Cách chọn máy phát điện thủy điện tốt nhất

Thủy điện là nguồn năng lượng tái tạo được sử dụng rộng rãi nhất trên toàn thế giới. Máy phát điện thủy điện có sẵn rộng rãi, từ loại lớn nhất dùng cho nhà máy thủy điện, đặt tại hồ chứa và đập, đến loại nhỏ nhất dùng cho ứng dụng trong nước và nông thôn. Bài viết này cung cấp một số hướng dẫn để lựa chọn máy phát điện thủy điện phù hợp nhất với nhu cầu của bạn.

Mục lục
Dự báo thị trường toàn cầu cho máy phát điện thủy điện
Giới thiệu về máy phát điện thủy điện
Các loại tua bin thủy điện
Một cái nhìn về phạm vi các máy phát điện thủy điện có sẵn
Lời cuối

Dự báo thị trường toàn cầu cho máy phát điện thủy điện

Thị trường máy phát điện thủy điện toàn cầu đang tăng trưởng tốt với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) là 6.8% trong khoảng thời gian 10 năm từ năm 2022 đến năm 2032. Năm 2022, giá trị thị trường là 137.6 tỷ USD, phát triển đến 264.41 tỷ USD bởi 2032.

Thị phần được dẫn đầu bởi hệ thống cố định nhà máy thủy điện lớn ở mức 63%, Hơn hệ thống di động nhỏ hơn ở mức 37%, mặc dù các hệ thống nhỏ hơn được dự đoán sẽ phát triển nhanh hơn ở mức CAGR 7.8%.

Châu Á - Thái Bình Dương dẫn đầu về mức sử dụng hiện tại và dự báo tăng trưởng thị trường, với Trung Quốc là nhà sản xuất thủy điện lớn nhất dựa trên đập. Các hệ thống nhỏ hơn đang tìm thấy sự tăng trưởng trên toàn thế giới do sự quan tâm ngày càng tăng đối với các nguồn năng lượng tái tạo. Các hệ thống nhỏ hơn nhẹ và dễ lắp đặt tại các địa điểm như trang trại và trang trại nhỏ để bổ sung cho các nguồn tạo năng lượng khác.

Giới thiệu về máy phát điện thủy điện

Các nền văn minh đã sử dụng sức mạnh của nước trong hơn 2000 năm. Trong kỷ nguyên hiện đại, hơn 70% điện năng của thế giới được tạo ra từ thủy điện, khiến nó dễ dàng trở thành nguồn năng lượng tái tạo được sử dụng rộng rãi nhất trên toàn thế giới.

Máy phát điện thủy điện sử dụng lực của dòng nước chảy để tạo ra điện. Chúng thực hiện điều này bằng cách dẫn nước qua các cánh quạt của tua-bin. Các cánh quạt hoạt động như một chân vịt để quay một trục kim loại, sau đó quay một động cơ. Động cơ tạo ra năng lượng điện. Kích thước của tua-bin và dòng nước quyết định lượng điện được tạo ra.

Dòng nước chảy được thực hiện thông qua một số phương pháp dòng chảy trực tiếp:

• Nước được giải phóng từ một nguồn nước cố định như trong một hồ chứa, hoặc từ dòng chảy tự nhiên của thác nước hoặc dòng sông đang chảy. Theo cách này, trọng lực là lực chính đẩy nước qua tuabin.
• Nước được chuyển hướng từ một nguồn khác, chảy qua tuabin. Điều này thường được tạo ra bằng cách dẫn một khối nước lớn hơn, chẳng hạn như sông, vào các kênh và đường ống ngày càng nhỏ hơn. Quá trình này có thể tạo ra áp suất cao để đẩy qua các cánh tuabin.
• Nước được bơm lên một cơ sở lưu trữ, chẳng hạn như một hồ chứa, sau đó giải phóng nước đó để chảy xuống theo trọng lực vào tuabin. Phương pháp này cần năng lượng để đẩy nước lên, do đó hiệu quả nhất khi sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo để tạo ra năng lượng đó.

Biểu đồ trên từ Công ty công nghệ Forster Thành Đô cho thấy một ví dụ về nhà máy thủy điện được đặt tại một hồ chứa, sử dụng dòng nước chảy qua tua bin nhà máy điện theo trọng lực.

Sử dụng nước từ các nguồn tự nhiên làm cho máy phát điện thủy điện trở thành năng lượng tái tạo, nhưng nguyên lý thực sự giống với việc phát điện bằng nhiên liệu hóa thạch. Các nhà máy điện chạy bằng than sử dụng than để đun nóng nước, tạo ra hơi nước, sau đó được đẩy qua tua bin.

Đập Tam Hiệp, bắc qua sông Dương Tử ở Trung Quốc, là nhà máy thủy điện lớn nhất thế giới, với 32 tua-bin công suất 700 Megawatt (Mw) và hai máy phát điện công suất 50 Mw cung cấp điện cho chính nhà máy điện.

Máy phát điện thủy điện có công suất dưới 5 Kilowatt thường được sử dụng trong các trang trại, trang trại nhỏ và các ngành công nghiệp nhỏ, và trong các ứng dụng điện ngoài lưới điện hoặc điện lai. Đối với máy phát điện 5 Kilowatt trở lên, ứng dụng có thể bao gồm cung cấp điện cho các cộng đồng nhỏ, các ngành công nghiệp nông thôn và nhu cầu nông nghiệp lớn hơn.

Các loại tua bin thủy điện

Tua bin thủy điện tạo ra năng lượng từ sự kết hợp giữa áp suất và lưu lượng nước. Áp suất hoặc lực của nước được xác định từ độ cao của nguồn nước, được gọi là 'cột nước'. Lưu lượng nước là cả thể tích và tốc độ của nước

Có nhiều loại tua bin khác nhau, phù hợp với nhiều loại áp suất và lưu lượng nước khác nhau. Hai loại chính là phản ứng và xung lực.

