Trong bối cảnh ngành năng lượng đang không ngừng phát triển, việc theo đuổi các công nghệ sản xuất điện hiệu quả đã trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Khi thế giới vật lộn với hai thách thức song song là đáp ứng nhu cầu năng lượng ngày càng tăng và giảm phát thải carbon, các nguồn năng lượng tái tạo đã trở thành ưu tiên hàng đầu. Trong số đó, thủy điện nổi bật là một lựa chọn đáng tin cậy và bền vững, cung cấp một phần đáng kể điện năng của thế giới.
Tua bin Francis, một thành phần chính trong các nhà máy thủy điện, đóng vai trò then chốt trong cuộc cách mạng năng lượng sạch này. Được James B. Francis phát minh vào năm 1849, loại tua bin này kể từ đó đã trở thành một trong những loại tua bin được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới. Tầm quan trọng của nó trong lĩnh vực thủy điện không thể được cường điệu hóa, vì nó có khả năng chuyển đổi hiệu quả năng lượng của dòng nước chảy thành năng lượng cơ học, sau đó được máy phát điện chuyển đổi thành năng lượng điện. Với nhiều ứng dụng, từ các dự án thủy điện nông thôn quy mô nhỏ đến các nhà máy điện thương mại quy mô lớn, tua bin Francis đã chứng minh là một giải pháp linh hoạt và đáng tin cậy để khai thác sức mạnh của nước.
Hiệu suất cao trong chuyển đổi năng lượng
Tua bin Francis nổi tiếng với hiệu suất cao trong việc chuyển đổi năng lượng của dòng nước chảy thành năng lượng cơ học, sau đó được chuyển thành năng lượng điện bằng máy phát điện. Hiệu suất hiệu suất cao này là kết quả của thiết kế và nguyên lý hoạt động độc đáo của nó.
1. Sử dụng động năng và thế năng
Tua bin Francis được thiết kế để tận dụng tối đa cả động năng và thế năng của nước. Khi nước đi vào tuabin, trước tiên nó đi qua vỏ xoắn ốc, nơi phân phối nước đều xung quanh bánh xe đẩy. Các cánh bánh xe đẩy được định hình cẩn thận để đảm bảo dòng nước có sự tương tác trơn tru và hiệu quả với chúng. Khi nước di chuyển từ đường kính ngoài của bánh xe đẩy về phía tâm (theo mô hình dòng chảy hướng tâm - hướng trục), thế năng của nước do đầu của nó (chênh lệch độ cao giữa nguồn nước và tuabin) dần dần được chuyển đổi thành động năng. Động năng này sau đó được truyền đến bánh xe đẩy, khiến nó quay. Đường dẫn dòng chảy được thiết kế tốt và hình dạng của các cánh bánh xe đẩy cho phép tuabin trích xuất một lượng lớn năng lượng từ nước, đạt được hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao.
2. So sánh với các loại tuabin khác
So với các loại tua bin nước khác, chẳng hạn như tua bin Pelton và tua bin Kaplan, tua bin Francis có những ưu điểm riêng biệt về hiệu suất trong một phạm vi điều kiện vận hành nhất định.
Tua bin Pelton: Tua bin Pelton chủ yếu phù hợp với các ứng dụng có cột nước cao. Nó hoạt động bằng cách sử dụng động năng của tia nước có vận tốc cao để đập vào gầu trên thanh dẫn. Mặc dù có hiệu suất cao trong các tình huống có cột nước cao, nhưng nó không hiệu quả bằng tua bin Francis trong các ứng dụng có cột nước trung bình. Tua bin Francis, với khả năng sử dụng cả động năng và thế năng cùng các đặc tính dòng chảy phù hợp hơn với các nguồn nước có cột nước trung bình, có thể đạt hiệu suất cao hơn trong phạm vi này. Ví dụ, trong một nhà máy điện có nguồn nước có cột nước trung bình (ví dụ: 50 – 200 mét), tua bin Francis có thể chuyển đổi năng lượng nước thành năng lượng cơ học với hiệu suất khoảng 90% hoặc thậm chí cao hơn trong một số trường hợp được thiết kế tốt, trong khi tua bin Pelton hoạt động trong cùng điều kiện cột nước có thể có hiệu suất tương đối thấp hơn.
