THỦY TRIỀU - HOÀN CHỈNH (1)

1 MỤC LỤC Trang CHƯƠNG PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU - Ở Việt Nam, giai đoạn vừa qua, nhu cầu lượng không ngừng tăng lên Với nỗ lực to lớn cấp, ngành, Việt Nam đảm bảo cung cấp đủ lượng cho hoạt động sản xuất, kinh doanh cải thiện đời sống nhân dân, đóng góp cho tăng trưởng kinh tế giữ vững an ninh, - quốc phòng Đối với nhu cầu lượng sơ cấp 10 năm qua, giai đoạn 2007-2017, tăng trưởng 14,6%, riêng sản lượng điện thương phẩm tăng trưởng bình quân 9,5% Dự báo năm tới, nhu cầu điện tăng trưởng 8,5-9,5% Với nhu cầu điện thương phẩm trên, dự kiến công suất điện 13.000-14.000 MW Hiện nay, có 6.000 MW/năm Từ đến năm 2030, năm cần - công suất 5.000 - 7.000 MW/năm Về điện lực, Việt Nam có nhu cầu tăng nhanh 15 năm qua, trung bình tăng trưởng điện thương mại khoảng 9,5%/năm Riêng năm 2020, tình hình dịch bệnh Covid-19, dự báo nhu cầu tăng trưởng mức 6,5% Tuy nhiên giai - đoạn 2021-2025 dự báo tăng khoảng 8,5%/năm Theo Quy hoạch điện VII điều chỉnh đến năm 2025, dự kiến nhu cầu công suất nguồn điện hệ thống phải đạt 96.000 MW Như vậy, giai đoạn 20212025, năm Việt Nam cần bổ sung thêm khoảng 6000 MW (Các số liệu thống kê trích từ “Diễn đàn Năng lượng Việt Nam 2020 “Phát triển lượng - Xu thách thức”, đăng ngày 18/06/2020, - Bộ Công Thương Việt Nam) Việt Nam có lợi bờ biển dài 3.200 km ven biển có nhiều vũng, vịnh, cửa sơng, đầm phá, tiền đề để khai thác lượng thủy triều Theo đánh giá Viện Khoa học Năng lượng Việt Nam, Việt Nam có tiềm khai thác nguồn lượng thủy triều cao suốt dải bờ biển chiều dài 3.200km; đó, mật độ lượng thủy triều khu vực Quảng Ninh đạt khoảng 3,7 GWh/km2, Nghệ An khoảng 2,5 GWh/ km2 giảm dần đến khu vực Thừa Thiên Huế với 0,3 GWh/ km2; phía Nam, Phan Thiết 2,1 GWh/ km2, Bà Rịa – Vũng Tàu với 5,2 GWh/ km2 Xét đặc điểm địa hình chế độ thủy triều, vùng biển thuộc tỉnh Quảng Ninh Thành phố Hải Phòng khu vực có tiềm phát triển điện thủy triều lớn nước, với cơng suất lắp máy lên đến 550MW, chiếm 96% tiềm kỹ thuật nguồn điện thủy triều Việt Nam - Với nhu cầu ngày tăng nhanh tình trạng cấp thiết trên, việc đưa vào khai thác sử dụng nguồn lượng tái tạo nói chung lượng thủy triều nói riêng cần thiết tiến trình phát triển đảm bảo nguồn cung cho hoạt động tiêu thụ điện nước ta tương lai 1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Bài tiểu luận cung cấp nhìn tương đối tổng quan lượng thủy triều Tìm hiểu khái niệm, nguyên tắc, phương thức vận hành hình thành lượng thủy triều làm tảng nghiên cứu công nghệ quan trọng để đưa trình chuyển đổi lượng thủy triều thành điện sử dụng thông qua hệ thống tua bin thủy triều Đồng thời, khám phá hiểu nguồn lượng giới Việt Nam CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1.CÁC KHÁI NIỆM VỀ THỦY TRIỀU VÀ NĂNG LƯỢNG THỦY TRIỀU 2.1.1.