Điện từ động năng dòng hải lưu ở Việt Nam. KS Doãn Mạnh Dũng

11 Tháng Tám, 2023

Quy hoạch điện của Việt Nam hoàn toàn không nhắc đến nguồn phát điện từ động năng dòng hải lưu. Vì vậy chúng tôi tiếp tục trình bày sự hiểu biết về Điện hải lưu để giới đang giữ quyền lực ở Việt Nam xem xét để đưa chương trình này vào kế hoạch phát triển đất nước.

Gần đây Tập đoàn Toyota thay đổi nhân sự, vị giám đốc mới đưa ra giải pháp sử dụng động cơ đốt trong với nguyên liệu hydro lõng. Thí nghiệm cho biết với bình 5 kg hydro lõng, xe ô tô chạy được 300 km, thải 50 lít nước. Ở Nhật giá 1 kg hydro lõng là 10 USD/kg.

Cũng gần đây, Bộ Công thương Việt Nam cho phép các nhà sản xuất trực tiếp ký hợp đồng cung cấp điện cho nhà máy.

Hai thông tin trên mở ra một hướng đi rõ ràng hơn cho Điện hải lưu. Với nơi có lưới điện thì kết nối nguồn Điện hải lưu với lưới điện. Nếu nơi không có lưới điện thì sản xuất hydro lõng và đóng vào bình chứa.

Dòng chảy tự nhiên là dòng chảy có chiều rộng, chiều sâu , có hướng và tốc độ. Dòng chảy có thể 1 chiều hoặc 2 chiều tại một địa điểm. Dòng chảy tự nhiên 1 chiều như dòng sông, dòng hải lưu, dòng chảy đuôi của các nhà máy thủy điện. Dòng thủy triều có 2 chiều lên và xuống tại một địa điểm. Tốc độ dòng chảy trên cùng là cao nhất và giảm dần khi xuống đáy sông hay đáy biển.

Dòng hải lưu ở bờ biển miền Trung Việt Nam là sự cộng hưởng giữa dòng tầng mặt và dòng tầng đáy và đây là nguồn tài nguyên lớn và vô cùng quý hiếm trên trái đất

Dòng tầng mặt hình thành từ gió mùa Đông Bắc có đặc điểm với hướng Bắc-Nam, thời gian 8 tháng/ năm.

Dòng tầng đáy hình thành do : chênh lệch nhiệt giữa Xích đạo và Bắc cực, bờ biển phía Đông Châu Á lệch dần về phía Tây khi tiến đến Xích Đạo và trái đất quay từ Tây sang Đông. Dòng tầng đáy có các đặc điểm với hướng Bắc-Nam, thời gian 365 ngày/năm, 24 giờ/ ngày.

Dòng hải lưu tầng mặt và tầng đáy cộng hưởng có 6 đặc điểm sau :

1/ Gần bờ.

2/ Hướng ổn đinh Bắc-Nam.

3/ Tốc độ cao.

4/ Vùng nước nông.

5/ Độ dài dòng hải lưu 1000 km từ Hòn La ( Quảng Bình ) đến Mũi Né ( BÌnh Thuận.

6/ Độ rộng dòng hải lưu đến 20 Km tại cửa song Gianh.

Mỹ và Đài Loan xác định dòng hải lưu ở bờ Tây Thái Bình Dương
tập trung tại bờ biển miền Trung Việt Nam với tốc độ trên 1m/s.

Trên thế giới hiện nay, lấy năng lượng từ dòng chảy tự nhiên bằng các loại cánh quạt truyền thống.

Cánh quạt truyền thống có trọng lượng và chỉ lấy được năng lượng di chuyển qua vùng hoạt động của cánh quạt.

Máy phát điện thường nằm trong nước nên cần kín nước nên giá thành cao, phí bảo dưỡng cao.

Giải pháp “Trống quay” của Việt Nam.

Giải pháp mới của Việt Nam là một chiếc phao hình trụ , bên trong rỗng để nhận lực nâng Ác-si-méc, võ hình trụ có gờ nhận lực và có trục đứng theo tâm hình trụ. Khung của phao vừa giữ phao, vừa hướng dòng chảy quay trống. Trục trống kéo máy phát điện đặt trên mặt nước. Mỗi mô-đun có 2 phao lấy hết động năng dòng chảy theo chiều sâu của dòng chảy. Với hai hàng xếp lệch nhau có thể lấy hết động năng dòng chảy theo chiều ngang.

Phương pháp tính toán

Trống quay được đặt vuông góc với dòng chảy. Trong 1 giây có 2 m3 nước tác động vào trống. Động năng của trống tiếp nhận theo công thức :

E = 0.5 mv2

E : Động năng dòng chảy tác động vào trống.

v : Tốc độ dòng chảy 1m/s

m : Khối lượng nước tác động vào trống trong 1 giây, m= 2m3 ( r=1m và h = 2m);

Nước sông có trọng lượng 1000 kg/ m3

E1 = 0.5 x 2 x 1000 kg x 9,8 N x 1 x 1 = 9800 N/s

E1 : Công suất của 1 trống khi tiếp nhận 100 % động năng.

E2 = 2 x 9800 N/s = 19600 N/s= 19600 Jun = 19600 W = 19.6 KW

E2 : Công suất của 2 trống khi tiếp nhận 100 % động năng.

