Năng Lượng Thủy Triều

Năng Lượng Thủy Triều

Năng Lượng Mới Đại Cương

Năng Lượng Thủy Triều

Các Thành Viên

1 Lê Xuân Long KTCN k54

2 Nguyễn Văn Hoàn KTCN k54

3 Lê Thế Anh KTCN k54

4 Bùi Quang Hiếu KTCN k54

5 Nghiêm Khánh Toàn KTCN k54

Nội Dung

• Lời Mở Đầu

• Nguồn Năng Lượng Điện Trong Đời Sống

• Các Nguồn Năng Lượng Thay Thế

• Năng Lượng Thủy Triều

• Năng lượng sóng biển

• Năng lượng đại dương

• Kết Luận

Lời Mở Đầu

 Như ta đã biết, tiến trình lịch sử nhân loại đã thể hiện rõ năng lượng là động lực của quá trình phát triển kinh tế và không ngừng nâng cao chất lượng cuộc sống con người Vì thế mà nhu cầu về năng lượng đã và đang tăng trưởng với tốc độ chóng mặt.

 Khủng hoảng năng lượng và biến đổi khí hậu đang là những mối quan tâm lớn nhất của cả thế giới hiện nay Một trong những nguyên nhân gây ra đó

là tình trạng sử dụng và khai thác quá mức các nguồn nhiên liệu hóa thạch.

 Nguồn năng lượng hóa thạch, món quà cực kỳ quý báu của thiên nhiên ban tặng cho con người đang ngày một cạn kiệt.

Lời Mở Đầu

• Các Con số thống kê: Các chuyên gia kinh tế năng lượng đưa ra lời cảnh báo thế giới sẽ phải đối mặt với tình trạng khủng hoảng thiếu năng lượng trong vòng vài năm tới.

 Trữ lượng của hơn 800 mỏ dầu trên thế giới (chiếm ¾ trữ lượng toàn cầu) đều suy giảm nhanh gấp 2 lần so với dự đoán năm 2007

 Giá dầu thô đạt mức kỷ lục là 147 USD/thùng ( 7/2008).

 Hiện nay giá dầu thô dao động khoảng 80 – 100 USD/thùng (7/2012).

 Thời đại giá dầu rẻ đã qua, ngày nay giá dầu mỗi ngày 1 biến động, thường

Điện Năng Trong Cuộc Sống

• Trong sinh hoạt gia đình

• Trong công nghiệp

• Trong giao thông vận tải

• …

Điện trong sinh hoạt gia đình

• Có thể nói hầu hết các vận dụng trong gia đình chúng ta đều sử dụng điện.

Vì vậy điện có vai trò quan trọng trong đời sống sinh hoạt của con người Sau đây là một số biện pháp tiết kiệm điện trong gia đình

 Tủ lạnh: không nên để tủ lạnh gần các vật phát nhiệt, hay ánh năng mặt trời chiếu vào, để nơi thoáng gió vì làm nhanh quá trình tản nhiệt, để đồ nguội trước khi cho vào…

 Điều hòa: chọn công suất phù hợp với diện tích căn phòng, thường xuyên rủa sạch lưới lọc không khí, mức chênh lệch nhiệt độ bên ngoài và trogn nên ở 3 – 5 độ

 Quạt: điều chỉnh tốc độ phù hợp, tốc độ nhanh sẽ tốn điện hơn, rút phích cắm mỗi lần không sử dụng.

 Chiếu sáng: thay đèn sợi đốt bằng đèn compact, thay đèn huỳnh quang T10 bằng T8 và T5, sử dụng chấn lưu điện tử thay thế chấn lưu sắt từ…

Điện trong sản xuất công nghiệp

• Trong công nghiệp ngành nào cũng cần tới điện năng Hiệnnay, các ngành sản xuất công nghiệp như sẳn xuất ximăng, sản xuất thép, sản xuất giấy, rượu bia, gốm sứ…lànhững ngành có mức độ tiêu thụ điện cao nhất

Điện Trong Giao Thông Vận Tải

• Là một trong những ngành có số lượng tiêu thụ điện năng rất lớn Hiện nay hầu hết các con đường từ nông thôn tới thành thị đều có hệ thống chiếu sáng đèn đường

Câu Hỏi Thảo Luận

• Thế Giới sẽ ra sao nếu không có điện?