Định nghĩa - Thủy triều sinh lực hấp dẫn Mặt trăng, Mặt trời chuyển động quay Trái đất (Trái đất tự quay quanh trục → ngày có lần thủy triều lên cao xuống - thấp) Năng lượng thủy triều lượng tái tạo, tạo công suất điện thông qua việc khai thác lên xuống thủy triều, lực hút Trái Đất Mặt Trăng Là dạng thủy điện chuyển lượng thủy triều thành dạng - lượng hữu ích – chủ yếu điện Năng lượng thủy triều có tiềm cho việc sản xuất rộng rãi tương lai Trong nguồn lượng tái tạo, lượng thủy triều có chi phí đầu tư tương đối cao điều kiện thực khó khăn (cần nơi có mức thủy triều cao - dịng chảy lớn) Cơng nghệ sử dụng để tạo điện từ lượng thủy triều bao gồm tuabin mái chèo (Nguồn: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780857094186500193) 2.1.2.Phân loại - Triều cường: Thủy triều cực đại – Khi Mặt trời, Mặt trăng, Trái đất gần thẳng hàng - ảnh hưởng lực hấp dẫn lớn Có chênh lệch lớn - độ cao nước dâng – nước hạ (Xảy sau trăng tròn trăng non) Triều kém: Thủy triều cực tiểu - Khi đường thẳng nối Trái đất, Mặt trăng tạo thành góc 90◦ với đường thẳng nối Trái đất Mặt trời – ảnh hưởng sức hút thấp nhất) Hình Triều cường, triều (Nguồn SGK Địa lý 10) 2.1.3.Nguyên nhân hình thành - Do Lực hấp dẫn Mặt trăng Mặt trời Fhấp dẫn mặt trăng = 2×Fhấp dẫn mặt trời Do lực hướng tâm Trái đất Hình Nguyên nhân hình thành thủy triều (Nguồn thuvienvatly.com) - Các lực tác động khác + Trọng lực: F = G.E/r2 (Định luật Newton) Lực không đổi hướng độ lớn nên góp phần làm thủy triều rút khơng gây hồn tồn tượng thủy triều + Lực ly tâm: F = ω2.r.cosα (ω : vận tốc góc TĐ ; α: Vĩ độ địa lí điểm cho) Lực không đổi hướng độ lớn, góp phần làm triều dâng khơng hồn tồn gây tượng thủy triều + Lực kéo mặt trăng lên TĐ: lên điểm có khối lượng đơn vị F = G.M/∆2 + Tại điểm khác bề mặt Trái đất, độ lớn hướng lực thay đổi (khoảng cách thay đổi), lực thay đổi theo thời gian (do tự quay Trái Đất) Dẫn đến thay đổi liên tục khoảng cách chất điểm Trái đất – Mặt trăng + Lực li tâm hệ thống trái đất - mặt trăng - mặt trời: Giữa trái đất – mặt trăng xem chuyển động quanh tâm O – nằm Trái Đất Mặt Trời ảnh hưởng lực hấp dẫn 2.1.4.Đặc điểm thủy triều Những biến đổi thủy triều trải qua giai đoạn sau: - Ngập triều: mực nước biển dâng lên vài giờ, ngập vùng gian triều Triều cao: nước dâng lên đến điểm cao Triều thấp: nước hạ thấp đến điểm thấp Thủy triều tạo dịng chảy có tính dao động gọi dòng chảy triều Thời điểm mà dòng triều dừng chuyển động gọi nước chùng nước đứng Thủy triều sau đổi hướng ta có biến đổi ngược lại 2.1.5.Các khái niệm dịng chảy triều - Chu kì triều: Chu kỳ triều phụ thuộc vào chế tổ hợp sóng triều thành phần Thông thường, khoảng thời gian hai lần chân triều ngày - gọi chu kỳ triều Thời gian triều dâng: Khoảng thời gian từ lúc chân triều đến lúc đỉnh triều kế - tiếp Thời gian triều rút: Khoảng thời gian từ lúc đỉnh triều đến lúc chân triều Độ lớn triều: Hiệu mực nước nước lớn cao mực nước nước ròng thấp ngày Hình Sơ đồ mơ tả khái niệm trực quan dòng chảy triều - Sóng triều: Thủy triều lan truyền thủy dạng sóng dài, chu kỳ - nhiều giờ, bước sóng hàng ngàn km biên độ bé (so với bước sóng) Sóng triều vùng biển ven bờ cửa sơng: Tính chất thủy triều vùng biển ven