Việt Nam có nguồn năng lượng biển phong phú và tiềm năng lớn chưa được nghiên cứu khai thác sử dụng. Bài báo bước đầu thu thập các nghiên cứu đánh giá tiềm năng năng lượng tái tạo biển của Việt Nam và các công nghệ khai thác năng lượng biển trên thế giới để có thể đề xuất chính sách sử dụng hợp lý năng lượng biển ở Việt Nam.
NĂNG LƯỢNG BIỂN VIỆT NAM, TIỀM NĂNG VÀ ĐỀ XUẤT CÁC CÔNG NGHỆ KHAI THÁC SỬ DỤNG PGS.TS Vũ Hữu Hải Khoa Xây dựng Cơng trình thủy Trường Đại học Xây dựng Tóm tắt: Việt Nam có nguồn lượng biển phong phú tiềm lớn chưa nghiên cứu khai thác sử dụng Bài báo bước đầu thu thập nghiên cứu đánh giá tiểm năng lượng tái tạo biển Việt Nam công nghệ khai thác lượng biển giới để đề xuất sách sử dụng hợp lý lượng biển Việt Nam Summary: Vietnam country possesses a huge and abundant sea energy that has not yet been studied, exploited and utilized This paper reviews available researches on potential energy of Vietnam sea and exploitation technologies to work out policies for its reasonable utilization in Vietnam Đặt vấn đề Đối với quốc gia giới, lượng nhu cầu hàng đầu thiếu An ninh lượng đảm bảo cho sống quốc gia giới Trong tình hình nhu cầu lượng ngày tăng cao nguồn khả cung cấp dần cạn kiệt đảm bảo nhu cầu lượng vấn đề nóng xã hội Việc sử dụng lượng hóa thạch than đá, dầu mỏ làm cho môi trường bị phá hoại nghiêm trọng, yêu cầu phát triển bền vững đòi hỏi quốc gia giới phải giảm lượng phát thải CO2 khí gây hiệu ứng nhà kính thay việc phát triển lượng Việt Nam quốc gia có chiều dài bờ biển 3000 km với vùng biển rộng lớn hàng triệu biển rộng lớn hàng triệu km2, tiềm năng lượng biển dồi chưa khai thác sử dụng Việc đánh giá đủ tiềm năng lượng biển Việt Nam đề xuất mơ hình khai thác hợp lý lượng biển Việt Nam nhiệm vụ tất người dân yêu nước Việt Bài báo bước đầu thu thập nghiên cứu đánh giá tiểm năng lượng tái tạo biển Việt Nam công nghệ khai thác lượng biển giới để đề xuất sách sử dụng hợp lý lượng biển Việt Nam Đánh giá tiềm năng lượng sóng biển Việt Nam 2.1 Phương pháp tính lượng sóng Năng lượng sóng bao gồm động (Ed) (Et) Đối với lý thuyết sóng biên độ nhỏ Airy: Tạp chí khoa học công nghệ xây dựng 81 gh2 16 E = Ed + Et = gh2 Ed = Et = (1) (2) với - mật độ nước; g - gia tốc trọng trường; h - độ cao sóng; - độ dài sóng Dòng lượng sóng qua đơn vị rộng mặt phẳng vng góc với hướng truyền sóng xác định áp lực sóng đơn vị thời gian tính trung bình theo chu kỳ: = EC = g h2 32 (3) với C - tốc độ pha sóng; - chu kỳ Trong cơng thức (1) đến (3), trường sóng coi đều, ứng với sóng lừng sóng gió đều, dừng trạng thái phát triển hồn tồn Đối với trường sóng thực tế, trường sóng khơng thường phải dựa sở lý thuyết thống kê, theo đó, dòng lượng sóng xác định theo (3) với độ cao sóng hữu hiệu, sở lý thuyết phổ sóng Để tính tốn tiềm năng lượng sóng Việt Nam sử dụng phương pháp tính dòng lượng theo phổ Đaviđan phù hợp Sở dĩ chọn công thức phổ sóng phương pháp đánh giá thực dựa sở trường sóng thực tế đa dạng theo chu kỳ sóng Với việc sử dụng phổ sóng, dễ dàng kiểm tra kết tính tốn so sánh kết nhận với Từ công thức xuất phát nêu trên, xây dựng chương trình tính dòng lượng sóng đề tài cấp Nhà nước KHCN-06-10 “Cơ sở khoa học đặc trưng kỹ thuật đới bờ phục vụ xây