Hệ thống năng lượng sóng biển ANACONDA

Hệ thống lượng sóng biển “Anaconda” GVHD: TS Nguyễn Thanh Hào BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM KHOA: CÔNG NGHỆ NHIỆT - LẠNH Tiểu luận môn NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO Đề tài: Hệ thống lượng sóng biển “ANACONDA” GVHD: TS Nguyễn Thanh Hào Trang Hệ thống lượng sóng biển “Anaconda” GVHD: TS Nguyễn Thanh Hào LỜI NÓI ĐẦU Nhu cầu lượng người thời đại khoa học kỹ thuật phát triển ngày tăng Trong nguồn nhiên liệu dự trữ than đá, dầu mỏ, khí thiên nhiên thủy điện có hạn, khiến cho nhân loại đứng trước nguy thiếu hụt lượng Việc tìm kiếm khai thác nguồn lượng lượng hạt nhân, lượng địa nhiệt, lượng mặt trời, lượng sóng biển lượng gió… hướng quan trọng kế hoạch phát triển lượng Việc nghiên cứu sử dụng lượng sóng biển ngày quan tâm, tình trạng thiếu hụt lượng vấn đề cấp bách môi trường Năng lượng sóng biển xem nguồn lượng ưu việt tương lai, nguồn lượng sẵn có, siêu miễn phí Do lượng sóng biển ngày nghiên cứu sử rộng rãi nước giới Trong môn học “Năng Lượng Tái Tạo” kỳ nhóm chúng em thầy Nguyễn Thanh Hào hướng dẫn tìm hiểu hệ thống lượng sóng biển “ANACONDA” Sau thời gian tìm hiểu nhóm chúng em hoàn thành báo cáo, nhóm cố gắng kiến thức hạn chế nên không tránh khỏi sai sót, mong nhận ý kiến đóng góp thầy để báo cáo hoàn thiện Trang Hệ thống lượng sóng biển “Anaconda” MỤC LỤC GVHD: TS Nguyễn Thanh Hào Trang LỜI NÓI ĐẦU PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ANACONDA PHẦN II: SÓNG PHÌNH CHUYỂN ĐỔI NĂNG LƯỢNG SÓNG BIỂN (The bulge wave sea energy converter) I- GIỚI THIỆU II- GIẢ THUYẾT .8 III- THỰC NGHIỆM XÁC MINH 10 IV- THIẾT KẾ QUY MÔ ĐẦY ĐỦ 10 V- LÝ THUYẾT PHỤ LỤC 13 PHẦN III: SỰ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG SÓNG BIỂN ANACONDA BẰNG CAO SU ( Development Of The Anaconda AllRubber WEC) 16 I- KHÁI QUÁT .16 II- NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 16 III- CHIỀU RỘNG BAO PHỦ ĐO BẰNG THỰC NGHIỆM 20 IV- BỘ TRUYỀN LỰC 23 V- TÍNH KINH TẾ 25 Tài liệu tham khảo .26 Trang Hệ thống lượng sóng biển “Anaconda” GVHD: TS Nguyễn Thanh Hào PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ANACONDA "Anaconda", phát minh Anh, khái niệm sóng sáng tạo Thiết kế đơn giản đồng nghĩa với chi phí sản xuất bảo trì thấp, điều cho phép tạo điện với giá thành thấp loại thiết bị chuyển hóa lượng sóng khác Cho đến chi phí rào cản chủ yếu trình triển khai thiết bị chuyển hóa lượng Anaconda đặt theo tên loài rắn hình dạng nhỏ dài nó, hai đầu bịt kín bên chứa toàn nước Nó thiết kế để neo lại bề mặt nước biển, với đầu hứng lấy đợt sóng Con sóng đập vào đầu thiết bị tạo sức ép hình thành nên “sóng phình” bên ống Khi sóng phình chạy qua ống, đợt sóng biển tạo chạy dọc phần ống với tốc độ, tạo thêm sức ép lên ống khiến sóng phình ngày lớn Sau sóng phình làm quay tuabin nằm đầu lại thiết bị lượng tạo chuyển đến bờ biển qua cáp Vì làm từ cao su, Anaconda nhẹ nhiều thiết bị lượng sóng khác (thường làm kim loại) đồng thời không cần đến búa thủy động, khớp nối lề Điều làm giảm số vốn