Nghiên cứu về năng lượng thủy triều

Trong khi đó các nguồn năng lượng truyền thống như than đá, dầu mỏ đang dần cạn kiệt, giá thành tăng cao, nguồn cung lại không ổn định, nên trong thời gian gần đây nhiều nguồn năng lượng

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, cùng với những ảnh hưởng của nạn hâm nóng toàn cầu có thể được nhìn thấy khắp nơi trên toàn thế giới, hiện tượng khí hậu thay đổi đã trở thành mối lo ngại cho toàn thể nhân loại Trong khi đó các nguồn năng lượng truyền thống như than đá, dầu mỏ đang dần cạn kiệt, giá thành tăng cao, nguồn cung lại không ổn định, nên trong thời gian gần đây nhiều nguồn năng lượng thay thế đang được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu; trong số đó, việc sử dụng nguồn năng lượng thủy triều được rất nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước quan tâm đặc biệt hơn cả Việc tiếp cận để tận dụng nguồn năng lượng mới này không chỉ góp phần cung ứng kịp nhu cầu năng lượng cấp thiết của Việt Nam nói riêng và của cả toàn xã hội nói chung mà còn giúp tiết kiệm điện năng

và góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường, ngoài ra, việc sử dụng một nguồn năng lượng sạch như vậy còn góp phần tạo nên làn sóng kêu gọi sử dụng năng lượng xanh đang được thực hiện trên hầu hết các hiện nay

Việt Nam là một nước có đường bờ biển dài hơn 3000km và hàng nghìn đảo lớn nhỏ hiện đang có cư dân sinh sống nhưng nhiều nơi trong số đó chưa thể đưa được mạng lưới điện đến được Vì vậy, sử dụng các nguồn năng lượng tại chỗ như năng lượng thủy triều , năng lượng mặt trời để thay thế cho các dạng năng lượng truyền thống, đáp ứng nhu cầu của các vùng dân cư này là một kế sách rất có ý nghĩa về mặt kinh tế

Với nhiều vai trò tối quan trọng như vậy, nhưng hiện nay việc sản xuất điện thủy triều và đưa vào sử dụng tại Việt Nam đang gặp rất nhiều khó khăn như: ngành khí tượng thủy văn chưa có số liệu đó bước sóng biển để làm cơ sở cho các nhà đầu tư khảo sát tiềm năng thủy triều cũng như đầu tư vào hệ thống sản xuât điện từ sóng biển

Trong hoàn cảnh hạn chế như vậy, Việt Nam đã có những chính sách cũng như hành động như thế nào để giải quyết được vấn đề này hiện này và trong tương lai ? Ý nghĩa và kết quả của những hành động đó sẽ ra sao? Trong bài tiểu luận này, chúng tối xin đưa ra một vài khái niệm làm rõ quan điểm về nguồn năng lượng mới này, cũng như tạo ra một cái nhìn tổng thể

về những nguồn năng lượng xanh có sẵn hiện nay cần được đưa vào sử dụng Cũng trong bài tiểu luận, chúng tôi xin đưa ra một số kiến nghị dưới góc độ khách quan về chính sách và hành động trong tiến trình thực hiện áp dụng nguồn năng nượng mới, năng lượng vô tận - Năng lượng Thủy triều

PHẦN I : KHÁI NIỆM VỀ NĂNG LƯỢNG THỦY TRIỀU VÀ NGUYÊN

LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA NÓ

1 Khái niệm :

Năng lượng thủy triều đơn giản là lượng điện thu được từ năng lượng chứa trong các khối nước chuyển động do thủy triều Hiện nay tại một số nơi trên thế giới đã triển khai hệ thống máy phát điện sử dụng năng lượng thủy triều

Ví dụ, công ty Phần Lan AW Energy gần đây chế tạo một thiết bị động lực thủy triều gọi là Waveroller (Máy cuộn sóng), dựa vào năng lượng của sóng ngầm dưới biển để tạo điện lực Đường lối của AW Energy sử dụng “hiện tượng sóng đáy” hay sự chuyển động của nước dưới mặt biển Để làm việc này Waveroller hay những bảng kim loại được đóng chốt dưới đáy biển chuyển động tới lui, theo lực điện lực bằng máy phát điện đặt trên bờ

Ngoài ra, còn có các trạm điện thủy triều đang hoạt động ở Pháp, Nga, Trung Quốc và Canada Tuy nhiên, năng lượng thủy triều hiện nay không phải là một nguồn năng lượng quan trọng trên thế giới, bởi vì chỉ có một số ít các vị trí có mực nước triều dâng cao đủ để việc phát điện mang tính khả thi

