Bài giảng Năng lượng tái tạo - Chương 1: Tổng quan - Trần Công Binh - Năm học 2013-2014

NLTT Trần Công Binh
ĐH Bách Khoa TP.HCM 1
1
Bài giảng:
NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
ĐH BÁCH KHOA TP.HCM
Giảng viên: ThS. Trần Công Binh
3/2012
Năng lượng tái tạo
2
C1: TỔNG QUAN
1. Các nguồn năng lượng tái tạo (NLTT)
2. Tiềm năng và hiện trạng sử dụng
3. Các công nghệ sử dụng NLTT
4. Phát điện phân tán từ NLTT
NLTT Trần Công Binh
ĐH Bách Khoa TP.HCM 2
Năng lượng tái tạo
3
1. Các nguồn năng lượng tái tạo (NLTT)

 Năng lượng mặt trời (solar, PV)

Năng lượng gió (wind)

Năng lượng các dòng nước

Năng lượng sinh khối (biomass)

Năng lượng địa nhiệt

Năng lượng đại dương

 Thủy triều (tidal)

 Sóng biển (wave)

 Nhiệt đại dương
4
noyau
Earth
0,3 109 GWh
Các nguồn năng lượng tái tạo trên trái đất trong 1 năm
su
n
1600 109 GWh
30%
Phản xạ ra 
không gian
Moon
25 106 GWh
45% : 
720 109 GWh
Nhiệt
25%
Hập thụ 
và chuyển đổi
Nhu cầu năng lượng: 140. 106 GWh
Photosynthesis
(0,24%) 109 GWh
Hydrocarbon fossil = stored solar energy 
- Hydro cycles
(88%) 350 109 GWh
- wind, waves 32 109 GWh
27 years = 1 day
NLTT Trần Công Binh
ĐH Bách Khoa TP.HCM 3
Năng lượng tái tạo
5
1. Các nguồn NLTT

 Năng lượng mặt trời (solar, PV)
R = 696.000 km 
M = 1,99.1030 kg 
Temperature on surface 5.777 K
Total emitted power :
3,85.1023 kW (6MT/s)
At earth level (150 M km)
Solar Constant: Esc = 1367 W.m2
Average energetic flux received by Earth: 1,75 1014 kW
Solar radiations
0,2 µm (ultra-violet) < λ < 4µm (infra-red)
0,4 µm < λ visible < 0,78 µm (infra-red)
97,5% of energy between 0,2 µm et 2,5 µm 
maximum at 0,5 µm (5.800 K)
The Sun
Năng lượng tái tạo
6
2. Tiềm năng và hiện trạng

 0
NLTT Trần Công Binh
ĐH Bách Khoa TP.HCM 4
7
Năng lượng trung bình trong năm (kWh/năm)
1m2  100 kWh par an, 120m2  12 MWh = 1tep
5000 km2  0,5 106 GWh = Elec France = 0,5 Scouvertes
150 000 km2  15 106 GWh = Elec World
1 500 000 km2  150 106 GWh = Energy World
STerre = 510 M km2 , Sterres émergées = 149 M km2 (29,3%)
1%
8
World Energy Situation
World consumption of energy, as of 2004
140.106 GWh or 12 G TOE (G= Giga= 109; 
TOE= Ton of Oil Equivalent)
Renewables
Fossil Fuel
Nuclear
PRIMARY 
SOURCES
NLTT Trần Công Binh
ĐH Bách Khoa TP.HCM 5
9
Fossil Fuels are widely and directly used as 
primary sources and serve as convenient 
energy vector with low efficiency.
Sectors consumming primary energy
Industry 26%
Residences and 
offices 27%
Transports 17%
Electricity 
production 
30%
Output electricity 
produced of 12%
10
Pollution, gas emission: global warming, urban polution
NLTT Trần Công Binh
ĐH Bách Khoa TP.HCM 6
11
2000: 12 G TOE
2020: 20 G TOE
2040: 28 G TOE
12
NLTT Trần Công Binh
ĐH Bách Khoa TP.HCM 7
13
14
NLTT Trần Công Binh
ĐH Bách Khoa TP.HCM 8
15
16
NLTT Trần Công Binh
ĐH Bách Khoa TP.HCM 9
17
Renewable Energy => Electric Energy
Which primary sources is electricity
produced from?
World production: 40.106 GWh 
(3200 GW installed)
Vietnam- Power Installed : 11,717MW ( in 2006)
Electricity
clean, easy to control, highly efficient= development
an ideal secondary vector, butV
distributed through a network which is bulky and costly
(2 billions of human population have no access to electricity)
18
NLTT Trần Công Binh
ĐH Bách Khoa TP.HCM 10
19
20
NLTT Trần Công Binh
ĐH Bách Khoa TP.HCM 11
21
22
NLTT Trần Công Binh
ĐH Bách Khoa TP.HCM 12
23
24
NLTT Trần Công Binh
ĐH Bách Khoa TP.HCM 13
25
26
NLTT Trần Công Binh
ĐH Bách Khoa TP.HCM 14
Năng lượng tái tạo
27
3. Các công nghệ sử dụng NLTT