cần có, chi phí bảo trì khả hỏng hóc Tuy nhiên, Anaconda giai đoạn phát triển ban đầu Khái niệm chứng minh quy mô phòng thí nghiệm, câu hỏi quan trọng khả hoạt động tiềm cần lời giải đáp Trang Hệ thống lượng sóng biển “Anaconda” GVHD: TS Nguyễn Thanh Hào Thiết bị Anaconda sử dụng theo nhóm 20 Với nguồn tài trợ từ Hội đồng nghiên cứu kỹ thuật khoa học tự nhiên (EPSRC) kỹ sư đại học Southampton phối hợp với nhà phát minh nhà phát triển Anaconda (Checkmate SeaEnergy) bắt tay thực chương trình thử nghiệm quy mô lớn nghiên cứu toán học cần thiết Sử dụng ống với đường kính 0.25 0.5 mét, thí nghiệm đánh giá hoạt động Anaconda điều kiện sóng đặn, sóng không đêu đặn, sóng dội Các thông số đánh giá bao gồm áp suất bên trong, thay đổi hình dạng ống lực mà cáp biển phải chịu Dữ liệu sở cho mô hình toán học tính toán xác lượng mà Anaconda kích thước thật tạo ra, cung cấp hiểu biết hoạt động thủy động lực học thiết bị Khi chế tạo, thiết bị Anaconda kích thước thật dài 200 mét có đường kính 17 mét, triển khai độ sâu từ 40 đến 100 mét Đánh giá ban đầu cho thấy Anaconda có công suất MW (tương đương lượng điện 2000 hộ gia đình sử dụng) có chi phí sản xuất cent kWh Trang Hệ thống lượng sóng biển “Anaconda” GVHD: TS Nguyễn Thanh Hào Măc dù số cao gấp đôi chi phí điện chế tạo trạm lượng sử dụng than đốt truyền thống, khả quan chi phí ý tưởng lượng sóng hàng đầu khác Giáo sư John Chaplin, người đạo dự án tài trợ EPSRC, cho biết: “Anaconda đóng góp quý báu cho công bảo vệ môi trường cách khích lệ sử dụng lượng sóng Mô hình Anaconda 1/3 kích thước thật chế tạo vào năm sau để kiểm tra biển Chúng ta tận mắt chứng kiến thiết bị kích thước hoàn chỉnh triển khai bờ biển nước Anh năm tới” Anaconda phát minh Francis Farley (nhà vật lý học thực nghiệm) Rod Rainey (thuộc dầu khí Atkins) Việc chế tạo phận ống không đàn hồi đem lại ưu định, điều phải chờ đánh giá cụ thể Điện chế tạo từ sóng cácbon, lợi chiến chống tượng nóng lên toàn cầu Cùng với lượng thủy triều, lượng sóng cung cấp khoảng 20% nhu cầu điện vương quốc Anh Trang Hệ thống lượng sóng biển “Anaconda” GVHD: TS Nguyễn Thanh Hào PHẦN II: SÓNG PHÌNH CHUYỂN ĐỔI NĂNG LƯỢNG SÓNG BIỂN (The bulge wave sea energy converter) (Nguồn tài liệu: http://www.bulgewave.com./down.html) I- GIỚI THIỆU: Lưu ý mô tả cách hoàn toàn chiết xuất lượng từ sóng biển, dựa sóng phình di chuyển dọc theo ống cao su làm nở [1] Ống thông thường đường kính m dài 150 m chứa đầy nước, định hướng theo hướng dao động sóng Các sóng kích động chỗ phình ống phía trước sóng giống bảng lướt, đón lượng tăng dần kích thước Chỗ phình tập trung di chuyển, Có thể triết xuất lượng từ biển đến kết thúc vào tuabin Tính toán cho thấy ống có kích thước nhận khoảng megawatt công suất trung bình từ sóng Đại Tây Dương Hình 1.Sóng phình đưa tay; vận tốc khoảng m / s Hệ thống đơn giản, cần ống cao su biển với số van đầu vào thu nước tuabin máy phát điện Ống mềm giản nở, uốn Trang Hệ thống lượng sóng biển “Anaconda” GVHD: TS Nguyễn Thanh Hào cong với sóng để phá vỡ Nó tồn biển buốt Sóng phình ống với