dựng công trình biển ven bờ”, tính tốn theo phương pháp thống kê chế độ với tất tổ hợp độ cao chu kỳ sóng lớn 0,5m 5s vùng bờ biển Việt Nam Sau tính tổng dòng lượng sóng cho tổ hợp nêu với tần suất xuất tổ hợp 2.2 Đánh giá tiềm năng lượng sóng cho vùng biển Việt Nam Đề tài KHCN-06-10 cho kết tính tốn 83 điểm dọc theo dải ven biển Việt Nam dòng lượng sóng cho m chiều dài bờ biển vng góc với hướng truyền sóng kW/m cho tháng trung bình năm điểm tính (bảng 1) Các kết tính cho thấy tiềm năng lượng sóng dọc dải ven bờ nước ta phong phú phụ thuộc trực tiếp vào hai mùa gió đơng bắc tây nam Ở vùng thống, có đà sóng lớn theo hướng đơng bắc, tây nam nam có dòng lượng sóng mạnh Bảng Kết tính tốn dòng lượng sóng 11 trạm dải ven biển Việt Nam Trạm số I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Cả năm 10 11 12 13 14 Độ sâu 25,0m Tọa độ 21o15E 108o15N 10.6 9.8 13.4 12.4 17.2 27.1 33.5 16.8 10.2 10.0 9.6 8.0 14.9 Độ sâu 30,0m Tọa độ 21o00E 108o00N 16.8 15.5 18.5 16.0 21.1 32.4 42.0 19.7 13.8 15.4 15.3 12.6 19.9 Độ sâu 46,0m Tọa độ 20o45E 108o40N 23.2 20.1 22.6 18.0 22.0 33.0 42.7 20.4 18.0 22.9 22.8 18.5 23.7 Độ sâu 29,0m Tọa độ 20o45E 107o30N 8.5 7.8 13.0 14.1 19.4 28.5 36.3 18.1 11.7 10.9 9.9 7.4 15.5 82 T¹p chÝ khoa häc công nghệ xây dựng 10 11 12 13 14 Độ sâu 24,0m Tọa độ 20o30E 107o15N 11.6 10.3 14.4 13.9 18.4 27.1 34.1 17.2 11.3 12.1 11.1 9.1 15.9 Độ sâu 24,0m Tọa độ 20o32E 107o00N 7.6 7.2 11.9 12.7 17.6 26.5 33.5 16.9 10.2 9.0 7.9 6.1 13.9 Độ sâu 30,0m Tọa độ 20o15E 107o00N 19.6 17.3 20.3 16.8 20.8 28.5 36.8 18.8 14.8 18.4 18.6 15.3 20.5 Độ sâu 29,0m Tọa độ 20o15E 107o00N 15.3 13.8 17.2 15.5 19.9 28.1 35.4 18.1 13.6 15.4 15.1 12.1 18.3 Độ sâu 30,0m Tọa độ 20o00E 106o30N 22.9 20.2 22.3 17.9 21.3 28.6 35.2 18.4 16.7 21.6 22.5 18.1 22.1 Độ sâu 29,0m Tọa độ 20o00E 106o30N 20.9 18.1 19.7 15.9 18.6 24.8 30.2 16.2 14.8 19.1 20.9 17.0 19.7 Dựa theo kết tính tốn phân vùng ven bờ biển nước ta thành vùng với giá trị tiềm năng lượng sóng khác lần lượt: Vùng từ trạm số đến trạm số 11: vùng phía bắc vịnh Bắc Bộ Tại vùng này, đặc điểm thống sóng từ phía nam, trường sóng chiếm ưu gió mùa tây nam khu vực vịnh Bắc nên lượng sóng chiếm ưu vào tháng 6,7,8 với giá trị từ 16kW/m trở lên Vào mùa gió đơng bắc trạm phía Bắc vùng, lượng sóng khơng mạnh sóng bị đà hạn chế Tại trạm phía Nam vùng (từ trạm đến trạm 11), lượng sóng đều, quanh năm đạt 15kW/m Dòng lượng sóng trung bình năm đạt 15kW/m Vùng từ trạm số 12 đến trạm số 21 vùng phía nam vịnh Bắc Bộ với đặc điểm dòng lượng sóng gió mùa Đơng Bắc chiếm ưu Từ tháng 10 năm trước đến tháng năm sau, dòng lượng sóng đạt 30kW/m trở lên Trong gió mùa tây nam, vào tháng mùa hè, lượng sóng nhỏ 20kW/m Dòng lượng sóng trung bình năm đạt khoảng 25kW/m Vùng từ trạm 22 đến trạm 37, bắc miền Trung vùng có lượng sóng nhỏ so với vùng lân cận trường sóng gió mùa đơng bắc bị đảo Hải Nam che Còn gió mùa tây nam, thường thổi từ bờ khơi Vào tháng mùa đơng, dòng lượng sóng vùng mạnh Dòng lượng sóng trung bình năm đạt 10kW/m Vùng từ trạm 38 đến trạm 53, nam miền Trung Đây vùng có dòng lượng sóng lớn dải ven biển nước ta vùng tiếp xúc trực tiếp với biển thống có đà sóng gần khơng bị giới hạn hai mùa gió thịnh hành Trong gió mùa đơng