• Các bạn thử so sánh trước lúc bị mất điện và sau khi bị mất điện sẽ rõ ngay điện quan trọng như thế nào tới đời sống xã hội của chúng ta.

Nhưng một vấn đề có tính cấp bách hiện nay là nguồn năng lượng dự trữ đang dần bị cạn kiệt, chúng ta cần phải có những nguồn năng lượng mới thay thế

Năng Lượng Mặt Trời

• 1

13Năng Lượng Sinh Khối

Năng lượng gió

Năng Lượng Địa Nhiệt

Năng Lượng Nước

Năng Lượng Thủy Triều

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

Nguyên nhân dẫn tới thủy triều

• Thủy triều sinh ra do sức hút của mặt

trăng, mặt trời lên trái đất (ảnh hưởng

của mặt trăng lớn hơn) Có 2 lần triều

cao và thấp trong 1 ngày

• Công thức:

Tidal force = 2.m.m1.a/R3

• Trong đó:

• m: khối lượng trái đất

• m1: khối lượng mặt trăng

Nước triều cường và triều kiệt xảy ra

theo chu kỳ 14 ngày

• Thủy triều cực đại ( triều cường): xảy ra ngay sau khi trăng tròn và trăng non, có sự chênh lệch lớn giữa độ cao nước dâng và nước hạ.

Thủy triều kiệt

• Khi ảnh hưởng của sức hút thấp nhất, khi đường thẳng nối trái đất và mặt trăng tạo thành góc 90 độ với đường thẳng nối trái đất với mặt trời

Chế ngự nguồn năng lượng thủy triều

• Thế kỷ 18, nhà máy năng lượng nước vận hành nhờ sự chuyển động lên xuống của thủy triều được xây dựng ở New England

• 1580 bơm nước sử dụng năng lượng thủy triều lắp đặt dưới cầu London

• 1880 bơm nước cỗng rãnh dùng năng lượng thủy triều ở Hamburg, Đức

Phân Loại Thủy Triều

• Có 2 loại thủy triều đó là: Nhật Triều và Bán Nhật Triều

• Nhật Triều : Trong 1 ngày có 1 lần nước lên

và 1 lần nước xuống với chu kỳ là 24h52’

• Bán Nhật Triều : Trong 1 ngày có 2 lần triều lên và 1 lần triều xuống

Nhà Máy Thủy Điện Đầu Tiên

• Được xây dựng ở Pháp, nơi sông Rance đổ ra Đại Tây Dương trên vùng biển Brittany

• Xây dựng xong vào vào năm 1967 với 24 tuabin

• Chi phí xây dựng nhà máy 617 triệu Francs (năm 1967).

• Công suất 240 MW.

Nhà Máy Điện Thủy Triều La Rance

• Basin có chiều dài 750m và sâu 13m,mực triều dâng cao nhất là 8,28m (27,6 feet).

• Dùng loại tuabin: bulb tuabin

• Các cánh của tuabin có thể thay đổi dướng tùy thuộc vào dòng chảy hiện tại.

• Hiện tại, nhà máy chưa có 1 tác động xấu nào tới môi trường.

• Trở thành đầu mối giao thông, giúp tiết kiệm đoạn

Hình ảnh của nhà máy

Nhà máy thủy điện Hòa Bình

• Được xây tại hồ Hòa Bình, tỉnh Hòa Bình trên dòng sông Đà.

• Nhà máy do Liên Xô giúp đỡ xây dựng và vận hành.

• Công trình khởi công từ ngày 6/11/1979

và khánh thành ngày 20/12/1994.

• Công suất 1920 MW gồm 8 tổ máy, mỗi tổ

Hình ảnh của nhà máy

Hàng rào thủy triều

Hàng rào thủy triều

• Gồm các bức tường bê tông rỗng có gắn các tuabinkhổng lồ, chắn ngang 1 eo biển, buộc dòng nước phảichảy qua chúng

• Được sử dụng trong các lưu vực không giới hạn như eobiển giữa đất liền và 1 hòn đảo gần kề hoặc giữa 2 hònđảo

Tuabin Thủy Triều

• Giống như turbine gió, turbine thủy triều có nhiều lợi thế hơn so với hệ thống đập chắn và hàng rào thủy triều, đặc biệt là giảm tác động về môi trường.