thành ống đàn hồi mô tả Lighthill [2] ông a chop thấy vận tốc sóng phình ống có liên quan đến phồng ống (xem phương trình (4) (8) Phụ lục) Bằng cách lựa chọn cách xác tính đàn hồi thành ống , Vận tốc chỗ phình ống thiết lập với vận tốc sóng biển Trong trường hợp này, có tương tác cộng hưởng sóng biển ống, lượng chuyển dần từ sóng biển vào ống II- GIẢ THUYẾT: Các giả thuyết chi tiết toán học đặt phụ lục.Giáo sư Nance cho thấy vận tốc tình trạng lên cân ống phù hợp với vận tốc sóng biển, phình phát triển tuyến tính dọc theo ống Tắt cộng hưởng, tình trạng lên cân phát triển ban đầu, đạt tới tối đa sau giảm, điều làm phát sinh dao động đoạn cong sản lượng điện thấy hình.2 Trang Hệ thống lượng sóng biển “Anaconda” GVHD: TS Nguyễn Thanh Hào Hình 2: Chiều rộng bao phủ lý thuyết chụp sóng thời gian cho đường kính ống m 7, dài 156 m Số không T nhỏ điền vào cách thay đổi thiết kế Sóng phình ống sóng áp lực dao động ,cực âm cực dương liên kết gắn liền với dao động qua lại theo chiều dọc nước ống.ở cuối ống dài bước song Các áp suất dao động gấp ba lần chuyển động sóng biển.Năng lượng ống tỉ lệ thuận với diện tích Năng lượng liên quan đến lượng mét mặt trước biên dạng sóng tham số gọi " chiều rộng bao phủ " (CW) Trong thực tế, thiết bị thu thập tất lượng biển từ mặt tiền sóng với chiều rộng chụp Chiều rộng chụp dự đoán vẽ chức giai đoạn song đường kính ống m 150 m dài Chúng ta thấy Chiều rộng lưu giữ tối đa gần 50 m phản ứng rộng Trung bình dãi sóng biển, dự kiến chiều rộng bao phủ trung bình khoảng 20 m Trong điều kiện điển hình Đại Tây Dương, lượng sóng biển 50 kW / m, đó, lượng thu trung bình khoảng 1kw Chiều rộng bao phủ sóng lượng chuyển đổi thường có phần nhỏ số này, chúng tương đối xây dựng cấu trúc Trang Hệ thống lượng sóng biển “Anaconda” GVHD: TS Nguyễn Thanh Hào Hình 3: Ống phình trrong bể với áp kế Những sóng đến từ bên trái Dao động áp kế khoảng lần chiều cao sóng III- THỰC NGHIỆM XÁC MINH Khái niệm xác nhận bể sóng, xem hình Một ống cao su 12 cm có đường kính dài 2,2 m trang bị với áp kế đầu để đo áp lực nước bên Với sóng thời gian s biên độ cm, dao động áp lực đuôi ống khoảng ± cm, quan sát thấy yếu tố khuếch đại áp lực 5, nhiều dự đoán lý thuyết: ống đóng cửa đuôi , áp lực tăng gấp đôi phản ánh tổng số Theo dự kiến, dao động áp lực cung nhỏ nhiều Điều xác minh dự đoán sóng phình bên ống phát triển IV- THIẾT KẾ QUY MÔ ĐẦY ĐỦ: Các chi tiết ống phình đầy đủ quy mô phát triển sẵn sàng để gợi ý chuyên gia, hai cấu trúc cho sản lượng điện Một thiết kế sơ cho m ống đường kính dài 150 m, nắm bắt MW công suất trung bình, hiển thị hình Có nghĩa cực dương áp lực nước bên ống thành lập cách nhập vào nước thông qua chiều "van óa đơn vịt" (DBV) phía đuôi Ở phần cuối ống có áp lựcdao động lớn: dao động này, kết hợp với độ lệch cực dương, thay đổicực âm, nước hút qua DBV Kết áp lực tích tụ Trang 10 Hệ thống lượng sóng biển “Anaconda” GVHD: TS Nguyễn Thanh Hào dọc theo lượng phình bốn lần nhỏ hơn, sử dụng cao su Cao su yêu cầu a có modul cao Để có tốc độ phình xác đòi hỏi phải có