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.. Nguồn năng lượng thủy triều này được đánh giá là rất có ti
Trang 1NĂNG
LƯỢNG
TỪ ĐẠI DƯƠNG
Trang 3I Thế nào là năng lượng từ đại dương ???
• Đại dương là một vùng lớn chứa nước mặn tạo thành thành phần cơ bản
của thủy quyển. Khoảng 71% diện tích bề mặt Trái Đất (khoảng 361
triệu km2) được các đại dương che phủ , tổng khối nước 1,37 tỷ km3.
Trang 4Là kho báu cho toàn thể nhân loại trên
hành tinh
• Sinh vật biển là nguồn lợi quan trọng nhất của con người, gồm hàng loạt nhóm động vật, thực vật và vi sinh vật. Hai nhóm đầu có tới 200.000 loài. Sản lượng sinh học của biển và đại dương như sau: Thực vật nổi 550 tỷ tấn, thực vật đáy 0,2 tỷ tấn, các loài động vật tự bơi (mực, cá, thú ) 0,2 tỷ tấn
Trang 5• Biển và đại dương là kho chứa hoá chất vô tận Tổng lượng muối tan chứa trong nước biển là 48 triệu km3, trong đó có muối ăn, iốt và 60 nguyên tố hoá học khác
Trang 6• Các đại dương trên thế giới chứa ít nhất 4 tỷ tấn kim loại quý hiếm
Các loại khoáng sản khai thác chủ yếu từ biển như dầu khí, quặng Fe, Mn,
Au, Ag. quặng sa khoáng và các loại muối. Đặc biệt là Urani
Trang 7Biển và đại dương là nơi chứa đựng tiềm năng cho phát
triển du lịch, tham quan, nghỉ ngơi, giải trí
• Các bãi cát rộng, dài; các phong cảnh đẹp tạo thuận lợi cho việc xây dựng các khu du lịch và nghỉ dưỡng.
Trang 8Nguồn Sức mạnh của đại dương chính là nguồn năng lượng mà con người muốn có
Trang 9hoàng cho toàn thể nhân loại, cùng đi ngược thời gian để thấy
Ngày 26/12/2004, động
đất 9,2 độ Richter tại Ấn
Độ Dương tạo ra sóng thần
tràn vào 14 quốc gia và cướp sinh mạng của hơn 225.000 người. Sóng cao tới 30 m tàn phá cộng đồng dân cư ven biển ở
Indonesia, Sri Lanka, Ấn
Độ, Thái Lan và các quốc gia lân cận khác
Trang 10Ngày 11/3/2011, động đất mạnh 9 độ Richter gây sóng thần lan dọc bờ biển Thái Bình Dương của Nhật Bản. Sóng cao tới 40,5 m mang chết
chóc đến các tỉnh ven biển. Ngày 10/2/2014,
Cơ quan cảnh sát quốc gia Nhật xác nhận
15.884 người thiệt mạng, 6.148 người bị thương
và 2.633 người mất tích, 127.290 ngôi nhà bị tàn phá.
Trang 12• Sử dụng gió biển trong các môn thể thao, giải trí,
…
Trang 13• Chế tạo bơm nước bằng năng lượng gió, sản xuất điện gió.
Trang 14• Tỉnh Bạc Liêu có 56km bờ biển, tốc độ gió từ 6,5 – 7,2 m/s; với nhiều bãi bồi không có dân cư thuận lợi để phát triển điện gió.
Trang 16• Turbine gió của nhà máy điện gió Bạc Liêu có chiều cao 80 – 82,5m; đường kính 4m, nặng 200 - 210 tấn, cấu tạo bằng thép không gỉ, chịu ăn mòn, cánh quạt bằng nhựa đặc biệt dài 42m.
Trang 17• Nhà máy điện ngoài khơi lớn nhất thế giới London
Array (Anh): 175 turbine gió, một rotor có đường kính 120m, công suất 3,6MW. Cung cấp 630MW điện.
Trang 18Bơm nước bằng năng lượng gió:
Trang 19NƯỚC BIỂN
Trang 20• Có khoảng hơn 4 tỷ tấn kim loại uranium trong các đại dương trên thế giới.
