Năng lượng tái tạo năng lượng từ biển

NĂNG LƯỢNG TỪ ĐẠI DƯƠNG Nội dung • Tổng quát - Xuân Bá • Gió biển - Trần Dũng - Văn Dũng • Thủy triều - Đinh Đạt - Khắc Dũng • Sóng biển - Công Bằng - Quang Đồng • Chênh lệch độ mặn nước - Đỗ Đức - Lưu Đức • Nhiệt phát sinh từ biển - Văn Diệp - Đình Đăng I Thế 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 Là kho báu cho toàn thể nhân loại 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 • Biển đại dương kho chứa hoá chất vô tận Tổng lượng muối tan chứa nước biển 48 triệu km3, có muối ăn, iốt 60 nguyên tố hoá học khác • 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  Biển đại dương nơi chứa đựng tiềm cho phát triển du lịch, tham quan, nghỉ ngơi, giải trí • Các bãi cát rộng, dài; phong cảnh đẹp tạo thuận lợi cho việc xây dựng khu du lịch nghỉ dưỡng Nguồn Sức mạnh đại dương nguồn lượng mà người muốn có Sóng thần là nỗi kinh  hoàng cho toàn thể nhân  loại, cùng đi ngược thời  gian để thấy Ngày 26/12/2004, động đất 9,2 độ Richter 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 Ngày 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 ➢ Thiết bị sử dụng công nghệ thủy lực, nó  chuyển năng lượng sóng vào bờ thành điện.  Chiều rộng dao động khoảng 18m được lắp  với piston 3 Phao nPower WEC : Hệ thống được neo vào đáy đại dương và các phao  nổi trên bề mặt. Chuyển động nhấp nhô tạo ra điện  qua các piston ➢ 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 4 Tế bào mặt trời nổi trên biển : ➢ Đây là máy phát điện hỗn hợp sử dụng năng  lượng mặt trời và năng lượng sóng biển ➢ 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.  Năng lượng từ chênh lệch nồng độ muối ❖ Năng lượng thẩm thấu là  năng lượng có sẵn từ sự khác  biệt về sự chênh lệch nồng độ  muối giữa nước biển và nước  sông .  ❖ Hiện nay có hai phương pháp  khả thi để khai thác nguồn  năng lượng này là phương  pháp electrodialysis  ngược (RED) và phương  pháp áp suất thẩm thấu  chậm (PRO). Cả hai quá trình  dựa trên thẩm thấu với dụng  cụ màng ion . Các chất thải  chính của quá trình này  là nước lợ ❖ Các công nghệ để khai thác nguồn  năng lượng này đã được chứng  minh trong điều kiện phòng thí  nghiệm. Và nó đang được phát  triển vào sử dụng thương mại tại  Hà Lan (RED) và Na Uy (PRO).  ❖ Trước kia phương pháp này gặp trở  ngại lớn chi phí của các màng ion  là rất cao. Ngày nay, với sự ra đời  của các màng thẩm thấu rẻ tiền  bằng nhựa polyethylen dựa trên  một biến đổi điện, làm cho nó phù  hợp cho việc sử dụng thương  mại. Và với tiến bộ của khoa học  kỹ thuật, các phương pháp khác đã  được đề xuất và đang được phát  triển như phương pháp dựa trên  công nghệ tụ điện 2 lớp và phương  pháp dựa trên áp suất hơi khác biệt.  Nhà máy điện thử nghiệm khai  thác năng lượng từ sự chênh  lệch nồng độ muối ở Na Uy Tổng quan nguồn 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 ❖ 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% Một số phương pháp khai thác năng lượng do  chênh lệch nồng độ muối ❖ ❖ ❖ ❖ Phương pháp áp suất thẩm thấu chậm (PRO) Phương pháp Electrodialysis ngược (RED) Phương pháp điện dung Phương pháp chênh lệch áp suất hơi: chu kỳ mở và chu  trình hấp thụ làm lạnh (chu kỳ đóng)  ❖ Ao mặt trời ❖ Ống nano Boron nitride Phương pháp áp suất thẩm thấu chậm (PRO) ❖ Đây là phương pháp phổ biến nhất  để khai thác năng lượng từ sự chênh  lệch nồng độ muối. Phương pháp  này được nghiên cứu và chứng