kết hợp mô đun E độ dày h, theo quy định phụ lục eq (19) Điều áp dụng trường hợp đơn giản ống đồng Để sử dụng cao su có hiệu hầu hết ống có tường tổng hợp, cao su phần phần polymer bọc vải, trọng lượng cao su cần thiết cho cài đặt MW sau vài trăm tấn, ước tính sơ bộ, chi phí cấu trúc £ mục tiêu M cho hệ thống hoàn chỉnh k cho kilowatt trung bình Lưu ý sản lượng điện tỷ lệ thuận với diện tích mặt cắt ngang ống, thấy eqn (15) phụ lục Quy mô tường dày bán kính (eqn (19)), đó, khối lượng cao su cần thiết tỷ lệ thuận với mặt cắt ngang Điều có nghĩa số lượng cao su cần thiết để nắm bắt số lượng định lượng nhau, cho dù có ống nhỏ lớn Một ống lớn với máy phát điện lớn cuối giải pháp tốt Tuy nhiên, với gia tăng nhỏ chi phí, người ta bắt đầu với ống nhỏ, nói 1,5 m, đường kính chụp trung bình khoảng 50 kW Cũng chi phí vốn, khả sống sót hoạt động quan trọng cho lượng sóng Là linh hoạt, Anaconda tốt đơn giản, đủ để yêu cầu bảo trì Cao su vật liệu vô bền, sử dụng biển xuồng ba cao su dracones để vận chuyển chất lỏng: lốp xe, mà đòi hỏi phải bảo trì không bị ảnh hưởng mệt mỏi • Ưu điểm: So với chuyển đổi lượng sóng khác Anaconda có ưu điểm sau đây: Trang 12 Hệ thống lượng sóng biển “Anaconda” GVHD: TS Nguyễn Thanh Hào hệ thống Đơn giản Ít phải bảo dưỡng Độ dẽo ống tốt • Hiện trạng: Khái niệm bảo vệ ứng dụng sáng chế Anh Quốc [3] có nhiều thời gian cho ứng dụng quốc tế Việc tìm kiếm thức phòng sáng chế cho thấy nghệ thuật signif-bộ phận trước Chương trình nghiên cứu Giáo sư Chaplin giải tất vấn đề khoa học :phát triển đường kính khoảng 1,5m, thích hợp để cài đặt bãi biển,công suất điện trung bình khoảng 50 KW V- LÝ THUYẾT PHỤ LỤC: Cho pb áp lực bên ống phình chỗ căng ống (gọi áp lực lồi ra) pw áp lực sóng bên Áp suất bên sau p = pb + pw Cho u vận tốc hạt sóng phình theo chiều dọc tọa độ x với chất lỏng không nén ρ bên ống tốc áp lực (1) Sự thay đổi ống cắt ngang S (2) Ta cần loại bỏ u : Trang 13 Hệ thống lượng sóng biển “Anaconda” GVHD: TS Nguyễn Thanh Hào (3) S tuyến tính liên quan đến pb áp lực phình (4) Do đó: (5) Kết hợp (3) (5) cho (6) Với sóng bên ngoài, phương trình sóng cho pb áp lực lồi ra, với giải pháp này: (7) Một sóng ρgB biên độ tùy ý vận tốc (8) B chiều cao cột nước tương ứng với áp lực phình cao điểm Trang 14 Hệ thống lượng sóng biển “Anaconda” GVHD: TS Nguyễn Thanh Hào (7) biểu thức sóng phình với ống không khí nước bình tĩnh Theo quy ước thông thường cho phương trình vi phân, Đó chức bổ sung, CF Trong diện sóng bên với k1 số sóng vận tốc C1 = ω/k1 biên độ A, áp lực sóng pw = ρgA cos (ωt - k1x) giải (6) để có giải pháp, đặc biệt thiếu PI, cách thay pb= ρgB cos (ωt –k1x) Sử dụng (8)này thỏa mãn (6) Tìm chiều rộng Từ (6) (7) ta nhận thấy biên độ vận tốc ngang sóng Trang 15 Hệ thống lượng sóng biển “Anaconda” GVHD: TS Nguyễn Thanh Hào PHẦN III: SỰ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG SÓNG BIỂN ANACONDA BẰNG CAO SU (Development Of The Anaconda All-Rubber WEC) (Nguồn tài liệu: http://www.bulgewave.com./down.html) I- KHÁI QUÁT : The ANACONDA all-rubber WEC