• Nồng độ urani trong nước biển rất thấp, đòi hỏi kỹ thuật và chi phí cao, theo tiến sĩ Robin Rogers (Mỹ) ước tính chi phí sản xuất uranium từ nước biển từ 300-500USD/0,454kg.
• 2002, Nhật Bản phát minh tấm sợi plastic có chiều dài 45 - 91m, đặt dưới độ sâu 91-180m, được phủ các hợp chất hấp phụ các ion urani trong nước biển.
• Nhóm nghiên cứu của Robin Rogers đang tìm cách sử dụng vỏ tôm sản xuất vật liệu sinh học làm những tấm thu uranium.
• Chiết xuất uranium từ nước biển là giải pháp cho nguồn nhiên liệu hạt nhân trong tương lai và hạn chế sự ô nhiễm phóng xạ ra môi trường.
Trang 21NĂNG LƯỢNG THỦY TRIỀU
Trang 22I Tổng quan về năng lượng thủy triều
1 Khái niệm thủy triều là gì?
Thủy triều là một hiện tượng tự nhiên phổ biến, diễn ra theo những quy định nhất đinh.
Nó sinh ra do lực hấp dẫn giữa mặt trăng, mặt trời và chuyển động quay của trái đất. Trái đất tự quay quanh trục do vậy mà mỗi ngày có 2 lần thủy triều lên cao và xuống thấp
Trang 23Dựa vào vị trí của Trái Đất – Mặt Trăng – Mặt Trời, và mức nước triều ta có thể phân loại thủy triều thành 2 loại sau:
❖ Triều cường: Xảy ra ngay sau khi trăng non và trăng tròn, khi mặt trời, mặt trăng, trái đất gần như thẳng hàng, và ảnh hưởng của lực hấp dẫn là lớn nhất, có sự chênh lệch lớn giữa độ cao nước nâng và nước hạ.
❖ Triều kiệt: xảy ra khi lực hấp dẫn thấp nhất, khi đường thẳng nối giữa trái đất với mặt trăng tạo thành góc 900 so với đường thẳng nối trái đất và mặt trời
Trang 26Nước phình Do lực hấp dẫn của mặt trăng
Trang 27Mời các bạn xem video giải trí
Trang 28Những biến đổi của thủy triều trải qua 4 giai đoạn sau:
• Ngâp chiều: mực nước dâng lên trong vài giờ, ngập vùng gian
chiều
• Triều cao: mực nước đang lên đến điểm cao nhất
• Triều thấp: mực nước hạ thấp tới điểm thấp nhất
• Thủy triều tạo ra các dòng chảy
có tính dao động gọi là dòng chảy triều. Thời điểm mà dòng triều dừng chuyển động gọi là nước chùng hoặc nước dừng. Thủy
triều sau đó đổi hướng thì ta có
sự biến đổi ngược lại
Trang 29II Tiềm năng về năng lượng thủy triều
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
Năng lượng thủy triều là một dạng năng lượng có nguồn nhiên liệu vô tận
và miễn phí, lại không đòi hỏi sự bảo trì cao. Do vậy nó có tiềm năng vô cùng lớn
1 Trên thế giới
• Nguồn năng lượng thủy triều này được đánh giá là rất có tiềm năng vì có khả năng sản xuất ra ít nhất 1,3 terawat (1.300 tỷ wat), tương đương với công suất của toàn ngành điện trên thế giới
• Tổng công suất tiềm năng trên toàn thế giới lên tới 3 tỷ KW
• Lượng có thể khai thác là: 640.000 KW
• Dự đoán cung cấp toàn cầu 1800 TWh/năm, đáp ứng ≈ 5% nhu cầu năng lượng hiện nay
Trang 312 Ở Việt Nam
Kết quả đánh giá của Viện Khoa học Năng lượng Việt Nam, Việt Nam có tiềm năng khai thác nguồn năng lượng thủy triều cao bởi có rất nhiều vũng, vịnh, cửa sông, đầm phá và đặc biệt là có đường bờ biển dài trên 3.200km. Độ lớn thủy triều từ 0,5 đến 4,5m chủ yếu khoảng 1,5 đến 2m
Trang 32✓ Nhưng sau đó, dần bị thay thế bởi các loại năng lượng khác rẻ hơn, có sẵn (do cuộc cách mạng nông nghiệp bùng nổ).
