Điện hải lưu- nguồn năng lượng sạch từ vũ trụ

Điện hải lưu- nguồn năng lượng sạch từ vũ trụ

Để phổ cập thông tin về Điện hải lưu, tác giả đã viết lại thật ngắn để mọi người thuận lợi khi tiếp cận.

Tài nguyên động năng từ dòng hải lưu

Các quốc gia trên thế giới đang lo lắng hiện tượng nóng dần của trái đất do sử dụng các nguồn năng lượng hóa thạch. Việc sử dụng thủy điện cung cấp nguồn năng lượng sạch nhưng quá trình làm hồ tích nước đã tác động nhiều đến môi trường và gây hiểm nguy khi bão lũ lớn. Nhiều nguồn năng lượng tái tạo đã ra đời trong đó có điện mặt trời và điện gió đang phát triển nhanh tại Việt Nam. Tuy vậy người ta lo lắng việc chế tạo tế bào quang điện cũng làm ảnh hưởng nhiều đến môi trường. Điện gió hiện nay còn có giá thành cao. Có một Tài nguyên khác trên thế giới có thể cung ứng điện năng sạch là dòng chảy tự nhiên của sông,biển. Nguồn năng lượng nước và gió cùng tính bằng công thức : E= 0.5 mvv. Vì khối lượng riêng của nước gấp 830 lần không khí nên dòng chảy tự nhiên cung ứng một nguồn năng lượng cực kỳ lớn ngoài sự tưởng tượng của con người.

Do chênh lệch nhiệt giữa Xích đạo và Bắc cực trong 365 ngày/năm nên tồn tại dòng hải lưu tầng đáy từ Bắc cực về Xích đạo cũng trong 365 ngày /năm. Vì trái đất quay từ Tây sang Đông nên nên dòng hải lưu tầng đáy di chuyển từ Đông sang Tây. Nhờ bờ biển Tây Thái Bình Dương chệnh dần về hướng Tây khi tiến từ Bắc cực về Xích đạo nên dòng hải lưu tầng đáy áp vào sát bờ biển miền Trung Việt Nam từ Hòn La – Quảng Bình đến mũi Kê Gà -Bình thuận dài 1000 km, tại cửa sông Gianh, dòng hải lưu có độ rộng đến 20 km, gần bờ, vùng nước nông, tốc độ ổn định Bắc-Nam, tốc độ cao nhất ở bờ biển phía Tây Thái Bình Dương.  Mùa đông, gió Đông Bắc trong 8 tháng , đã tạo ra dòng tầng mặt chạy hướng Bắc – Nam. Tổng hợp dòng tầng đáy và tầng mặt đã hình thành dòng hải lưu cực mạnh tại bờ biển miền Trung Việt Nam. Các nước trên thế giới đã có báo cáo chính thức về Tài nguyên động năng dòng hải lưu ở miền Trung Việt Nam. Tài liệu từ vệ tinh của Mỹ và Đài Loan đã chỉ ra 12 vị trí có tốc độ dòng chảy cao ở bờ Tây Thái Bình Dương. Ở miền Trung Việt Nam chiếm 7 vị trí có tốc độ dòng chảy cao nhất, sau đó mới đến Nhật, Đài Loan, Philippine. Bảy vị trí ở miền Trung Việt Nam có tốc độ dòng chảy cao nhất 1.26m/s, trung bình  1.18 m/s, thấp nhất 1.05 m/s.

Trên thế giới, còn rất nhiều dòng chảy tự nhiên như  dòng hải lưu, dòng thủy triều, dòng sông, dòng đuôi của các thủy điện là nguồn năng lượng mà loài người đang hướng đến.

Công nghệ khai thác điện hải lưu hiện nay

Thế giới hiện nay đang khai thác động năng dòng hải lưu hay thủy triều, dòng sông bằng tua bin có cánh quạt quay trong nước. Mọi cách quạt đều có trong lượng và chỉ lấy được năng lượng di chuyển qua quỹ tích hoạt động của cách quạt. Hơn nữa các máy phát điện lại đặt trong nước . Cả hai yếu tố trên làm công suất và giá thành máy phát điện cao nên điện hải lưu khó cạnh tranh và đưa vào khai thác thực tiển.

