Mong Texas-Mỹ dùng máy phát điện bằng dòng hải lưu để vừa phát điện vừa bảo vệ bờ biển- KS Doãn Mạnh Dũng

Theo các thông tin từ Hoa Kỳ, bang Texas dự kiến chi 31 tỷ USD để xây dựng bức tường chạy dọc theo  bờ biển để chống gió và bão trong nhiều năm tới. Nguyên do là  gió gây ra bão và gió mùa Đông -Bắc đã phá hủy bờ biển bang Texas. Về nguyên lý, gió do bão gây ra tại Texas có chiều ngược kim đồng hồ và trùng hướng với gió Đông -Bắc  đã tạo ra dòng chảy mặt có hướng dọc theo bờ biển của Texas từ Bắc xuống Nam.

Việc xây tường bê tông cốt thép sẽ tránh được sóng phá hoại bờ biển,nhưng nếu đặt hệ thống nhận năng lượng dòng chảy ở đây thì vừa tạo ra điện năng vừa bảo vệ được bờ biển.

Từ Việt Nam , Ks. Doãn Mạnh Dũng đề xuất với các nhà lảnh đạo bang Texas  giải pháp sử dụng hệ thống máy phát điện bằng dòng chảy tự nhiên để vừa tạo ra điện vừa bảo vệ bờ biển.

Nguyên lý của máy phát điện bằng dòng chảy tự nhiên như sau :

Một mô-đun nhỏ có 1 cặp trống quay và được định vị  theo khung như trong hình sau :

Sơ đồ cơ khí của mô-đun trên như sau :

Trống  quay được thiết kế theo tiêu chuẩn có đường kính 2 m và sâu 2 m. Bên trong trống có độ rổng thích hợp để trống nỗi lơ lững trong nước. Thành trống có gờ để nhận lực từ dòng chảy . Với mô hình trên trống nhận mô men quay khi dòng chảy tác động vào trống. Một mô-đun nhỏ có thể nhận tối đa năng lượng theo chiều sâu. Một mô-đun lớn có 7 mô-đun nhỏ bố trí thành hai hàng để nhận tối đa  động năng dòng chảy theo chiều ngang.

Cách xắp xếp 7 mô-đun nhỏ trong một mô-đun lớn

Khung được sử dụng bằng bê tông cốt thép đặt dưới đáy biển.

Mô-đun lớn ở đây thiết kế với vùng nước khai thác có độ sâu 10 m , như vậy một mô-đun nhỏ có 5 cặp trống.

Mô-đun lớn cho phép thủy sinh có đường kính 4 m di chuyển qua.

Khối mô-đun lớn có các tầng sau :

Tầng 1  là đế chịu lực , nằm sát đáy biển và được đóng chặt dưới đáy biển.

Tầng  2 cho phép sa bồi di chuyển qua.

Tầng 3 là tầng khai thác, ở đây có cao độ 10 m.

Tầng  4 là tầng thủy triều lên xuống.

Tầng 5 là tầng điều hành và chứa các thiết bị.

Cách tính toán có thể được đơn giản như sau :

Mỗi trống có đường kính 2 m và sâu 2 m. Vì đã che nữa hình trụ, nên mặt phẵng vuông góc với dòng chảy nhận động năng của 1 trống có tiết diện là 2 m2. Tốc độ dòng chảy 1m/s nên trong 1 giây có 2 m3 nước tác động vào trống quay để tạo ra mô-men quay trống.

m =  2 m3

Nguồn năng lượng của vật di động : E = 0.5 mvv.

Với nước ngọt 1 m3 = 1000 kg = 9800 N, nước biển có tỷ trọng nặng hơn.

Trong 1 giây, 1 trống quay nhận nguồn động năng :

E =  0.5 x 2 x 9800 N = 9800 N  tương đương   9800 J/s = 9800 W

Dự kiến hiệu suất máy khoãng 70 % thì một trống tạo nguồn điện năng 7000 W= 7 KW trong 1 giây.

Một mô-đun nhỏ có 1 cặp trống nên  tạo ra nguồn điện năng  7 KW x2 = 14 KW trong 1 giây.

Nếu khai thác ở độ sâu 10 m thì mỗi mô -đun nhỏ có 5 cặp trống nên tạo ra nguồn điện: 14 KW x 5

Trong một mô-đun lớn có 7 mô-đun nhỏ nên một mô-đun lớn có thể tạo ra nguồn điện :

14 KW x 5 x7 =  490 KW

Nếu một nhà máy gồm 10 mô-đun lớn gắn kết với nhau , thì nhà máy có công suất  490 KW x10 = 4900 KW= 4.9 MW

Nhà máy phát điện trên có chiều rộng B : 394m, chiều dài 26 m, chiều cao 22.4 m. Nhà máy có đèn hiệu để tránh tai nạn hàng hải.

Bố cục một nhà máy phát điện bằng dòng hải lưu với 10 mô-đun lớn liên kết với nhau hình sau :

Mô-đun lớn được đúc ở ụ chìm hay ụ nổi, bên trong có những khoang rổng chứa nước . Sau khi sản phẩm hoàn thành, mô-đun lớn được cho nổi lơ lững trong nước, kéo đến vị trí khai thác và đánh chìm bằng cách bơm cát biển vào khoang chứa.

Mô đun lớn liên kết với đáy biển bằng các cọc.

Sau khi mô-đun lớn được đánh chìm, trống quay được lắp ráp bằng cách đưa từ trên xuống dưới mặt nước.Khả năng chống sinh vật biển bám vào khối bê tông cản trở quá trình quay của trống được khắc phục bằng một loại sơn đặc biệt và định kỳ kéo trống lên để làm sạch khu vực quay của trống.

Hết thời gian dự án, cọc được kéo lên,  cát trong các khoang được hút ra,  mô-đun lớn sẽ tự nổi lên và được kéo đến vị trí thích hợp để phá hủy.

Ở những vị trí khai thác không có mạng điện tiêu thụ thì có thể dùng điện để điện phân lấy  hydro lõng và ô-xy.

Vì năng lượng của dòng chảy được chuyển thành điện năng nên dòng chảy không ảnh hưởng đến bờ biển. Cách làm này bảo vệ bờ biển, đồng thời cung cấp điện sinh hoạt cho người dân.

Tác giả sẵn sàng hợp tác với các nhà khoa học Mỹ để giải trình và khai triển thực hiện ý tưởng trên tại Texas – Mỹ  vì lợi ích của con người./.