Xu Hướng 12/2023 # Nguồn Năng Lượng Thủy Triều # Top 20 Xem Nhiều

Bạn đang xem bài viết Nguồn Năng Lượng Thủy Triều được cập nhật mới nhất tháng 12 năm 2023 trên website Phauthuatthankinh.edu.vn. Hy vọng những thông tin mà chúng tôi đã chia sẻ là hữu ích với bạn. Nếu nội dung hay, ý nghĩa bạn hãy chia sẻ với bạn bè của mình và luôn theo dõi, ủng hộ chúng tôi để cập nhật những thông tin mới nhất.

Nguồn năng lượng thủy triều

Năng lượng thủy triều là một loại năng lượng tái tạo, được sản sinh bởi sự lên xuống của thủy triều. Vào thế kỷ 20, các kỹ sư đã phát triển nhiều cách để tận dụng chuyển động của sóng biển cũng như hoạt động thủy triều để tạo ra điện năng. Các phương pháp đó đều sử dụng một loại máy phát điện đặc biệt để chuyển đổi năng lượng thủy triều thành điện năng.

Tuy nhiên, năng lượng thủy triều vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu và phát triển. Số năng lượng được tạo ra còn rất ít. Trên thế giới không có nhiều các trạm năng lượng thủy triều đang hoạt động. Trạm năng lượng thủy triều đầu tiên được xây dựng tại sông Rhine, Pháp.

Vấn đề lớn nhất của năng lượng thủy triều là lợi nhuận của nhà đầu tư và lợi ích của người tiêu thụ. Các kỹ sư đang nghiên cứu để giải quyết vấn đề này, bằng cách tăng sản lượng điện năng, sinh ra lợi nhuận cho các công ty năng lượng và giảm tác động đến môi trường.

Ở thời điểm hiện tại, có ba phương pháp để sản xuất năng lượng từ thủy triều: dòng thủy triều, đập ngăn nước và đầm thủy triều.

Dòng thủy triều Dòng thùy triều (hay còn gọi là dòng triều) là phương pháp rất phổ biến. Dòng thủy triều là dòng chảy có tính dao động được tạo ra bởi thủy triều. Dòng chảy này làm xoay cánh quạt tua bin. Thiết kế tương tự tua bin gió, nhưng nước ổn định và dễ điều khiển hơn nên lượng điện năng sản sinh ra đều hơn.

Tuy nhiên, việc lắp đặt tua bin này rất phức tạp. Hệ thống có kích thước lớn và có khả năng ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường. Phương pháp này thích hợp nhất đối với những vùng nước cạn.

Ưu điểm của phương pháp dòng thủy triều là sản xuất nhiều năng lượng và không cản trở tàu thuyền. Cánh quạt của tua bin có tốc độ quay chậm, không gây quá nhiều nguy hiểm đối với các loài sinh vật sống dưới nước.

Nhà máy tiêu biểu sử dụng hệ thống này được xây dựng tại eo biển ở vịnh Strangford, Bắc Ireland, một trong những vùng có dòng thủy triều chuyển động nhanh nhất thế giới, với vận tốc vào khoảng 15km/h

Đập ngăn nước Một hệ thống năng lượng thủy triều khác là đập ngăn nước. Hệ thống này thường được xây dựng ở những vùng sông chịu ảnh hưởng của thủy triều, vịnh và các cửa biển.

Cơ chế hoạt động của đập ngăn nước cũng giống cơ chế hoạt động của đập thủy điện ở sông. Cửa đập mở ra khi thủy triều đang dâng và đóng lại khi thủy triều lên tối đa. Sau đó, nước được thoát ra thông qua các ống gắn tua bin, tạo ra dòng điện.

Tuy nhiên, hệ thống đập ngăn nước gây ra ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường. Đất trong vùng thủy triều bị phá vỡ hoàn toàn, mực nước thay đổi có thể gây hại đến các sinh vật và độ mặn của nước biển giảm đáng kể.

Hệ thống đập ngăn nước cần một khoảng đầu tư tương đối lớn. Mặc dù không cần nhiên liệu, nhưng chi phí cho xây dựng, máy móc và nhân công rất cao.

Đầm phá thủy triều Đầm phá thủy triều tạo nên bởi một hàng rào chắn nước biển tự nhiên hoặc nhân tạo. Đầm thủy triều và đập ngăn nước có cơ chế hoạt động khá giống nhau. Tuy nhiên, đầm thủy triều có thể được xây dựng dọc theo bãi biển tự nhiên và sản xuất điện năng một cách liên tục.

Sự ảnh hưởng đến môi trường của hệ thống này là khá ít. Bằng những vật liệu xây dựng thân thiện với thiên nhiên, hệ thống này có thể cung cấp một môi trường sống cho các loài thủy cư.

Nhược điểm của phương pháp đầm thủy triều là lượng điện năng thu được rất ít. Hiện tại, Vương quốc Anh có một công trình theo mô hình này đang được xây dựng ở Swansea, dự kiến sẽ mở cửa vào năm 2023.

(Theo National Geographic)

Nguồn Năng Lượng Thủy Triều Nguồn Năng Lượng Thủy Triều

Hệ thống đập ngăn nước cần một khoảng đầu tư tương đối lớn. Mặc dù không cần nhiên liệu, nhưng chi phí cho xây dựng, máy móc và nhân công rất cao.

Năng Lượng Thủy Triều Là Gì? Tìm Hiểu Về Năng Lượng Thủy Triều Là Gì?

1 – Năng lượng thủy triều là gì?

“Năng lượng thủy triều” hay ” điện thủy triều” là “lượng điện thu được từ năng lượng chứa trong khối nước chuyển động do thủy triều. Hiện nay một số nơi trên thế giới đã ứng dụng hệ thống máy phát điện sử dụng năng lượng thủy triều và tạo ra điện năng”.

Hình 1: Cách phát ra điện từ thủy triều

1.1 – Nguyên lý vận hành năng lượng thủy triều là gì?

Để thu được năng lượng từ sóng, người ta sử dụng phương pháp dao động cột nước. Sóng chảy vào bờ biển, đẩy mực nước lên trong một phòng rộng được xây dựng bên trong dải đất ven bờ biển, một phần bị chìm dưới mặt nước biển. Khi nước dâng, không khí bên trong phòng bị đẩy ra theo một lỗ trống vào một tua bin. Khi sóng rút đi, mực nước hạ xuống bên trong phòng hút không khí đi qua tua bin theo hướng ngược lại. Tua bin xoay tròn làm quay một máy phát để sản xuất điện.

Điểm mấu chốt của hệ thống là việc sử dụng một thiết bị gọi là tua bin, có các cánh quay theo cùng một hướng, bất chấp hướng chuyển động của luồng khí. Máy Limpet hiện được xem là nền tảng tốt nhất để thúc đẩy sự phát triển trong công nghệ khai thác năng lượng từ sóng. Hệ thống Limpet là một ví dụ điển hình về khai thác dạng năng lượng này. Hệ thống hoạt động theo nguyên lý như sau:

Lúc thuỷ triều thấp: Chu trình nạp.

Thủy triều lên cao: Chu trình nén.

Thủy triều xuống thấp: Chu trình xả, kết thúc và nạp cho chu kỳ tiếp theo.

Sự thay đổi chiều cao cột nước làm quay tua bin tạo ra điện năng, mỗi máy Limpet có thể đạt từ 250 KW đến 500 KW. Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học đã cố công biến năng lượng sóng thành năng lượng có ích. Nhưng các con sóng quá phân tán, nên rất khó khai thác một cách kinh tế.