Tua bin Kaplan: Tua bin Kaplan được thiết kế cho các ứng dụng có cột áp thấp và lưu lượng cao. Mặc dù rất hiệu quả trong các tình huống cột áp thấp, nhưng khi cột áp tăng lên phạm vi cột áp trung bình, tua bin Francis lại vượt trội hơn về mặt hiệu suất. Các cánh quạt của tua bin Kaplan có thể điều chỉnh để tối ưu hóa hiệu suất trong các điều kiện cột áp thấp, lưu lượng cao, nhưng thiết kế của nó không thuận lợi cho việc chuyển đổi năng lượng hiệu quả trong các tình huống cột áp trung bình như tua bin Francis. Trong một nhà máy điện có cột áp 30 - 50 mét, tua bin Kaplan có thể là lựa chọn tốt nhất về hiệu suất, nhưng khi cột áp vượt quá 50 mét, tua bin Francis bắt đầu cho thấy sự vượt trội của nó về hiệu suất chuyển đổi năng lượng.
Tóm lại, thiết kế của tuabin Francis cho phép sử dụng năng lượng nước hiệu quả hơn trên nhiều ứng dụng cột nước trung bình, khiến nó trở thành sự lựa chọn ưu tiên trong nhiều dự án thủy điện trên toàn thế giới.
Khả năng thích nghi với các điều kiện nước khác nhau
Một trong những tính năng đáng chú ý của tuabin Francis là khả năng thích ứng cao với nhiều điều kiện nước khác nhau, khiến nó trở thành lựa chọn linh hoạt cho các dự án thủy điện trên toàn thế giới. Khả năng thích ứng này rất quan trọng vì nguồn nước thay đổi đáng kể về độ cao (khoảng cách thẳng đứng mà nước rơi) và tốc độ dòng chảy ở các vị trí địa lý khác nhau.
1. Khả năng thích ứng với lưu lượng và cột áp
Dải cột áp: Tua bin Francis có thể hoạt động hiệu quả trên dải cột áp tương đối rộng. Chúng thường được sử dụng trong các ứng dụng cột áp trung bình, thường có cột áp dao động từ khoảng 20 đến 300 mét. Tuy nhiên, với các sửa đổi thiết kế phù hợp, chúng có thể được sử dụng trong các tình huống cột áp thấp hơn hoặc cao hơn. Ví dụ, trong trường hợp cột áp thấp, khoảng 20 - 50 mét, tuabin Francis có thể được thiết kế với hình dạng cánh quạt và hình học đường dẫn dòng chảy cụ thể để tối ưu hóa việc khai thác năng lượng. Các cánh quạt được thiết kế để đảm bảo rằng dòng nước, có vận tốc tương đối thấp hơn do cột áp thấp, vẫn có thể truyền năng lượng hiệu quả đến cánh quạt. Khi cột áp tăng lên, thiết kế có thể được điều chỉnh để xử lý dòng nước có vận tốc cao hơn. Trong các ứng dụng cột áp cao lên tới 300 mét, các thành phần của tuabin được thiết kế để chịu được nước áp suất cao và chuyển đổi lượng lớn năng lượng tiềm ẩn thành năng lượng cơ học một cách hiệu quả.
Biến thiên lưu lượng dòng chảy: Tua bin Francis cũng có thể xử lý các lưu lượng dòng chảy khác nhau. Nó có thể hoạt động tốt trong cả điều kiện lưu lượng không đổi và lưu lượng thay đổi. Ở một số nhà máy thủy điện, lưu lượng nước có thể thay đổi theo mùa do các yếu tố như kiểu mưa hoặc tuyết tan. Thiết kế của tua bin Francis cho phép nó duy trì hiệu suất tương đối cao ngay cả khi lưu lượng dòng chảy thay đổi. Ví dụ, khi lưu lượng dòng chảy cao, tua bin có thể điều chỉnh theo lượng nước tăng lên bằng cách dẫn nước hiệu quả qua các thành phần của nó. Vỏ xoắn ốc và các cánh dẫn hướng được thiết kế để phân phối nước đều xung quanh bánh xe, đảm bảo rằng các cánh bánh xe có thể tương tác hiệu quả với nước, bất kể lưu lượng dòng chảy. Khi lưu lượng dòng chảy giảm, tua bin vẫn có thể hoạt động ổn định, mặc dù công suất đầu ra sẽ tự nhiên giảm theo tỷ lệ với lưu lượng nước giảm.