 0
Năng lượng tái tạo
28
4. Phát điện phân tán từ NLTT

 0
NLTT Trần Công Binh
ĐH Bách Khoa TP.HCM 15
29
W
in
d
T
id
a
l
N
u
c
le
a
r 
+
 S
M
R
 +
 C
a
p
tu
re
S
M
R
 +
 c
a
p
tu
re
H
y
d
ro
e
le
c
tr
ic
N
u
c
le
a
r/
th
e
rm
o
c
y
c
le
s
T
h
e
rm
a
l 
c
ra
c
k
in
g
C
o
a
l 
+
 c
a
p
tu
re
N
u
c
le
a
r/
e
le
c
tr
o
ly
s
is
S
o
la
r 
P
V
S
o
la
r/
p
h
o
to
c
a
ta
ly
s
is
N
u
c
le
a
r 
+
 S
M
R
S
o
la
r/
b
io
m
a
s
s
S
M
R
C
o
a
l
0
20
40
60
80
100
120
140
Residual
CO2
C
O
2
kg
/G
J
P
ri
m
ar
y 
en
er
g
y
16.5 16.7
22.8 23.1 24.7
29.7
37.5 39.6
49.2 52.5
53.9 54.9
68.2
132.6
16.0
30
A
re
a 
re
q
u
ir
ed
 p
er
 M
W
 o
f 
g
en
er
at
ed
H
yd
ro
g
en
-
km
2
S
M
R
N
u
cl
ea
r 
+
 S
M
R
S
M
R
 +
 c
ap
tu
re
N
u
cl
ea
r 
+
 S
M
R
 +
 c
ap
tu
re
C
o
al
N
u
cl
ea
r/
th
er
m
o
cy
cl
es
co
al
 +
 c
ap
tu
re
N
u
cl
ea
r/
el
ec
tr
o
ly
si
s
S
o
la
r 
P
V
S
o
la
r/
p
h
o
to
ca
ta
ly
si
s
H
yd
ro
el
ec
tr
ic
W
in
d
T
id
al
S
o
la
r/
b
io
m
as
s
0.001
0.01
0.1
1
10
NLTT Trần Công Binh
ĐH Bách Khoa TP.HCM 16
31
32
Very High Temperature Reactor
Sodium Fast reactor
Supercritical Water Reactor
Molten Salt Reactor
Lead Fast Reactor
Gas Fast Reactor
NLTT Trần Công Binh
ĐH Bách Khoa TP.HCM 17
33
Solar
Reduction
Water split
Reaction 
Me
MeO
H2O½O2
H2
34
NLTT Trần Công Binh
ĐH Bách Khoa TP.HCM 18
35
Membrane 
- +
Électrolyte solide
Cathod
e
Anode
H2O
36A7 - Option Eco-Énergie - Économie H2 17 Novembre 2006 36
Principe de l’électrolyse haute température
H
H
O
e-
e-
NLTT Trần Công Binh
ĐH Bách Khoa TP.HCM 19
37
37
H
H
O
e-
e-
38
H
H
O2-
NLTT Trần Công Binh
ĐH Bách Khoa TP.HCM 20
39
H
H
O2-
40
Membrane 
- +
E
H2O
H2
H2O + 2e-  O2- + H2
H
H
O2-
H
H
O
Électrolyte solide
Cathod
e
Anode
NLTT Trần Công Binh
ĐH Bách Khoa TP.HCM 21
41
Membrane 
- +
O 2 -
Électrolyte solide
Cathod
e
Anode
O 2 -
O 2 -
O 2 -
O 2 -
O 2 -
O 2 -
O 2 -
O 2 -
O 2 -
O 2 -
O 2 -
O 2 -
O 2 -
O 2 -
O 2 -
O 2 -
O 2 -
42
O2-
O2-
NLTT Trần Công Binh
ĐH Bách Khoa TP.HCM 22
43
O
e-
e-
O
e-
e-
44
O
O
e-
e-
e-
e-
NLTT Trần Công Binh
ĐH Bách Khoa TP.HCM 23
45
O
O
46
O
O
NLTT Trần Công Binh
ĐH Bách Khoa TP.HCM 24
47
2 O2- O2 + 4e-
Membrane 
- +
E O2
Cathod
e
Anode
O2-
O2-
O
O
Électrolyte solide
48
O2- ½ O2 + 2e-
Membrane 
- +
E
O2-
½ O2
H2O
H2
Cathode Anode
H2O + 2e-  O2- + H2
Électrolyte solide
NLTT Trần Công Binh
ĐH Bách Khoa TP.HCM 25
49
CÂU HỎI & THẢO LUẬN?
50
TB
Trần Công Binh
GV ĐH Bách Khoa TP.HCM
Phone: 0908 468 100
Email: tcbinh@hcmut.edu.vn
binhtc@yahoo.com
Website: www4.hcmut.edu.vn/~tcbinh