Tuy nhiên, năng lượng thủy triều vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu và phát triển. Số năng lượng được tạo ra còn rất ít. Trên thế giới không có nhiều các trạm năng lượng thủy triều, nhà máy điện năng lượng thủy triều đang hoạt động. Trạm năng lượng thủy triều đầu tiên được xây dựng tại sông Rhine, Pháp.

Có ba phương pháp để sản xuất, khai thác năng lượng từ thủy triều: dòng thủy triều, đập ngăn nước và đầm thủy triều. Nhược điểm của năng lượng thủy triều là phải phụ thuộc vào sự lên xuống của thủy triều.

Hình 2: Trang trại năng lượng thủy triều

Kết Luận: “Năng lượng thủy triều” hay ” điện thủy triều” là “lượng điện thu được từ năng lượng chứa trong khối nước chuyển động do thủy triều. Hiện nay một số nơi trên thế giới đã ứng dụng hệ thống máy phát điện sử dụng năng lượng thủy triều và tạo ra điện năng”.

Năng Lượng Thủy Triều Và Năng Lượng Hải Lưu – Tiềm Năng Và Hiện Thực – Biển Toàn Cảnh

Nguyễn Văn Đấu –Hội KH-KT & KINH TẾ BIỂN, TP.HCM

Năng lượng thủy triều, năng lượng hải lưu hay điện thủy triều, điện hải lưu là một trong những dạng của thủy năng có thể chuyển đổi năng lượng thu được từ thủy triều, hải lưu thành nguồn năng lượng tái tạo và các dạng năng lượng hữu ích khác, chủ yếu là điện.

Năng lượng thủy triều được đánh giá là có mức chi phí thực hiện tương đối cao và chỉ thực hiện được ở những nơi có thủy triều, có vận tốc dòng chảy lớn. Do sự hấp dẫn mạnh mẽ tới các đại dương, sự phình ra của khối nước lớn gây ra sự gia tăng tạm thời mực nước biển. Khi trái đất quay, sự phình ra ở đại dương này gặp nước nông tiếp giáp với bờ biển và tạo ra thủy triều. Sự xuất hiện thủy triều xảy ra một cách bất thường, do mô hình phù hợp của quỹ đạo của Mặt trăng quanh Trái đất.

Từ thế kỉ thứ XIX, nhiều “cối xay” thủy triều đã được áp dụng ở Châu Âu và trên bờ biển Đại Tây Dương của Bắc Mỹ bằng cách sử dụng dòng chảy của nước và tua-bin quay để tạo ra điện. Năm 1966 xuất hiện nhà máy thủy điện (hay Trạm điện thủy triều) Rance có quy mô lớn đầu tiên trên thế giới, được xây dựng trong khoảng 6 năm (1960 -1966) tại La Rance, Pháp, với công suất lắp đặt 240 MW…

Đến tháng 8 năm 2011, một nhà máy điện thủy triều lớn khác được hoàn thành. Đó là nhà máy thủy điện Sihwa Lake của Hàn Quốc, kết hợp với các đê chắn biển hoàn chỉnh gồm 10 tua-bin tạo ra công suất 254 MW. Ngoài ra, còn có nhiều nhà máy thủy điện nhỏ khác được nhiều quốc gia trên thế giới xây dựng và đưa vào sử dụng, như Trạm điện Hoàng gia Annapolis, Annapolis Royal, Nova Scotia, công suất lắp đặt 20 MW, hoàn thành năm 1984 trên vịnh Fundy (Mỹ); Trạm điện thủy triều Jiangxia (Giang Hạ), phía nam Hàng Châu, công suất lắp đặt 3,2 MW (1985, Trung Quốc). Trạm phát điện dòng thủy triều được lắp đặt tại Race Rocks (Bắc Mỹ, 2006). Một dự án thủy điện nhỏ được xây dựng bởi Liên Xô tại Kislaya Guba trên Biển Barents, có công suất lắp đặt 0,4 MW (2006), sau đó được nâng cấp với tua-bin trực giao có công suất 1,2MW. Một trạm điện thủy triều khác là SeaGen được xây dựng ở Strangford Lough, 1,2 MW (2008, Bắc Ireland).

Cho đến nay, nhiều quốc gia như Mỹ, Nhật Bản, Ấn Độ, Scotland, Anh, Hàn Quốc, Hà Lan, Singapo… có một số dự án điện thủy triều đã và đang được xây dựng và đưa vào sử dụng. Chính phủ Hàn Quốc cho xây dựng Trạm điện thủy triều Jindo Uldolmok, công suất 90 MW (2013); xây dựng một đập thủy triều 812 MW gần đảo Ganghwa, tây bắc Incheon (hoàn thành năm 2023) và một đập khác, công suất 1.320 MW ở xung quanh các hòn đảo phía tây Incheon (bắt đầu xây dựng từ năm 2023). Chính phủ Hà Lan đầu tư xây dựng một tổ hợp gồm 5 tua-bin phát điện thủy triều từ Tocardo – Oosterscheldekering, với công suất 1,2MW bắt đầu hoạt động từ năm 2023…

Bên cạnh điện thủy triều, còn có một nguồn điện tái tạo khác có thể được đưa vào sử dụng khi khai thác các dòng hải lưu trên các đại dương. Điện hải lưu rất đáng tin cậy vì các dòng hải lưu đã từng được con người nghiên cứu và ứng dụng từ lâu.

Các nhà khoa học đã khám phá ra các vòng hải lưu được gây ra bởi hiệu ứng Coriolis; độ xoáy của hành tinh cùng với ma sát ngang và dọc. Có 5 vòng hải lưu chính ở các đại dương: Ấn Độ Dương (thường chảy ngược chiều kim đồng hồ); Bắc Đại Tây Dương; Bắc Thái Bình Dương; Nam Đại Tây Dương (Brazin) và Nam Thái Bình Dương (Đông Ôxtrâylia). Ngoài ra, xét về khoảng cách và tính chất so với xích đạo, còn có ba vòng hải lưu là: Vòng hải lưu nhiệt đới, ít thống nhất và có xu hướng chủ yếu là đông-tây và ít có xu hướng bắc-nam; Vòng hải lưu cận nhiệt đới và Vòng hải lưu cực. Đáng chú ý là vòng hải lưu cận nhiệt đới. Trung tâm của một vòng hải lưu cận nhiệt đới là một vùng áp suất cao. Do hiệu ứng Coriolis, lưu thông xung quanh áp suất cao theo chiều kim đồng hồ ở bán cầu Bắc và ngược chiều kim đồng hồ ở bán cầu Nam của vòng hải lưu gây ra. Áp lực cao ở trung tâm là do gió tây ở phía bắc của vòng hải lưu và gió đông ở phía nam. Chúng gây ra dòng chảy bề mặt ma sát về phía vĩ độ ở trung tâm của vòng hải lưu. Sự tích tụ nước này ở trung tâm tạo ra dòng chảy về phía xích đạo ở phía trên 1.000 đến 2.000 m của đại dương, thông qua các động lực khá phức tạp. Dòng chảy này được đưa trở lại cực trong dòng chảy biên giới phía tây tăng cường.