bờ, cửa sơng phức tạp mực nước triều hình thành tổ hợp sóng dài dạng sóng tiến sóng đứng bị biến dạng mạnh phản xạ, khúc xạ, tác động lực Corriolis, lực ma sát, cấu trúc đáy, đường bờ biển - song rạch Mực nước triều: Quá trình mặt nước dao động theo thời gian so với mốc cao độ - quy ước Mực nước triều đo đơn vị độ dài mét (m) centimet (cm) Kỳ triều cường kỳ triều kém: Cứ khoảng nửa tháng có 3-5 ngày triều lên xuống mạnh (lên cao, xuống thấp) gọi triều cường, thường xảy vào tuần trăng rằm đầu tháng âm lịch; sau độ lớn triều giảm dần kéo dài chừng 4-5 ngày, tiếp 3-5 ngày triều lên xuống yếu gọi triều thường sảy thời kỳ trăng non trăng già Kế đó, độ lớn triều tăng dần vòng 4-5 ngày bước vào kỳ nước cường Hình Sự biến đổi thủy triều ngày 2.2.TIỀM NĂNG CỦA NĂNG LƯỢNG THỦY TRIỀU 2.2.1 Tiềm phát triển - Cơng suất tiềm tồn giới đạt mức tỷ KW Lượng khai thác: 640.000 KW Dự đốn cung cấp tồn cầu: 1.800 TWH/năm, đáp ứng ~5% nhu cầu lượng Hình Biểu đồ thể mật độ lượng thủy triều (Nguồn: https://tidalenrgy.net.au/energy-comparison.html) - Cơng thức tính lượng tuabin cách quạt sinh ra: P = 1/2pAv3.Cp Trong đó: Cp: hệ số điện tuabin p : mật độ nước biển A : diện tích quét tuabin ( m²) V : vận tốc dịng chảy xa bờ Hình Hình ảnh mơ tả hoạt động sinh lượng từ tuabin cánh quạt - Trên thực tế có thất lượng q trình thành điện do: + Tốc độ dịng chảy khơng lí tưởng + Các thiết bị bị ảnh hưởng bởi:các điều kiện tự nhiên, ăn mòn ma sát với dòng biển + Hệ thống dẫn điện: máy phát điện, máy biến thế, kết nối lưới điện… 2.2.2.Tiềm thủy triều toàn giới - Canada: tiềm > 42 GW British Colombia (4000 MW), vịnh Fund, đường - biển St Lawrence điểm có tiềm tốt Thế giới Mỹ: Alaska, Washington, California, Maine vùng có mật độ - lượng lớn Chile: ≥ 500 MW Anh: khai thác 18TWh/năm, 40% tập trung phía bắc Scotland Pháp: thủy triều mạnh xung quanh đảo Channel Austraulia: North West có điểm thủy triều cao giới khoảng - 10m Nga: khoảng 90.000MW Ấn Độ: khoảng 9.000 MW Bờ Tây: vịnh Cambay (7.000 MW) vịnh Kutch (1200 MW) 10 - Bờ Đông: Các đồng sông Hằng Tây Bengal phát triển quy mơ nhỏ ước - tính xấp xỉ 100 MW Hàn Quốc: Hiện xấp xỉ khoảng 500MW (phía Bắc có tiềm mạnh - giới) Trung Quốc: 200.000 KW Có tiềm khổng lồ vơ khủng lồ Khu vực thủy triều lớn : Thượng Hải, Chiết Giang Hình Bản đồ thể mật độ phân bố tiềm thủy triều giới (Nguồn: http://www.sildeshare.net/grebriner/tidal-power) Hình Sự phân bố thủy triều Trái Đất đo vệ tinh TOPEX - Mỹ (Nguồn NASA) ... tuabin - - Ví dụ: Hàng rào thủy triều, tuabin thủy triều 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 tạo điện lớn 3-4 m... sóng triều thành phần Thơng thường, khoảng thời gian hai lần chân triều ngày - gọi chu kỳ triều Thời gian triều dâng: Khoảng thời gian từ lúc chân triều đến lúc đỉnh triều kế - tiếp Thời gian triều. .. đỉnh triều đến lúc chân triều Độ lớn triều: Hiệu mực nước nước lớn cao mực nước nước rịng thấp ngày 7 Hình Sơ đồ mơ tả khái niệm trực quan dịng chảy triều - Sóng triều: Thủy triều lan truyền thủy