Máy phát điện bằng thủy triều- KS. Doãn Mạnh Dũng

26 Tháng Mười, 2021

Thủy triều là dòng chảy xuất hiện do sức hút chủ yếu giữa mặt trăng và trái đất. Dòng triều lên và xuống ngược chiều nhau. Ở Việt Nam, vùng bờ biển phía Bắc và phía nam có thủy triều cao còn các vùng khác biên độ triều thấp. Bờ biển Hải Phòng và Quảng Ninh có trạng thái nhật triều với đỉnh cao đến 5m. Bờ biển Nam Bộ có trạng thái bán nhật triều với cao độ lớn nhất đến 5m.

Nhiều nước trên thế giới có biên độ thủy triều rất cao, vì vậy con người quan tâm đến năng lượng của thủy triều. Sử dụng phát minh “trống quay ” của người Việt Nam để có thể đưa ra mô hình máy phát điện bằng động năng dòng thủy triều.

Máy phát điện bằng năng lượng dòng thủy triều có mô hình là một khối bê tông đặt dưới đáy biển . Sử dụng cánh quạt hình trống, bên trong có độ rổng thích hợp để sử dụng lực đẩy Ác-si-mét giúp trống nổi lơ lững trong nước. Hình trụ được che dọc một bên, mặt trống có gờ đặt lực thích hợp giúp trống quay có thể tiếp nhận động năng của dòng chảy cân bằng theo cả 2 chiều.

Trống được chuẩn hóa với đường kính 2 m và sâu 2 m, có thể tự kết nối theo chiều sâu.

Hình 1 : Khung với 2 trống quay cho máy phát điện với dòng chảy 2 chiều

Hình 2 : Sơ đồ cơ học cho 1 khung với 2 trống quay cho máy phát điện với dòng chảy 2 chiều.

Hình 3 : Sơ đồ bố trí 7 khung cho máy phát điện với dòng chảy 2 chiều

Dòng thủy triều được chọn tính toán ở đây có tốc độ 1m/s. Để đơn giản sự tính toán, giả thiết tốc độ toàn bộ dòng chảy đồng nhất 1m/s.

Kết cấu khối bê tông gồm 5 tầng :

Đế của khối bê tông : cao 1m
Tầng cho phép sa bồi di chuyển qua : cao 1.6 m
Tầng nhận năng lượng : cao 10 m
Tầng cho phép thủy triều lên, xuống : cao 4 m
Tầng điều hành : cao 5m m
Nơi tiếp nhận vật tư : rộng 5

Tầng khai thác cho phép sinh vật có đường kính 2 di chuyển qua.

Hình 4 : Khu tiếp nhận năng lượng từ dòng thủy triều

Một cặp trống quay có đường kính 2m , sâu 2 m có thể cung cấp năng lượng cho máy điện 14 KW. Với độ sâu 10 m, có thể cung cấp nguồn điện năng : 14 KW x 10m :2 = 70 KW.

Một mô đun với 7 máy phát điện có công suất : 70 KW x 7 = 490 KW

Khối bê tông trên được đúc ở các ụ chìm hay ụ nổi sau đó được đưa đến vị trí khai thác và hạ thủy. Để khối bê tông ổn định, có 7 cọc định vị khối bê tông vào đáy biển. Vì vậy cần chọn vị trí có thể đóng cọc.

Một nhà máy phát điện với 10 mô-đun chiếm vùng nước như sau :

Chiều ngang tính từ bờ ra : B = 394 m

Chiều dài dọc theo đường bờ : L = 33 m

Chiều cao của một khối bê tông : 22.4 m

Nhà máy với 10 mô-đun sẽ có công suất : 0.49 MW x10 = 4,9 MW