bắc, lượng sóng đạt từ 30kW/m trở lên Đặc biệt trạm từ 43 đến 54 tháng 12, dòng lượng xấp xỉ 100kW/m Dòng lượng sóng trung bình năm đạt 30kW/m Vùng 5, ven bờ đồng Nam Bộ, từ trạm 55 đến trạm 71 dòng lượng sóng khơng lớn, tác động trường sóng gió mùa đơng bắc bị hạn chế Dòng lượng sóng trung bình năm đạt 18kW/m Vùng vùng ven bờ biển phía Tây Nam gồm trạm từ 72 đến 83 Đây vùng có dòng lượng sóng yếu tồn dải ven biển nước ta Có trạm khơng có dòng lượng trung bình tháng, có nghĩa tháng sóng lặng (có độ cao nhỏ 0,5m chu kỳ nhỏ 5s) Tại trạm ngồi biển thống trạm phía tây đảo Phú Quốc (trạm 72) trạm dọc bờ từ Rạch Giá xuống phía Nam (trạm 77-83), lượng sóng mùa gió tây nam đạt khoảng 15kW/m, cực đại tháng Dòng lượng sóng trung bỡnh nm t 5-6kW/m Tạp chí khoa học công nghƯ x©y dùng 83 Như vậy, sơ đánh giá nguồn lượng sóng dải bờ biển nước ta có tiềm lớn, đặc biệt khu vực vùng (nam miền Trung), vùng (nam vịnh Bắc Bộ) vùng (đồng Nam Bộ) Dòng lượng sóng trung bình năm đạt từ 18MW đến 30MW 1km chiều dài bờ biển Nếu khai thác diện rộng bờ biển Việt Nam cung cấp lượng sóng vài chục triệu kW Đây thực nguồn lượng đầy tiềm Đánh giá tiềm năng lượng thủy triều Việt Nam 3.1 Phương pháp tính lượng thủy triều Trên giới người ta sử dụng công thức đơn giản để ước lượng lượng thủy triều tạo trung bình năm: E = K S.A2 (4) Với K - hệ số tỷ lệ; S - diện tích hồ chứa nước mực nước đạt cao (km2); A - biên độ thủy triều (m); E - lượng thủy triều (triệu kWh/năm) Bảng đưa giá trị A, S, E, L số địa danh giới, với L độ dài đập chắn nước Tỷ số L/E đặc trưng cho khả tạo lượng cho biết phân loại sơ lược vị trí theo lợi ích kinh tế chúng Lợi ích kinh tế lớn ứng với tỷ số L/E nhỏ Bảng Giá trị tham số A, S, E, L số địa danh giới Tên nước & địa danh Passamaquoddy (Mỹ) Lorient (Pháp) Brest (Pháp) Aber-Benoit (Pháp) Lance (Pháp) A (m) S (km2) E (triệu kWh/năm) L (m) L/E 7,50 4,54 6,42 7,40 11,40 120 16,0 92,0 2,9 22,0 4,630 240 2,640 110 2,010 4,270 750 3,640 200 725 0,92 3,10 1,40 1,80 0,36 3.2 Đánh giá tiềm năng lượng thủy triều cho vùng biển Việt Nam Đề tài KHCN-06-10 bước đầu đánh giá lượng thủy triều cho vùng biển Việt Nam nội dung: * Số liệu đầu vào: Tiến hành xây dựng đồ xác định kích thước vũng, vịnh: Vùng xác định khu chứa nước cho nhà máy điện thủy triều tương lai bao gồm toàn diện tích phần vịnh ngăn để chứa nước chiều dài đê ngăn nước biển Trước hết tính tốn đặc trưng chế độ thủy triều vũng vịnh: Bằng cách sử dụng kết phân tích điều hòa sóng triều thành phần từ chuỗi quan trắc nhiều năm liên tục số trạm ven bờ, dựa vào mô hình nội suy số trị thủy động để nhận số điều hòa nhóm sóng triều địa điểm hệ thống có vũng vịnh kể Tiếp theo dùng số điều hòa thủy triều thành phần để tính tốn dự báo cho số năm Căn số liệu dự báo năm liên tục tính độ lớn dao động thủy triều ngày (chênh lệch giá trị nước lớn giá trị nước ròng) Sau tính độ lớn thủy triều trung bình năm Đây đại lượng cần thiết để tính lượng thuỷ triều trung bình thủy vực khai thác Mặt khác, để thấy rõ mức độ biến động độ lớn thủy triều việc điều tiết khả cung cấp lượng năm, ó tin 84 Tạp chí khoa học công nghệ xây dùng hành tính tần suất theo khoảng độ lớn thủy triều suốt năm vũng, vịnh Những khoảng quy định để tính tần suất