2 Nguyên lý hoạt động :

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 Limplet là một ví dụ điển hình về khai thác dạng năng lượng này Hệ thống hoạt động theo nguyên lí sau:

1. Lúc thuỷ triều thấp: chu trình nạp

2 Thuỷ triều lên cao: chu trình nén

3 Thuỷ 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.Hiện nay đã có công ty lắp đặt hệ thống thương mại trên thế giới sản xuất điện trực tiếp từ sóng biển Chẳng hạn máy Limpet - có thể phát ra 500 kW, đủ cung cấp cho 400 gia đình

PHẦN II CÁC ỨNG DỤNG TỪ NĂNG LƯỢNG THỦY TRIỀU :

1 Một số loại máy chuyển hóa năng lượng từ thủy triều :

Con người không chỉ khai thác dầu mỏ, khí đốt từ lòng đại dương mà còn tận dụng gió, ánh sáng mặt trời tạo nguồn năng lượng sạch đểphục vụ đời sống Bên cạnh đó, sư lưu chuyển của các dòng nước cũng không bị bỏ qua Mới đây, một số thiết bị khai thác năng lượng thủy triều trên thế giới đã được đưa vào ứng dụng

Công ty Marine Current Turbines (Anh) giữa tuần qua cho biết turbine phát điện chạy bằng sóng thủy triều đầu tiên trên thế giới đã được kết nối với đường dây tải điện ở Anh và trở thành một nguồn cung cấp năng lượng sạch cho nước này

Turbine này có tên SeaGen, là một tháp được neo dưới đáy biển, cách bờ khoảng 400 m Nơi lắp đặt là vịnh Strangford ở Bắc Ireland, một trong những vùng biển có dòng thủy triều chuyển động nhanh nhất thế giới, với tốc độ có thể lên đến 15 km/giờ

Turbine sẽ phát điện khi có sự chuyển động lên xuống của thủy triều bằng cách quay 2 rotor đường kính 16 m gắn trên một trục Sẽ không có năng lượng sinh ra nếu tốc độ chảy của nước dưới 3,5 km/giờ

SeaGen hoạt động tương tự như nguyên lý hoạt động của các cối xay gió, chỉ khác ở chỗ mọi thứ chuyển động đều đặt dưới nước Khi hoạt động đầy đủ, turbine này tạo ra năng lượng 1,2 megawatt, gấp 4 lần so với các turbine khác và

có thể cung cấp điện cho khoảng 1.000 hộ gia đình

Công ty Minesto, Thuỵ Điển đã phát triển một thiết bị để khai thác nguồn năng lượng từ các đại dương Đó là diều tua bin- dưới nước với phần trên là một chiếc diều, mang theo ở phía dưới một tuabin vận hành nhờ thuỷ triều

Các chuyên gia của công ty đã thử nghiệm tại biển Strangford Lough, Bắc Ireland Diều, có sải cánh 8 - 14 mét, mang theo một tuabin phía dưới Chúng được neo bởi một dây cáp ở đáy biển Diều "bay" trong dòng thuỷ triều, theo hình số 8 để tăng tốc độ dòng chảy qua tuabin lên 10 lần Tuabin quay sẽ phát ra dòngđiện

Thiết bị phát điện diều – tuabin phát ra năng lượng tái tạo nhờ các dòng thủy triều là thế hệ đầu tiên có quy mô thương mại lớn, mạnh hơn 4 lần các máy phát điện dung năng lượng thủy triều khác Diều lơ lửng trong nước biển và miệng tua-bin được bảo vệ không cho cá lọt qua

Ander Jansson, giám đốc điều hành của Minesto nói: “Diều làm việc trong dòng chảy có tốc độ 1 - 2,5 m/ giây, Tùy thuộc vào vị trí và kích thước của diều, mỗi tuabin có công suất từ 150 đến 800 kW, và hoạt động ở các vùng nước

Thiết bị có tên gọi AK1000 được chế tạo bởi hãng khai thác tài nguyên Atlantis, lắp đặt tại Trung tâm năng lượng hải dương châu Âu ở Orkney, Scotland

2 Một số dự án sử dụng năng lượng thủy triều trên thế giới:

Trong lĩnh vực năng lượng xanh, việc khai thác sử dụng năng lượng gió và mặt trời được nghiên cứu đưa vào sử dụng ở nhiều nước trên thế giới Nhưng hiện nay tại một số quốc gia trên thế giới lại đang nghiên cứu và đưa vào sử dụng nguồn năng lượng điện được khai thác từ thủy triều