• Turbine thủy triều sử dụng các dòng thủy triều đang

di chuyển với tốc độ 2-3 m/s để tạo ra 4-13 kW/m2

• Các dòng thủy triều di chuyển nhanh ( > 3 m/s) gây ứng suất quá mức với cánh quạt quay, gây hỏng turbine

Nguyên lý vận hành

• 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 trong 1 phòng rộng được xây dựng bên trong dải đất ven bờ biển,1 phần bị chìm dưới mặt nước biển Khi nước dâng, không khí bên trong phòng bị đẩy ra theo 1 lỗ trống vào 1 tuabin Khi sóng rút đi, mực nước hạ xuống bê trong phòng hút không khí đi qua tuabin theo hướng ngược lại Tuabin xoay tròn làm quay 1 máy phát để sản xuất điện.

• Tuabin có các cánh quay theo cùng 1 hướng, bất chấp hướng chuyển động của dòng không khí.

Ví dụ về hệ thống Limpet

• Hệ thống hoạt động theo nguyên lý sau:

 Lúc thủy 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 của chiều cao cột nước làm

Ví dụ về hệ thống Limpet

Ứng dụng của năng lượng thủy triều

• Trước tình hình giá xăng dầu tăng cao, đảm bảo an ninh năng lượng đang trở thành mỗi quan tâm mang tính toàn cầu, việc kiếm các nguồn năng lượng thay thế đang trở thành mục tiêu và giải pháp chung của nhiều nước.

• Với những ưu điểm: giá thành thấp,ít gây hại cho môi trường, các nguồn năng lượng tái tạo được xem là

Ứng dụng vào Việt Nam

• Việt Nam có tiềm năng lớn về năng lượng thủy triều với đường bờ biển dài hơn 3200km, có nhiều cửa sông lớn.

• Tuy nhiên, do giá thành cao và chưa có đủ công nghệ nên hiện tại chúng ta chưa có dự án nào về điện thủy triều

Ưu điểm của năng lượng thủy triều

• Không tạo ra khí thải có hại tới môi trường

• Là năng lượng sạch và gần như là vô tận

• Hiện tại trên thế giới năng lượng thủy triều đóng góp khoảng

Nhược điểm của năng lượng thủy triều

• Xây dựng các đập chắn thủy triều tại của sông làm thay đổimực thủy triều ở lưu vực sông

• Đập chắn làm ảnh hưởng tới sự di chuyển của các sinh vậtdưới nước, nhiều loại sinh vật sống dưới sâu có thể bị chết bởicác cánh turbine

• Có thế phá hủy nơi sinh sống của các động thực vật ở gần đập

• Giá thành xây dựng các nhà máy sản xuất điện từ năng lượngthủy triều còn khá cao

Năng Lượng Sóng Biển

( Wave Energy)

1 Khái quát chung:

• Sóng biển là gió thổi trên bề mặt đại dương truyền 1

phần năng lượng cho đại dương tạo ra sóng biển.

• Phân loại: tùy theo nguyên lý hoạt động các thiết bị

khai thác sóng biển đương phân loại theo:

 Mái dốc

 Bơm sóng

Hình ảnh: năng lượng sóng biển

Mục đích: là giảm phát thải khí CO2 vào môi trường

Một số thiết bị

• 1 Thiết bị PELAMIS

sử dụng Nếu xây dựng nhà máy điện có công suất 30

MW sẽ chiếmdiện tích mặt biển là 1km2

Pelamis neo ở độ sâu chừng 50–70m; cách bờ dưới 10km, là nơicómức năng lượng cao trong các con sóng máy phát thủy lực -điện đồng bộ Mỗi th Pelamis neo ở độ sâu chừng 50–70m; VàPelamis gồm ba modul biến đổi năng lượng, mỗi modul có hệthống cách bờ dưới 10km, là nơi có iết bị pelamis có thể chocông suất 750kW, nó có chiều dài 140-150m, có đường kính ống

3-3,5m

Tại Bồ Đào Nha, có hệ thống pelamis đầu tiên trên thế giới, gồm

3 pelamis có công suất 2,25MW Năm 2007, Scotland đã đặt 4

Thiết bị Pelamis

Một số thiết bị

2 Hệ thống phao tiêu nổi AQUABUYOY

• Nhờ việc trồi lên, ngụp xuống của sóng biển làm hệ thốngphao nổi dập dềnh lên xuống mạnh làm hệ thống xilanhchuyển động tạo ra dòng điện Điện dẫn qua hệ thống cápngầm đưa lên bờ hòa vào lưới điện

Hệ Thống phao tiêu nổi AQUABUOY

• Nguyên lý hoạt động

• Mỗi phao tiêu có thể đạt công suất 250Kw, với đường kính phao 6m.Nếu trạm phát điện có công suất 10Mw chỉ chiếm 0,13 Km2 mặt biển.