2. Ví dụ ứng dụng trong các môi trường địa lý khác nhau
Vùng núi: Ở các vùng núi, chẳng hạn như dãy Himalaya ở Châu Á hoặc dãy Andes ở Nam Mỹ, có rất nhiều dự án thủy điện sử dụng tua bin Francis. Những vùng này thường có nguồn nước có cột nước cao do địa hình dốc. Ví dụ, Đập Nurek ở Tajikistan, nằm ở Dãy núi Pamir, có nguồn nước có cột nước cao. Các tua bin Francis được lắp đặt tại Nhà máy thủy điện Nurek được thiết kế để xử lý chênh lệch cột nước lớn (đập có chiều cao hơn 300 mét). Các tua bin chuyển đổi hiệu quả năng lượng tiềm năng cao của nước thành năng lượng điện, đóng góp đáng kể vào nguồn cung cấp điện của đất nước. Sự thay đổi độ cao dốc ở các ngọn núi cung cấp cột nước cần thiết để tua bin Francis hoạt động với hiệu suất cao và khả năng thích ứng của chúng với các điều kiện cột nước cao khiến chúng trở thành lựa chọn lý tưởng cho các dự án như vậy.
Đồng bằng ven sông: Ở đồng bằng ven sông, nơi đầu nước tương đối thấp nhưng lưu lượng dòng chảy có thể đáng kể, tua bin Francis cũng được ứng dụng rộng rãi. Đập Tam Hiệp ở Trung Quốc là một ví dụ điển hình. Nằm trên sông Dương Tử, đập có đầu nước nằm trong phạm vi phù hợp với tua bin Francis. Các tua bin tại Nhà máy thủy điện Tam Hiệp cần xử lý lưu lượng nước lớn từ sông Dương Tử. Tua bin Francis được thiết kế để chuyển đổi hiệu quả năng lượng của dòng nước lớn - thể tích, lưu lượng tương đối thấp - thành năng lượng điện. Khả năng thích ứng của tua bin Francis với các lưu lượng dòng chảy khác nhau cho phép chúng tận dụng tối đa nguồn nước của sông, tạo ra một lượng điện khổng lồ để đáp ứng nhu cầu năng lượng của phần lớn Trung Quốc.
Môi trường đảo: Đảo thường có đặc điểm tài nguyên nước độc đáo. Ví dụ, ở một số đảo Thái Bình Dương, nơi có những con sông nhỏ đến trung bình với lưu lượng thay đổi tùy thuộc vào mùa mưa và mùa khô, tua bin Francis được sử dụng trong các nhà máy thủy điện quy mô nhỏ. Các tua bin này có thể thích ứng với điều kiện nước thay đổi, cung cấp nguồn điện đáng tin cậy cho cộng đồng địa phương. Vào mùa mưa, khi lưu lượng dòng chảy cao, tua bin có thể hoạt động ở công suất đầu ra cao hơn và vào mùa khô, chúng vẫn có thể hoạt động với lưu lượng nước giảm, mặc dù ở mức công suất thấp hơn, đảm bảo cung cấp điện liên tục.
Độ tin cậy và hoạt động lâu dài
Tuabin Francis được đánh giá cao về độ tin cậy và khả năng hoạt động lâu dài, đây là những yếu tố rất quan trọng đối với các cơ sở phát điện cần duy trì nguồn cung cấp điện ổn định trong thời gian dài.