Hải lưu Kuroshio (hải lưu Nhật Bản) là một dòng hải lưu ở Tây Thái Bình Dương, ngoài khơi bờ biển phía Đông của Đài Loan (Trung Quốc), chảy theo hướng Đông Bắc, ngang qua Nhật Bản, nơi hòa chung với dòng chảy phía Đông của hải lưu Bắc Thái Bình Dương. Hải lưu Kuroshio được đánh giá tương tự như hải lưu Gulf Stream ở Đại Tây Dương mang theo dòng nước biển nhiệt đới ấm về phía Bắc tới vùng cực, với tiềm năng khai thác về kinh tế là rất lớn. Ngoài ra, Kuroshio còn được gọi là “hải lưu đen” bởi Kuroshio trong tiếng Nhật có nghĩa là màu đen.

“Kurishio” được Cục Quản lý Năng lượng đại dương (BOEM) của Mỹ đánh giá là một trong những dòng hải lưu có dòng chảy lớn nhất trên thế giới, có tiềm năng lớn đối với các dự án năng lượng tái tạo, ổn định và “đáng tin cậy”. Các dòng hải lưu tương đối ổn định, chảy theo một hướng và ngược với thủy triều theo dọc bờ biển. Trong khi các dòng hải lưu chảy chậm so với tốc độ gió bình thường, nó tích tụ nhiều năng lượng bởi lưu lượng nước. Với tính chất vật lý này, các dòng hải lưu chứa nguồn năng lượng khổng lồ và có thể được biến thành điện năng. BOEM cũng ghi nhận việc sản xuất năng lượng sạch từ các dòng hải lưu cần được khảo sát, nhân rộng trên các đại dương, bởi xác định các dòng dải lưu cũng không khó và nó rất ổn định nên tiềm năng rất lớn.

Lợi dụng hải lưu Kuroshio, cuối năm 2011, Tập đoàn IHI, nhà sản xuất thiết bị công nghiệp nặng hàng đầu của Nhật Bản cùng Tổ chức Phát triển Năng lượng mới và Công nghệ công nghiệp NEDO, Tập đoàn Toshiba vừa cho thử nghiệm thành công dự án Kairyu sản xuất điện bằng dòng hải lưu Kuroshio ở khu vực đảo Kagoshima, phía Tây Nam Nhật Bản với công suất tối đa khoảng 100KW. Đây là công trình nghiên cứu, thử nghiệm thành công đầu tiên trên thế giới sản xuất ra điện năng từ dòng hải lưu. Hy vọng rằng, cuối năm 2023, dự án này sẽ được thương mại hóa và nhân rộng trên toàn cầu, phục vụ nhu cầu sử dụng điện năng của những vùng hải đảo xa xôi.

Việt Nam có bờ biển dài trên 3.200 km và ven biển có nhiều vũng, vịnh, cửa sông, đầm phá, là tiền đề để khai thác năng lượng thủy triều. Theo đánh giá của Viện Khoa học Năng lượng Việt Nam, Việt Nam có tiềm năng khai thác nguồn năng lượng thủy triều cao trên suốt dải bờ biển chiều dài trên 3.200km; trong đó, mật độ năng lượng thủy triều khu vực Quảng Ninh đạt khoảng 3,7 GWh/km2, Nghệ An khoảng 2,5 GWh/ km2 và giảm dần đến khu vực Thừa Thiên Huế với 0,3 GWh/ km2; về phía Nam, Phan Thiết là 2,1 GWh/ km2, Bà Rịa – Vũng Tàu với 5,2 GWh/ km2. Xét về đặc điểm địa hình và chế độ thủy triều, vùng biển thuộc tỉnh Quảng Ninh và Thành phố. Hải Phòng là khu vực có tiềm năng phát triển điện thủy triều lớn nhất nước, với công suất lắp máy có thể lên đến 550MW, chiếm 96% tiềm năng kỹ thuật nguồn điện thủy triều của Việt Nam. Tuy nhiên, nguồn năng lượng này chưa được quan tâm khai thác, mới ở giai đoạn nghiên cứu sơ khai, chưa có những ứng dụng phát điện cụ thể.

Đối với điện hải lưu ở Việt Nam còn quá mới, đang trong giai đoạn đề xuất ý tưởng và nghiên cứu ban đầu. Khu vực biển Miền Trung được cho là hội tụ động năng dòng hải lưu lớn nhất trên trái đất mang nguồn gốc từ năng lượng mặt trời và trạng thái quay của trái đất. Theo Tiến sĩ Trần Đức Thạnh, nguyên Viện trưởng Viện Tài nguyên và Môi trường biển (Hải Phòng) [1]: Từ lâu, các nhà khoa học Pháp đã phát hiện khả năng tồn tại một dòng chảy lạnh đi từ phía Bắc xuống phía Nam dọc bờ Tây Biển Đông đến mũi Đại Lãnh (Varella) với lớp nước mặt có bề dày lớn, hiện nay được xác định đến độ sâu gần 200m vào mùa gió Đông Bắc. Vào mùa gió Tây Nam, trong khi lớp tầng mặt có dòng chảy thuận theo gió mùa hướng chính Tây Nam – Đông Bắc, thì lớp nước sâu từ 70m đến hơn 200m vẫn có khả năng tồn tại dòng chảy ngược tầng mặt hướng về phía Nam.

Thực tế, Biển Việt Nam ít chịu ảnh hưởng của các dòng chảy tầng mặt lớn của 2 đại dương (Thái Bình Dương và Ấn Độ Dương) bao quanh, chỉ có những dòng chảy theo chế độ gió mùa và theo điều kiện của địa hình xung quanh. “Dòng biển lạnh” (chảy quanh năm từ Bắc cực về xích đạo), có hướng chảy từ Đông sang Tây Nam và dọc bờ biển từ cửa Vịnh Bắc Bộ đến mũi Cà Mau, mạnh nhất và ổn định từ tháng 10 đến tháng 4 năm sau với vận tốc trung bình 1-2 hải lý/giờ (riêng từ Đà Nẵng đến Cam Ranh vận tốc dòng chảy mạnh, đạt 1 – 3 hải lý/giờ). “Dòng biển nóng” chảy theo hướng Tây Nam – Đông Bắc thường xuất hiện trong các tháng 5 – 9 hàng năm, mạnh hơn, đẩy lùi “dòng biển lạnh” cùng thời kỳ và chảy ở độ sâu 80-140m, với vận tốc trung bình 0,6-1 hải lý/giờ.

Gần đây, tại Hà Nội, Viện nghiên cứu biển và hải đảo đã tổ chức tọa đàm về thực trạng, chính sách về năng lượng tái tạo và năng lượng dòng chảy (hải lưu, thủy triều, dòng chảy). Tiến sĩ Dư Văn Toán trình bày báo cáo tổng quan chính sách năng lượng tái tạo biển, trong đó đánh giá: Miền Trung nước ta có lợi thế mặt giáp biển lớn do đó với ưu thế sạch, không bị cạn kiệt, giá thành thấp với công nghệ của Việt Nam, năng lượng dòng chảy (điện hải lưu) đang được các chuyên gia của Viện Nghiên cứu biển và hải đảo tập trung nghiên cứu về tiềm năng lý thuyết, bao gồm: tiềm năng kỹ thuật (điều kiện cho phép để không ảnh hưởng đến đường đi lại của tàu thuyền, khai thác cảng, mục tiêu quốc phòng của các tỉnh), tiềm năng kinh tế và dòng chảy mặt, dòng chảy đáy…