2.1 Nhà máy điện thủy triều lớn nhất thế giới ở Scotland

Chính quyền Scotland đã chính thức phê chuẩn dự án này với tổng

trị giá đầu tư 40 triệu bảng Anh (64 triệu USD) Nhà máy phát điện này sẽ có

tổng công suất 10MW/năm Nhà máy điện thủy triều của Scotland sẽ được đặt ngoài khơi đảo Islay nằm ở phía Tây Scotland, bao gồm một tổ hợp 10 turbin phát điện có khả năng cung cấp nhu cầu điện sinh hoạt cho hơn 5.000

hộ gia đình ở hai đảo Islay và Jura Chủ dự án là Scottish Power Renewables,

một công ty năng lượng tái sinh hàng đầu ở Anh Khi hoàn thành, dự án Islay

sẽ là nhà máy điện thủy triều đầu tiên trên thế giới và sẽ giúp tăng 3 lần công

suất các dự án sản xuất điện hải dương ở Anh hiện nay

2.2 Dự án xây dựng nhà máy điện thủy triều đầu tiên của Ấn Độ tại Gujarat

Mới đây Ấn Độ đã ghi tên mình vào danh sách các nước đầu tư nghiên cứu

và sử dụng nguồn năng lượng điện từ thủy triều

Việc xây dựng sẽ được bắt đầu trong năm nay, đây là kết quả của của sự hợp tác giữa Tổng công ty tài nguyên Atlantis có trụ sở tại LonDon và Tổng công ty điện Gujarat Các nhà máy có công suất 50MW, được xây dựng tại vịnh Kutch -ngoài khơi bờ biển Gujarat Nhà máy sẽ được vận hành vào năm 2013 giúp Ấn

Độ trở thành nước đầu tiên tại Châu Á khai thác thành công loại năng lượng này (nhà máy điện thủy triều của Hàn Quốc sẽ hoàn thành và đưa vào sử dựng dự kiến vào năm 2015).Theo nghiên cứu thì tại Vịnh Kutch nhà máy điện thủy triều

có thể mở rộng công suất lên 250MW Tổng chi phí xây dựng ước tính vào

khoảng 165 triệu USD, một con số khá lớn Tuy nhiên giá trị sử dụng đạt được sau 8 đến 12 năm lại là một lợi thế lớn sự phát triển bền vững của khu vực này

2.3 Dự án điện năng lượng thủy triều ở Canada

Bộ trưởng Quốc phòng Canada Peter McKay cho biết nước này sẽ chi 20 triệu đôla Canada (hơn 19,8 triệu USD) cho dự án năng lượng thủy triều tại vịnh Fundy thuộc tỉnh Nova Scotia, một trong những bước đi nhằm biến Canada trở thành một "siêu cường năng lượng sạch."

Theo dự án, một hệ thống bốn đường cáp ngầm sẽ được lắp đặt dưới đáy biển trong khu vực vịnh Fundy để truyền tải điện từ các tuốcbin thủy triều hòa vào mạng lưới điện của tỉnh Nova Scotia Mỗi đường cáp sẽ truyền tải tới 16MW điện, tương đương với nguồn điện đủ cung cấp cho hơn 20.000 hộ gia đình Khi hoàn thành, dự án này sẽ là công trình cung cấp điện năng lượng thủy triều lớn nhất thế giới

Được biết Canada có kế hoạch chi khoảng 800 triệu CAD (hơn 793,3 triệu USD) để phát triển năng lượng sạch trong vòng 5 năm tới

3 Việc đưa vào sử dụng hệ thống điện thủy triều tại Việt Nam :

Đó là dự án điện thủy triều ở Bình thuận

Đã có một số nhà đầu tư nước ngoài tìm đến Bình Thuận xin được triển khai

dự án sản xuất năng lượng từ sóng biển (điện thủy triều), tuy nhiên tỉnh vẫn chưa thể trả lời vì đây là lĩnh vực khá mới mẻ

Bên lề Hội nghị Tổng kết tình hình triển khai Luật điện lực do Bộ Công thương tổ chức sáng 24-6, ông Hồ Sơn Hùng, Phó giám đốc Sở Công thương

Bình Thuận cho biết, Bình Thuận rất có tiềm năng khai thác cả 3 nguồn năng lượng tái tạo gồm điện gió, điện mặt trời và điện thủy triều

Tuy nhiên việc sản xuất điện thủy triều tại Việt Nam nói chung và Bình Thuận nói riêng vẫn khó khăn bởi theo ông Hùng, ngành khí tượng thủy văn chưa có số liệu đo bước sóng biển, làm cơ sở cho nhà đầu tư khảo sát tiềm năng điện thủy triều cũng như đầu tư hệ thống sản xuất điện từ sóng biển