hoạt động theo cách hoàn toàn mới, giữ lại sóng biển dạng “sóng phình” ống cao su khổng lồ chứa đầy nước, với đầu hứng lấy đợt sóng Nó mang lại phương án cho việc đầu tư vốn chi phí hoạt động thấp, dựa vào độ bền đặc biệt cao su, phận chuyển động (thông thường chuyển động chiều vào đầu tua bin nước) Fabrications Avon Fabrications LLP gần có giấy phép độc quyền sản xuất thiết bị, mà lựa chọn Carbon Trust cho chương trình Marine Accelerator Energy Hiệu kinh tế thiết bị phụ thuộc vào giá thành cao su, tính đơn vị lượng tái tạo theo tuổi thọ nó, p / kWh Điều phải nhỏ so với giá bán điện sản xuất tính theo tuổi thọ thiết bị, tính p / kWh Trên sở hiệu kinh tế Anaconda triển vọng II- NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG: Nó biết đến nhiều năm, sóng phình truyền dọc theo ống chứa đầy chất lỏng đàn hồi, chúng giống sóng âm thanh, ngoại trừ việc tăng tính đàn hồi thành ống nén gia tăng hiệu khả chịu nén chất lỏng, Trang 16 Hệ thống lượng sóng biển “Anaconda” GVHD: TS Nguyễn Thanh Hào làm chậm sóng Một ví dụ sinh học phổ biến nhất: xung áp lực từ tim lan truyền tương đối chậm dọc theo động mạch (chậm nhiều so với âm máu ) tính đàn hồi thành động mạch Anaconda ống cao su khổng lồ chứa đầy nước, tốc độ lan truyền tự nhiên sóng phình phù hợp với tốc độ sóng biển để giữ lại Sau có khuếch đại cộng hưởng sóng phình, lượng sóng nước giữ lại sóng phình Có số cách khác xem chế mà sóng biển kích thích sóng phình, Vấn đề nghiêm trọng, không phần hiệu cho dù thiết bị cố định đáy biển vùng nước cạn, bề mặt uốn theo biên dạng dao động sóng Nếu ống dẻo bóng cao su mỏng, chuyển động nước bên giống ống Ống bị dẹt thành hình elip cắt ngang đáy sóng, kéo dài thành hình elip cắt ngang đỉnh sóng Bởi chiều rộng giống nơi, diện tích mặt cắt ngang giảm đáy sóng tăng đỉnh sóng Điều cho thấy sóng phình kích thích ống, cho dù nằm đáy biển vùng nước nông, trôi bề mặt uốn theo biên dạng dao động sóng Nếu ống vô cứng ống cứng, nằm đáy biển cạn nước, nước bên ổn định có áp lực liên tục Áp lực bên giảm đáy sóng, tăng đỉnh sóng, đó, có khác biệt áp suất dao động qua thành ống Điều rõ ràng kích thích sóng phình ống, không cứng Nếu ống đủ mềm dẻo để bề mặt nước uốn theo biên dạng dao động sóng, không thay đổi diện tích mặt cắt ngang nó, sau lần vận tốc trục số không (hoặc liên tục dọc theo nó, bảo toàn thể tích chất lỏng, Trang 17 Hệ thống lượng sóng biển “Anaconda” GVHD: TS Nguyễn Thanh Hào đường ống) Do áp suất thủy tĩnh bên tăng đáy sóng giảm đỉnh sóng Vì vậy, áp suất bên gần không đổi (điều kiện biên bề mặt thoáng sóng biển), lần khác biệt áp suất dao động qua thành ống Nếu ống đặt đáy biển sóng phình lan truyền chiều dài tốc độ sóng biển, sau cách lựa chọn thích hợp pha giao động khác chúng, xếp vận tốc xuyên tâm thành ống (do phình lên) hướng áp suất bên thấp (tức đáy sóng) hướng vào áp suất bên cao (tức đỉnh sóng) Nước phía bên sau làm việc bên ống, từ lượng tích trữ Tuy nhiên, ống mặt nước uốn theo biên dạng dao dộng sóng, sau áp suất bên gần 0, ghi (2) Nó thể Phụ lục công việc thực sóng