Kỹ sư Doãn Mạnh Dũng, hội viên Hội Khoa học Kỹ thuật và Kinh tế biển Thành phố Hồ Chí Minh cho rằng: Dòng hải lưu ở miền Trung trải dài 1000km từ Hòn La – Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên – Huế, Đà Nẵng, Quảng Nam, Quảng Ngãi, Bình Định, Phú Yên, Khánh Hòa, Ninh Thuận đến mũi Kê Gà – Bình Thuận. 11 tỉnh, thành phố nói trên đều đủ các yếu tố để phát triển điện hải lưu với quy mô công nghiệp. Trên cơ sở đó, Kỹ sư Dũng đề xuất: Các tỉnh miền Trung nên phát triển điện hải lưu gắn liền với hoạt động du lịch và nghiên cứu khoa học vì đây là nơi tập trung nguồn tài nguyên điện hải lưu lớn nhất trên trái đất và cũng là nơi tìm ra công nghệ mới phát điện bằng dòng hải lưu. Việt Nam là nơi phát triển năng lượng điện hải lưu lớn nhất của bờ Tây Thái Bình Dương theo nhận định của giới nghiên cứu năng lượng dòng chảy Đài Loan. Về công nghệ khai thác năng lượng dòng chảy bằng tuabin mới, Kỹ sư Dũng đề xuất mô hình “trống quay”. Tuabin mới có dáng hình trụ quay quanh trục chính của nó. Trong hình trụ có mặt rỗng trong nhằm nhận lực Ác-si-mét để biến thành con quay tối ưu trong môi trường nước chảy song song với bề mặt của chính nó. Nguyên tắc vận hành của tua-bin là mô men lực nhân với chiều dài cánh tay đòn nên về lý thuyết tuabin có thể khai thác khi tốc độ dòng chảy rất nhỏ…

Cũng gần đây, Uỷ ban nhân dân tỉnh Khánh Hòa đã đồng ý việc nghiên cứu, tìm hiểu để đầu tư dự án nhà máy phát điện bằng dòng hải lưu một chiều ở khu vực phía Bắc vịnh Vân Phong. Đối tác xin phép nghiên cứu là Công ty Infrastructure Development Asia, LLC (IDA – Mỹ). Theo tính toán của IDA, nếu lắp đặt một cụm 20 máy phát điện bằng dòng hải lưu sẽ tốn khoảng 151 triệu USD, cho ra lượng điện khoảng 1.400 MW/ngày; còn nếu chạy máy phát điện bằng than công suất 1.200 MW thì cần đến 1,2 tỉ USD. Như vậy, máy phát điện bằng dòng hải lưu không gây ô nhiễm và tổn hại đến môi trường, không chỉ tạo ra nguồn năng lượng sạch mà còn tiết kiệm chi phí, giá thành rẻ hơn so với các nguồn năng lượng khác.

Cũng theo IDA, các dòng hải lưu trên thế giới thường xuyên đổi hướng dòng chảy nên máy phát điện bằng dòng hải lưu phải có kết cấu tự động đổi hướng theo dòng chảy. Với thiết kế như vậy, giá của máy phát điện rất cao, hiệu quả thấp, không phù hợp với Việt Nam. Ở Vịnh Vân Phong, nơi có dòng hải lưu ổn định, phù hợp cho dự án điện hải lưu. Tuy nhiên, ở vùng miền Trung Việt Nam, dòng hải lưu rất đặc biệt vì có dòng hoàn lưu tầng đáy di chuyển 365 ngày/năm. Nhờ sự cộng hưởng của gió mùa Đông Bắc và dòng hoàn lưu tầng đáy nên dòng hải lưu qua miền Trung rất ổn định một chiều và nhiều năng lượng. Qua quá trình nghiên cứu, tìm hiểu, IDA nhận thấy khu vực phía Bắc Vịnh Vân Phong, gần Hòn Đôi, rất thích hợp để đặt máy phát điện bằng dòng hải lưu. Máy phát điện là những thùng bê-tông cốt thép được đặt chìm dưới đáy biển, có hướng cố định đón dòng hải lưu chảy từ Bắc xuống Nam. Các tua-bin với những cánh quạt được đưa xuống đáy biển để nhận năng lượng…

Từ thực tiễn phát triển điện thủy triều và điện hải lưu cho thấy: Việc phát triển điện thủy triều và điện hải lưu ở Việt Nam mới chỉ ở giai đoạn nghiên cứu sơ bộ ban đầu. Trong khi đó, các kết quả nghiên cứu, ứng dụng điện thủy triều và điện hải lưu hiện nay trên thế giới là khả quan, tạo điều kiện thuận lợi cho các quốc gia có điều kiện tự nhiên phù hợp phát triển nhanh việc khai thác sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo trên biển, góp phần đa dạng hóa, đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia.

Cần có kế hoạch và đầu tư thích đáng vào công tác điều tra khảo sát thật kỹ về quy luật dòng chảy, cường độ và độ ổn định của dòng hải lưu, thủy triều để có thể đưa ra các phương án và kết luận việc chọn địa điểm đặt máy phát điện; tiến tới quy hoạch, phân vùng các dạng năng lượng tái tạo nói chung và điện hải lưu, điện thủy triều nói riêng để có kế hoạch đầu tư, khai thác hợp lý.

3- Tăng cường tuyên truyền, nââng cao nhận thức cho nhân dân về chống biến đổi khí hậu toàn cầu, đẩy mạnh sử dụng năng lượng tái tạo, nhất là điện hải lưu, điện thủy triều; tổ chức nghiên cứu, chế thử và triển khai rộng khắp trên toàn vùng ven biển nước ta, trước mắt tập trung điện hải lưu vào khu vực biển Trung Bộ; điện thủy triều tập trung vào khu vực biển Bắc Bộ.

5- Có chính sách ưu tiên, tăng cường đào tạo nguồn nhân lực khoa học công nghệ về năng lượng tái tạo; khuyến khích các viện nghiên cứu, các nhà khoa học trong nước đẩy mạnh nghiên cứu, phản biện; đồng thời có biện pháp hỗ trợ, khuyến khích các cá nhân, tổ chức kinh tế trong nước đặt hàng, đầu tư cho nghiên cứu, sản xuất thiết bị, thử nghiệm, vận hành máy phát điện thủy triều và điện hải lưu song song với việc đặt mua công nghệ của các nước đã phát triển để lắp ráp và tiến tới chế tạo trong nước, nhằm tạo ra bước đột phá để phát triển điện hải lưu, điện thủy triều.

6-Đẩy mạnh hợp tác quốc tế trong nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ; mời gọi, hợp tác với cơ quan, đơn vị chủ đầu tư có khả năng về công nghệ cao, có phương án giá cả hợp lý; tổ chức tiếp cận, học hỏi kinh nghiệm từ các tổ hợp công nghiệp-kinh tế đã thành công bước đầu trong việc nghiên cứu sản xuất điện hải lưu như Tập đoàn IHI với dự án Kairyu (Nhật Bản), Công ty Hydro Alternative Energy Inc.(Mỹ) phối hợp với công ty Durban (Nam Phi) với dự án “Oceanus” và công ty IDA (Mỹ) với dự án ở Khánh Hòa. Mặt khác, Việt Nam cần sớm gia nhập Nhóm Quốc tế về Năng lượng Đại dương và tham gia các tổ chức quốc tế khác để có thể triển khai hiệu quả chiến lược “năng lượng xanh”, góp phần ổn định năng lượng và phát triển kinh tế – xã hội bền vững./.