E = 71.5 % x 19.6 KW = 14 KW (công suất của máy phát điện với hiệu suất 71.5 %)

E sẽ tăng theo số lượng trống được sử dụng.

Mô-đun chuẩn dưới đây gồm 7 cặp “Trống quay” khai thác độ sâu 10m nên có 5 lớp trống vì vậy mỗi mô đun có thể phát với công suất

E = 14KW x 5 x 7 = 490 KW = 0.49 MW/s

Một khối bê tông chứa 7 mô-đun

Sơ đồ cơ học với dòng chảy 2 chiều

Sơ đồ cơ học với dòng chảy 1 chiều

Máy phát điện là khối bê tông cốt thép đặt dưới đáy đáy biển. “Trống quay” được thả xuống biển khi khai thác.

Bố trí chức năng các tầng của khối bê tông

Tầng 1 : đế của khối bê tông

Tầng 2 : cho phép sa bồi di chuyển

Tầng 3 : tiếp nhận động năng

Tầng 4 : thủy triều lên xuống

Tầng 5 : Máy phát điện và điều hành.

Khả năng phát triển ở miền Trung Việt Nam

Dòng hải lưu chảy qua miền Trung Việt nam dài 1000 km. Độ rộng tại cửa Gianh xác định đạt trên 20 km.

Nếu mỗi nhà máy nếu lắp đặt 100 mô-đun với độ rộng 3940 m sẽ có công suất phát điện 49 MW.

Dự kiến cách 10 km có thể đặt 1 nhà máy phát điện.

Miền Trung Việt nam có thể đặt 100 nhà máy, ta sẽ có tổng công suất 4900 MW tương đương hơn 2,5 lần thủy điện Hòa Bình. ( Nhà máy thủy điện Hòa Bình có công suất 1920 MW)

Nếu nhà máy chỉ có kết nối 10 khối bê tông thì có công suất 4.9 MW/s dài 394m, rộng 26 m, cao 22,4 m

Để thực hiện kế hoạch trên, Chính phủ cần hổ trợ cung cấp các số liệu thống kê, khảo sát miển phí cho các doanh nghiệp và thu thuế khai thác động năng dòng hải lưu.

Các Chính quyền địa phương cần tạo điều kiện cho các doanh nghiệp địa phương sử dụng vật liệu địa phương để chế tạo các khối bê tông cốt thép tại địa phương và khai thác dòng hải lưu qua bờ biển của địa phương. Chính quyền Địa phương giúp phối hợp giữa Điện hải lưu và các hoạt động hàng hải, nuôi trồng thủy sản , đánh bắt hải sản, du lịch và chống xói lỡ bờ biển.

Với địa phương có lưới điện thì kết nối với lưới điện, nơi không có lưới điện thì sản xuất hydro lõng và oxy.

Việc chế tạo, di chuyển, lắp ráp, khai thác, phá dỡ như sau :

Khối bê tông cốt thép được chế tạo tại ụ chìm hoặc ụ nổi. Khối bê tông nổi trên mặt nước và được kéo đến nơi lắp đặt.Khối bê tông được đánh chìm và kết nối với đáy biển. Khối bê tông có hệ thống phun nước để làm sạch hà bám vào khu vực “Trống quay”.

Khi hết thời hạn khai thác sẽ cho nổi lên và kéo đến vị trí phá dỡ hoặc làm nơi trú ngụ cho sinh vật biển.

Chế tạo “Trống quay”, được chế tạo tại nhà máy, nhẹ, cân bằng khi quay, chịu lực , chống hà và nổi trong nước. “Trống quay “ được đưa vào công-ten-nơ để đưa đến nơi sử dụng với chi phí vận chuyển thấp. “Trống quay” được thả từ trên xuống dưới mặt nước khi khai thác.”Trống quay” được đưa lên mặt nước để bảo dưỡng.”Trống quay” có thể tái chế khi không sử dụng

Với giải trình như trên, ta thấy Tài nguyên động năng dòng hải lưu đã có sẵn tại miền Trung Việt Nam. Nguyên vật liệu như đá xây dựng, cát, đá vôi để chế xi măng… đã có sẵn tại miền Trung Việt Nam. Công nghệ là của người Việt Nam đề xuất và phương pháp sản xuất cũng được đơn giản bằng các thiết bị đang có tại Việt Nam. Với giải pháp trên, Điện hải lưu ở miền Trung Việt Nam có thể tạo công việc không chỉ cho rất nhiều lao động giản đơn và cả cho nhóm lao động trí tuệ cao cấp.

Hiện nay bờ biển miền Trung bị xói lỡ mạnh do trái đất ấm dần. Việc xây dựng các nhà máy phát điện còn có ý nghĩ chống xói lỡ bờ biển. Thế giới hiện chưa có máy phát điện bằng dòng hải lưu theo giải pháp “Trống quay”, nên đây cũng là cơ hội để giới thiệu và phát triển trong lỉnh vực du lịch khoa học.

Tài nguyên trí tuệ giúp chúng ta hiểu được Tài nguyên thiên nhiên và sử dụng tối ưu Tài nguyên thiên nhiên để xây dựng đất nước./.