Giải pháp của Việt Nam khi cấm bán xe chạy bằng xăng và dầu. Ks. Doãn Mạnh Dũng
Hình chiếu mặt cắt bằng Công nghệ “trống quay” : Mô đun nhỏ với 2 phao. Phao có độ rỗng để lực Ac-si-méc giúp phao nỗi lơ lững trong nước. Dòng chảy giúp 2 pháo quay ngược chiều nhau và kéo hệ thống máy phát điện trên mặt nước.
Những ngày giữa tháng 2/2023 Nghị viện Âu Châu đã chính thức thông qua một luật cấm bán xe mới chạy bằng xăng và dầu diesel ở Liên minh Âu Châu (EU) từ năm 2035, nhằm đạt được mức phát thải CO2 ròng bằng 0.
Như vậy việc sản xuất xe chạy điện sẽ được đẩy mạnh sản xuất vào thời gian đến. Nhưng vấn đề pin cho xe điện cần đặt ra về số km cần đủ lớn chạy được trước khi phải sạc lại, giá thành pin và tuổi thọ.
Về góc độ của một nước nghèo như Việt Nam, tôi quan tâm đến việc sử dụng công nghệ sản xuất động cơ đốt trong hiện có trên thế giới chạy bằng hydro lõng chỉ thải ra nước. Mục tiêu này đáp ứng mức thải CO2 bằng 0 và sử dụng công nghệ sản xuất động cơ đốt trong hiện có trên thế giới.
Vấn đề cơ bản là sản xuất hydro lõng bằng cách nào với giá thành rẽ nhất.
Với góc độ là người nghiên cứu độc lập, tôi tin rằng dòng hải lưu ở miền Trung Việt Nam là nơi tập trung động năng dòng hải lưu nhều nhất ở bờ Tây Thái Bình Dương với 6 đặc tính cơ bản cho khai thác công nghiệp :
1/ Gần bờ.
2/Vùng nước nông.
3/ Hướng dòng khá ổn định theo hướng Bắc-Nam . Dòng tầng mặt 8 tháng /năm. Dòng tầng đáy 365 ngày/năm.
4/ Tốc độ dòng hải lưu ở miền Trung Việt Nam là cao nhất ở bờ Tây Thái Bình Dương.
5/ Độ rộng của dòng rất lớn. Tại cửa sông Gianh đạt đến 20 km.
6/ Độ dài dòng hải lưu đạt đến 1000 km từ Hòn La – Quảng Bình đến Mũi Né – Bình Thuận.
Thế giới nhận thức về động năng dòng hải lưu ở miền Trung Việt Nam .
Đối tác của tác giả ở Mỹ, gửi cho tác giả vào tháng 6/2016 tài liệu về Tài nguyên động năng dòng hải lưu ở miền Trung Việt Nam. Tài liệu xác định động năng dòng hải lưu ở miền Trung Việt Nam là cao nhất và tập trung nhất ở bờ Tây Thái Bình Dương.
Trong 12 điểm nghiên cứu của nhóm Mỹ và Đài Loan thì Việt Nam có 7 điểm tập trung động năng dòng hải lưu với tốc độ cao như bảng sau :
Công nghệ mới của Việt Nam trong việc lấy năng lượng bằng dòng chảy tự nhiên
Sử dụng cánh quạt hình trống để khử trọng lượng của vật quay trong nước, lấy tối đa năng lượng theo chiều sâu và chiều rộng đồng thời đưa hệ thống máy phát điện lên trên mặt nước.
Với cách trên, máy có hiệu suất luôn luôn cao nhất, giá thành thấp, chi bảo dưỡng thấp.
Hệ thống võ máy là khối bê tông cốt thép được đặt dưới đáy biển. Trống quay đưuọc đưa xuống nhận năng lượng và có thể rút lên bảo dưỡng. Với các nguyên lý trên giá thành sẽ rẽ bất ngờ so với các công nghệ hiện có và ít tác động xấu đến môi trường.
Chúng ta biết nguồn năng lượng của dòng chảy được xác định bằng công thức :
E= 0.5 m v v
Vì nước biển có khối lượng hơn không khí 830 lần nên động năng dòng hải lưu rất lớn dù tốc độ rất nhỏ 1m/s.
Hình trên : Mô-đun lớn tích hợp 7 mô-đun nhỏ là khối bê tông đặt dưới đáy biển.
Hình trên : Thủy sinh có thể an toàn di chuyển qua hệ thống nhận nặng lượng.
Hình trên: Một nhà máy gồm với 10 mô-dun lớn gắn kết với nhau. Chiếm mặt nước chiều dọc theo bờ biển 26 m, chiều cao từ đáy biển 22,4 m, chiều hướng ra biển 394 m. khai thác độ sâu 10 m của dòng chảy. Với tốc độ dòng nước 1m/s, sẽ tạo ra công suất 4,9MW/s.
Phương pháp tính toán:
Theo nguyên tắc bảo toàn năng lượng và hiệu suất của máy là 71,4 %.