Tua bin phản ứng có các cánh tua bin được đặt hoàn toàn trong dòng nước và được quay khi nước chảy qua các cánh, với tất cả các cánh tiếp xúc với dòng nước. Các loại cánh tua bin được sử dụng bao gồm chân vịt (như đối với chân vịt thuyền), Kaplan (cánh có thể điều chỉnh), động học (trực tiếp từ dòng nước) và Tua bin Francis (giống như cánh quạt trên động cơ phản lực). Loại cánh quạt tuabin được lựa chọn dựa trên cột áp và lưu lượng nước, mỗi loại đều có lợi ích riêng. Hầu hết các tuabin phản ứng được sử dụng cho cột áp thấp hơn và lưu lượng cao hơn, mặc dù tuabin Kaplan cũng phù hợp cho cột áp cao.

Tua bin xung lực tạo ra năng lượng từ dòng nước, để di chuyển bánh xe (ống dẫn). Với tua-bin xung lực Pelton, chỉ một phần của ống dẫn tiếp xúc với dòng nước (hãy tưởng tượng một bánh xe nước tại một nhà máy). Khi dòng chảy làm quay ống dẫn, mỗi cánh quạt mới đi vào dòng chảy và chuyển động tiếp tục. Tua-bin Pelton hoạt động tốt với cột nước cao và dòng chảy thấp. Tua-bin dòng chảy chéo cho phép dòng chảy qua một phần rộng hơn của bánh xe tua-bin, thu dòng chảy khi chảy vào và chảy ra. Những loại này hoạt động tốt với dòng chảy rất cao và nước có cột nước thấp.

Một cái nhìn về phạm vi các máy phát điện thủy điện có sẵn

Các nhà máy thủy điện lớn trên thế giới thường được đặt trên các con sông lớn và trên các hồ chứa, với các máy phát điện thủy điện lớn, được chế tạo đặc biệt, có công suất từ ​​500 megawatt trở lên. Đối với các ứng dụng nhỏ hơn, chẳng hạn như phát điện nông thôn, hệ thống nông nghiệp và công nghiệp ngoài lưới điện, máy phát điện lớn có thể đặt hàng trực tuyến.

Phần này sẽ xem xét một số loại máy phát điện thủy điện có thể được mua sẵn và gợi ý một số ứng dụng cần cân nhắc.

Máy phát điện cỡ lớn

Khi công suất phát điện vượt quá 1 Megawatt (1000 Kilowatt), lượng điện được sản xuất vượt quá nhu cầu thông thường của một trang trại hoặc hộ gia đình nhỏ, do đó việc sử dụng chúng phù hợp hơn cho các ứng dụng công nghiệp và cho cộng đồng nông thôn có hoặc không có lưới điện. Các máy phát thủy điện lớn như vậy sẽ được đặt gần hoặc trên một nguồn nước gần đó, chẳng hạn như sông, hồ hoặc hồ chứa nhỏ. Nước có thể được cung cấp trực tiếp bằng trọng lực, nhưng có nhiều khả năng được bơm hoặc chuyển hướng từ một nguồn gần đó.

Máy phát điện có kích thước nhỏ hơn

Dưới 1 Megawatt công suất, các máy phát điện thủy điện nhỏ hơn có thể sản xuất từ ​​5 đến 500 Kilowatt trở lên, rất phù hợp với các trang trại nhỏ và nhà ở ngoài lưới điện lớn. Chúng có thể được đặt gần các con sông nhỏ và các dòng suối lớn, nơi dòng nước chảy đều đặn để duy trì việc phát điện đáng tin cậy.

Máy phát điện thủy điện nhỏ

Dưới 5 Kilowatt, máy phát điện thủy điện nhỏ rất nhỏ, di động và dễ lắp đặt cho các ngôi nhà và làng mạc không có lưới điện, các trang trại nông thôn nhỏ và các ngành công nghiệp thủ công. Chúng có thể được lắp đặt tại các suối, với dòng chảy dễ dàng được chuyển hướng qua đường ống được cung cấp.

Mô hình giáo dục

Có một số mô hình trình diễn máy phát điện thủy điện có sẵn trực tuyến. Chúng được thiết kế để sử dụng trong lớp học khoa học nhằm giáo dục học sinh khoa học về cách thức hoạt động của thủy điện.

Lời cuối

Máy phát điện thủy điện sử dụng dòng nước ổn định để tạo ra điện. Chúng có thể có quy mô từ các nhà máy điện nhiều máy phát điện có thể sản xuất hơn 20,000 Megawatt đến các bộ dụng cụ gia đình nhỏ chỉ có thể sản xuất không quá một Kilowatt. Máy phát điện lớn phục vụ nhu cầu của các quốc gia có thể sử dụng sản xuất điện quy mô lớn. Máy phát điện nhỏ hơn ngày càng phổ biến cho nhu cầu điện ngoài lưới điện, sản xuất điện nông thôn quy mô nhỏ và cho những người quan tâm đến năng lượng tái tạo.

Khi lựa chọn máy phát điện thủy điện phù hợp, người mua sẽ phải xác định rõ ràng về ứng dụng có thể có, cho dù là hồ chứa hay khối nước lớn, hay được đặt tại một dòng suối nhỏ ở nông thôn. Vị trí và công suất dự kiến ​​là những cân nhắc chính, với quyết định thứ cấp về loại tua bin phù hợp nhất với áp suất nước (cột nước) và lưu lượng.

Người mua tiềm năng có thể kiểm tra nhiều lựa chọn có sẵn tại AliExpress phòng trưng bày trực tuyến.