1. Thiết kế kết cấu chắc chắn
Tua bin Francis có cấu trúc chắc chắn và được thiết kế tốt. Bánh xe, là thành phần quay trung tâm của tua bin, thường được làm bằng vật liệu có độ bền cao như thép không gỉ hoặc hợp kim đặc biệt. Những vật liệu này được lựa chọn vì các đặc tính cơ học tuyệt vời của chúng, bao gồm độ bền kéo cao, khả năng chống ăn mòn và khả năng chống mỏi. Ví dụ, trong các tua bin Francis quy mô lớn được sử dụng trong các nhà máy thủy điện lớn, các cánh bánh xe được thiết kế để chịu được dòng nước áp suất cao và ứng suất cơ học phát sinh trong quá trình quay. Thiết kế của bánh xe được tối ưu hóa để đảm bảo phân phối ứng suất đồng đều, giảm nguy cơ tập trung ứng suất có thể dẫn đến nứt hoặc hỏng cấu trúc.
Vỏ xoắn ốc, dẫn nước đến ống dẫn, cũng được chế tạo với mục đích hướng đến độ bền. Vỏ xoắn ốc thường được làm bằng các tấm thép có thành dày có thể chịu được dòng nước áp suất cao chảy vào tua bin. Mối nối giữa vỏ xoắn ốc và các thành phần khác, chẳng hạn như cánh chống và cánh dẫn hướng, được thiết kế chắc chắn và đáng tin cậy, đảm bảo toàn bộ cấu trúc có thể hoạt động trơn tru trong nhiều điều kiện vận hành khác nhau.
2. Yêu cầu bảo trì thấp
Một trong những ưu điểm đáng kể của tuabin Francis là yêu cầu bảo trì tương đối thấp. Nhờ thiết kế đơn giản và hiệu quả, có ít bộ phận chuyển động hơn so với một số loại tuabin khác, giúp giảm khả năng hỏng hóc linh kiện. Ví dụ, các cánh dẫn hướng, kiểm soát dòng nước vào ống dẫn, có hệ thống liên kết cơ học đơn giản. Hệ thống này dễ tiếp cận để kiểm tra và bảo trì. Các nhiệm vụ bảo trì thường xuyên chủ yếu bao gồm bôi trơn các bộ phận chuyển động, kiểm tra các phớt để ngăn rò rỉ nước và theo dõi tình trạng cơ học tổng thể của tuabin.
Các vật liệu được sử dụng trong quá trình chế tạo tua bin cũng góp phần làm giảm nhu cầu bảo trì. Các vật liệu chống ăn mòn được sử dụng cho bánh dẫn và các bộ phận khác tiếp xúc với nước giúp giảm nhu cầu thay thế thường xuyên do ăn mòn. Ngoài ra, tua bin Francis hiện đại được trang bị hệ thống giám sát tiên tiến. Các hệ thống này có thể liên tục giám sát các thông số như độ rung, nhiệt độ và áp suất. Bằng cách phân tích các dữ liệu này, người vận hành có thể phát hiện trước các vấn đề tiềm ẩn và thực hiện bảo trì phòng ngừa, giúp giảm thêm nhu cầu phải dừng máy đột xuất để sửa chữa lớn.
3. Tuổi thọ dài
Tua bin Francis có tuổi thọ dài, thường kéo dài nhiều thập kỷ. Tại nhiều nhà máy thủy điện trên thế giới, các tua bin Francis được lắp đặt cách đây nhiều thập kỷ vẫn đang hoạt động và tạo ra điện hiệu quả. Ví dụ, một số tua bin Francis được lắp đặt sớm ở Hoa Kỳ và Châu Âu đã hoạt động trong hơn 50 năm. Với việc bảo trì thích hợp và nâng cấp thường xuyên, các tua bin này có thể tiếp tục hoạt động đáng tin cậy.
Tuổi thọ dài của tua bin Francis không chỉ có lợi cho ngành sản xuất điện về mặt hiệu quả chi phí mà còn cho sự ổn định chung của nguồn cung cấp điện. Một tua bin có tuổi thọ dài có nghĩa là các nhà máy điện có thể tránh được chi phí cao và gián đoạn liên quan đến việc thay thế tua bin thường xuyên. Nó cũng góp phần vào khả năng tồn tại lâu dài của thủy điện như một nguồn năng lượng đáng tin cậy và bền vững, đảm bảo rằng điện sạch có thể được tạo ra liên tục trong nhiều năm.