là: từ 0,5-1,0m; 1,0-1,5m; 1,5-2,0m; 2,0-2,5m; 2,53,0m lớn 3,0m Rõ ràng, qua giá trị tần suất thấy vũng vịnh tương ứng cung cấp lượng với giá trị tập trung khoảng độ lớn thủy triều * Kết tính tốn: a) Trên đồ Việt Nam đưa 49 vị trí từ Bắc tới Nam để đánh giá lượng thủy triều lập bảng bao gồm: Chỉ cụ thể tên vịnh, vũng, diện tích vũng, vịnh, độ lớn thủy triều lấy trung bình năm, mật độ lượng tính Gwh/km2 từ dao động thủy triều, tổng lượng thủy vực sinh năm tính GWh cuối hiệu dự án phải tiến hành đắp đê, đập ngăn vịnh để khai thác đỉều tiết lượng thủy triều tính GWh/km Ở đây, giá trị đưa tỷ số lượng tổng cộng vịnh so với chiều dài đê, đập cần đắp (bảng 3) Bảng Kết tính lượng vịnh, vũng ven bờ biển Việt Nam Thứ tự Tên vịnh (Km2) Triều trung bình (cm) Mật độ lượng GWh/km2 Năng lượng (GWh) Độ dài đê đập cần đắp (km) Hiệu suất (GWh/km) Diện tích Hạ Long lớn – Quảng Ninh 1293,05 239,0 3,66 4.728,99 82,68 57,20 Hạ Long nhỏ – Quảng Ninh 235,96 239,0 3,66 862,97 31,70 27,23 Diễn Châu – Nghệ An 249,68 197,0 2,48 619,97 28,50 21,76 Vũng Áng – Hà Tĩnh 11,74 146,3 1,37 16,09 7,34 2,19 Dung Quất – Quảng Ngãi 49,94 100,0 0,64 31,98 11,01 2,91 Mỹ Hàn – Quảng Ngãi 25,19 102,6 0,67 16,96 10,22 1,67 Quy Nhơn – Bình Định 175,03 110,0 0,77 135,46 19,17 6,78 Vân Phong – Khánh Hòa 449,98 103,5 0,69 308,62 15,22 20,27 Cam Ranh – Khánh Hòa 187,20 124,5 0,99 185,74 15,20 12,22 10 Phan Thiết – Bình Thuận 291,56 181,7 2,11 615,77 35,53 17,33 b) Đã xây dựng hệ thống đồ cho vũng, vịnh khu vực ven bờ nước ta Trên đồ rõ tên giới hạn vũng, vịnh Đồng thời nêu số chủ yếu đặc trưng cho lượng triều vịnh, là: mật độ lượng (kWh/km2), tổng lượng (kWh) hiệu suất vịnh (kWh/km) c) Đã tính tần suất theo khoảng độ lớn thủy triều cách 0,5m cho tất vịnh Đơn vị tính phần trăm (%) theo giá trị độ lớn thủy triều năm (bảng 4) Bảng Tần suất độ cao thủy triều ngày số vũng, vịnh Thứ tự Tên vịnh 0,5-1,0m (%) 1,0-1,5m (%) 1,5-2,0m (%) 2,0-2,5m (%) 2,5-3,0m (%) >3,0m (%) Hạ Long lớn 10,96 11,78 14,25 13,70 17,26 32,05 Hạ Long nhỏ 10,96 11,78 14,25 13,70 17,26 32,05 Diễn Châu 6,85 17,81 26,03 23,29 24,66 1,10 Vũng Áng 12,88 37,81 36,44 11,51 0,00 0,00 Mũi Gió - Mũi Né 16,16 28,77 30,14 23,29 1,64 0,00 Phan Thiết 6,85 25,48 28,77 24,11 14,79 0,00 T¹p chí khoa học công nghệ xây dựng 85 * ỏnh giá tiềm năng lượng thủy triều Việt Nam Nhìn chung dao động mực nước triều nước ta khơng thuộc loại lớn, khơng phải nơi có nhiều triển vọng để xây dựng nhà máy điện thủy triều lớn địa điểm giới (thường độ lớn thủy triều phải lớn 6÷7 m trở lên) Tuy nhiên, có hệ thống vũng, vịnh ven biển tận dụng khai thác lượng thủy triều Theo độ lớn dao động thủy triều, phân bố lượng thủy triều vũng, vịnh tuân theo quy luật tương tự Nghĩa mật độ lượng thủy triều lớn khu vực Quảng Ninh 3,65 GWh/km2 đến Nghệ An 2,48 GWh/km2 giảm đến khu vực Thừa Thiên Huế cực tiểu 0,3 GWh/km2, sau lại tăng dần vào miền Nam, đến Phan Thiết 2,11 GWh/km 2, đạt cực đại khu vực Bà Rịa - Vũng Tàu 5,23 GWh/km2 Do kích thước vịnh to nhỏ khác nên lượng thủy triều tàng trữ khai thác khác Lớn tồn Vịnh Hạ Long, cơng suất năm tổng 4,729 GWh Tiếp đến vịnh có lượng 100 GWh gồm Diễn Châu (620 GWh), Quy Nhơn (135 GWh), Văn Phong - Bến Gội (308 GWh), Cam Ranh (185 GWh), Phan Rang (190 GWh), Pa Đa Răng (171 GWh), Phan Rí (221 GWh), Mũi Né (109 GWh), Phan Thiết (615 GWh), Vịnh Gành Rái (714 GWh), Đồng Tranh (371 GWh), Rạch Giá (139 GWh) Xem xét tính khả thi dự án thủy điện thủy triều hai khu vực Vịnh Hạ Long (Quảng Ninh) Vịnh Gành Rái (Bà Rịa-Vũng Tàu) phù hợp (bảng 5) Bảng Tiềm năng lượng thủy triều địa điểm khả thi Việt Nam Mật độ lượng Tiềm Hiệu suất (GWh/km2) (GWh) (GWh/km) Khu vực Vịnh Hạ Long 3,657 4,728,990 57,196 Vịnh Gành Rái 5,091 714,869 73,260 Tên vịnh Như vậy, xem xét tất mặt mật độ lượng, tiềm chứa vịnh hiệu dự án (hay hiệu suất) ta thấy rằng, nơi hội tụ tương đối đủ yếu tố lớn khu vực vịnh Hạ Long (Quảng Ninh) có tiềm 57GWh/km vịnh Gành Rái (Bà Rịa - Vũng Tàu) có tiềm 73GWh/km Hai khu vực nghiên cứu dự án xây dựng nhà máy điện thủy triều với công suất vừa phải để tận dụng nguồn lượng tái tạo Một số phương pháp công nghệ khai thác lượng biển 4.1 Cơng nghệ khai thác lượng sóng biển Gió thổi mạnh khoảng khơng gian bao la đại dương tạo sóng biển dội liên tục Các sóng biển mang theo nguồn lượng tái tạo nói vơ tận Hiện nay, nước giới đẩy mạnh việc nghiên cứu khai thác nguồn lượng sóng biển, cơng nghệ khai thác nguồn lượng phong phú Một số loại áp dụng xây dựng nhà máy điện sử dụng sóng biển giới như: - Thiết bị Pelamis; - Hệ thống phao tiêu (Aquabuoy); - Hệ thống rồng sóng (Wave Dragon); - Hệ thống OWC 86 T¹p chÝ khoa học công nghệ xây dựng a) Thit b Pelamis Pelamis hệ thống phao gồm loạt đoạn ống hình trụ nửa chìm nối với kiểu lề, chuyển động phao sóng biển tác động lên hệ thống bơm thủy lực bên làm quay động điện Hàng loạt thiết bị kết nối với dòng điện phát từ phao chuyển vào dây cáp chung đáy biển dẫn vào bờ, qua máy biến áp sau phát điện vào hệ thống Pelamis thiết kế, neo nước độ sâu khoảng 50-70 m, cách xa bờ biển từ 5-10 km Đây nơi cho phép đạt mức lượng cao sóng Pelamis gồm modul biến đổi lượng, modul có hệ thống máy phát thuỷ lực-điện đồng Nguyên lý cấu tạo thiết bị Pelamis thể hình hình Từ 1995 đến có 50 thiết bị Pelamis ứng dụng lắp đặt Bồ Đào Nha Anh Hình 1: Nguyên lý hoạt động thiết bị Pelamis Hình 2: Cấu tạo môdul biến đổi lượng b) Hệ thống phao tiêu (Aquabuoy ) Thiết bị Aquabuoy hệ thống phao nhằm biến đổi lượng động học chuyển động thẳng đứng đợt sóng biển để chuyển hoá thành lượng Nhờ trồi lên sụt xuống sóng biển, hệ thống phao nâng lên hạ xuống tạo chuyển động hệ thống xi-lanh bên để sinh điện Dòng điện sinh tập trung hệ thống cáp đặt chìm biển (hình 3) Mỗi phao tiêu phát cơng suất 80 - 250kW, đường kính phao 6m Một trạm điện công suất 10 MW sử dụng công nghệ chiếm chưa 0,13 km2 diện tích mặt biển Hệ thống Aquabuoy chủ yếu lắp đặt cách xa bờ 1-5 km vùng biển có độ sâu 50m Hình Ngun lý hoạt động thiết bị Aqua buoy T¹p chÝ khoa học công nghệ xây dựng 87 c) H thng Wave Dragon Wave Dragon sử dụng nguyên lý nhà máy thủy điện truyền thống bệ sàn nằm xa bờ để phát điện từ sóng Thiết bị bao gồm tường phản xạ để tập trung sóng trào lên tường dốc đổ vào hồ chứa có nhiệm vụ chứa nước tạm thời cao mức nước biển, cột nước tạo sử dụng làm quay tuabin cột nước thấp để phát điện Như vậy, nguyên lý hoạt động Wave Dragon theo bước (hình 4): + Dẫn nước tràn qua đỉnh; + Tích nước; + Sử dụng