng sản lượng điện cho đất nước. Vậy, thủy điện là gì? Trong bài viết dưới đây, Chúng tôi xin chia sẻ một số thông tin về thủy điện cũng như cơ chế vận hành.

Thủy điện là gì?

Thủy điện là một phương pháp sản xuất năng lượng điện bằng cách tận dụng sức mạnh của dòng chảy của nước (năng lượng cơ học của dòng chảy) để làm quay tuabin và chuyển đổi thành điện. Thủy điện được xem như công nghệ sản xuất điện năng sạch và có khả năng tái tạo. Nó có ưu điểm nổi bật trong giảm thiểu phát thải khí nhà kính, cung cấp dịch vụ quản lý năng lượng và tài nguyên nước, hỗ trợ tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo khác bằng cách cung cấp dịch vụ lưu trữ và cân bằng tải. Tuy nhiên, theo thời gian, người ta đã nhận thấy rằng thủy điện cũng gây ra nhiều vấn đề môi trường và tác động đến cuộc sống sản xuất.

Có nhiều cách để phân loại nhà máy thủy điện, bao gồm phân loại theo quy mô và thiết kế các đập nước. Tuy nhiên, có thể phân thành hai loại chính như:

• Thủy điện theo lưu lượng: Loại này sản xuất điện dựa vào sự biến đổi lưu lượng nước theo thời gian. Nước được thu thập và giữ lại trong hồ chứa, khi cần thiết sẽ được xả ra để tạo ra lưu lượng cao, tạo điều kiện cho tuabin tạo ra năng lượng điện từ dòng chảy nước.
• Thủy điện theo mực nước: Loại này sản xuất điện dựa vào sự biến đổi của mực nước trong hồ chứa. Năng lượng được tạo ra bằng cách tận dụng sự khác biệt trong mực nước giữa hồ chứa và môi trường xung quanh để đẩy nước qua các tuabin và tạo ra năng lượng điện.

XEM THÊM: Nhiệt điện là gì? cơ chế vận hành của nhà máy nhiệt điện

Vai trò quan trọng của nhà máy thủy điện trong thực tiễn

Hiện nay, các nhà máy thủy điện đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong việc cung cấp điện cho hệ thống điện quốc gia và nhiều ứng dụng khác. Cụ thể:

• Cung cấp điện: Các nhà máy thủy điện góp phần đáng kể vào tổng sản lượng điện quốc gia, chiếm gần 40%,  xếp thứ hai sau nhiệt điện.
• Nguồn nước tưới tiêu: Thủy điện cung cấp nguồn nước cho các hoạt động sản xuất nông nghiệp, chăn nuôi, nuôi trồng thủy sản.
• Đối phó với xâm nhập mặn: Nhà máy thủy điện đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát xâm nhập mặn, đây là vấn đề trầm trọng trong bối cảnh biến đổi khí hậu.
• Nhà máy thủy điện còn mang lại nguồn thu cho ngân sách địa phương và thúc đẩy việc xây dựng cơ sở hạ tầng cần thiết. Ngoài ra, còn tạo ra việc làm cho nhiều người dân trong khu vực, giúp giải quyết vấn đề công ăn việc làm.
• Phát triển vùng sâu, vùng xa: Nhà máy thủy điện cung cấp cơ hội cho cư dân ở các khu vực hẻo lánh tiếp cận với kiến thức và văn hóa mới.
• Đặc biệt, các nhà máy thủy điện còn đóng một vai trò quan trọng trong việc phòng lũ cho các vùng đồng bằng và cung cấp nguồn nước tưới tiêu cho vùng hạ du, đồng thời giúp kiểm soát xâm nhập mặn trong ngữ cảnh biến đổi khí hậu và tăng mực nước biển.

Thành phần cấu tạo một nhà máy thủy điện

Nhà máy thủy điện bao gồm các thành phần sau đây:

• Đập thủy điện: Chứa nước để tạo một hồ chứa nước lớn.
• Hệ thống ống dẫn nước: Hệ thống này dẫn nguồn nước từ hồ chứa đến tuabin.
• Tuabin: Tuabin được gắn với máy phát điện ở phía trên thông qua một trục. Trong các nhà máy thủy điện, loại tuabin sử dụng phổ biến nhất là Turbine Francis, có hình dạng giống một đĩa lớn với các cánh cong. Mỗi chiếc tuabin có khối lượng lên đến khoảng 172 tấn với tốc độ quay là 90 vòng mỗi phút.
• Máy phát điện: Đây là một loại máy sử dụng nam châm khổng lồ quay quanh cuộn dây đồng để tạo điện.
• Máy biến áp: Máy biến áp được đặt bên trong nhà máy điện để chuyển đổi điện xoay chiều (AC) thành dòng điện có điện áp cao hơn.
• Hệ thống đường dây điện: Đường dây điện này bao gồm ba dây pha của năng lượng điện được sản xuất và một dây trung tính.
• Cống xả: Cống xả giúp nước chảy qua các đường ống và trở về hạ lưu sông.