ống lực nâng ống, mà phình để nặng nâng lên mặt trước sóng, so với xuống phía sau Vì vậy, lần lượng tích trữ từ sóng Có nhiều cách khác để xem xét cộng hưởng xảy tốc độ của sóng biển kết hợp với tốc độ lan truyền tự nhiên sóng phình bên ống Nếu sóng biển di chuyển với tốc độ C, nghĩa là, sau áp suất tác động bên ống (ví dụ áp suất bên thiết bị đáy biển, mục trên) tạo sóng phình với tốc độ C, sóng phình lan truyền với tốc độ lan truyền tự nhiên C *, nghĩa là, không can áp suất tác động Do kích thích áp lực từ sóng nước đơn "tạo nên chênh lệch" cần thiết kích thích, điều phát sinh C không C * Nếu C C *, khác biệt nhỏ, kích thích nhỏ từ sóng biển tạo sóng phình lớn bên ống Theo Farley and Rainey (2006b), trạng thái biên độ Trang 18 Hệ thống lượng sóng biển “Anaconda” GVHD: TS Nguyễn Thanh Hào ổn định cuối sóng phình tính toán, thiết bị dài vô hạn, cách sử dụng thiết bị cổ điển hệ quy chiếu di chuyển theo tốc độ sóng Tỷ lệ áp lực sóng phình sóng biển thể (1 – (C/C*)2)-1, biên độ sóng phình vô hạn phân tích C = C * Điều xác tương tự cộng hưởng lắc đơn giản, kích thích chuyển động bên trục nó, với tần số góc Ω gần với tần số góc lắc tự nhiên Ω * Một lần nữa, lắc không cần kích thích để dao động tần số tự nhiên nó, đó, ngoại lực phát sinh “tạo nên chênh lệch” Ω Ω *, có khuếch đại động hệ số (1 - (Ω / Ω *) 2) -1 Một phân tích khác đưa Farley Rainey (2006c, 2006d), cách sử dụng hệ quy chiếu cố định thông thường tham khảo phương trình vi phân sóng phình (xem phần 2) Điều khẳng định kết sớm cho phép ảnh hưởng trễ cao su, phát triển sóng phình để xem xét, biên độ đến cuối thiết bị Sự cộng hưởng, phát triển tuyến tính xuống thiết bị, với chỗ phình lướt mặt trước sóng dự đoán mục (3) trên, áp lực đạt lần đợt sóng biển, sau bước sóng Hiệu suất thiết bị dài 7m, đường kính 150m tính toán, với mức độ khác độ hao hụt cao su Hình chiều rộng tính toán (tức lượng sóng phình / {năng lượng sóng biển đơn vị chiều dài đỉnh}) Trang 19 Hệ thống lượng sóng biển “Anaconda” GVHD: TS Nguyễn Thanh Hào Hình Năng lượng sóng phình NACONDA dài 150m đường kính 7m với căng phồng cho tốc độ sóng phình tự phù hợp với tốc độ sóng biển thời gian 10s Hình 1.năng lượng sóng phình NACONDA 150 m dài đường kính 7m với distensibility cho phình tốc độ sóng miễn phí phù hợp với tốc độ sóng nước thời gian 10s.Các đường nét đứt giả định không thất thoát cao su Dòng liên tục giả định tổn thất trễ 10%, 20% 30% lượng lưu trữ phục hồi chu kỳ Điều cho thấy sản lượng điện, trước chuyển đổi tổn thất, khu vực MW, vùng với lượng sóng tới trung bình hàng năm 50 kW/m III- CHIỀU RỘNG BAO PHỦ ĐO BẰNG THỰC NGHIỆM: Các kết luận xác nhận thực nghiệm Thông tin chi tiết thí nghiệm đưa Chaplin vào (2007), tóm tắt Một mẫu ống, dài khoảng 2.5m đường kính 78mm, làm từ cao su dày 0.15mm, có mô đun đàn hồi E hệ số tổn thất βtrong áp lực / hệ số biến dạng σ = E(ε + βέ) có khoảng E = 1.94 MPa β = 0.0059s Ống đặt đọ cao Trang 20 Hệ thống lượng sóng biển “Anaconda” GVHD: TS Nguyễn Thanh Hào mực nước tĩnh đường tâm dãy sóng rộng 0,42m, dài 18 mét, với