tuarbine cột nước thấp để phát điện Để khai thác tối đa cơng suất thay lắp tuarbine lớn, Wave Dragon lắp nhiều tuarbine nhỏ Đây cách để sử dụng linh hoạt lượng nước tràn vào hồ chứa, tuarbine đóng mở phụ thuộc vào lượng nước thực tế thu từ sóng Từ 2003, hệ thống Wave Dragon xây dựng số trạm Đan Mạch Xứ Wale Hình Nguyên lý hoạt động thiết bị Wave Dragon d) Hệ thống OWC Hình Cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống OWC Hệ thống OWC áp dụng phương pháp cột nước dao động (Osillating Water Column) chuyên gia giới đánh giá phương pháp tốt để khai thác lượng sóng biển Sóng lan truyền vào bờ, đẩy mực nước lên phòng rộng xây dựng bên dải đất ven bờ, phần bị chìm mặt nước biển Khi nước dâng, khơng khí bên phòng bị đẩy theo lỗ trống vào tuarbine Khi sóng rút đi, mực nước hạ xuống bên phòng hút khơng khí qua tuarbine theo hướng ngược lại Tuarbine xoay tròn làm quay máy phát để sản xuất điện (hình 5) 88 T¹p chÝ khoa häc công nghệ xây dựng H thng OWC thng c lp đặt gần bờ, cách bờ tối thiểu khoảng vài chục mét Mỗi hệ thống OWC phát cơng suất 500kW-2MW Từ 2003 đến xây dựng thử nghiệm nhiều nước Nhật, Úc, Scotland, Anh… 4.2 Các công nghệ khai thác lượng thủy triều Ngày khai thác lượng thủy triều, giới sử dụng hai phương pháp bản: Phương pháp dùng hồ chứa phương pháp trực tiếp a) Khai thác lượng thủy triều dùng hồ chứa Nguyên lý khai thác chung phương pháp sử dụng hồ chứa lợi dụng quy luật triều lên triều xuống để tạo chênh lệch cột nước tĩnh khối nước hồ biển ngược lại Khi ta dùng tuarbine nước để phát điện Năng lượng điện thu phụ thuộc vào chênh lệch cột nước tính lưu lượng nước qua tuarbine Có 02 loại : - Loại I: Loại trạm thủy điện thủy triều (TĐTT) với hồ chứa (hình 6, 7); - Loại II: Loại trạm thủy điện thủy triều với hai hồ chứa (hình 8) Hình Sơ đồ bể khai thác vòng đơn Hình Sơ đồ bể khai thác vòng kép Hình Sơ đồ hệ thống hai bể làm việc đồng thời T¹p chÝ khoa học công nghệ xây dựng 89 Phỏt trin lượng biển Việt Nam Trên sở kết nghiên cứu đánh giá bước đầu nguồn lượng sóng biển lượng thủy triều bờ biển Việt Nam khẳng định tiềm nguồn lượng lớn cần nghiên cứu phát triển khai thác 5.1 Đối với lượng sóng biển Nguồn lượng sóng dải bờ biển nước ta có tiềm lớn, phân bố dọc theo 3000 km bờ biển Việt Nam Theo kinh nghiệm nước thực dự án nhà máy điện sử dụng sóng biển Scotland, Na Uy, Anh khu vực bờ biển có dòng lượng sóng biển từ 15MW/km trở lên nằm khu vực xây dựng dự án khai thác lượng sóng biển cho mục đích phát điện có tính khả thi Kết nghiên cúu xem xét tất mặt lượng trung bình hiệu dự án thấy khu vực hội tụ tương đối đủ yếu tố để xây dựng cơng trình khai thác lượng sóng biển bao gồm: - Phía Bắc vùng (nam vịnh Bắc Bộ) dòng lượng sóng trung bình năm đạt đến 25MW/km; - Miền Trung khu vực vùng (nam miền Trung) dòng lượng sóng trung bình năm đạt đến 30MW/km; - Miền Nam vùng (đồng Nam Bộ) dòng lượng sóng trung bình năm đạt đến 18MW/km Kết hợp với điều kiện tự nhiên cho việc xây dựng cơng trình khai thác truyển tải phân phối thuận lợi Việt Nam xây dựng thí điểm nhà máy sử dụng lượng sóng biển khu vực (Nam Trung Bộ), nơi có dòng lượng sóng đạt cao (30MW/km), phù hợp Công nghệ khai thác sử dụng thiết bị Pelamis hệ thống phao tiêu (Aquabuoy) đặt