Cơ chế vận hành của nhà máy thủy điện

Quá trình hoạt động của một nhà máy thủy điện bao gồm bốn giai đoạn chính:

• Giai đoạn 1: Nước chảy với áp lực lớn sẽ đi qua các ống thép lớn, được gọi là ống dẫn nước. Đây là giai đoạn khi áp lực nước tạo ra các cột nước khổng lồ, và nước này sẽ được đưa vào bên trong nhà máy thủy điện.
• Giai đoạn 2: Nước chảy mạnh sẽ làm quay các tuabin của máy phát điện. Trong quá trình này, năng lượng cơ học sẽ được chuyển đổi thành điện năng.
• Giai đoạn 3: Điện năng tạo ra sẽ thông qua máy biến áp để tạo ra dòng điện cao thế.
• Giai đoạn 4: Dòng điện cao thế được kết nối vào mạng lưới phân phối điện và truyền tới các thành phố để sử dụng.

Những lợi ích và thách thức của nhà máy thủy điện

Nhà máy thủy điện mang lại một loạt lợi ích quan trọng, bao gồm:

• Năng lượng tái sử dụng: Thủy điện là nguồn năng lượng tái sử dụng hoàn toàn, giúp giảm thiểu tình trạng cạn kiệt tài nguyên tự nhiên.
• Bảo vệ môi trường: Không gây ra khí nhà kính và không đốt cháy nhiên liệu, thủy điện giúp giảm ô nhiễm môi trường và bảo vệ sức khỏe của hành tinh.
• Tuổi thọ và bền vững: Thủy điện có tuổi thọ lâu dài và khả năng hoạt động liên tục, giúp giảm phát thải khí nhà kính, đảm bảo nguồn cung cấp năng lượng ổn định.
• Tiết kiệm chi phí: Giá thành nhiên liệu rẻ hơn so với các nguồn năng lượng khác, giúp tiết kiệm chi phí.
• Tính linh động cao, đáp ứng nhu cầu cao điểm: Nhà máy thủy điện có tính linh động cao, có thể tùy chỉnh sản lượng điện sản xuất để đáp ứng nhu cầu trong thời gian cao điểm.
• Kiểm soát lũ lụt: Nhà máy thủy điện có khả năng kiểm soát dòng chảy của con sông, giúp ngăn chặn lũ lụt, bảo vệ người dân.
• Hiệu suất chuyển đổi cao: Thủy điện là nguồn năng lượng hiệu quả nhất trên thế giới, với hiệu suất chuyển đổi nước thành điện lên đến 90%.
• Ngoài ra, nhà máy thủy điện còn tạo điều kiện thuận lợi cho các hoạt động giải trí ngoài trời và văn hóa giáo dục trong khu vực xung quanh.

Tuy nhiên, cũng cần nhấn mạnh rằng nhà máy thủy điện đang đối mặt với một số thách thức:

• Chi phí đầu tư cao: Xây dựng và duy trì nhà máy thủy điện đòi hỏi nguồn vốn đầu tư lớn, đặc biệt là trong giai đoạn khởi công dự án.
• Thay đổi chất lượng nước: Hoạt động thủy điện có thể tác động đến chất lượng nước trong hồ chứa và suối, ảnh hưởng đến hệ sinh thái nước.
• Thay đổi cảnh quan thiên nhiên: Xây dựng nhà máy thủy điện có thể gây thay đổi cảnh quan thiên nhiên, ảnh hưởng đến môi trường xung quanh.
• Ảnh hưởng đến cuộc sống của người dân: Thủy điện có thể gây cạn kiệt nguồn nước, ảnh hưởng đến đời sống sản xuất và sinh hoạt của con người, ngăn dòng trầm tích chảy xuống hạ lưu, ảnh hưởng đến môi trường sống và cơ sở hạ tầng.
• Tác động đến động vật và thủy sản: Thủy điện có thể tác động đến môi trường sống của động vật và thủy sản trong khu vực.

Qua bài viết này, chúng tôi đã lý giải thủy điện là gì? và cơ chế vận hành của nhà máy thủy điện. Việc tận dụng nguồn tài nguyên nước của nhà máy thủy điện đã đóng góp rất lớn vào các vấn đề môi trường như giảm thiểu khí thải nhà kính và nhiệt độ toàn cầu. Tuy nhiên, xây dựng và vận hành nhà máy thủy điện cần tuân theo nghiêm ngặt các quy định về môi trường và bảo vệ tài nguyên nước, đảm bảo các tác động đến môi trường và hệ sinh thái luôn được kiểm soát, quản lý.

Q/C: Vankhinen-THP chuyên cung cấp van điều khiển bằng điện chính hãng Haitima – Đài Loan, Kosaplus – Hàn Quốc đủ các điện áp 220V/24V/380V. Các sản phẩm sẵn hàng tại kho Vankhinen-THP như van bướm điều khiển điện, van cầu điều khiển điện, van bi điều khiển điện, van cổng điều khiển điện, van điện từ. Quý Vị tham khảo để có thêm sự lựa chọn.