[1] Trần Đức Thạnh, BÀN VỀ PHÂN VÙNG ĐỚI BỜ BIỂN VIỆT NAM, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Biển; Tập 15, Số 1; 2023: 1-12; Viện Tài nguyên và Môi trường biển-Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

Giải Pháp ‘Khai Phá’ Năng Lượng Gió, Thủy Triều, Sóng Biển Ở Việt Nam

I. Giới hạn kỹ thuật của các giải pháp khai thác năng lượng gió, thủy triều, và sóng biển hiện có trên thế giới

Khai thác năng lượng tái tạo (NLTT) đang thu hút khá nhiều nhà đầu tư ở nước ta hiện nay. Tuy nhiên, chỉ có điện mặt trời vẫn đang phát triển nóng, mặc cho các cảnh báo về hiệu quả kinh tế, nhất là do khả năng điều phối và hạ tầng truyền tải điện không theo kịp. Hay những rủi ro về ô nhiễm môi trường trong tương lai gần, khi các tấm pin mặt trời trở thành rác thải công nghệ do hư hỏng, hoặc khai thác hết vòng đời.

Trong khi đó, điện gió tuy được đánh giá cao hơn nhưng đã lắng xuống sau những hồ hởi ban đầu khoảng 10 năm trước, rất nhiều dự án không được triển khai và bị thu hồi giấy phép. Nhiều nhà đầu tư nước ngoài có kinh nghiệm về điện gió sau vài năm thăm dò và khảo sát thực địa đã tạm rút lui không rõ lý do…

Vì sao điện gió, điện thủy triều ,hay sóng biển với “tiềm năng rất lớn” vẫn không đủ hấp dẫn để thu hút các nhà đầu tư cả trong và ngoài nước? Nhiều vấn đề được phân tích và các khuyến nghị được đưa ra khá thuyết phục. Trong đó, đa số tập trung vào các quyết định hành chính, chính sánh ưu đãi, nguồn vốn huy động, hạ tầng, kết nối…

Nhưng thật ra, như đã được tác giả phân tích trong bài “Một góc nhìn khác về năng lượng tái tạo “, dù có những bước phát triển vượt bậc, nguyên nhân cốt lõi của vấn đề là ngoài yếu tố thất thường của các nguồn điện từ NLTT, hiệu năng thật sự của những giải pháp khai thác NLTT hiện có rất thấp, chưa đáp ứng được bài toán kinh tế để giải quyết sòng phẳng các xung đột về lợi ích, trách nhiệm, giữa bên đầu tư sản xuất nguồn điện tái tạo và bên vận hành phân phối điện lưới, từ lâu đã hoạt động ổn định với các nguồn điện từ năng lượng hóa thạch hay thủy điện, có giá thành rẻ, dễ điều phối hơn.

Tệ hơn nữa, các giải pháp khai thác NLTT hiện có không thật sự phù hợp với môi trường tự nhiên ở nước ta, nên hiệu quả kinh tế còn thấp hơn, vì những lý do sau:

1/ Sự khác biệt của môi trường tự nhiên ở Việt Nam:

Khi tìm hiểu về năng lượng gió, dòng chảy thủy triều, hay sóng biển, đa số các bài phân tích, đánh giá đều cho rằng: Nước ta có “tiềm năng rất lớn”, với những con số thống kê hấp dẫn. Vấn đề là tuy có ‘nhiều về lượng’ nhưng lại ‘thiếu về chất’ thì ít thấy đề cập tới, hoặc khá mơ hồ. Cụ thể hơn, nước ta có gió nhiều, có dòng thủy triều và dòng hải lưu gần như quanh năm, diện tích mặt biển có sóng thuộc vào hàng top thế giới… Nhưng tốc độ gió, thủy triều, dòng hải lưu chỉ ở mức trung bình, hoặc yếu trong phần lớn thời gian của năm, chiều cao sóng biển thấp… Đây là những chỉ số rất quan trọng ảnh hưởng đến sự thành bại của các dự án khi quyết định đầu tư bằng những công nghệ khai thác NLTT hiện có trên thế giới.

2/ Giới hạn kỹ thuật của tua bin trục ngang:

Giải pháp khai thác năng lượng của gió, hoặc thủy triều hiện nay chủ yếu dựa trên nền tảng tua bin trục ngang. Từ lâu đã được thiết kế tối ưu để cung cấp cho các quốc gia mạnh về tài chính và hạ tầng kỹ thuật thuộc châu Âu, hoặc Mỹ… có tốc độ gió, hoặc dòng thủy triều lớn hơn nhiều so với gió, hoặc dòng thủy triều ở nước ta.

Giới hạn tối thiểu về tốc độ của nguồn tác động để bảo đảm hiệu quả kinh tế của tua bin trục ngang ở mức khá cao, và được mặc định là những giới hạn kỹ thuật quan trọng để đánh giá tính khả thi của một dự án. Cụ thể hơn, tốc độ gió tối thiểu phải từ 5 m/s trở lên, gần bằng tốc độ trung bình của hầu hết các vùng gió tiềm năng ở nước ta. Tốc độ dòng nước tối thiểu phải từ 2,5 m/s, lớn hơn vận tốc của dòng hải lưu chảy theo hướng Bắc – Nam ở ven bờ Biển Đông, hoặc tương đương với tốc độ của những dòng triều được thống kê là có tiềm năng.

Chính vì thế, các tua bin gió dù được lắp đặt tại các vị trí được cho là có tốc độ gió lý tưởng nhất ở nước ta, hiệu quả kinh tế vẫn không được như mong muốn. Phần lớn thời gian trong năm, tua bin chỉ vận hành ở khoảng 1/3 công suất thiết kế. Việc thiết kế lại giúp tua bin trục ngang có hiệu năng tốt hơn với tốc độ của nguồn tác động yếu hơn không hề đơn giản, vì đã chạm tới những giới hạn kỹ thuật của giải pháp này.

Giải pháp tăng thêm chiều cao của trụ đỡ, giúp tua bin đón gió có tốc độ lớn hơn ở trên cao, đã được áp dụng triệt để. Tuy nhiên, vì còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau, nên mỗi giải pháp kỹ thuật đều có những giới hạn của nó. Trong thực tế, các trụ đỡ chỉ được nâng tới độ cao tối ưu theo bài toán kinh tế, vì cố hơn nữa sẽ làm giá thành đầu tư tăng lên nhiều hơn so với hiệu quả mang lại.

Một số nhà cung cấp đề xuất thiết kế cánh tua bin dài hơn cho phù hợp với môi trường gió có tốc độ thấp. Tuy nhiên, giải pháp này giống như cố “gọt chân cho vừa giày”. Vì, như đã được phân tích trong bài “Một góc nhìn khác về năng lượng tái tạo”, cánh của tua bin gió trục ngang hiện đã bị kéo quá dài làm cho hiệu năng thật sự của nó rất thấp.

Tua bin trục ngang không thể tự cân bằng hướng về nguồn tác động mà phải sử dụng thiết bị xác định hướng gió nên yêu cầu nguồn gió phải sạch. Đây là giải pháp kỹ thuật đơn giản, nhưng chi phí để hoàn thiện lại không rẻ. Mặt khác, do cấu trúc đặc trưng của tua bin nên thiết bị xác định hướng gió không được đặt ở phía trước mà phải đặt ở phía sau tua bin, nơi gió đã bị nhiễu động do hoạt động của các cánh gây ra. Trong khi đó, nguồn gió yếu thường có nhiều dòng rối hơn, làm cho sự nhiễu động phía sau cánh tua bin mạnh hơn, nên thiết bị xác định hướng gió hoạt động không còn chính xác để hướng tua bin về đúng nguồn gió, ảnh hưởng đáng kể đến hiệu năng của tua bin.

Ví dụ: Trong clip về điện gió Bạc Liêu (https://www.youtube.com/watch?v=uqdG7YVebvE ). Tại phút thứ 12:40 trở đi, trong cụm 5 tua bin nằm ở phía trái màn hình, có một tua bin định hướng sai nên quay chậm hơn.

