Ý tưởng dùng dòng hải lưu để phát điện

Có hai bình X và C với miệng rộng và nước có màu khác nhau.Dùng hai ống dẩn không màu, một ống nối tầng nước phía trên hai bình,ống còn lại nối nước tầng đáy hai bình.Khi chiếu đèn vào mặt thóang bình X, thì xuất hiện dòng chảy tầng mặt từ X về C và dòng chảy đáy từ C đến X. Bạn hình dùng rằng X là Xích đạo và C là Bắc cực. Nhiệt độ băng tan tại Bắc cực khoãng +1,5 0C. Nhiệt độ này gần như không đổi trong năm. Thí nghiệm chỉ ra rằng, khi chênh lệch nhiệt càng cao thì tốc độ dòng chảy càng mạnh.
Như vậy về mùa hè tốc độ dòng chảy tầng đáy lớn hơn trong mùa đông. Tình trạng trái đất ấm dần cũng làm tăng tốc độ dòng chảy tầng đáy.

Theo nguyên lý lực quán tính Côriôlic , dòng hoàn lưu tầng đáy trên trong lúc di chuyển từ Bắc cực về Xích đạo thì phải di chuyển từ Đông sang Tây ngược với chiều quay của trái đất. Nhờ bờ biển từ Nhật đến China không bị ngăn trở nên dòng hoàn lưu tầng đáy ép sát vào bờ biển miền Trung Việt Nam đem theo nhiều năng lượng từ Bắc cực. Gió mùa Đông Bắc đã ảnh hưởng và đã tạo ra dòng hải lưu tầng mặt tác động lên toàn bộ bờ biển miền Trung Việt Nam. Sự cộng hưởng dòng hoàn lưu tầng đáy và dòng hải lưu tằng mặt do gió Đông Bắc tạo nên đã đem đến bờ biển miền Trung Việt Nam dòng hải lưu mang rất nhiều động năng so với các bờ biển khác trên thế giới. Chúng ta hoàn toàn có thể biến động năng trên thành điện năng để phát triển kinh tế.
Dòng hải lưu trên chỉ tập trung ở vùng nước sát bờ biển miền Trung từ Hòn La – tỉnh Quảng Bình đến mũi Kê Gà – tỉnh Bình Thuận và cách bờ từ vài trăm mét đến 3.000 m. Theo bản đồ 1/50.000 khảo sát từ 1971 của Việt Nam Cộng Hòa, từ Hòn La- tỉnh Quảng Bình đến cảng cá Sa Huỳnh dòng hải lưu tập trung ở độ sâu -10m. Nhưng từ phía nam cảng Sa Huỳnh đến mũi Kê Gà thì dòng hải lưu tập trung ở độ sâu -20m.Theo thống kê, dòng tầng mặt có tốc độ bình quân 0,757 m/s trong các tháng 1,2,3,,4,8,9,10,11,12. Tốc độ dòng chảy tầng đáy được nội suy từ tốc độ di chuyển thi thể các nạn nhân trong tai nạn xe khách 48K-5868, ngày 18/10/2010 tại Hà Tỉnh với dự tính 0,3m/s về mùa đông và 0,4m/s về mùa hạ.
Để có thể đưa máy phát điện bằng dòng hải lưu vào thực tiển, Máy phát điện cần đáp ứng các yếu tố kỹ thuật trong quá trình chuyển đổi từ động năng dòng hải lưu thành điện năng đồng thời các chi tiết của máy phát điện cần bền vững trong nước biển; có thể chống gió mùa, bão; có thể sản xuất hàng loạt, thuận lợi lắp đặt, khai thác, sửa chữa; có thể kết nối thành từng cụm để giảm chi phí dẩn điện từ biển vào bờ và bảo đảm môi trường cho thủy sản cũng như an toàn hàng hải. Với quan điểm trên và hiệu suất sử dụng chỉ 60% động năng dòng hải lưu, tác giả đưa mô hình “Máy phát điện bằng dòng hải lưu” với kết cấu như sau :

Hình : Một trục turbine với rotor, stator và 15 mô-đun cánh quạt. Một mô-đun cách quạt có 3 nón tiếp nhận năng lương. Các nón trong 1 mô-đun lệnh nhau 120độ. Các môđun cách quạt trên và dưới lắp lệch nhau 60 độ.

Hình : Mô hình 1 nón tiếp nhận năng lượng được lắp vào ống trục cách quạt

Hình: Một mô-đun cách quạt có 3 nón tiếp nhận năng lượng – Nhìn từ đỉnh.Đây có thể là giải pháp tối ưu theo mô máy đo tốc độ gió.

Hình : Mô-đun cách quạt với  3 nón tiếp nhận năng lượng – Nhìn từ hướng Tây Nam. Đây có thể là giải pháp tối ưu theo mô hình máy đo tốc độ gió.  