• Bơm ống là ống cao su cốt thép, nó hoạt động như cái bơm bình thường, khi sóng nén, nước biển phụt mạnh

về phía sau, có chứa 1 bộ cao áp làm quay

• Tất cả dữ liệu về thiết bị đều được truyền bằng công nghệ không dây, vệ tinh về khu vực điều hành.

• Hệ thống AQUABUOY thường lắp đặt cách bờ

chừng 5km nơi biển sâu 50m

Một số thiết bị

• 3 Hệ thống phao chìm AWS

Hệ thống phao chìm AWS

• Nguyên lý hoạt động

• Các hệ thống nổi trên mặt biển dễ bị các trận bão tàn phá, thì

hệ thống chìm của AWS đã chế tạo bằng vật liệu sử dụng nhưgiàn khai thác dầu mỏ ngoài khơi được đặt ở độ sâu yên tĩnh

• Hệ thống tạo ra năng lượng nhờ sóng biển từ xa, qua các biếnthiên áp suất sinh ra do biển đổi của cột nước

• Hệ thống là 1 xilanh dài 35m, rộng 10m chứa khí nén bêntrong khiến phao không chìm, nửa trên chỉ chuyển động theochiều thẳng đứng Khi sóng lướt qua, sự tăng khối lượng nướclàm gia tăng áp suất cột nước và phần bên trên hệ thống bị đẩyxuống dưới

• Giữa 2 đợt sóng, cột nước hạ xuống, áp suất hạ theo làm nổilên phần trên hệ thống

• Chuyển động bơm biến thành điện năng Điện được chuyển tảiqua cáp ngầm, lên bờ hòa vòa lưới điện quốc gia

Ứng dụng của năng lượng sóng biển

Những thách thức khi triển khai các

thiết bị năng lượng sóng

• Thiết bị cần nắm bắt hợp lý năng lượng sóng trong sóng bấtthường, trong một phạm vi biển rộng lớn

• Có sự biến động rất lớn của năng lượng trong các đợt sóng.Năng lực hấp thụ cao điểm cần phải được nhiều hơn (hơn 10lần) năng lượng trung bình Đối với điện gió tỷ lệ thường làlớn hơn 4 lần

• Thiết bị này phải có hiệu quả chuyển đổi sự chuyển động củasóng thành điện năng Nói chung, sóng điện có sẵn ở tốc độthấp, ảnh hưởng cao, và chuyển động của sự ảnh hưởng không

Những thách thức khi triển khai các

thiết bị năng lượng sóng

• Thiết bị này có để có thể tồn tại qua bão và sự ăn mòn Nguồncủa sự thất bại có khả năng thu giữ bao gồm vòng bi, mối hàn

bị hỏng, và bị gãy neo dòng Hence, designers may createprototypes that are so overbuilt that materials costs prohibitaffordable production Do đó, nhà thiết kế có thể tạo ra nguyênmẫu được như vậy overbuilt rằng chi phí nguyên vật liệu cấmsản xuất, giá cả phải chăng

• Tổng chi phí điện năng cao Làn sóng điện sẽ chỉ được cạnhtranh khi tổng chi phí của các thế hệ là giảm (hoặc tổng chi phíđiện lực tạo ra từ các nguồn khác tăng lên) Tổng chi phí baogồm các công cụ chuyển đổi chính, hệ thống lấy nănglượng, hệ thống neo, lắp đặt và chi phí bảo trì, và chi phí phânphối điện

Những thách thức khi triển khai các

thiết bị năng lượng sóng

• Một tác động tiềm năng trên môi trường biển Ô nhiễm tiếng

ồn, ví dụ, có thể có tác động tiêu cực nếu không được giámsát, mặc dù có thể nhìn thấy tiếng ồn và tác động của mỗi thiết

kế rất khác nhau

• Về những thách thức về kinh tế-xã hội, trang trại sóng có thểdẫn đến những hoán vị trong thương mại và giải trí từ ngưtrường sản xuất, có thể thay đổi mô hình của dinh dưỡng bãicát biển, và có thể đại diện các mối nguy hiểm để chuyểnhướng an toàn