Dòng thủy triều, dòng hải lưu có thể được gia tăng tốc độ bằng những bờ đê, con đập… để đáp ứng yêu cầu về tốc độ của dòng chảy. Nhưng giống như thủy điện, giải pháp này có thể ảnh hưởng nặng đến môi sinh của cả vùng rộng lớn, làm mất đi khái niệm “sạch” của nguồn năng lượng.

3/ Thực trạng của các giải pháp khai thác năng lượng sóng biển:

Đa số vẫn còn mang tính thử nghiệm, chưa có giải pháp nào thật sự hiệu quả làm chuẩn mực để áp dụng đại trà.

Theo thống kê, đã có hơn một ngàn sáng chế về năng lượng sóng biển. Nhưng rất ít trong số đó được cho là có tiềm năng, được các viện nghiên cứu công nghệ trên thế giới lựa chọn thử nghiệm và phát triển. Tuy nhiên, hầu hết các thử nghiệm đều ưu tiên thực hiện ở vùng biển có sóng mạnh để tận dụng mức năng lượng cao của sóng. Nên khả năng áp dụng hiệu quả vào vùng biển của nước ta rất thấp.

“Thiết bị khai thác năng lượng sóng biển Pelamis” là một ví dụ. Giống như tua bin gió trục ngang, đây cũng là giải pháp điển hình về “hy sinh hiệu năng để tăng công suất” của thiết bị. Cụ thể hơn, với chiều dài hàng trăm mét, nhưng do nằm xuôi theo chiều lan truyền của sóng, nên hiệu năng đạt được rất thấp. Phần sóng tác động vào thiết bị sẽ mất dần năng lượng nên không thể duy trì mức tác động như ban đầu suốt chiều dài thân phao, trong khi phần sóng chạy dọc liền kề ở hai bên vẫn giữ nguyên mức năng lượng. Nên Pelamis chỉ phù hợp với vùng biển có sóng mạnh, khi sóng yếu, nó chỉ dập dềnh nhẹ.

Giải pháp khả dĩ để tăng hiệu năng, hoặc giúp Pelamis hoạt động ở mức sóng yếu hơn là lắp thêm những cặp cánh nằm đối xứng ở hai bên thân phao để tăng tiết diện tương tác với sóng. Tuy nhiên, vấn đề khác của Pelamis và những sáng chế dạng tương tự là các thiết bị phối hợp để phát ra điện được tích hợp chung vào thân phao, và chuyển động theo từng cơn sóng. Do đó, các khớp xoay, trục truyền động, máy phát điện… chịu rất nhiều tác động khác nhau nên bị bào mòn nhanh chóng, chi phí bảo trì cao.

Phần lớn các sáng chế về khai thác năng lượng sóng biển đều sử dụng phao nổi dạng hình cầu, hoặc tương tự, với ưu điểm không phải kiểm soát chiều hoạt động của phao. Tuy nhiên, tại mỗi thời điểm trong khoảng thời gian sóng đi qua phao có đường kính lớn, sóng chỉ tương tác với một phần diện tích nhận tác động của phao. Mặt khác, do sự tương tác giữa phao nổi và vùng nước bao lấy phao, nên một phần năng lượng hấp thu được lại truyền ngược từ phao về vùng nước chưa bị sóng tác động, hoặc sóng vừa mới đi qua.

Do đó, phao nổi có đường kính càng lớn càng kém về hiệu năng chuyển đổi năng lượng sóng thành năng lượng có ích. Khi sóng yếu, nó chỉ dập dềnh nhẹ mà không chuyển động lên xuống rõ ràng. Ngược lại, những phao nổi có đường kính nhỏ hơn, có thời gian tương tác với sóng ngắn hơn, lại có hiệu ứng chuyển động rõ ràng hơn khi sóng tác động. Nhưng phao nhỏ nên mức năng lượng thu được thấp, không hiệu quả về kinh tế.

Như vậy, giống như Pelamis, cơ hội cho những sáng chế dùng phao nổi dạng hình cầu tại vùng biển có sóng ở mức trung bình hoặc yếu rất thấp.

4/ Cơ chế chống quá tải và bài test khó vượt qua của các giải pháp kỹ thuật:

Các giải pháp khai thác NLTT luôn bị hạn chế về mặt kỹ thuật của các thiết bị phối hợp kèm theo để phát ra điện (thường là máy phát điện). Khi nguồn tác động tăng mạnh, mức năng lượng thiết bị hấp thu được lớn hơn rất nhiều so với công suất cực đại của máy phát điện. Do đó, cần phải có cơ chế điều tiết mức độ tương tác của các bộ phận hấp thu năng lượng với nguồn tác động, để bảo đảm máy phát điện không bị quá tải khi nguồn tác động tăng mạnh.

Ví dụ: Các tua bin gió trục ngang hiện nay thường được thiết kế khởi động ở tốc độ gió từ 3 m/s đến 5 m/s, đạt công suất thiết kế của máy phát điện kèm theo ở tốc độ gió từ 11 m/s đến 13 m/s, và vẫn giữ ổn định công suất tối đa khi tốc độ gió tiếp tục tăng lên đến khoảng 25 m/s.

Để làm được điều đó, các cánh tua bin luôn được kiểm soát chặt chẽ và đồng bộ. Khi máy phát điện đạt đến công suất thiết kế, bộ phận xử lý được kích hoạt, thông qua hệ truyền động, làm thay đổi góc tương tác của các cánh tua bin với gió, làm giảm hiệu năng chuyển đổi năng lượng gió thành năng lượng có ích.

Nghe có vẻ đơn giản, nhưng thật ra, để thay đổi đồng bộ góc tương tác của 3 cánh tua bin, mỗi cánh nặng hàng chục tấn, đang quay với tốc độ cao và chịu sức ép rất lớn do lực ứng suất gây ra, cần phải áp dụng hàng loạt công nghệ phức tạp và tốn kém, làm giá thành thiết bị tăng lên rất nhiều. Đây cũng là lý do vì sao các tua bin gió hiện nay chỉ có 2, hoặc 3 cánh, dù biết rằng khi tăng thêm số cánh, hiệu năng của tua bin sẽ cao hơn, và hiệu quả hơn với nguồn gió yếu.

Để một giải pháp được áp dụng vào thực tế đòi hỏi phải đáp ứng rất nhiều yêu cầu khác nhau. Nhất là tạo ra một thiết bị có công suất khai thác càng lớn càng tốt, nhưng phải bảo đảm tồn tại được trước sự biến động đến khó lường của thời tiết.

Nước ta thường xuyên bị ảnh hưởng bởi những cơn bão nhiệt đới vào mùa mưa, bài test quá khắc nghiệt khiến cho hầu hết các sáng chế về NLTT chỉ nằm trên giấy. Vì, tuy có thể đạt được hiệu năng khá cao với phiên bản thử nghiệm có kích thước và công suất nhỏ, nhưng khi tăng kích thước, công suất lên thì hiệu năng không còn như mong muốn, và các thiết bị gần như không thể tồn tại trong giông bão, khi sóng gió trở nên cuồng nộ.

Do đó, để có thể được áp dụng vào thực tế, ngoài tính hiệu quả về mặt kinh tế, giải pháp đó bắt buộc phải có cơ chế chống quá tải hiệu quả, và cơ chế bảo vệ giúp thiết bị vượt qua sự khắc nghiệt của thời tiết (phần lớn hai cơ chế này là một, hoặc gần giống nhau).

