Năng lượng thủy điện là gì? Cách các nhà máy thủy điện hoạt động

Sử dụng năng lượng tái tạo đang là xu thế toàn cầu bởi hiệu quả lâu dài và thân thiện với môi trường. Trong đó, năng lượng thủy điện được đánh giá là năng lượng rẻ và đáng tin cậy nhất. Vậy năng lượng thủy điện là gì? Cùng Kênh thời tiết tìm hiểu về “Năng lượng thủy điện? Cách các nhà máy thủy điện hoạt động” ngay sau đây nhé.

Năng lượng thủy điện là gì?

Năng lượng thủy điện hay còn gọi cách khác là thủy điện hoặc thủy năng. Nước từ sông, hồ chảy qua đập thủy điện sẽ được dẫn vào tua bin. Dòng nước với áp suất lớn (Cơ năng của dòng chảy) đi qua làm quay tuabin được nối với máy phát điện. Từ đó, chuyển đổi cơ năng thành điện năng. Lượng điện năng sinh ra từ quá trình này gọi là năng lượng thủy điện. 

Dòng nước chảy qua tuabin càng mạnh thì lượng điện sinh ra càng lớn. Do đó, các nhà máy thủy điện cần được phải đặt ở vị trí cao, đầu nguồn của dòng sông, nơi dòng chảy mạnh và liên tục để tạo ra được lượng điện năng lớn nhất.

Cách các nhà máy thủy điện hoạt động 

Cấu tạo của nhà máy thủy điện gồm các thành phần: 

• Đập: Ngăn sông, tạo ra một hồ chứa nước lớn.
• Đường ống dẫn nước: Dẫn nước từ đập đến tua bin.
• Tua bin: Tua bin và máy phát điện phía trên được nối với nhau bằng một trục.
• Máy phát điện: Bao gồm nhiều nam châm khổng lồ xoay quanh một cuộn dây đồng.
• Máy biến áp: Đặt ở trong nhà máy điện, tạo ra dòng điện xoay chiều AC. Chuyển đổi dòng điện đi qua thành dòng điện có điện áp cao hơn.
• Đường dây điện: Bao gồm ba dây pha của năng lượng điện vừa được sản xuất và một dây điện trung tính.
• Cống xả: Đưa nước chảy qua các đường ống và đi vào hạ lưu sông.

Nguyên lý hoạt động: 

• Giai đoạn 1: Dòng nước áp lực lớn chảy qua các ống dẫn nước có áp (ống thép lớn) tạo thành các cột nước khổng lồ với áp lực lớn đi vào trong nhà máy.
• Giai đoạn 2: Nước được dẫn vào trong tua bin. Dòng nước với tốc độ cao cùng áp suất lớn đi qua làm quay tuabin và kéo máy phát điện quay theo. Từ đó, cơ năng được chuyển hóa thành điện năng.
• Giai đoạn 3: Dòng điện đi qua máy biến áp tạo thành dòng điện cao thế.
• Giai đoạn 4: Nhà máy kết nối dòng điện cao thế vào mạng lưới phân phối điện. Điện sẽ được truyền tải đến các thành phố.

Ưu nhược điểm của thủy điện

Năng lượng thủy điện được tạo ra một cách tương đối sạch, không gây nhiều tác động xấu đến môi trường. Tuy nhiên, khi khai thác và vận hành nguồn năng lượng này cũng tồn tại một số hạn chế. Dưới đây là một số ưu nhược điểm của thủy điện.

Ưu điểm của thủy điện

• Năng lượng thủy điện không gây ô nhiễm môi trường

Không như những nguồn năng lượng sử dụng nguyên liệu hóa thạch cần phải đốt cháy như than, dầu,… thải ra khí gây hiệu ứng nhà kính. Thủy điện hoàn toàn không thải ra khí này. Do đó, đây được coi là nguồn năng lượng thân thiện với môi trường. 

• Nguồn tài nguyên dồi dào và có thể tái sử dụng

Nguồn tài nguyên chính của thủy điện đến từ sông, suối, nước mưa khá dồi dào và được bổ sung liên tục. Nhà máy có thể khai thác và sử dụng trong thời gian dài.

• Chi phí vận hành thấp so với những nguyên liệu khác

Chi phí đầu tư cho các công trình thủy điện rất lớn. Tuy nhiên, tuổi thọ trung bình lên đến 100 năm hoặc hơn, giá thành nhiên liệu rẻ và hiệu quả chuyển đổi nước thành điện (lên đến 90%) cao hơn các loại nhiên liệu khác. 

Ngoài ra, chi phí vận hành và bảo dưỡng mỗi năm khá thấp. Nhờ đó, năng lượng thủy điện còn mang lại lợi ích kinh tế. 

• Có thể linh hoạt điều chỉnh hoạt động của nhà máy

Dựa vào nhu cầu tiêu thụ điện đáp ứng tốt nhu cầu. Các nhà máy thủy điện có thể điều chỉnh công suất phát điện của nhà máy. 