Hình 1 : Các loại cách quạt mà thế giới hiện nay đang sử dụng

Công nghệ mới của Việt Nam

Giải pháp của Việt Nam là sử dụng tua bin dạng “Trống quay”. Đó là hình trụ nằm trong nước. Bên trong hình trụ có độ rổng để lực Ac-si-méc đẩy trống nổi lơ lững trong nước. Một nữa thân trống được che lại. Thành trống có gờ để nhận lực từ dòng chảy. Như vậy tua-bin sẽ quay khi có dòng chảy dù nhỏ nhất. Hệ thống phát điện nằm trên mặt nước. Như vậy một mô-đun có thể đặt 2 trống quay như hình vẽ và có thể lấy hết năng lượng theo chiều sâu. Với cách sắp xếp 2 hàng so le nhau, các mô đun có thể lấy hết năng lượng dòng chảy theo chiều ngang. Đây là giải pháp tối ưu để khai thác động năng dòng chảy tự nhiên thành điện năng với tổ hợp và công suất tập trung rất lớn .

Máy phát điện là khối bê tông được đúc sẳn ở ụ nổi hoặc ụ chìm và kéo đến đánh chìm tại vị trí khai thác và có tuổi thọ đến 30 năm. Các khối bê tông khi không dùng có thể cho nổi lên và đưa vào vị trí nào đó để làm nơi sinh sản cho thủy sản. Hệ thống trống quay càng nhẹ càng tốt nên tốn ít nguyên liệu và có thể tái chế. Trống quay được xác định với kích thước tiêu chuẩn để thuận lợi cho chế tạo và vận chuyển. Trống quay có đường kính 2m và sâu 2m.  Với vùng nước biển rộng : 394 m x 26 m  có chiều sâu khai thác 10m, tốc độ dòng chảy 1m/s đem lại nguồn điện với công suất 4,9 MW/s , cung cấp lượng điện 17.640 MW/h.

Hình 2 : Mô hình 1 mô- đun cho một cặp trống quay với dòng 2 chiều như thủy triều :

Hình 3 :  Mô hình 1 mô- đun cho một cặp trống quay với dòng 1 chiều   như hải lưu, dòng sông , dòng đuôi các thủy điện :

Hình 4 :  Mô hình 1 mô-đun kết cấu bê tông gồm 7 cặp trống quay:

Nhìn tổng quan khối bê tông đặt dưới đáy biển. Mô hình này ứng với độ sâu khai thác 10 m. Tùy vị trí cụ thể để thay đổi các tầng đế, tầng cát trôi qua, tầng khai thác, tầng thủy triều lên -xuống.

Hình 5 : Bố trí  7 cặp trống quay, nhìn từ trên.

Hình 6 : Bố trí 7 cặp trống quay hình 3 chiều.

Hình 7 : Kết nối 10 khối bê tông

Chiến lược phát triển Điện hải lưu ở Việt Nam

  • Vì nguồn điện năng cung rất lớn nên chọn chiến lược vừa điện phân Hydro vừa kết nối với điện lưới. Lắp thêm vài mô-đun bê tông để tạo thành cầu cảng, nhận bình rổng và cung cấp bình đã nạp đầy hydro cho tàu chuyên chở. Cách làm này giúp doanh nghiệp chủ động. Hydro lõng là nguồn nguyên liệu sạch của tương lai có thể cung cấp cho nhà máy nhiệt điện, phương tiện giao thông để chạy máy nổ trực tiếp hoặc chạy bằng pin sử dụng hydro. Hydro lõng cung cấp cho các ngành công nghiệp hóa chất và dân dụng như sưởi ấm hoặc nấu nướng như gas.
  • Cung cấp công nghệ mới này cho thế giới và chấp nhận cạnh tranh với các công nghệ khác.

Để xã hội tiến nhanh đến văn minh, bản quyền cần được tôn trọng.

Ks Doãn Mạnh Dũng