Nhà máy thủy điện là gì? Cấu tạo, vai trò & tác động của thủy điện tích năng

Tìm hiểu nhà máy thủy điện là gì và cách hoạt động thế nào giúp bạn hiểu hơn về vai trò của công trình này. Thông qua tiềm năng của dòng nước chảy, các nhà máy này tạo ra điện, chuyển năng lượng cơ học sang năng lượng điện.

Đây là cơ sở hạ tầng quan trọng trong lĩnh vực sản xuất năng lượng tái tạo, đáp ứng nhu cầu sử dụng điện cho đời sống và các ngành nghề.

Nhà máy thủy điện là gì?

Nhà máy thủy điện là cơ sở hạ tầng dùng để chuyển năng lượng cơ học (từ nước) thành điện năng. Tại đây sẽ diễn ra hoạt động sản xuất năng lượng tái tạo (cụ thể là thế năng) thông qua dòng nước tự nhiên (sông, hồ chứa,…).

Căn cứ vào cách phân loại quy mô, thiết kế đập nước, có 2 dạng nhà máy thủy điện chính là:

• Lưu lượng: Sản xuất thông qua biến đổi lưu lượng nước theo thời gian. Nước được giữ trong hồ chứa, khi cần xả ra tạo lưu lượng cao để tuabin tạo ra điện.
• Thủy điện mực nước: Sản xuất điện dựa theo biến đổi mực nước hồ chứa. Nguồn năng lượng lấy từ sự khác biệt của nước giữa hồ với môi trường bên ngoài quay tuabin để tạo năng lượng điện.

Cấu tạo nhà máy thủy điện

Kết cấu của nhà máy thủy điện gồm có 7 thành phần quan trọng gồm:

• Đập thủy điện: Chứa lượng nước lớn trong hồ, chúng được tích tụ khi có mưa trong lưu vực của sông trong thời gian dài.
• Ống dẫn nước: Chịu trách nhiệm đưa nguồn nước đến tuabin.
• Tuabin: Gắn với máy phát điện qua trục, hình dạng giống đĩa có cánh cong quay nước. Thông thường, công cụ này được dùng trong nhà máy với khối lượng hơn 172 tấn, tốc độ quay là 90 vòng/phút.
• Máy phát điện: Máy có gắn nhiều nam châm cỡ lớn quay quanh cuộn dây đồng.
• Máy biến áp: Được dùng để tạo dòng điện xoay chiều AC, chuyển thành dòng điện có điện áp cao hơn.
• Dây điện: Thiết kế thành đường dây, với 3 dây pha của năng lượng và 1 dây trung tính.
• Cống xả: Đưa nước chảy qua ống và vào hạ lưu sông.

Tìm hiểu nguyên tắc hoạt động của thủy điện

Video về cơ chế hoạt động của thủy điện:

Thủy điện tích năng lượng điện thông qua 4 giai đoạn quan trọng là:

• Giai đoạn 1: Dòng nước có áp lực lớn chảy qua các ống dẫn đi vào trong nhà máy.
• Giai đoạn 2: Nước chảy mạnh khiến cho tuabin máy phát điện quay, khi đó nguồn năng lượng cơ học sẽ chuyển thành điện năng.
• Giai đoạn 3: Điện đi qua máy biến áp tạo thành dòng điện cao thế.
• Giai đoạn 4: Điện cao thế kết nối vào mạng lưới phân phối điện, sau đó truyền về các thành phố.

Như vậy, quá trình này đã biến đổi thế năng của nước trở thành điện năng để sử dụng.

Vai trò của nhà máy thủy điện đối với đời sống

Bạn đã biết khái niệm và cấu tạo của nhà máy thủy điện là gì. Vậy cùng khám phá xem nơi đây có những vai trò gì quan trọng với đời sống.

Nhà máy thủy điện là nơi cung cấp năng lượng sạch và tái tạo

Nhà máy thủy điện làm việc tận dụng sức mạnh dòng chảy, tạo năng lượng sạch và tái tạo. Sản xuất điện bằng cách này cũng có thể giảm thải hậu quả của hiệu ứng nhà kính, tránh ảnh hưởng môi trường hơn năng lượng hóa thạch.

