Tóm tắt góp ý về “Máy phát điện từ dòng hải lưu một chiều” TS Phạm Dương

1 Tháng Hai, 2015

Mặt dù trường gió chiếm dải rộng tác dụng lên toàn bộ dương nhưng dòng chảy dọc bờ tây đại dương rất hẹp và mạnh (cường hóa bờ phía tây). Năm 1948, Stommel đã giải thích hiện tượng này bằng sự biến thiên theo vĩ độ Coriolis (sự quay không đều đặn của Trái Đất) và ông đã giải bài toán này. Xét thực tế : chiều rộng = 6238 km, chiều dài = 10000 km, độ sâu h = 200 m, hệ số ma sát = 0,002. Khi xét đại dương quay với f (f hàm tuyến tính “giả thiết”của vĩ độ) kết quả có phân bố đường dòng (đường xiết bên bờ phía tây). Các tính toán của ông thấy rằng, nếu ở phía đông dòng khoảng 20 cm/s khi sang phía tây đại dương tốc độ dòng lên tới 240 cm/s.
Biển Đông trải dài 25o vĩ độ với điều kiện khí hậu và thời tiết của vùng nhiệt đới là chính, có gió mùa và giáp xích đạo, lại ở ngay khu vực phát sinh và hoạt động mạnh của một trong năm trung tâm bão nhiệt đới của trái đất – cũng có thể áp dụng bài toán của Stommel vào biển Đông được.

Trường nhiệt độ biển Đông

Các nghiên cứu trường nhiệt độ và độ muối có kích thước Synốp ở trong Biển Đông có tầm quan trọng to lớn đến việc nghiên cứu một số lĩnh vực khác như nghiên cứu nước trồi, nghề cá, dự báo nhiệt độ nước biển v.v. Các bức tranh biến đổi nhiệt độ theo không gian và thời gian của số liệu thực đo cho thấy có sự tồn tại dòng chảy mạnh dọc bờ Miền Trung và có hiện tượng nước trồi ở vùng tâm xoáy thuận Tây Bắc và Bắc Biển Đông diễn ra thường xuyên.
Từ chuỗi số liệu nhiệt độ cơ sở dữ liệu (CSDL- đề tài do PGS. TS Võ Văn Lành làm chủ nhiệm), chúng tôi phân tích và nhận thấy ảnh hưởng của dòng Bắc – Nam trên biển Đông lên các đường đẳng nhiệt (hình 1)

Hình 1 : Đường đẳng nhiệt 260 C tháng 1 (trên) và tháng 7 (dưới) thể hiện ảnh hưởng của dòng Bắc – Nam trên biển Đông (tầng 30 m).

Các đo đạc dòng chảy ở các vùng biển ven bờ Việt Nam

Các lần đo đạc khảo sát của Viện Hải dương học vùng xa bờ thường xuất hiện dòng dòng chảy hướng nam (thời gian gấp nên chưa kịp thống kê, xem nhanh số liệu vùng biển Bình Thuận dòng hướng nam, tốc độ 127 cm/s)

Nghiên cứu mô phỏng

Hoàn lưu mùa của của biển Đông được quyết định bởi nhiều yếu tố, như bức xạ mặt trời, nhiệt, bay hơi, mưa, sức căng bề mặt biển, nhiệt – muối, gió, thủy triều, nước sông thải ra biển, sóng, xáo trộn v.v. Do kết hợp 3 yếu tố chính quan trọng, đường bờ Việt Nam và của cả bờ phía tây biển Đông, chế độ gió mùa trên biển Đông, thay đổi theo vĩ độ của tham số Coriolis cho nên trường dòng chảy biển Đông phức tạp với :
– Đường bờ biển Việt Nam cong hình chữ S, phần bụng chữ S là bờ của niềm Nam Trung Bộ.
– Biển Đông nằm trong khu vực gió mùa Đông Nam Á với hai mùa gió chính là đông bắc và tây nam. Gió mùa đông bắc có thể xem như chính là tín phong đông bắc của Bắc Bán Cầu, còn gió mùa tây nam là tín phong Nam Bán Cầu chuyển dịch lên. Đặc điểm nổi bật của gió mùa đông bắc là hướng gió ổn định và tác động tới dòng nước biển Đông làm dòng hải lưu hướng từ Bắc xuống Nam mang theo nước lạnh từ các vùng vĩ độ cao vào Vịnh Bắc Bộ và ảnh hưởng tới cả vùng biển Trung Bộ mạnh lên.
– Ảnh hưởng của chuyển động quay không đều đặn của Trái Đất và sự biến thiên theo vĩ độ của tham số Coriolis tác động lên trường dòng chảy, làm hoàn lưu biển Đông có tính chất bất đối xứng và dòng chảy dọc theo bờ Tây rất hẹp và mạnh.

