Chương 7: Năng lượng đại dương Bài giảng Năng lượng tái tạo Năng lượng đại dương Là nguồn năng lượng vô tận phát sinh ra từ những chuyển động của nước trong đại dương (thuỷ triều, sóng) và sự chênh lệch nhiệt độ trong các tầng nước của đại dương (Nhiệt đại dương).
NĂNG LƯỢNG ĐẠI DƯƠNG Giảng viên: Lưu Văn Phúc Viện Vật lý tự nhiên Email: Phucunivinh@mail.com DĐ: 0976452820 1.Nguồn lượng từ đại dương Là nguồn lượng vô tận phát sinh từ chuyển động nước đại dương (thuỷ triều, sóng) chênh lệch nhiệt độ tầng nước đại dương (Nhiệt đại dương) Có nguồn gốc sâu xa từ lượng mặt trời sức hút mặt trăng Việc khai thác nhiều hạn chế điều kiện kỹ thuật, độ tập trung lượng khả khai thác hiệu Có nguồn khai thác gồm: Năng lượng thuỷ triều Năng lượng sóng Năng lượng Nhiệt đại dương Tiềm năng lượng đại dương (Tính trung bình theo GW) Loại lượng Tiềm cực đại Tiềm khai thác Thuỷ triều 2500 20 Nhiệt đại dương (otec) 2x105 Gần bờ: 40 Xa bờ : 10 000 Sóng 2700 (gần bờ biển) 10000 (toàn đại dương) 500 1.Năng lượng thủy triều Thủy triều sinh sức hút mặt trăng, mặt trời lên đất, ảnh hưởng mặt trăng tới thủy triều lớn (Có hai lần triều cao thấp ngày ,cách 12 50 phút vòng quay biểu kiến Mặt trăng quanh trái đất) Triều cường (Spring Tide) triều kiệt (Neap Tide) xảy theo chu kỳ 14 ngày Triều cường-khi ảnh hưởng lực hấp dẫn lớn (mặt trăng, mặt trời trái đất thẳng hàng- sau trăng tròn Hiện tượng triều cường Hiện tượng triều kiệt Hiện tượng triều cường, triều kiệt 1.Năng lượng thủy triều Năng lượng thủy triều phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Độ chênh lệch mức nước Thời gian có thủy triều ngày Thủy triều di chuyển với lượng nước khổng lồ ngày có khả chuyển thành điện lớn Điện đáp ứng 20% nhu cầu điện giới Mặc dù nguồn cung cấp ổn định, dồi dào, chuyển đổi thành điện khơng phải dễ , chi phí ban đầu lớn Năng lượng thủy triều Năng lượng thủy triều phụ thuộc vào độ chênh lệch mức triều Độ chênh mức nước Mật độ lượng 2m W/m2 4m W/m2 6m W/m2 8m 13 W/m2 Năng lượng thủy triều Đập thủy triều Hoạt động giống nhà máy thủy điện, khác đập lớn nhiều Đập xây để chắn ngang sơng lợi dụng dòng nước vào /ra làm quay turbine máy phát điện Nhà máy OTEC thử nghiệm http://www.worldenergy.org/wec-geis/publications/reports/ser/ocean/ocean.asp Đặc điểm • Cần độ chênh lệch nhiệt độ 25oC: Do làm phạm vi ứng dụng hệ thống OTEC hoạt động vùng nhiệt đới • Ngày nay, giới có vài nhà máy điện OTEC Có nhiều khó khăn việc ứng dụng công nghệ quy mô lớn Chẳng hạn : hiệu suất thấp, bơm nước có kích thước lớn, chịu nước biển thách thức kỹ thuật, phải dẫn điện tử ngồi biển vào đất liền Do đó, thời gian từ đầu tư xây dựng đến phát điện phải từ 10-20 năm Các kiểu hệ thống Turbine thủy lực • Ở 15C: áp suất cầu 0.017at, nên nước mặt 25C sôi áp suất • Nước ấm làm bốc hơi, bị nước lạnh làm ngưng tụ, tạo áp suất âm vòm cầu hút nước lên làm quay turbine • Phương pháp đc giới thiệu Beck(1978)Cần có turbine lớn cột áp tương đối nhỏ Các kiểu hệ thống Turbine thủy lực cải tiến • • • • • Để làm tăng cột áp:Zener Fetkovich (1975) cải tiến Nước mặt(ấm) sôi vùng chân không chỏm cầu Hơi ngưng nước lạnh ống trụ Nước ngưng ống dẫn qua turbine Cột áp lớn làm tăng chiều cao cột nước Hiệu suất tăng Các hệ thống Turbine CÁC HỆ THỐNG OTEC ĐƯỢC CHIA LÀM LOẠI : • Chu trình hở • Chu trình kín Các hệ thống Turbine hơi-chu trình hở Chu trình hở khơng có lọc nước chu trình hở có thu hồi nước lọc Các hệ thống Turbine hơi-chu trình hở • Đơn giản cấu trúc • Cần khơng cần trao đổi nhiệt • Áp suất lại thấp nên cần turbine lớn Các hệ thống Turbine hơi-chu trình kín, kết hợp Hiệu • Nếu dùng chu trình hở tốn nhiều lượng cho bơm • Bộ trao đổi nhiệt phải lớn độ chênh nhiệt độ thấp • Giá Bộ trao đổi nhiệt lên đến 50% giá hệ thống OTEC • Hiệu suất chung chu trình OTEC Lockheed 2.6% 1877MW nhiệt thành 49.8MW điện • Tuy nhiên, “nhiên liệu” hồn tồn miễn phí nên hiệu suất yếu tố quan trọng Giá tiền đầu tư định Điểm đặt • Tính kinh tế phụ thuộc vào độ chênh nhiệt độ • Nguồn nước nhiệt độ cao dễ tìm: biển nhiệt đới • Nguồn nước nhiệt độ thấp sâu ngồi khơi • Đặt ngồi khơi xa đưa điện vào đất liền lại vấn đề Điểm đặt Đặt đất liền gần bờ biển • Đơn giản, khơng cần neo giữ • Được che chắn tốt, chịu sóng,gió • Đi lại dễ dàng: thuận lợi xây dựng, sửa chữa • Đường ống cấp nước phải chịu lực lớn từ sóng biển ko đc chơn sâu • Nước lạnh bị trộn với nước ấm Điểm đặt Tự đứng ngồi khơi • Xây dựng sẵn bờ cố định biển giàn khoan dầu • Phức tạp vận hành xa • Đắt: cấu trúc phức tạp để chịu đk khắc nghiệt • Khó khăn chuyển sản phẩm đất liền • Ít hấp dẫn làm dự án ngắn hạn • Cơng nghệ cho phép tối đa 2000m độ sâu Điểm đặt Giàn tự • • • • • Thích hợp cho hệ thống cơng suất lớn Ổn định kém: ống dễ gãy… Đường ống, cáp dễ bị hư hại bão lớn Cần có sở hậu cần để hoạt động liên tục Có thể dùng chân vịt để đẩy, giữ ổn định Lợi ích Lợi ích kinh tế • Sản xuất :hydro, amoniac,me thanol • Gánh phụ tải lưới điện • Sản xuất nước • Nguồn để ni thủy sản • Điều hòa khơng khí:dùng nước lạnh sâu Lợi ích phi kinh tế • Độc lập lượng • Đảm bảo an ninh lượng • Đẩy mạnh ổn định trị xã hội • Giảm phát thải giảm lượng nhà máy điện đốt nhiên liệu hóa thạch ... trung lượng khả khai thác hiệu Có nguồn khai thác gồm: Năng lượng thuỷ triều Năng lượng sóng Năng lượng Nhiệt đại dương Tiềm năng lượng đại dương (Tính trung bình theo GW) Loại lượng. ..1.Nguồn lượng từ đại dương Là nguồn lượng vô tận phát sinh từ chuyển động nước đại dương (thuỷ triều, sóng) chênh lệch nhiệt độ tầng nước đại dương (Nhiệt đại dương) Có nguồn gốc sâu xa từ lượng. .. thổi gió •Độ sâu biển nơi có gió 2Năng lượng Sóng • Năng lượng Sóng Chiều cao 2 .Năng lượng Sóng Chuyển hóa lượng sóng Năng lượng từ sóng biển chuyển thành:điện năng, hóa (để khử mặn), (bơm nước)