✓ Thế kỉ XIX: Do nhu cầu năng lượng tăng cao, các nguồn nhiên liệu hóa thạch ngày càng cạn kiệt, không đáp ứng đủ nhu cầu, nên nguồn năng
lượng này lại được quan tâm nghiên cứu và áp dụng trở lại.
Trang 33Nhà máy sử dụng năng lượng thủy triều được sử dụng vào thế kỷ XII.
Trang 34Thế năng
Động năng
• Khai thác năng lượng từ sự
chênh lệch mực nước giữa triều lên và xuống
• Vd: Đập Thủy triều.
• Chuyển động của dòng thủy
triều làm quay tuabin
• Vd: Hàng rào thủy triều,
tuabin thủy triều.
Điện năng
Độ chênh lệch thủy triều
➢ Bình thường: 0.5 m
➢ Tại vịnh hẹp, bờ biển gần bờ địa hình thích hợp: 12m
➢ Mức thủy triều cần để phát điện: > 3-4m (trừ trường hợp quá lớn do tác động của thiên tai)
Trang 352. Hiện nay, phương pháp khai thác năng lượng thủy triều được nghiên cứu và thiết kế đa dạng phù hợp với mọi địa hình biển.
A Tuabin thủy triều
▪ Khá giống với tuabin gió nhưng đặt dưới nước, tuabin bố trí thành hàng, tương tự như trang trại tuabin gió. Do nước biển nặng hơn không khí nên một tuabin thủy triều có thể tạo năng lượng nhiều hơn tuabin gió có cùng kích thước
▪ Tốc độ cần dòng thủy triều để phát điện: 2-3 m/s
▪ Vị trí đặt: cửa sông, cửa vịnh, có độ sâu 20-30m; những nơi có dòng chảy mạnh
▪ Ưu điểm: ít ảnh hưởng tới môi trường sinh thái, mỹ quan khu vực. Có thể
sử dụng cả khi thủy triều lên - xuống
▪ Nhược điểm: do áp lực nước lớn nên thiết bị phải có thiết kế bền vững cao, khó khăn trong việc bảo trì. Sinh vật biển hoặc rác thải có thể bị cuốn vào, mắc kẹt trong tuabin. Tuy nhiên các tuabin cải tiến sau này: tuabin venturi, tuabin tidel, tuabin diều Công suất cao hơn, an toàn cho môi trường và sinh vật biển
Trang 37
Một số loại tuabin
Trang 38B Đập thủy triều
Xây đập thủy triều là sử dụng tiềm năng năng lượng trong nước nhờ sự chênh lệch của cột nước giữa lúc triều cao và triều thấp. Đập thường được xây dựng ở các vịnh lớn hoặc cửa vịnh nhỏ để dạt hiệu quả cao nhất
Khi thủy triều lên nước triều đi qua cổng vào đập, tới khi triều lên hoàn toàn, của đập được đóng lại, nước được giữ bên trong đập. Khi thủy triều xuống kiệt ta xả nước trong đập, nước đi qua tuabin, tuabin quay, chạy máy phát điện
Trang 40Nhà máy điện thủy triều Shiwa(Hàn Quốc), nhà máy điện thủy triều kiểu đập lớn nhất thế giới, với công suất phát điện 254MW
Trang 41Đập thủy triều La Rance (Pháp) nhà máy điện thủy triều đầu tiên trên thế giới, Xây dựng vắt ngang qua sông Rance, tổng công suất 240MW/năm, với 24 tuabin nó cung cấp tới 600GWh điện/năm
Trang 42Video về nhà máy điện Shiwa
Trang 43C Hàng rào thủy triều
• Xây dựng tường thành bê tông vững chắc chặn ngang eo biển hoặc cửa sông,
có những khoảng rỗng lớn để gắn
tuabin (sử dụng tuabin trục đứng)
• Địa điểm xây dựng tại các eo biển giữa đất liền và đảo hoặc giữa các đảo nhỏ
• Nguyên lí: dòng chiều chuyển động lên
- xuống → quay tuabin → điện
• Ưu điểm: tạo ra con đường băng qua sông và ít tác động đến môi trường hơn
so với đập thủy triều
• Nhược điểm: ảnh hưởng tới sự di
chuyển của các sinh vật biển lớn
Trang 44Tuabin thủy triều trục đứng