Chi phí – hiệu quả trong dài hạn
Khi xem xét hiệu quả về mặt chi phí của công nghệ phát điện, tua bin Francis tỏ ra là lựa chọn thuận lợi cho hoạt động lâu dài của các nhà máy thủy điện.
1. Chi phí đầu tư ban đầu và hoạt động dài hạn
Đầu tư ban đầu: Mặc dù khoản đầu tư ban đầu vào một dự án thủy điện sử dụng tua bin Francis có thể tương đối cao, nhưng điều quan trọng là phải xem xét đến viễn cảnh dài hạn. Chi phí liên quan đến việc mua, lắp đặt và thiết lập ban đầu của tua bin Francis, bao gồm bánh xe, vỏ xoắn ốc và các thành phần khác, cũng như việc xây dựng cơ sở hạ tầng nhà máy điện, là rất lớn. Tuy nhiên, khoản chi ban đầu này được bù đắp bằng những lợi ích dài hạn. Ví dụ, trong một nhà máy thủy điện cỡ trung có công suất 50 – 100 MW, khoản đầu tư ban đầu cho một bộ tua bin Francis và các thiết bị liên quan có thể lên tới hàng chục triệu đô la. Nhưng so với một số công nghệ phát điện khác, chẳng hạn như xây dựng một nhà máy điện chạy bằng than mới đòi hỏi phải đầu tư liên tục vào việc mua than và thiết bị bảo vệ môi trường phức tạp để đáp ứng các tiêu chuẩn phát thải, thì cơ cấu chi phí dài hạn của một dự án thủy điện sử dụng tua bin Francis ổn định hơn.
Chi phí vận hành dài hạn: Chi phí vận hành của tua bin Francis tương đối thấp. Sau khi tua bin được lắp đặt và nhà máy điện đi vào hoạt động, các chi phí liên tục chính liên quan đến nhân sự giám sát và bảo trì, và chi phí thay thế một số thành phần nhỏ theo thời gian. Hoạt động hiệu suất cao của tua bin Francis có nghĩa là nó có thể tạo ra một lượng điện lớn với lượng nước đầu vào tương đối nhỏ. Điều này làm giảm chi phí cho mỗi đơn vị điện được tạo ra. Ngược lại, các nhà máy điện nhiệt, như nhà máy đốt than hoặc đốt khí, có chi phí nhiên liệu đáng kể tăng theo thời gian do các yếu tố như giá nhiên liệu tăng và biến động trên thị trường năng lượng toàn cầu. Ví dụ, chi phí nhiên liệu của một nhà máy điện đốt than có thể tăng theo một tỷ lệ phần trăm nhất định mỗi năm vì giá than phụ thuộc vào động lực cung - cầu, chi phí khai thác và chi phí vận chuyển. Trong nhà máy thủy điện chạy bằng tua bin Francis, chi phí nước, là "nhiên liệu" cho tua bin, về cơ bản là miễn phí, ngoài mọi chi phí liên quan đến quản lý tài nguyên nước và phí quyền sử dụng nước tiềm năng, thường thấp hơn nhiều so với chi phí nhiên liệu của các nhà máy điện nhiệt.
2. Giảm Tổng Chi Phí Phát Điện thông qua Hoạt Động Hiệu Suất Cao và Bảo Trì Thấp
Hoạt động hiệu suất cao: Khả năng chuyển đổi năng lượng hiệu suất cao của tuabin Francis góp phần trực tiếp vào việc giảm chi phí. Một tuabin hiệu quả hơn có thể tạo ra nhiều điện hơn từ cùng một lượng tài nguyên nước. Ví dụ, nếu một tuabin Francis có hiệu suất 90% trong việc chuyển đổi năng lượng nước thành năng lượng cơ học (sau đó được chuyển đổi thành năng lượng điện), so với một tuabin kém hiệu suất hơn có hiệu suất 80%, đối với lưu lượng nước và cột nước nhất định, tuabin Francis hiệu suất 90% sẽ sản xuất nhiều điện hơn 12,5%. Sản lượng điện tăng này có nghĩa là các chi phí cố định liên quan đến hoạt động của nhà máy điện, chẳng hạn như chi phí cơ sở hạ tầng, quản lý và nhân sự, được phân bổ trên một lượng điện sản xuất lớn hơn. Do đó, chi phí cho mỗi đơn vị điện (chi phí điện bình quân, LCOE) được giảm xuống.
