Vì sao công nghệ nhận năng lượng dòng chảy tự nhiên của Việt Nam là tối ưu- KS Doãn Mạnh Dũng

Dòng chảy tự nhiên có độ rộng và độ sâu. Dòng trên mặt có cường độ cao nhất.

Loài  người đã có nhiều phát minh để nhận năng lượng dòng chảy tự nhiên trong quá trình tiến đến văn minh. Nhưng đến năm 2016, công nghệ của Việt Nam nhận năng lượng dòng chảy tự nhiên được công bố đã làm thay đổi cơ bản từ nhận thức và mở ra phương pháp công nghiệp để tạo nên một nền công nghiệp thực dụng cung ứng điện năng tái tạo bằng dòng chảy tự nhiên.

Vậy dòng chảy tự nhiên là gì ? Đó là những dòng suối, dòng sông, dòng thủy triều, dòng hải lưu di chuyển trong tự nhiên được hình thành từ nhiều nguyên nhân khác nhau. Dòng đuôi của các thủy điện sau khi sử dụng thế năng của chúng để quay tua-bin cũng là dòng chảy tự nhiên.

Để sử dụng năng lượng của dòng chảy tự nhiên, trên thế giới từ xưa người ta thường dùng guồng nước hình tròn, có trục cắt ngang với hướng của dòng chảy. Dòng chảy tác động vào những lá chắn làm guồng quay, nhờ đó có thể nhận lực hay đưa nước từ dưới thấp lên cao.

Khi điện được phát minh, guồng quay đã kéo rotor để tạo ra điện. Nhiều máy phát điện được sáng tạo và được đặt trong dòng chảy tự nhiên để phát ra điện.

Các máy phát điện truyền thống hiện nay trên thế giới, được đặt trong dòng chảy tự nhiên đều có những cánh quạt theo mô hình như sau :

Có ba nhược điểm chính của các máy phát điện sử dụng cánh quạt truyền thống trên là :

1/ Để cánh quạt quay, dòng chảy phải tác động vào cánh quạt. Như vậy cánh quạt chỉ lấy được nguồn năng lượng di chuyển qua phạm vị hoạt động của cánh quạt.

2/ Cánh quạt có trọng lượng vì sức hút của trái đất, như vậy năng lượng của dòng chảy đã phải cung cấp phần năng lượng không hữu ích để khắc phục trọng lượng của cánh quạt khi quay.

3/ Máy phát điện đặt trong nước nên phải kín nước. Chi phí để cho mục tiêu giữ kín nước là rất lớn và chi phí bảo dưỡng cũng lớn.

Để vượt qua những khiếm khuyết trên, công nghệ mới của Việt Nam nhận năng lượng dòng chảy tự nhiên  được gọi là công nghệ “Trống quay”.

Cánh quạt là một hình trống nổi lơ lững trong nước , tự do di chuyển quay quanh một trục cố định.Võ của trống  có gờ nhận lực từ dòng chảy tự nhiên.

Trống  được khung cố định che một nữa theo hướng trục như hình sau :

Hình trên :Mô hình một mô-đun với khung che có thể lấy năng lượng tối đa theo chiều sâu và gần hết năng lượng theo chiều ngang cho  dòng chảy thủy triều – 2 chiều.

Năng lượng dòng chảy tác động vào trống quay, tạo ra mô men quay, làm quay hệ thống máy phát điện đặt trong không khí – phía trên mặt nước.

Bởi vì trống nổi lơ lững trong nước, nên  trọng lượng cánh quạt được khử, năng lượng của dòng chảy được tập trung làm quay hệ thống máy phát điện.

Với một mô-đun , nó có thể lấy hết động năng của dòng chảy theo hướng của chiều sâu.

Với nhiều mô đun được sắp xếp hợp lý theo 2 hàng, hệ thống sẽ lấy được tối đa động năng của dòng chảy theo chiều ngang.

Vấn đề còn lại là cần tìm mô hình hợp lý để không ảnh hưởng môi trường thủy sản và cần các vật liệu hợp lý để tạo khung và định vị máy dưới đáy biển và  bảo đảm tính tối ưu khi khai thác.

Mô hình sắp xếp các mô-đun để lấy hết năng lượng theo chiều ngang và không ảnh hưởng đến sự di chuyển của thủy sản.

Bờ biển miền Trung Việt Nam là nơi tập trung động năng dòng hải lưu lớn nhất trên trái đất này vì nhờ sự tích hợp rất may mắn những ưu thế từ địa hình bờ biển phía Tây của Thái Bình Dương và đặc điểm riêng của bờ biển miền Trung. Động năng dòng hải lưu ở bờ biển miền Trung lại tập trung vào vùng gần đất liền, nằm trong lảnh hải của Việt Nam nên rất thuận lợi cho khai thác,đưa điện vào bờ và bảo đãm an ninh cho nhà máy. Miền Trung Việt Nam lại có nguồn đá, sỏi, cát, đá vôi sản xuất xi măng là những vật liệu chính rất rẽ tiền để tạo nên hệ thống khung và định vị hệ thống máy phát điện hải lưu dưới đáy biển.

Vì khả năng tạo điện năng vô cùng lớn của giải pháp “Trống quay” nên ý tưởng tập trung sản xuất hydro lõng là chiến lược mang tính chủ động. Nơi nào có mạng lưới điện tốt thì cung ứng điện vào lưới điện. Ngược lại sẽ tập trung sản xuất hydro lõng cung cấp cho công nghiệp hóa nhất, vận tải, nhà máy nhiệt điện.