Năng lượng đại dương (ocean energy )

• Đại dương thế giới được xem như một hệ động học, được đặctrưng bởi các quá trình vật lý và các tác động qua lại giữa cácyếu tố như sóng biển, dòng chảy, thủy triều, sự chênh lệchnhiệt độ và độ muối nước biển Các yếu tố động lực và quátrình đó đã cho biển và đại dương những nguồn năng lượngsạch và dồi dào mà người ta gọi chung là năng lượng biển.Các nhà khoa học dự tính toàn bộ năng lượng biển ướckhoảng 152,8 tỷ kw Loại năng lượng này lớn gấp hàng trămlần năng lượng mà toàn bộ động thực vật cần để sinh trưởngtrên Trái đất

• Các đại dương có thể sản xuất các dạng năng lượng như:

nhiệt năng từ sức nóng của mặt trời,cơ năng từ thủy triều ,sóng, dòng chảy và năng lượng từ sự chênh lệch độ mặn của nước biển

Nhiệt năng từ đại dương

• Đại dương bao phủ hơn 70% bề mặt trái đất, do đó đại dương

là chiếc gương thu gom năng lượng mặt trời lớn nhất thế giới.Nhiệt lượng của mặt trời làm ấm mặt nước trên bề mặt nhiềuhơn nước dưới biển sâu, và sự chênh lệch nhiệt độ này tạo ranăng lượng nhiệt Chỉ cần một phần nhỏ của nhiệt bị giữ lạitrong đại dương cũng có thể cung cấp năng lượng cho cả thế

giới

• Nhiệt độ lớp bề mặt và lớp sâu ở biển nhiệt đới và cận nhiệtđới chênh lệch nhau có thể tới 250C Đây là nguồn năng lượngcực kỳ to lớn mà con người muốn khai thác sử dụng Theo cácnhà khoa học thi tiềm năng của loại năng lượng này có thểkhai thác ước tính đến 50 tỷ kw

Nhiệt năng từ đại dương

• Lợi dụng sự chênh lệch nhiệt tự nhiên giữa các tầng nước dướibiển để làm quay tua-bin, hãng Lockheed Martin vừa có ýtưởng sản xuất điện bằng năng lượng nhiệt đại dương Nó cần

1 đường ống đường kính 33 feet (10m) kéo dài hàng cây sốcắm xuống dưới nước

• Nguyên lý như sau, nước bề mặt ấm áp đi vào bộ trao đổinhiệt, làm bay hơi dung dịch amoniac, hơi nước thu được quaytua-bin, kéo máy phát điện Ammonia được tái ngưng tụ bằngcách áp lạnh nước từ đáy biển

• Nhưng để đạt tới quy mô sản xuất năng lượng của một nhà

Nhiệt năng từ đại dương

• Các đại dương là “hồ chứa khổng lồ nước ấm áp”, đặc biệt là ởvùng nhiệt đới, nơi sự chênh nhiệt giữa các độ sâu có thể đạt

40 độ Fahrenheit (khoảng 4°C) Một đường ống dài hàng ngànmét, rộng 10m đưa xuống đáy biển theo chiều đứng không dễdàng Nhưng Lockheed sẽ xây dựng tại chỗ, bằng cách sửdụng các kỹ thuật lắp đặt đặc biệt

• Cấu trúc ống nước khổng lồ này phải chịu được áp lực liên tụccủa dòng chảy, áp suất khí quyển sâu trên dưới 1.000m Đó làmột thách thức Lockheed đã chế tạo một loại vật liệu hỗn hợplàm đường ống, bao gồm sợi tổng hợp hoặc nhựa vinyl đượctăng cường bằng sợi thủy tinh, đáp ứng tất cả các yêu cầu vềtính linh hoạt và ổn định Các nhà máy điện kiểu này rất thíchhợp cho vùng nhiệt đới như Hawaii, Philippines, phục vụ cáccăn cứ Hải quân, đảo nhỏ, cảng tạm… Một nhà máy 10 MWđược dự kiến sẽ hoạt động vào cuối năm nay