Nghiên cứu vấn đề này chúng tôi dùng ROMS (Regional Ocean Modeling System). Sử dụng công nghệ OpenDAP để truy cập 1 số lượng lớn các dữ liệu quan trọng liên quan đến điều kiện thời tiết, Khí tượng, Thủy văn, Động lực học biển Đông:
Để có số liệu các điều kiện thời tiết biển của biển Đông cho những thời điểm cụ thể trong quá khứ làm đầu vào của các điều kiện biên và điều kiện ban đầu được khai thác, trích xuất từ các mô hình và cơ sở dữ liệu toàn cầu (OGCM):
– Số liệu về tình trạng thời tiết biển Đông được trích xuất từ ECCO (Estimating the Circulation and Climate of the Ocean), với các số liệu quan trắc theo thời gian dài để đưa ra các biến trình trạng thái mặt biển có độ tin cậy cao, việc truy cập các cơ sở dữ liệu này được thông qua OpenDAP.
– Số liệu về trạng thái biển Đông được trích xuất từ SODA (Simple Ocean Data Assimilation).
Ngoại lực trên bề mặt biển Đông được trích xuất và lấy từ số liệu phân tích NOMADS.
Các kết quả cho thấy có dòng bắc – nam mạnh (hình 2-3)

Hình 2: Các dạng hình thái dòng chảy ở tầng mặt

Hình 3: Các dạng hình thái dòng chảy ở tầng đáy

Đặc trưng dòng chảy tại điểm nghiên cứu – 109.33410, 12.74870
Trên cơ sở chuỗi số liệu dòng chảy ghi liên tục một giờ trong nhiều năm, chúng tôi tiến hành phân tích tính toán các đặc trưng thống kê về tần suất xuất hiện dòng chảy của điểm Tính toán 109.33410, 12.74870. Từ các kết quả phân tích xác suất thống kê dòng chảy tại các điểm nghiên cứu cho thấy; Dòng chảy xuất hiện suốt trong năm (Không có dòng (Calm) – chiếm tần suất 0 %,), nhưng với mức độ mạnh yếu khác nhau và tùy từng thời điểm. Theo kết quả phân tích thống kê từng tầng theo từng tháng của năm cho thấy:

Tầng đáy – Z1:

– Tháng 1: Dòng xuất hiện trên hầu khắp các hướng nhưng với tần suất và tốc độ dòng khác nhau. Tần suất cao nhất nằm ở các hướng chính là hướng SW – 48.4 %, SE – 35.3 %. Khoảng tốc độ có tần suất xuất hiện cao là khoảng 10 – 20 cm/s chiếm 19,5 %, khoảng 20 –30 cm/s chiếm 10.1 % và khoảng 60 – 70 cm/s chiếm 12.9 % (Table 1). Tốc độ dòng cao nhất lên tới 117.8 cm/s.
– Tháng 7: Dòng chảy trong tháng 7 xuất hiện trên khắp các hướng, tuy nhiên hướng có tần suất xuất hiện cao nhất cũng vẫn là hướng S – 76.2 %. Khoảng tốc độ có tần suất xuất hiện cao là khoảng 20 – 30 cm/s chiếm 19,1 % và khoảng 30 – 40 cm/s chiếm 22.4 %. Tốc độ dòng cao nhất 65.6cm/s.

Hình 4 : Sơ đồ điểm nghiên cứu – 109.33410, 12.74870

5. Mũi Cà Mau luôn có khung hướng bồi vế phía Nam

Giải pháp nào để chuyển động năng thành điện năng tối ưu
Tìm cho được các điểm dòng xiết bờ phía tây (miền trung xa bờ khoảng từ 10 – 120 km)
Thật sự về kỹ thuật bên HDH không có nhiều chuyên môn, nhưng mạo muội chỉ thử đề xuất:

Chế tạo máy phát điện kiểu phong điện (Bình Thuận) nhưng để dưới nước (khó khăn – áp suất cột nước lớn có thể rò rỉ nước làm cháy mô tơ v.v, khó duy trì bảo dưỡng, đưa điện về đất liền?)

Truyền lực để phát triện trên nhà dàn (cũng khó như ở trên)

TS Phạm Dương