Năng lượng thủy điện được cung cấp có tính ổn định trong thời gian dài, trở thành cơ sở sản xuất quan trọng đối với nền kinh tế, cung ứng điện liên tục.

Phát triển các nhà máy này có thể giúp các quốc gia không còn phụ thuộc năng lượng được nhập khẩu. Điển hình những nơi có lợi thế về sông ngòi như nước ta luôn được chủ động về nguồn điện năng.

Các công trình này khai thác được tối đa lợi ích của mưa để tạo ra năng lượng phục vụ đời sống.

Hỗ trợ quá trình bảo vệ môi trường

Theo nguyên tắc hoạt động của nhà máy thủy điện, gánh nặng sản xuất năng lượng nguyên liệu hóa thạch được giảm đáng kể. Ngoài ra, nó còn giảm tiêu thụ tài nguyên, giảm thực trạng ô nhiễm môi trường không khí, nước, bảo vệ hệ sinh thái xung quanh.

Phát triển nền kinh tế tại địa phương

Nền kinh tế của địa phương có nhà máy thủy điện cũng được phát triển hiệu quả. Thực tế, đây đều là những nơi có nhiều con sống, khu vực tiêu chuẩn, là cơ hội lớn cho người lao độngc ó việc làm.

Quá trình hoạt động của nhà máy này cần có nhân sự tại các vị trí là:

• Quản lý
• Vận hành
• Bảo dưỡng
• Xây dựng.

Hơn nữa, nhờ những nhà máy thủy điện, khu vực xa xôi, hẻo lánh cũng được dẫn điện, hiện đại hóa xã hội. Các công trình này thu hút dân đi du lịch bụi tìm đến khám phá, cắm trại, tạo điều kiện buôn bán cho bà con trong khu vực.

Tác động của thủy điện tích năng đối với môi trường và khí hậu

Không thể phủ nhận ưu nhược điểm của các công trình thủy điện. Bên cạnh những điểm có lợi, việc xuất hiện các nhà máy này cũng gây ra không ít tác động với môi trường, khí hậu.

Nguy cơ nhấn chìm rừng đầu nguồn

Các chuyên gia đã nghiên cứu và đưa ra những thông số cụ thể:

• Muốn tạo ra 1 MW công suất thủy điện, phải bỏ ra từ 10 đến 30 hecta rừng.
• Để có được 1.000 hecta hồ chứa phải san phẳng và giải phóng từ 1.000 đến 2.000 hecta đất thượng nguồn.

Việc mở rộng các nhà máy thủy điện có thể khiến cho rừng đầu nguồn bị nhấn chìm. Đây là lý do vì sao thời tiết biến đổi nhiều, khí hậu khắc nghiệt và lũ quét nguy hiểm hơn.

Làm ảnh hưởng đến dòng chảy

Hoạt động thủy điện làm dòng chảy bị cạn kiệt nên có nhiều vùng bị xâm thực ở hạ lưu. Nước biển dâng cao khiến cho đời sống người dân bị ảnh hưởng xấu.

Xây dựng hệ thống đập làm thay đổi dòng chảy đến cửa sông là lý do làm sụt giảm nguồn cá. Thậm chí, những nhà máy còn khiến khoảng 20% sinh vật nước ngọt trên bờ tuyệt chủng vì lý do là:

• Biến đổi số lượng, chế độ dòng chảy của sông gây ảnh hưởng hệ sinh thái thủy sinh vùng hạ lưu.
• Đường ống áp lực dẫn nước từ hồ chứa đến nhà máy khiến 1 phần sông mất nước.

Ngăn dòng trầm tích và nguồn nước bị hạn chế

Việc xây dựng những nhà máy thủy điện còn làm suy giảm dòng trầm tích xuống hạ lưu. Vì vậy, nhiều bờ sông trở nên suy yếu hơn, có thể xảy ra tình trạng sụt đáy sông rất nguy hiểm.