độ sâu tĩnh nước 0,7m Hình cho thấy mô hình chỗ, đáp ứng với sóng tới từ bên trái Trong thí nghiệm, ống áp lực để đầu dư khoảng 70mm, sau bịt kín Một đầu dò ghi nhận áp lực bên đầu ống Sóng thường xuyên tạo hồ với wavemaker loại nắp với hấp thụ chủ động, người thông qua mô hình Anaconda đạt hiệu tán xạ nêm thẳng đứng bọt polyete vững mà từ phản xạ 3% Đồng hồ đo sóng ghi nhận độ cao mặt nước phía trước phía sau m ô hình Hình2: Bên trái, hình ảnh mô hình sóng Anaconda bể hẹp.Những hình ảnh cho thấy đoạn cuối ống lan truyền sóng từ trái sang phải Quan điểm sóng phình di chuyển hướng, thấy qua sàn kính bể Bên phải hiển thị chiều rộng bao phủ suy từ phép đo áp suất bên (vòng tròn) từ phép đo cố, phản xạ truyền tải sóng (lai) Dự tính ban đầu tốc độ sóng phình thực từ quan sát chỗ phình bắt đầu tay, lan truyền dọc theo ống chứa đầy nước nằm bề mặt nằm ngang không khí Trong điều kiện mặt cắt ngang ống chắn không tròn, tốc độ đo vòng 10% giá trị lý thuyết cho ống tròn khu vực Về mặt lý thuyết chỗ phình tốc độ Trang 21 Hệ thống lượng sóng biển “Anaconda” GVHD: TS Nguyễn Thanh Hào sóng tự nhiên C* (trong trường hợp trễ, có tác dụng yếu vào nó) (ρD) -1/2 , D đường kính phồng ρ mật độ nước (Lighthill, năm 1978, mục 2.2) Đối với ống tròn có đường kính d độ dày thành δ, đường kính phồng D = d / (Eδ) Trong kênh sóng, với đầu mô hình gắn truyền động, sóng phình nhỏ đưa ống nước chảy cách điều khiển đầu theo chiều dọc với cấu servo, với bước đầu vào biên độ nhỏ Một chuyển đổi áp lực đầu ghi rõ xuất sóng phình kết quả, phép đo cho thấy tốc độ 1.36 m/s Tốc độ lý thuyết (ρD)-1/2 = 1.93 m/s.Có vẻ hợp lý để liên kết khác biệt trường hợp diện nước xung quanh Hình cho kết thu từ thí nghiệm, hàm tỷ lệ chiều dài ống L đến bước sóng λ nước Hai xác định có chiều rộng bao phủ Những đồ thị với đường cắt tính toán từ phép đo thử nghiệm, phản xạ lan truyền sóng Những đồ thị với vòng tròn mở thể cho tổn thất lượng cao su toàn chiều dài ống, tính từ phương trình sóng phình tắt dần (Farley & Rainey, 2006d), pb (x, t) + pw (x, t) áp suất bên ống: pw áp lực bên ngoài, pb vượt áp lực nội hỗ trợ căng thẳng thành ống Áp suất tất điểm dọc theo ống ước tính cách sử dụng phương trình với điều kiện biên thích hợp đóng cuối cùng, phù hợp với áp lực vào cuối sóng xuống ống với phép đo Từ kết nhấn Trang 22 Hệ thống lượng sóng biển “Anaconda” GVHD: TS Nguyễn Thanh Hào mạnh sau để tính toán tổn thất trễ chiều rộng bao phủ có liên quan IV- BỘ TRUYỀN LỰC: Những ống cao su hệ thống ANACONDA giai đoạn trình chuyển đổi lượng từ đợt sóng nhỏ thành đợt sóng lớn cần thiết để chuyển hóa điện năng.Dòng chuyển đổi vùng sóng giống dòng khí WEC cột nước,vì dung OWC(oscillating water column) turbin(hay ngược lại).Hiệu sấut turbin loại biết trước,tuy nhiên lượng lcủa dễ động Trong trường hợp dùng ANACONDA,đường ống nước hữu ích,van chiều cuối dường ống cho phép nước qua với áp lực cao hoăc thấp(hình 3),Hình minh họa thiết bị dặt đáy biển,nơi đặt bể chứa.Một turbin đặt nơi phẳng bể chứa Hình 3.Bản thiết kế thiết bị đáy biển,1 turbin thủy lực đặt nơi phẳng bể chứa Sự cân sóng chiều dòng điện biết(xen Lighthill 1978 P.104).