Bảo trì thấp: Bản chất bảo trì thấp của tuabin Francis cũng đóng vai trò quan trọng trong hiệu quả về chi phí. Với ít bộ phận chuyển động hơn và sử dụng vật liệu bền, tần suất bảo trì chính và thay thế linh kiện thấp. Các nhiệm vụ bảo trì thường xuyên, chẳng hạn như bôi trơn và kiểm tra, tương đối rẻ. Ngược lại, một số loại tuabin hoặc thiết bị phát điện khác có thể yêu cầu bảo trì thường xuyên và tốn kém hơn. Ví dụ, tuabin gió, mặc dù là nguồn năng lượng tái tạo, nhưng có các thành phần như hộp số dễ bị hao mòn và có thể cần đại tu hoặc thay thế tốn kém sau mỗi vài năm. Trong nhà máy thủy điện dựa trên tuabin Francis, khoảng thời gian dài giữa các hoạt động bảo trì chính có nghĩa là tổng chi phí bảo trì trong suốt vòng đời của tuabin thấp hơn đáng kể. Điều này, kết hợp với tuổi thọ dài của nó, làm giảm thêm tổng chi phí phát điện theo thời gian, khiến tuabin Francis trở thành lựa chọn tiết kiệm chi phí cho việc phát điện dài hạn.
Thân thiện với môi trường
So với nhiều phương pháp phát điện khác, phương pháp phát điện thủy điện dựa trên tuabin Francis mang lại những lợi thế đáng kể về mặt môi trường, khiến nó trở thành một thành phần quan trọng trong quá trình chuyển đổi sang tương lai năng lượng bền vững hơn.
1. Giảm lượng khí thải Carbon
Một trong những lợi ích nổi bật nhất về môi trường của tua bin Francis là lượng khí thải carbon tối thiểu của chúng. Trái ngược với việc sản xuất điện bằng nhiên liệu hóa thạch, chẳng hạn như nhà máy điện chạy bằng than và chạy bằng khí, các nhà máy thủy điện sử dụng tua bin Francis không đốt nhiên liệu hóa thạch trong quá trình vận hành. Các nhà máy điện chạy bằng than là nguồn phát thải chính carbon dioxide (\(CO_2\)), với một nhà máy điện chạy bằng than quy mô lớn điển hình thải ra hàng triệu tấn \(CO_2\) mỗi năm. Ví dụ, một nhà máy điện chạy bằng than công suất 500 MW có thể thải ra khoảng 3 triệu tấn \(CO_2\) mỗi năm. Trong khi đó, một nhà máy thủy điện có công suất tương tự được trang bị tua bin Francis hầu như không thải ra \(CO_2\) khí thải trực tiếp trong quá trình vận hành. Đặc điểm không phát thải này của các nhà máy thủy điện chạy bằng tua bin Francis đóng vai trò quan trọng trong các nỗ lực toàn cầu nhằm giảm phát thải khí nhà kính và giảm thiểu biến đổi khí hậu. Bằng cách thay thế việc sản xuất điện bằng nhiên liệu hóa thạch bằng thủy điện, các quốc gia có thể đóng góp đáng kể vào việc đạt được các mục tiêu giảm phát thải carbon của mình. Ví dụ, các quốc gia như Na Uy, nơi phụ thuộc nhiều vào thủy điện (sử dụng rộng rãi tua bin Francis), có lượng khí thải carbon bình quân đầu người tương đối thấp so với các quốc gia phụ thuộc nhiều hơn vào các nguồn năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch.