Hình : Kết cấu trục turbine với mô-đun cách quạt có 3 nón tiếp nhận năng lượng và ống đở cách quạt lồng bên ngoài trục turbine. 

Hình : Tầng tiếp nhận năng lượng gồm 7 cửa đón động năng dòng hải lưu

Hình : 1 mô-dun

Hình :Phân bổ véc tơ tốc độ dòng chảy tác động vào Máy phát điện

Hình : Kết hợp 20 mô-đun thành 1 cụm phát điện và lưới bảo vệ thủy sản.

Hình : Tuyến bờ biển 1000 km từ Hòn La -Quảng Bình đến mũi Kê Gà- Bình Thuận có thể khai thác năng lượng dòng hải lưu.

Một khối máy phát điện gọi là 1 mô-đun có kích thước thiết kế cho việc khai thác dòng hải lưu có độ sâu -20m với chiều rộng B= 32m, chiều dài L = 34.5 m, chiều cao kể cả thượng tầng H = 35m. Một mô-đun Máy phát điện có 7 trục turbine. Mổi trục turbine có 15 cửa tiếp nhận năng lượng. Mỗi cửa có 1 mô-đun cách quạt. Mỗi mô-đun cách quạt có 3 nón tiếp nhận động năng hình chóp nón với đường kính 1m, trục của hình nón cao 0,

Tính toán công suất Máy phát điện bằng dòng hải lưu một chiều

 Việc sử dụng động năng dòng thủy lực theo mô hình đón năng lượng bằng hệ cách quạt hình chuông như máy đo gió là chưa thấy trên thế giới. Ý tưởng này dựa vào cơ lý thuyết theo sự hiểu biết của tác giả. Vì vậy chắc chắn sẽ có nhiều ý kiến khác nhau khi chưa kiểm định bằng thực nghiệm. Tác giả mong muốn nhận các ý kiến góp ý để việc tính toán có thể tốt hơn. Chúng tôi cập nhật phương pháp tính toán theo quy chuẩn trong vật lý với 3 đơn vị cơ bản : mét (m), giây (s) và kilogram ( kg). Công suất theo oát (W) = jun/s

Nguyên tắc cơ bản trong tính toán : Trong giai đoạn tính toán định hướng ban đầu, sự định lượng không thể chính xác. Nên cách tính cần đơn giản để có thể hình dung định tính về hiệu quả của nó. Vì vậy tác giả đưa ra giải pháp đơn giản trên quy luật bảo toàn năng lượng.  

 Chuyển công suất từ động năng sang điện năng với hệ số hiệu suất 60 %. 

Cách tính chi tiết :

Chúng ta biết động năng của một vật di huyển mang năng lượng theo công thức sau

W= 0,5 mv.v

Trong đó :
m : khối lượng của vật ( kg )
v : tốc độ của vật ( m/s)
W : động năng của vật

Khi dòng chảy gặp chuông, một khối lượng nước m như sau đã tác động vào mặt chuông có bán kính r trong 1 giây :

m = 1034 . 3,1416 . r.r.v ( kg)
Trong đó
1 m3 nước biển = 1000 x 1,034 = 1034 kg .
r = 0.5 m bán kính của chuông
v : tốc độ của dòng chảy ( mét/s)
Thay vào ta có :
m = 1034 . 3,1416 . 0,5. 0,5 . v (kg)

Động năng chuyển từ dòng chảy thành điện năng trong 1 giây là công suất của một cách quạt.

N = k 0,5 m v2

Trong đó
k = 0,6 hệ số giả định chuyển đổi từ động năng sang điện năng.

Ta có :
N = 0,6 . 0,5 .1034. 3,1416 .0,5 0,5. v.v.v (W)

Công suất của 1 turbine là tổng công suất của số tầng cách quạt gắn trên turbine.

Công suất của 1 mô-đun  là tổng công suất của 7 turbine trong một mô-đun.

Công suất của 20 mô-đun là tổng công suất của 20 mô-đun

Bảng tính công suất N với các giả thiết về tốc độ dòng chảy được ước định như sau :

Với tính toán trên, miền Trung Việt Nam hoàn toàn có thể sản xuất điện cung cấp cho cả nước và xuất khẩu. Khi giá thành điện từ năng lượng dòng hải lưu rẽ hơn thủy điện thì đây là một yếu tố cơ bản để các nước trên bán đảo Đông Dương giảm việc sử dụng thủy điện góp phần bảo vệ môi trường dòng Mê Kông. Để biến ý tưởng thành hiện thực, rất cần sự hổ trợ của chính quyền trong đầu tư kinh phí thực nghiệm, triển khai … Nhóm nghiên cứu sẵn sàng hợp tác với tất cả các cá nhân, các doanh nghiệp trong và ngoài nước để cùng phát triển dự án ” Máy phát điện bằng dòng hải lưu “. Xin liên hệ qua email : mail@vantaibien.com
Doãn Mạnh Dũng – Doãn Thanh Tùng