Mùa cạn có sản lượng điện, hồ chứa bị giảm bớt, nhà máy phải tăng cường tích nước dự trữ để phát điện. Do đó, nước xả xuống hạ lưu khá khan hiếm, ảnh hưởng việc cung cấp nước cho mục đích sử dụng khác: Tưới tiêu, sinh hoạt, thủy sản,…

Chất lượng nước bị suy giảm

Nhà máy thủy điện cần nguồn cung nước lớn để sử dụng, gây ảnh hưởng nhiều đến chất lượng. Thời gian đầu những nơi này đưa nước vào tích ở lòng hồ.

Sau đó sẽ xảy ra hiện tượng phân hủy thực vật lòng hồ vì chế độ dòng chảy thay đổi. Đây cũng là nguyên nhân gây giảm chất hữu cơ trong nước ở công trình thủy điện.

Cũng vì hiện tượng này nên lượng cá và loài thủy sinh trong nước bị thay đổi số lượng đáng kể. Nhiều loài di trú theo mùa đã không còn những bãi đẻ trong mùa sinh sản vốn có.

Nằm trong danh sách các nguyên nhân hình thành lũ

Xây hồ tích năng lớn là một trong nhiều nguyên nhân gây ra hiện tượng lũ lụt vì quy hoạch và vận hành sai. Một số nhà máy hoạt động có ảnh hưởng nhất định đến môi trường, gây lũ tại hạ du và cạn thác nước.

Những đợt lũ xảy ra ở miền Trung và Tây Nguyên được đánh giá do ảnh hưởng của nhà máy thủy điện. Một số dự án lấy đi diện tích đầu nguồn lớn, chặt phá rừng làm thời tiết phức tạp hơn, lũ lớn tràn xuống không có rừng làm giảm tốc độ chảy.

Q&A liên quan đến nhà máy thủy điện

Hiểu được nhà máy thủy điện là gì, nhưng vẫn có nhiều vấn đề cần được bàn luận liên quan. Cùng giải đáp các thắc mắc để hiểu hơn về nơi cung cấp điện năng này:

Thủy điện có hạn chế được lũ lụt không?

Có. Nhiều công trình thủy điện lớn có quy trình chống lũ. Nếu dự án được thực hiện đúng, duy trì được độ phủ của rừng và bổ sung quy chuẩn xây dựng công trình ở sông (chủ yếu miền Trung) sẽ giản lũ lụt được.

Ví dụ minh họa cụ thể về việc nó hạn chế lũ tại hồ chứa nước Hòa Bình (Sông Đà):

• Trước khi xây dựng: Tháng 5 – 6 sẽ thực hiện kế hoạch chống lũ.
• Sau khi có hồ chứa: Tình hình lũ lụt gần như biến mất.

Khi lượng mưa trung bình lớn, chúng đóng vai trò giữ lại lượng nước giúp phía hạ nguồn không phải chịu lũ quét gây thiệt hại lớn.

Xây nhà máy thủy điện tốn kém không?

Có. Xây nhà máy thủy điện rất tốn kém do phải xây dựng nhà máy, đập và hạ tầng liên quan.

Có thể phá bỏ nhà máy thủy điện không?

Có. Tuy nhiên, đây không phải quyết định đơn giản, đòi hỏi kế hoạch rõ ràng và nguồn tài chính lớn.

Sau khi phá xong, có thể nguồn cung cấp năng lượng sẽ bị ảnh hưởng lớn. Nếu nhà máy hoạt động không hiệu quả, bạn có thể chọn cách thay đổi chức năng nhằm phục vụ mục đích khác như du lịch, nuôi trồng hoặc tối ưu hóa để giảm tác động môi trường.

Kết luận

Giải đáp nhà máy thủy điện là gì đã làm rõ về cấu tạo, nguyên tắc hoạt động và vai trò chi tiết. Đây chính là công trình có vai trò quan trọng trong quá trình cung cấp năng lượng. Tuy nhiên, để không gây ảnh hưởng môi trường, khí hậu, các chuyên gia tại nền tảng xem dự báo thời tiết Thời Tiết 4M nhận định bản quản lý các công trình này cần có biên pháp khai thác phù hợp.