Trang 45Nhà máy thủy triều Uldolmok (Hàn Quốc) công suất 1MW, sử dụng tuabin soắn ốc
Trang 47IV Hiện trạnh sử dụng năng lượng thủy triều
• Khác với mô hình năng lượng mặt trời và năng lượng gió, năng lượng thủy triều khá ổn định vì thủy triều trong ngày có thể được dự báo chính xác
• Tuy nhiên, năng lượng thủy triều không phải là một nguồn năng lượng
quan trọng trên toàn 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
• Hiện nay, nhiều quốc gia trên thế giới đã và đang sử dụng nguồn năng
lượng dồi dào nay. Như các nước Pháp, Nga, Hàn Quốc, Trung Quốc,
Canada
Trang 48• Nhà máy điện La Rance (Pháp) được xây dựng từ năm 1961, và đi vào
hoạt động năm 1966. với công suất 240MW/năm, cung cấp tới 600GWh điện → Pháp dẫn đầu thế giới suốt nhiều thập kỷ về dạng năng lượng này
và thu hút >200.000 khách du lịch mỗi năm
• Dự án năng lượng thủy triều lớn nhất châu âu tại Scotland, khi giai đoạn đầu tiên của dự án được hoàn thành vào năm 2020, các mảng dự kiến sẽ tạo ra đủ điện cho 42.000 hộ gia đình - khoảng 40 % nhà ở trong khu vực Tây Nguyên của Scotland
• Ngoài ra còn nhiều dự án điện thủy triều với công suất nhỏ (dưới 20MW) đang được sử dụng tại một số quốc gia khác như: nhà máy Annapolis Rova (Canada) công suất 20MW, nhà máy Jiang xia (TQ) công suất 3,2MW …
Trang 50• Việt Nam có tiềm năng lớn để phát triển năng lượng từ sóng biển.
• Tuy nhiên, rất tiếc là sự đầu tư và khai thác nguồn năng lượng sạch này khá chậm so với thế giới đã và đang thực hiện.
• Hiện tại, phát triển năng lượng biển ở nước ta mới chỉ ở giai đoạn hết sức sơ khai.
• Việt Nam còn khá chậm trong việc xem xét có nên gia nhập Nhóm Quốc tế về Năng lượng Đại dương (OES).
• Việt Nam cần sớm tham gia các tổ chức quốc tế để có thể triển khai hiệu quả triệt để chiến lược năng lượng xanh, góp phần phát triển kinh tế xã hội bền vững.
Trang 51Năng lượng Sóng Biển
Nội
Dung
1
2 3 4 5
Khái niệm sóng biển
Năng lượng sóng Phương pháp tạo điện từ sóng biển
Một số thiết kế cải tiến
Ưu điểm và Hạn chế
Trang 52➢Sóng biển : là các sóng bề mặt xuất hiện tại tầng trên cùng của biển hay đại dương.
Trang 53➢Nguồn gốc của sóng biển : Chúng thường được tạo ra do tác dụng của gió, nhưng đôi khi cũng do các hoạt động địa chấn.
➢Theo quan điểm về vật lý thì sóng biển thuộc loại sóng ngang.
Trang 54Sóng lừng :
Được lan truyền từ nguồn phát sinh sóng (bão) cách xa vị trí đang xét
Chiều dài sóng, chiều cao sóng và chu kỳ tương đối đồng đều
Trang 55Năng lượng sóng : Là năng lượng tái tạo có
nguồn gốc từ sóng biển. Nó là động năng của gió khi tương tác với nước và tạo ra sóng.
Trang 56Chuyển từ dao động của các con sóng ( năng lượng sóng ) thành cơ năng của piston hoặc tuabin và thành điện năng để tiêu thụ.
Trang 573. Phương pháp tạo điện năng từ sóng biển
Phương pháp sử dụng
Trang 58Phương pháp cột nước dao động sử dụng tuabin :
1 Bể chắn thu nhận năng lượng sóng.
3 Máy phát điện. Và các hệ thống kết nối khác.
Trang 59➢Nguyên lý hoạt động : Sóng chuyển động tạo một luồng không khí 2 chiều được biến đổi vào cơ năng và truyền cho trục máy phát điện bằng tuabin phun ( Wells turbin ).