Điện tương tự áp suất cường độ dòng diện tương tự lưu lượng thể tích.Giả sử sóng có áp suất P(t).Tại điển cuối,sóng đánh ngược lại có áp suất R(t) tổng áp T(t) Trang 23 Hệ thống lượng sóng biển “Anaconda” GVHD: TS Nguyễn Thanh Hào T(t)=P(t) +R(t) Nếu tiết diện ống A,chúng ta giả đợt sóng lan truyền tự với vận tốc c,lưu lượng thể tích p có công thức: P(t)/(pc/A) –R(t)/(pc/A)={2P(t) – (P(t)+ R(t))}/(pc/A)={2P(t) - T(t)}/(pc/A) Do mạch tương đương hình 3, van bể chứa biểu diễn diot tụ.Giả sử có biểu đồ hình sin sóng tới tụ có dung lượng lớn,công suất hấp thụ khoảng 92,3%.Nếu bể chứa đạt 80% giá trị P(t) cực đại phần dư 50% nằm giaữ giá trị 24% 146%.Những sóng đánh dập lại(ở chỗ bụng sóng công suất không bị đi)cũng đạt 92%công suất hấp thụ Hình 4: Thiết kế thiết bị dịch chuyển đáy biển Những diều chỉnh dòng cân hình 4.Độ dàiđoạn ống thêm vào λ/2π ( λ bước sóng) điện trở X có liên kết điện trở pc/A đường ống Do điều tiết độ dài đường ống thêm vào đề hạn chế quán tính để theo dõi thiết bị đáy biển Việc bảo trì trở nên thuận lợi nhờ cấy trúc cao su Dung kháng cuộn cảm vẽ hình bọc cao su.Cao su gia cố cuộn cảm(như ruột xe hơi) để đảm bảo độ bền với kiện áp lực nước Trang 24 Hệ thống lượng sóng biển “Anaconda” GVHD: TS Nguyễn Thanh Hào Hai bể chứa đầy khí biểu diễn màu xanh đậm thiết bị khác biễu diễn màu khác (để tiện lợi việc phân biệt chúng) độ cao khác chúng để cân chênh lệch cột áp.Bộ truyền lực vận hành vượt trội công nghệ WEC với áp lực nước cao vào bồn áp lực cao, áp lực nước thấp vào bồn chứa áp lực thấp.Loại trừ áp suất cao chúng áp suất vùng sóng, nằm bụng sóng Hình 5: Hệ thống ANACONDA hoàn tất với truyền lực Túi chứa khí biểu diễn màu xanh đậm V- TÍNH KINH TẾ: Với độ bền cao su hệ thống ANACONDA hấp dẫn cho nhà đầu tư Những tàu đệm khí với vỏ bọc cao su phía ví dụ diển hình hoàn hảo Xem hình Trang 25 Hệ thống lượng sóng biển “Anaconda” GVHD: TS Nguyễn Thanh Hào Hình 6: Tàu đệm khí thiết kế chế tạo Avon Fabrictions LLP Mặc dù điều kiện môi trường khắc nghiệt, vòng cao su bao bọc bền theo thời gian.Nó phần thiếu độ bền dài.Ví dụ lốp xe chạy 100.000km hay quay 100.000.000 vòng, chịu đp 65 sóng 10 năm Tài liệu tham khảo: (Nguồn tài liệu: http://www.bulgewave.com./down.html) - The bulge wave sea energy converter Development Of The Anaconda All-Rubber WEC Trang 26 ... tốc ngang sóng Trang 15 Hệ thống lượng sóng biển Anaconda GVHD: TS Nguyễn Thanh Hào PHẦN III: SỰ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG SÓNG BIỂN ANACONDA BẰNG CAO SU (Development Of The Anaconda. .. Trang Hệ thống lượng sóng biển Anaconda MỤC LỤC GVHD: TS Nguyễn Thanh Hào Trang LỜI NÓI ĐẦU PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ANACONDA PHẦN II: SÓNG PHÌNH CHUYỂN ĐỔI NĂNG LƯỢNG SÓNG BIỂN (The... lượng sóng biển ngày quan tâm, tình trạng thiếu hụt lượng vấn đề cấp bách môi trường Năng lượng sóng biển xem nguồn lượng ưu việt tương lai, nguồn lượng sẵn có, siêu miễn phí Do lượng sóng biển