2. Không khí thấp – Phát thải chất ô nhiễm
Ngoài khí thải carbon, các nhà máy điện chạy bằng nhiên liệu hóa thạch còn thải ra nhiều chất gây ô nhiễm không khí, chẳng hạn như lưu huỳnh đioxit (\(SO_2\)), nitơ oxit (\(NO_x\)) và vật chất dạng hạt. Những chất gây ô nhiễm này có tác động tiêu cực nghiêm trọng đến chất lượng không khí và sức khỏe con người. \(SO_2\) có thể gây ra mưa axit, gây hại cho rừng, hồ và các tòa nhà. \(NO_x\) góp phần hình thành sương mù và có thể gây ra các vấn đề về hô hấp. Vật chất dạng hạt, đặc biệt là vật chất dạng hạt mịn (PM2.5), có liên quan đến một loạt các vấn đề sức khỏe, bao gồm các bệnh về tim và phổi.
Mặt khác, các nhà máy thủy điện chạy bằng tua bin Francis không thải ra các chất ô nhiễm không khí có hại này trong quá trình vận hành. Điều này có nghĩa là các khu vực có nhà máy thủy điện có thể tận hưởng không khí trong lành hơn, dẫn đến sức khỏe cộng đồng được cải thiện. Ở những khu vực mà thủy điện đã thay thế một phần đáng kể việc sản xuất điện dựa trên nhiên liệu hóa thạch, đã có những cải thiện đáng kể về chất lượng không khí. Ví dụ, ở một số khu vực của Trung Quốc, nơi các dự án thủy điện quy mô lớn với tua bin Francis đã được phát triển, nồng độ \(SO_2\), \(NO_x\) và các hạt vật chất trong không khí đã giảm, dẫn đến ít trường hợp mắc các bệnh về đường hô hấp và tim mạch hơn trong cộng đồng dân cư địa phương.
3. Tác động tối thiểu đến hệ sinh thái
Khi được thiết kế và quản lý hợp lý, các nhà máy thủy điện chạy bằng tua bin Francis có thể có tác động tương đối nhỏ đến hệ sinh thái xung quanh so với một số dự án phát triển năng lượng khác.
Đường đi của cá: Nhiều nhà máy thủy điện hiện đại với tua bin Francis được thiết kế với các cơ sở đường đi của cá. Các cơ sở này, chẳng hạn như thang cá và thang nâng cá, được xây dựng để giúp cá di cư ngược dòng và hạ lưu. Ví dụ, tại Sông Columbia ở Bắc Mỹ, các nhà máy thủy điện đã lắp đặt các hệ thống đường đi của cá tinh vi. Các hệ thống này cho phép cá hồi và các loài cá di cư khác bỏ qua các đập và tua bin, cho phép chúng đến được nơi sinh sản của chúng. Thiết kế của các cơ sở đường đi của cá này tính đến hành vi và khả năng bơi lội của các loài cá khác nhau, đảm bảo rằng tỷ lệ sống sót của cá di cư được tối đa hóa.
Nước – Duy trì chất lượng: Hoạt động của tua bin Francis thường không gây ra những thay đổi đáng kể về chất lượng nước. Không giống như một số hoạt động công nghiệp hoặc một số loại hình phát điện có thể làm ô nhiễm nguồn nước, các nhà máy thủy điện sử dụng tua bin Francis thường duy trì chất lượng tự nhiên của nước. Nước đi qua tua bin không bị biến đổi về mặt hóa học và nhiệt độ thường thay đổi ở mức tối thiểu. Điều này rất quan trọng để duy trì sức khỏe của hệ sinh thái dưới nước, vì nhiều sinh vật dưới nước rất nhạy cảm với những thay đổi về chất lượng nước và nhiệt độ. Ở những con sông nơi đặt các nhà máy thủy điện có tua bin Francis, chất lượng nước vẫn phù hợp với nhiều loại sinh vật dưới nước, bao gồm cá, động vật không xương sống và thực vật.
Thời gian đăng: 21-02-2025