Trang 60Video OWC
Trang 61Phương pháp sử dụng piston :
➢Cấu tạo bao gồm :
1 Thiết bị nổi trên bề mặt nước biển
2. Piston
3. Máy phát điện
4. Các hệ thống kết nối khác
Trang 62➢Nguyên lý hoạt động : Sóng dao động chạm vào vật tiếp xúc và truyền cơ năng đến piston .
Từ piston đẩy môi chất tạo áp lực làm quay
trục máy phát điện.
Trang 63Video
Trang 64nghiệt.
Trang 655 Một số thiết kế cải tiến
Trang 66➢ Phần lớn thiết bị nằm bên dưới đáy biển chỉ nhô ra phần nhỏ trên bề mặt để tiếp xúc với sóng biển .
Trang 67chuyển năng lượng sóng vào bờ thành điện. Chiều rộng dao động khoảng 18m được lắp với piston.
Trang 68Hệ thống được neo vào đáy đại dương và các phao nổi trên bề mặt. Chuyển động nhấp nhô tạo ra điện qua các piston.
Trang 69➢Tiềm năng : Thiết kế này được đánh giá hoàn toàn khả thi trong tương lai về mặt thương
mại. Cạnh tranh được với các nhà máy điện truyền thống như than và cho giá thành rẻ.
Trang 70➢ Đây là máy phát điện hỗn hợp sử dụng năng lượng mặt trời và năng lượng sóng biển.
Trang 71➢Tiềm năng : Với việc sử dụng cả năng lượng mặt trời và năng lượng sóng giúp thiết bị này tăng thêm 20% năng lượng thu được so với chỉ
có một hệ thống được triển khai trên cùng một
vị trí.
Trang 72Năng lượng từ sự chênh lệch nồng độ muối
❖ Năng lượng thẩm thấu là
Trang 74Tổng quan về nguồn năng lượng
❖ Năng lượng do sự chênh lệch độ mặn là một loại năng lương tái tạo có thể dùng để thay thế cho các loại năng lương truyền thống bằng cách sử dụng các quá trình tự nhiên để tạo ra năng lượng. Việc sử dụng nguồn năng lượng này không gây ô nhiễm hoặc phát thải khí carbon dioxide
phát thải. Và với việc sử dụng độ chênh lệch độ mặn để tạo ra năng lượng thì cơ bản không có chi phí về nguyên liệu
❖ Năng lượng do sự chênh lệch độ mặn dựa vào việc sử dụng các nguồn năng lượng của sự khác biệt áp suất thẩm thấu giữa nước ngọt và nước biể. Áp suất thẩm thấu là tiềm năng hóa học của sự đậm và loãng dung dịch muối
Tiềm năng.
❖ Một nghiên cứu năm 2012 của trường đại học Yale đã kết luận rằng việc thu năng lượng hiệu quả nhất bằng phương pháp PRO ta sẽ thu được
0,75 kWh / m 3 trong khi lượng năng lượng tiềm tàng là 0,81 kWh /
m 3 có nghĩa là hiệu quả khai thác tối đa của phương pháp này là khoảng 91,0%
Trang 78Sơ đồ nguyên lý của phương pháp RED
Trang 79Nguyên lý hoạt động của
ao mặt trời
Ao mặt trời trên thực tế
Trang 80Có thể tác động tiêu cực về môi trường
❖Môi trường biển và sông có sự khác biệt rõ ràng về chất lượng nước,
cụ thể là độ mặn. Mỗi loài thực vật và động vật thủy sản đều đã thích nghi với một môi trường nhất định và mỗi loài này thường phát triển mạnh nhất trong một môi trường nước cụ thể. Các sản phẩm thải chủ yếu của công nghệ chênh lệch độ mặn là nước lợ. Việc xả nước lợ vào vùng biển xung quanh, nếu được thực hiện với số lượng lớn và đều đặn, sẽ gây ra biến động độ mặn. Thay đổi độ mặn trong môi trường nước có thể dẫn đến những hiện tượng tiêu cực trong hệ thủy sinh của khu vực
❖Tác động của các hệ sinh thái nước lợ trên có thể được giảm thiểu bằng cách bơm ra biển và thải ra lớp nước giữa để tránh ảnh hưởng đển lớp nước bề mặt và lớp đáy
Trang 81THANK YOU
FOR YOUR WATCHING