• Sử dụng cho nhiều mục đích khác ngoài tạo ra điện

Nước dự trữ ở trong đập thủy điện có thể dùng để cung cấp nước phục vụ cho việc tưới tiêu các mùa vụ. Ngoài ra, đập thủy điện còn kiểm soát dòng chảy của sông, giúp ngăn chặn và làm chậm lũ lụt ở vùng hạ du.

Nhược điểm của thủy điện

Ngoài những lợi ích kể trên thì thủy điện vẫn còn tồn tại một số nhược điểm của năng lượng nước này như: 

• Chi phí đầu tư, xây dựng các nhà máy thủy điện, đập, … rất lớn và cần nhiều vốn đầu tư.
• Dòng chảy tự nhiên bị suy giảm và bị chuyển hướng.
• Gây ra ngập lụt ở các vùng đất, làm thay đổi chất lượng nước. Ảnh hưởng đến hệ sinh thái các sinh vật sinh sống gần khu vực đó.
• Năng lượng thủy điện phụ thuộc rất lớn vào thiên nhiên như khí hậu, lượng mưa,… dễ làm giảm lượng điện. 
• Rủi ro tai nạn thủy điện, đập bị vỡ khiến cho người dân sống ở vùng hạ du gặp nguy cơ lũ lụt, bị cuốn trôi khi nước ở đập xả ra.

Tầm quan trọng của năng lượng thủy điện tại Việt Nam

Việt Nam là quốc gia có tiềm năng về thủy điện vì sở hữu nguồn tài nguyên thủy năng khá lớn. Địa hình và khí hậu Việt Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, đặc biệt nóng ẩm, mưa nhiều. Cùng với 2860 sông ngòi lớn nhỏ trên khắp lãnh thổ và địa hình dài từ Bắc vào Nam với bờ biển hơn 3400km. Tạo nên cơ hội lớn cho ngành năng lượng thủy điện Việt Nam.

Tại Việt Nam, đã có rất nhiều nhà máy thủy điện lớn như Nhà máy thủy điện Sơn La, Nhà máy thủy điện Hòa Bình,… đi vào hoạt động lâu năm và là nguồn cung cấp điện lớn. Thủy điện năm 2022 đạt 22,22 tỷ KWH, chiếm 25,9% chỉ đứng sau Nhiệt điện. 

Năng lượng thủy điện còn mang lại giá trị kinh tế lớn cho Việt Nam. Với tuổi thọ lâu dài, chi phí vận hành và bảo dưỡng thấp, về lâu dài thì không có năng lượng nào rẻ bằng thủy điện. 

Bên cạnh đó, thủy điện mang lại nguồn thu cho các tỉnh, xây dựng các khu tái định cư và giải quyết công ăn việc làm cho các thanh niên trên địa bàn, tạo điều kiện cho đồng bào vùng sâu, vùng xa tiếp cận được với tri thức mới.

Thủy điện ảnh hưởng gì đến môi trường và khí hậu Việt Nam 

Không thể phủ nhận những đóng góp to lớn về kinh tế, xã hội mà ngành thủy điện mang lại cho đất nước ta. Tuy nhiên, việc phát triển năng lượng thủy điện cũng gây ra một số tác động tiêu cực đến môi trường sinh thái.

Hiện nay, diện tích rừng ở một số tỉnh đã suy giảm nghiêm trọng, một trong số những nguyên nhân chính đó là “Cơn sốt thủy điện”. Các công trình mọc lên như nấm, cây cối bị phá bỏ để lấy đất khiến cho màu xanh của rừng bị thay thế bằng màu bê tông của các công trình thủy điện.

Các công trình thủy điện dâng nước gây ngập rừng. Hậu quả là độ phì nhiêu của đất bị suy giảm, mất đi nhiều sinh vật sống trong đất. Cảnh quan thiên nhiên cũng bị thay đổi rất nhiều kể từ khi thủy điện được xây dựng.

Việc ồ ạt xây dựng nhà máy thủy điện trên các dòng sông biến những con sông đang dồi dào nước thành những con sông “chết”. Môi trường nước bị nhiễm bẩn, hệ sinh thái dưới nước thay đổi làm biến mất nhiều loại thủy sản.

Bên cạnh đó, chất lượng không khí bị thay đổi do không còn nhiều rừng, nhiều cây xanh để lọc. Diện tích rừng giảm làm cho khí hậu của vùng bị thay đổi, nhiệt độ tăng lên vì không còn nhiều cây xanh che phủ.

Ngoài ra, nhiều cánh rừng bị tàn phá phá kéo theo những thiên tai như lũ lụt, sạt lở, xói mòn xảy ra nhiều hơn. Mưa lớn ở thượng nguồn, dòng nước chảy nhanh xuống không có lớp rừng giảm tốc, tạo thành các trận lũ lụt tàn khốc, gây thiệt hại nặng nề. 

Kết luận

Mặc dù việc phát triển năng lượng thủy điện đã gây ra những ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường sinh thái. Nhưng đây vẫn là nguồn năng lượng sạch, bền vững và mang lại tiềm năng phát triển lâu dài cho Việt Nam. Kênh thời tiết hy vọng những thông tin về năng lượng thủy điện đã chia sẻ ở bài viết trên có thể giúp ích cho bạn trong tương lai.