Trống quay trục đứng.Trống có đường kính 2m, cao 2 m đặt vuông góc với hướng dòng chảy chính.Mặt cắt nhận năng lượng của trống là 2m2. Hiệu suất của máy dự tính 70 %. Chưa tính đến dòng chảy tác động vào thành hướng dòng sau đó chuyển hướng tác động vào trống.
E = 0.5 mv2
Với tốc độ giả định 1m/s, mỗi giây có 2 m3 nước tác động vào trống tạo nguồn năng lượng
E= 0.5 x 2 x 9800 N = 9800 N
9800 N di chuyển trong 1 giây cho nguồn năng lượng 9800 Jun/ s = 9800 w
Hiệu suất chuyển đổi dự kiến của tuabine khoảng 71.4 %
Một trống tạo ra công suất 7000 w/s hay 7 Kw/s.
Một cặp trống tạo ra công suất 14 kw/s.
Khi khai thác cột nước 10m thì cần 5 tầng trống. Mô đun lớn có 7 cột và 5 tầng trống nên công suất của mô đun lớn là :
E = 14 x 5 x 7 = 490 KW/s hay 0,49 MW/s
Một nhà máy gồm 10 mô-đun lớn tạo ra công suất :
P = 10 x 0,49 MW/s = 4,9 MW/s
Nhà máy chiếm diện tích mặt nước :
394 m x 26 m = 10,244 m2
Công suất chia cho 1 m2 mặt biển đạt :
4,9 MW/s = 4900000W/s
4900000W/s : 10244 m2 = 478,32 W/s
1 m2 mặt nước biển trong 1 giờ cung cấp được :
478,32 W/s x3600 s = 1721983 W= 1721 KWh
Hiện nay trên thế giới người ta dùng 55 KWh điện phân được 1 kg hydro lõng và khoãng 0.5 kg ô-xy lõng. Giá hydo lõng tại thị trường Nhật : 10 USD/ 1 kg .Giá ô-xy lõng tại Việt Nam : 1 USD/ 1kg.
Như vậy với 1m2 mặt biển trong các điều kiện như trên (độ sâu khai thác là 10 m, tốc độ dòng chảy 1m/s), ta có thể sản xuất 1721 KWh :55KWh= 31,29 kg hydro lõng và 15,6 kg oxy lõng có giá trị tương đương 328 USD trong 1 giờ.
Trong 1 ngày , nguồn thu tính trên 1m2 mặt nước biển là : 328 USD x 24 = 7872 USD.
Với hiệu suất tạo ra 1721 KWh cho 1 m2 mặt nước biển trong 1 giờ, sử dụng độ sâu 10m, tốc độ dòng chảy 1m/s là giải pháp sử dụng hiệu quả tối đa mặt nước biển để chuyển thành điện năng.
Về công nghệ, người Việt Nam đã phát minh ra công nghệ “Trống quay”. Công nghệ mới này khử được trọng lượng vật quay trong nước, đưa các thiết bị phát điện ra khỏi nước và quan trọng hơn có thể lấy tối đa động năng dòng chảy theo chiều sâu và cả chiều ngang. Nhà máy phát điện chỉ là khối bê tông nằm dưới đáy biển, các trống quay rất nhẹ và ít nguyên liệu được đưa xuống biển để nhận năng lượng. Vì vậy giá thành điện hải lưu chắc chắn sẽ rẽ hơn các loại hình phát điện hiện nay trên thế giới và hoàn toàn ảnh hưởng rất ít đến môi trường sống. Các thủy sinh vật hoàn toàn an toàn khi di chuyển qua hệ thống máy phát điện hải lưu.
Thế giới hiện nay đã có công nghệ mang tính thương mại thực hiện điện phân nước biển lấy hydro và đưa về trạng thái lõng.
Việc tìm ra nguồn tài nguyên dòng hải lưu ở miền Trung Việt Nam và công nghệ “trống quay” là nền tảng để tạo ra lượng điện năng lớn với giá thành rẽ. Chính giá thành rất rẽ và tạo ra nhiều điện năng là cơ sở để có thể sản xuất hydro lõng theo giải pháp công nghiệp hiện đại.
Tác giả hy vọng công nghệ sẽ được thực hiện để khai thác động năng dòng hải lưu ở bờ biển miền Trung Việt Nam từ Quảng Bình đến Bình Thuận ( phía Nam bộ có bờ đông tỉnh Cà Mau tại Hòn Khoai có dòng chảy đạt đến 2,5 m/s – từ phát hiện của TS. Lê Xuân Thuyên – ), vừa tạo ra điện năng, vừa bảo vệ bờ biển. Đây sẽ là một nghề mới cho miền Trung Việt Nam.
Chính quyền Trung ương nên có Hội đồng khoa học để lắng nghe và xem xét đưa Điện hải lưu vào chính sách phát triển kinh tế cho các tỉnh miền Trung Việt Nam và Cà Mau./.