cách xa bờ vài km hợp lý khơng ảnh hưởng đến dịch vụ du lịch bờ biển 5.2 Đối với lượng thủy triều Nguồn lượng thủy triều Việt Nam không lớn nhiều nước có biên độ dao động thủy triều từ 6m-7m Tuy nhiên, Việt Nam có hệ thống vũng, vịnh ven biển tận dụng khai thác lượng thủy triều Kết nghiên cúu xem xét tất mặt mật độ lượng, tiềm chứa vịnh hiệu dự án thấy rằng, khu vực hội tụ tương đối đủ yếu tố để xây dựng cơng trình khai thác lượng thủy triều là: - Khu vực vùng vùng thuộc vịnh Hạ Long (Quảng Ninh) có nhật triều đều, độ lớn triều ATB = 2,5m-2,6m, Amax = 4,6m-5,0m với tiềm 57GWh/km có số vị trí lắp đặt nhà máy điện thủy triều với tổng công suất từ 400MW đến 500MW cung cấp trung bình đến tỷ kWh/năm điện thương mại - Khu vực vùng 18 đồng sơng Cửu Long có chế độ bán nhật triều, độ lớn triều ATB=2,0m, Amax = 4,0m cụ thể vịnh Gành Rái (Bà Rịa - Vũng Tàu) với tiềm 73GWh/km, lắp đặt nhà máy điện thủy triều với tổng công suất đến 100MW cung cấp 300 triệu kWh điện thương mại hàng năm Hai khu vực nghiên cứu dự án xây dựng nhà máy điện thủy triều với công suất vừa phải để tận dụng nguồn lượng tái tạo Ngồi phía Bắc có đảo Cô Tô với biên độ dao động thủy triều từ 2,0m - 4,0m, ATB = 2,4m nghiên cứu xây dựng nhà máy điện thủy triều cung cấp cho khu vực đảo vùng lưới điện hp lý 90 Tạp chí khoa học công nghệ xây dùng Công nghệ khai thác tận dụng tối đa nguồn lượng thủy triều phù hợp sơ đồ bể khai thác vòng kép (2 chiều) đạt hiệu 5.3 Việt Nam cần có chế sách riêng lượng biển Chỉ tính riêng tiềm khai thác hai nguồn lượng tái tạo biển lượng sóng biển lượng thủy triều dọc theo 3000km bờ biển Việt Nam lên tới hàng chục triệu KW công suất tương đương với tổng công suất điện Hệ thống điện Việt Nam năm 2000 Đó nguồn lượng tái tạo, lượng vô to lớn mà người cần phải khai thác sử dụng Tuy nhiên, để nguồn lượng trở thành thực điều dễ dàng Trừ nguồn lượng thủy triều nhiều nước có biên độ triều lớn xây dựng trạm điện thủy triều lớn (hàng trăm MW), nguồn lượng sóng biển đặc điểm nguồn lượng phân tán, nhỏ, không đều; quy mô xây dựng tập trung thành công trình lớn, cơng suất cao; điều kiện xây dựng gặp nhiều khó khăn, cơng nghệ chuyển hóa lượng dạng thí nghiệm… dẫn đến giá thành đơn vị lượng cao (trung bình giới điện có giá thành gấp từ 1,5 đến 2,0 lần giá thành điện nhà máy chạy lượng hóa thạch (than, dầu) Vì vậy, có tiềm lớn nhiều nước giới áp dụng thí điểm xây dựng cơng trình sử dụng lượng sóng biển có quy mơ trung bình nhỏ (có cơng suất từ 1MW đến 30MW) Để cơng trình lượng biển Việt Nam sớm đầu tư thí điểm có điều kiện phát triển thời gian sớm nhất, Nhà nước cần triển khai số chế sách đặc biệt hỗ trợ, khuyến khích đầu tư thí điểm nhà máy sử dụng lượng tái tạo theo tinh thần nghị số 18 Bộ Chính trị “về định hướng chiến lược phát triển lượng quốc gia Việt Nam đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2050” Cụ thể cần có : - Về chủ trương sách lượng tái tạo: Ưu tiên phát triển lượng tái tạo, có sách khuyến khích đầu tư xây dựng thí điểm cơng trình lượng tái tạo; - Về giải pháp đầu tư phát triển: Xem xét, mở rộng thăm dò, khai thác lượng sơ cấp vùng biển có tiềm năng, vùng biển đảo xa độc lập khơng có lưới điện quốc gia; - Giải pháp chế tài chính: Thành lập