Theo tính toán sơ bộ, suất đầu tư điện thủy triều dao động khoảng 18 tỉ đồng/MW, thấp hơn mức đầu tư khoảng 24 tỉ đồng/MW của dự án thủy điện

Ở nước ngoài, sản xuất điện từ sóng biển đã có từ lâu, nhưng tại Việt Nam thì lĩnh vực này quá mới mẻ

PHẦN III : NHỮNG THUẬN LỢI VÀ KHÓ KHĂN TỪ VIỆC KHAI THÁC NĂNG LƯỢNG THỦY TRIỀU

1 Thuận lợi :

- Lợi ích và thuận lợi của năng lượng Sóng

+ Năng lượng Sóng cắt giảm lượng khí thải Carbon

Các nhà máy năng lượng Sóng thực tế đều rất thân thiện với môi trường Không cần đầu vào là các dạng nguyên liệu hóa thạch và không xả thải các chất độc hóa học, các trạm năng lượng sóng như “Vịt” và “Rắn biển” không gây ôi nhiễm bầu không khí của chúng ta hay cần dựa vào nhiên liệu không thể tái chế như xăng dầu hay than đá… Đồng thời các nhà máy trên hoạt động với rất nhiều turbines nhưng độ ồn thì nhỏ hơn 1 chiếc máy hút bụi, vậy nên chắc chắn sẽ không có ôi nhiễm tiếng ồn

+ Năng lượng Sóng “kín đáo”

Một trong những lợi ích lớn nhất của năng lượng Sóng là địa điểm đặt máy hoạt động Trong khi rất nhiều nhà máy năng lượng chiếm một lượng lớn đất quý giá đồng thời cản trở khu vực sinh sống hay ảnh hưởng đến cảnh quan

thiên nhiên, máy phát năng lượng Sóng nằm dọc ven biển và sử dụng không gian trên biển nơi mà rất ít các công trình xây dựng được thực hiện cho tới nay Điều này có nghĩa rằng sẽ có nhiều đất hơn cho nhà cửa hay nông thôn

- Nhận xét :

Có rất nhiều lợi ích khác từ năng lượng sóng, nhưng tới thời điểm hiện tại các vấn đề kĩ thuật như việc đối phó với sự ăn mòn của nước biển hay vấn đề về thời tiết xấu như dông bão… đã kìm giữ sự phát triển của năng lượng sóng Tới nay, năng lượng gió hay năng lượng mặt trời cung cấp một giải phát đơn giản hơn (và đôi khi còn rẻ hơn) giúp chúng ta giảm thiểu sự lệ thuộc vào dầu mỏ Giải pháp tốt nhất cho năng lượng tương lai có lẽ là sự tận dụng sự kết hợp của năng lượng gió, sóng và cả mặt trời Trong tương lai, năng lượng sóng có thể trở thành một nguồn năng lượng thay thế lớn, nhưng không phải là lúc này Có thể tóm tắt những thuận lợi từ năng lượng sóng như sau :

• Năng lượng sóng là nguồn năng lượng có khả năng thay thế

• Năng lượng sóng là nguồn nhiên liệu sạch

• Năng lượng sóng thân thiện với môi trường – nó không hủy diệt môi trường

• Sóng thì vô tận và có rất nhiều

• Sóng hay thủy triều thì luôn luôn dự đoán được

• Bạn luôn có thể sản xuất một lượng đáng kể năng lượng

• Không cần nhiên liệu do vậy nó không tốn quá nhiều

• Sóng miễn phí và vô tận do vậy chi phí chỉ là xây nhà máy

• Năng lượng sóng không tạo ra hiệu ứng nhà kính

• Có rất ít nguy hiểm với nhà máy năng lượng sóng

• Mỗi ngày có hai đợt thủy triều và có thể tận dụng điều đó để sản xuất năng lượng

• Các turbines xa bờ và turbines trục thẳng thì không quá đắt để xây dựng và không cần không gian môi trường quá lớn

• Một nhà máy có thể sản xuất điện từ 75 đến 100 năm

• Có thể bảo vệ bờ biển trước thiệt hại do sóng thần và đồng thời cung cấp một cây cầu sẵn sàng cho việc làm đường

Liên hệ tại Việt Nam :

Tiềm năng của Việt Nam là có đường bờ biển dài cùng hàng ngàn đảo lớn nhỏ, vậy nên việc áp dụng năng lượng thủy triều là rất tiềm năng, đặc biệt là khu