Các giải pháp khai thác năng lượng gió, dòng chảy thủy triều và sóng biển hiện có, hoặc đang được thử nghiệm trên thế giới là những giải pháp khả thi nhất, được các tổ chức hàng đầu về lĩnh vực này nghiên cứu và phát triển. Dựa theo phân tích, đánh giá, hoặc kết hợp từ hàng ngàn sáng chế khác nhau tại các cơ sở dữ liệu của các tổ chức sở hữu trí tuệ. Đây chính là nguồn tri thức quí giá để chúng ta tham khảo và nghiên cứu.

Tuy nhiên, hầu hết các giải pháp đều được ưu tiên tính toán tối ưu cho các vùng khí hậu có tốc độ của gió, dòng thủy triều, hoặc chiều cao sóng biển lớn hơn. Nên phần lớn các giải pháp đó không phù hợp khi áp dụng vào nước ta. Hơn nữa, như đã được phân tích, các giải pháp hiện đang được áp dụng có hiệu năng thật sự rất thấp, còn quá nhiều rủi ro khiến các nhà đầu tư chùn chân. Trừ khi tiếp tục được thúc đẩy bằng các chính sách ưu đãi hơn (như điện mặt trời trong thời gian vừa qua). Nhưng cần phải cân nhắc kỹ, vì giải pháp này có thể gây ra những hệ lụy rất khó lường về lâu dài.

Do đó, để khai phá hiệu quả các tiềm năng NLTT, nhất thiết phải có sự đầu tư mạnh mẽ vào việc phân tích, nghiên cứu và thực hiện các thử nghiệm khoa học cần thiết để lựa chọn những giải pháp công nghệ phù hợp nhất với môi trường tự nhiên ở nước ta.

II. Các giải pháp khai thác năng lượng tái tạo theo nghiên cứu của tác giả

Định hình được vấn đề giúp chúng ta dễ dàng hơn trong việc nghiên cứu, hoặc tìm kiếm những giải pháp phù hợp nhất, để khai phá những tiềm năng về NLTT ở nước ta. Trên cơ sở đó, xin giới thiệu các giải pháp được tác giả nghiên cứu trong vài năm qua.

Vì thấy rằng, các giải pháp theo ý tưởng hiệu quả hơn khi so sánh với những giải pháp hiện có, hay các sáng chế đã công bố ở cùng lĩnh vực mà tác giả được tham khảo. Nên tác giả đã viết thành những bản mô tả nộp Cục Sở hữu Trí tuệ đăng ký sáng chế. Các đơn đều được chấp nhận hợp lệ, và công bố bản tóm tắt trên “công báo sở hữu công nghiệp”, được đính kèm bằng các ảnh chụp văn bản ở cuối bài viết. Trong đó:

1/ “Tua bin trục đứng đôi”: Để khai thác năng lượng gió, hoặc dòng thủy triều theo đơn số 1-2023-02945, là bản thay thế cho đơn số 1-2023-04245 đã nộp trước đó.

Công nghệ móng cọc và trụ đỡ phát triển giúp các tua bin gió trục ngang có kích thước và công suất lớn hơn vươn lên tầm cao mới, trông thật đáng ngưỡng mộ, nhưng cũng rất buồn cười. Vì, nếu để ý, sẽ thấy rằng, tiết diện chắn gió của trụ đỡ lại lớn hơn rất nhiều so với tổng tiết diện của 3 cánh tua bin, bộ phận khuấy động cả một khoảng không gian rộng lớn để tương tác với gió tạo ra điện. Nên câu hỏi được đặt ra là: Làm thế nào để hấp thu hiệu quả tác động của luồng gió với trụ đỡ thành năng lượng có ích? Sau một thời gian nghiên cứu, câu trả lời chính là “Tua bin trục đứng đôi”.

Khi truy cập vào các cơ sở dữ liệu tra cứu sáng chế để viết bản mô tả, mới biết rằng giải pháp về ‘tua bin sử dụng hai rôto trục đứng’ đã có từ lâu. Và trong vài năm gần đây, có thêm hàng chục bằng sáng chế tương tự đã được cấp. Phần lớn các tác giả thuộc những quốc gia đang đi đầu về công nghệ tua bin gió trục ngang như Đức, Mỹ…

Tuy nhiên, khuyết điểm chung của các sáng chế đã được công bố là: Hầu hết đều không có cấu trúc khí động học ổn định để giúp tua bin tự động cân bằng hướng về nguồn tác động. Hoặc không có cơ chế chống quá tải, hay chỉ hoạt động trong giới hạn hẹp nên không hiệu quả khi tốc độ gió tăng mạnh. Hoặc không có cơ chế bảo vệ rôto khi có giông bão… Nên không thể xây dựng được tua bin có kích thước và công suất lớn, có khả năng cạnh tranh với tua bin gió trục ngang.

Do không có kinh nghiệm viết bản mô tả và yêu cầu bảo hộ, nên khi thẩm định nội dung, thẩm định viên cho rằng: Điểm mới trong đề tài theo đơn số 1-2023-04245 là cơ chế chống quá tải bằng “cánh điều tốc” gần giống với hai điểm của hai sáng chế khác đã công bố. Nên “Người có hiểu biết trung bình về lĩnh vực này cũng có thể kết hợp để…”. Đây là lý do khiến một số đề tài khi đăng ký tại Việt Nam không được cấp bằng sáng chế, hoặc chỉ được cấp bằng giải pháp kỹ thuật, nhưng khi các tác giả đăng ký tại Mỹ lại được cấp bằng sáng chế.

Tuy nhiên, sau khi trao đổi, thẩm định viên đã chấp nhận. Nhưng cần phải trình bày lại, dẫn chứng, phân tích và nhấn mạnh điểm khác biệt có ưu điểm hơn so với hai sáng chế kia. Và vì tác giả có điều chỉnh lại cấu tạo của rôto, bổ sung thêm cánh bảo vệ (thêm điểm mới so với đơn cũ). Nên phải làm lại từ đầu bằng đơn số 1-2023-02945.

2/ “Cụm phao nổi phao chìm để khai thác năng lượng sóng biển”: Theo đơn số 1-2023-03316. Giải pháp sử dụng phao nổi dạng thanh dài đặt nằm chắn ngang chiều lan truyền của sóng theo chiều dọc của phao, được kiểm soát chặt chẽ bởi phao chìm và các cáp nối. Nhờ đó, phao nổi có tiết diện tương tác với sóng rất lớn. Hình dạng khác biệt của phao nổi giúp hiệu năng chuyển đổi năng lượng sóng thành năng lượng có ích rất cao.

Giải pháp này được viết sau khi chuyển động sóng được tìm hiểu kỹ hơn, và cũng để thay thế cho giải pháp trước đó là “Thiết bị khai thác năng lượng sóng biển” theo đơn số 1-2023-04730 sử dụng phao nổi dạng hình tròn có hiệu năng kém hơn, và kết quả thẩm định nội dung được cho là gần giống một số sáng chế đã công bố.

3/ “Tua bin trục đứng đa tầng”: Theo đơn số 1-2023-00187 để khai thác năng lượng dòng chảy đổi chiều theo thủy triều, dòng hải lưu, hoặc đập thủy triều…

Sẽ hiệu quả hơn nếu ‘tua bin 101’ được tích hợp dưới thân tàu theo sáng chế này (https://khoahocdoisong.vn/cong-nghe-dien-thuy-trieu-cung-cap-nang-luong-cho-vung-ven-bien-133180.html ).