quỹ hỗ trợ phát triển lượng tái tạo để hỗ trợ cho dự án lượng tái tạo, sản phẩm điện từ lượng tái tạo có giá thành cao giá điện thương mại có giải pháp hỗ trợ từ Quỹ theo mức Các cơng trình lượng tái tạo độc lập khu vực đặc biệt khó khăn cần khuyến khích hỗ trợ đầu tư hỗ trợ giá hoàn toàn - Hỗ trợ phát triển khoa học công nghệ lĩnh vực lượng tái tạo, khuyến khích các tổ chức, cá nhân tham gia nghiên cứu, phát triển công nghệ sử dụng lượng tái tạo, bảo vệ quyền lợi hợp pháp nhà nghiên cứu phát triển sử dụng lượng tái tạo sở pháp luật Ưu tiên đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ cấp Bộ liên quan đến phát triển sử dụng lượng tái tạo, trình diễn ứng dụng phát triển cơng nghiệp hóa sử dụng lượng tái tạo, giảm chi phí sản xuất sản phẩm từ lượng tái tạo cải tiến chất lượng sản phẩm; xây dựng chương trình chuyển giao cơng nghệ từ sở nghiên cứu nước tổ chức quốc tế cho sở sản xuất Hoạt động nghiên cứu khoa học công nghệ phát triển sử dụng lượng tái tạo xem xét cấp phần tồn kinh phí từ Quỹ hỗ trợ phát triển lượng tái tạo Tạp chí khoa học công nghệ xây dựng 91 Kết luận Không thể phủ nhận tiểm to lớn nguồn lượng tái tạo biển giới quan tâm đến phát triển công nghệ khai thác lượng biển, coi lối cho tương lai lồi người Trước diễn biến phức tạp nóng lên khí hậu trái đất hiệu ứng nhà kính, việc thải khí CO2 bừa bãi vào khí nước giới sử dụng lượng hóa thạch dẫn đến hậu khơn lường cho lồi người, trước nguy nguồn lượng hóa thạch giới cạn kiệt cần phải nhanh chóng nghiên cứu, áp dụng cơng nghệ nhằm khai thác có hiệu nguồn lượng tái tạo, lượng từ biển Đồng thời cần có chế sách hỗ trợ khuyến khích đầu tư nghiên cứu ứng dụng sử dụng lượng biển Việt Nam có nguồn lượng tái tạo biển lớn thực chưa quan tâm đầy đủ đầu tư nghiên cứu cách có bản, nghiên cứu bước đầu, chưa có cơng trình thí điểm xây dựng Để nguồn lượng trở thành thực Nhà nước cần nghiên cứu xây dựng chế sách tiến tới xây dựng luật lượng tái tạo nhằm tạo điều kiện thuận lợi để phát triển nhanh chóng nguồn lượng tái tạo Tài liệu tham khảo Nghiên cứu đánh giá tiềm sử dụng lượng biển Việt Nam 2002-2003, Báo cáo tổng kết đề tài Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam “Nghiên cứu nguồn lượng học biển Việt Nam”, Báo cáo Hội nghị khoa học toàn quốc Năng lượng biển Việt Nam 2009 Nguyễn Thượng Bằng, Hồng Đình Dũng, Vũ Hữu Hải (2005), Thủy điều tiết dòng chảy, Nhà xuất Xây dựng Đỗ Ngọc Quỳnh (2004), “Đánh giá tiềm năng lượng biển Việt Nam”, Báo cáo Hội nghị khoa học toàn quốc Năng lượng biển Việt Nam Robert Gibrat (1966), Năng lượng thủy triều, Paris 92 T¹p chÝ khoa häc công nghệ xây dựng ... dài bờ biển Nếu khai thác diện rộng bờ biển Việt Nam cung cấp lượng sóng vài chục triệu kW Đây thực nguồn lượng đầy tiềm Đánh giá tiềm năng lượng thủy triều Việt Nam 3.1 Phương pháp tính lượng. .. nhà máy điện thủy triều với công suất vừa phải để tận dụng nguồn lượng tái tạo Một số phương pháp công nghệ khai thác lượng biển 4.1 Cơng nghệ khai thác lượng sóng biển Gió thổi mạnh khoảng khơng... Scotland, Anh… 4.2 Các công nghệ khai thác lượng thủy triều Ngày khai thác lượng thủy triều, giới sử dụng hai phương pháp bản: Phương pháp dùng hồ chứa phương pháp trực tiếp a) Khai thác lượng thủy triều