minh  hiệu quả trong cả phòng thí nghiệm  lẫn thực tế sản xuất ❖ Trong vòng PRO nước biển được  bơm vào một buồng áp lực có áp  suất thấp, buồng bên kia chứa nước  ngọt, ngăn cách giữa 2 buồng là 1  màng bán thấm ion. Do có sự chênh  lệch áp suất nên nước ngọt di chuyển  qua màng ion bán thấm và lượng  nước trong buồng chứa nước mặn  tăng dần. Khi lượng nước trong  buồng nước mặn tăng tạo ra áp suất  để tuabin quay để tạo ra điện Sơ đồ nguyên lý PRO Phương pháp Electrodialysis ngược (RED) ❖ Electrodialysis đảo (RED) là  phương pháp khai thác năng lượng  từ sự khác biệt về nồng độ muối  giữa nước biển và nước sông. Thực  tế là sự khác biệt về nồng độ muối  giữa nước biển và nước sông ❖ Trong phương pháp này nước biển  và nước sông được cho qua một  chồng xen kẽ nhau các màng trao  đổi cation và anion. Sự khác về hóa  học và nống độ các ion giữa nước  mặn và nước ngọt tạo ra một điện  áp trên mỗi màng trao đổi ion.  Màng trao đổi cation và anion có sự  chênh lệch điện áp, từ đó ta thu  được năng lượng từ sự chênh lệch  Một trạm năng lượng dùng  công nghệ RED Sơ đồ nguyên lý phương pháp RED Ao mặt trời Nguyên lý hoạt động của  ao mặt trời Ao mặt trời trên thực tế Có thể tác động tiêu cực 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 THANK YOU FOR YOUR WATCHING [...]... 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 II 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... lượng này lại được quan tâm nghiên cứu và áp dụng trở lại.   Nhà máy sử dụng năng lượng thủy triều được sử dụng vào thế kỷ XII Điện năng từ thủy triều Thế 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... 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...         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        Các khu vực có tiềm năng lớn: • Khu vực Quảng Ninh, mật độ năng lượng thủy triều đạt khoảng 3,7  GWh/km2 •...NĂNG LƯỢNG GIÓ  BIỂN • Sử dụng sức gió  để di chuyển tàu  thuyền trên biển • Sử dụng gió biển trong  các môn thể thao, giải trí, … • Chế tạo bơm nước bằng năng lượng gió, sản xuất điện gió • 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... Sử dụng thủy triều như một loại năng lượng,  sự chuyển động lên xuống  của thủy triều làm quay cối nghiền ngũ cốc ✓ 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.  ... tác động của thiên tai) 2.  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... 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 ... 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 • 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 Bơm nước bằng năng lượng gió: KHAI THÁC URANIUM TỪ  NƯỚC BIỂN • 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 ...       Với đặc điểm địa hình và chế độ thủy triều, vùng biển Đông Bắc thuộc địa  phận tỉnh Quảng Ninh và TP. 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 III Ứng dụng năng lượng thủy triều 1 Lịch sử hình thành ✓ Khoảng thế kỉ XII:  Các nhà máy thủy triều đã được sử dụng ở cả châu Âu  và trên bờ biển Đại Tây Dương của Bắc Mỹ ... sự biến đổi ngược lại II 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... hiệu quả triệt để chiến lược năng lượng xanh, góp phần phát triển  kinh tế xã hội bền vững Năng lượng Sóng Biển Khái niệm sóng biển Nội Dung Năng lượng sóng Phương pháp tạo điện từ sóng biển Ưu điểm Hạn... Những rủi ro khác: độ đục của nước biển,  độ sâu IV 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