Mục tiêu của giải pháp này là tạo ra một bộ lưu trữ năng lượng bằng bánh đà hoạt động song hành với máy phát điện của thiết bị khai thác năng lượng tái tạo như một phụ tải, hấp thu phần lớn năng lượng khi mức năng lượng của nguồn tác động tăng mạnh, và truyền lại máy phát điện khi mức năng lượng của nguồn tác động giảm xuống, giúp các thiết bị khai thác năng lượng vẫn hoạt động ổn định với nguồn tác động mạnh hơn.

Bộ lưu trữ có thể được tích hợp thêm công nghệ xử lý để tích trữ năng lượng tạm thời, và phát lại khi cần thiết, giúp điều tiết năng lượng, làm giảm bớt tính thất thường của các nguồn năng lượng tái tạo.

Tuy nhiên, vì khi đó chưa có kinh nghiệm viết đề tài đăng ký sáng chế nên bản mô tả chỉ trình bày giải pháp dạng cơ bản nhất. Cơ hội áp dụng vào thực tế của riêng giải pháp này không nhiều, vì còn phụ thuộc vào các yếu tố kỹ thuật quan trọng khác. Nhưng nếu thử nghiệm thành công, nó sẽ giải quyết được nhiều vấn đề rất quan trọng cho ngành NLTT.

5/ Khuyến nghị: Trừ “Bộ lưu trữ năng lượng bằng bánh đà” đã được cấp bằng. Vẫn còn quá sớm để khẳng định các đề tài còn lại là những giải pháp mới và sẽ được cấp bằng sáng chế, vì cũng có thể đã được ai đó nghiên cứu và đăng ký. Nên phải chờ Cục Sở hữu Trí tuệ thẩm định nội dung mới có kết luận chính xác.

Tuy nhiên, đừng bận tâm về điều đó, điều cần thiết là nên tiến hành thử nghiệm và hoàn thiện những giải pháp này, vì chúng có những ưu điểm cơ bản như sau:

Thứ nhất: Các bộ phận hấp thu năng lượng có ‘diện tích tương tác sinh công có ích’ với nguồn tác động rất lớn, hiệu năng chuyển đổi năng lượng hấp thu được thành năng lượng có ích rất cao, nên hiệu quả hơn với nguồn tác động ở mức trung bình, hoặc yếu so với các giải pháp hiện có, phù hợp với môi trường tự nhiên ở nước ta.

Thứ hai: Cơ chế chống quá tải rất đơn giản nhưng hiệu quả, giúp thiết bị hoạt động ổn định với mọi mức độ khác nhau của nguồn tác động, nên có thể được áp dụng với bất kỳ môi trường khí hậu nào.

Thứ ba: Cơ chế bảo vệ hữu hiệu, giúp các thiết bị tồn tại trong giông bão.

Thứ tư: Các giải pháp luôn hướng tới việc xây dựng thành các thiết bị có kích thước và công suất lớn, đáp ứng yêu cầu khai thác năng lượng qui mô lớn.

Thứ năm: Nếu đi sâu vào từng giải pháp, sẽ thấy được nhiều ưu điểm hơn. Ví dụ như “tua bin trục đứng đôi” gồm hai rôto trục đứng có cấu trúc vật lý bền vững hơn, nên không nhất thiết phải sử dụng “siêu vật liệu” để chế tạo cánh giống như cánh tua bin gió trục ngang, giúp giá thành rẻ hơn rất nhiều. Tua bin tự động cân bằng hướng về nguồn tác động nên quy trình vận hành đơn giản hơn và không chiếm khoảng không quá lớn, không gây ra tiếng ồn nên giảm thiểu tác động đến môi sinh xuống mức thấp nhất.

Khuyết điểm là tất cả vẫn nằm trên giấy. Tuy nhiên, khai thác năng lượng gió, dòng chảy thủy triều, hay sóng biển… thực chất là chuyển đổi những tương tác vật lý cơ bản thành năng lượng có ích, chủ yếu là điện năng. Nên những ai quan tâm về lĩnh vực này, nếu dành chút thời gian để tìm hiểu, sẽ không quá khó để “cảm nhận” được các ưu điểm vượt trội và tính khả thi của những giải pháp nêu trên.

Sự khô khan của các đề tài kỹ thuật không hấp dẫn những người thân quan tâm. Bản thân không đủ khả năng kỹ thuật lẫn tài chính để thực hiện những thử nghiệm, nên tác giả mong nhận được sự hỗ trợ, hoặc hợp tác, từ những người có năng lực chuyên môn, hoặc khả năng tài chính thật sự, nhất là các công ty chuyên về năng lượng tái tạo, hoặc tổ chức khoa học nào đó có đủ khả năng tiến hành các thử nghiệm, để cùng nhau khai phá các tiềm năng gần như vô tận thành nguồn năng lượng thiết thực ở nước ta.

Giải Pháp ‘Khai Phá’ Năng Lượng Gió, Thủy Triều, Sóng Biển Ở Việt Nam

Điện gió ngoài khơi: ‘Bệ phóng’ cho phát triển kinh tế biển Việt Nam I. Giới hạn kỹ thuật của các giải pháp khai thác năng lượng gió, thủy triều, và sóng biển hiện có trên thế giới

Nhưng thật ra, như đã được tác giả phân tích trong bài “Một góc nhìn khác về năng lượng tái tạo”, dù có những bước phát triển vượt bậc, nguyên nhân cốt lõi của vấn đề là ngoài yếu tố thất thường của các nguồn điện từ NLTT, hiệu năng thật sự của những giải pháp khai thác NLTT hiện có rất thấp, chưa đáp ứng được bài toán kinh tế để giải quyết sòng phẳng các xung đột về lợi ích, trách nhiệm, giữa bên đầu tư sản xuất nguồn điện tái tạo và bên vận hành phân phối điện lưới, từ lâu đã hoạt động ổn định với các nguồn điện từ năng lượng hóa thạch hay thủy điện, có giá thành rẻ, dễ điều phối hơn.

1/ Sự khác biệt của môi trường tự nhiên ở Việt Nam:

2/ Giới hạn kỹ thuật của tua bin trục ngang:

Ví dụ: Trong clip về điện gió Bạc Liêu (https://www.youtube.com/watch?v=uqdG7YVebvE). Tại phút thứ 12:40 trở đi, trong cụm 5 tua bin nằm ở phía trái màn hình, có một tua bin định hướng sai nên quay chậm hơn.

3/ Thực trạng của các giải pháp khai thác năng lượng sóng biển:

Đa số vẫn còn mang tính thử nghiệm, chưa có giải pháp nào thật sự hiệu quả làm chuẩn mực để áp dụng đại trà.

Như vậy, giống như Pelamis, cơ hội cho những sáng chế dùng phao nổi dạng hình cầu tại vùng biển có sóng ở mức trung bình hoặc yếu rất thấp.

4/ Cơ chế chống quá tải và bài test khó vượt qua của các giải pháp kỹ thuật:

5/ Kết luận:

II. Các giải pháp khai thác năng lượng tái tạo theo nghiên cứu của tác giả

Thứ ba: Cơ chế bảo vệ hữu hiệu, giúp các thiết bị tồn tại trong giông bão.

DƯƠNG CHÍ NHÂN

Cập nhật thông tin chi tiết về Nguồn Năng Lượng Thủy Triều trên website Phauthuatthankinh.edu.vn. Hy vọng nội dung bài viết sẽ đáp ứng được nhu cầu của bạn, chúng tôi sẽ thường xuyên cập nhật mới nội dung để bạn nhận được thông tin nhanh chóng và chính xác nhất. Chúc bạn một ngày tốt lành!