Năng lượng tái tạo năng lượng sóng thủy triều

NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
NĂNG LƯỢNG SÓNG- THỦY TRIỀU
Sinh viên: Cao Thế Bách - 40800100
NỘI DUNG
1. MÔ HÌNH HOẠT ĐỘNG
2. QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỄN
3. ƯU VÀ KHUYẾT ĐIỂM
4. TRIỄN VỌNG PHÁT TRIỄN TRONG TƯƠNG LAI
5. KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG Ở VIỆT NAM
1. MÔ HÌNH HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC NĂNG LƯƠNG
SÓNG BIỂN- THỦY TRIỀU
a. Các khái niệm vật lý:
Sóng được tạo ra bởi gió đi qua trên bề mặt của biển. Miễn là các sóng truyền
chậm hơn so với tốc độ gió ngay trên sóng, có một chuyển giao năng lượng từ
gió với sóng. Cả hai áp suất không khí khác biệt giữa gió ngược và bên hông
mạn dưới của đỉnh sóng, cũng như ma sát trên bề mặt nước bằng gió cắt xuống
gây ra sự tăng trưởng của sóng
Chiều cao sóng được xác định bởi tốc độ gió, thời gian gió thổi, lấy (khoảng
cách trên mà gió kích thích các sóng) và độ sâu và địa hình của đáy biển (mà có
thể tập trung hay phân tán năng lượng của sóng ). Tốc độ gió có một giới hạn
phù hợp với thực tế mà thời gian hoặc khoảng cách sẽ không sản xuất ra sóng
lớn hơn. Khi giới hạn này đã đạt tới giới hạn sẽ được gọi là "phát triển đầy đủ".
Nói chung, sóng lớn hơn có nhiều năng lượng hơn nhưng năng lượng sóng cũng
được xác định bởi tốc độ sóng, bước sóng, và mật độ nước.
Dao động chuyển động cao nhất ở bề mặt và giảm theo cấp số nhân với chiều
sâu. Tuy nhiên, cho sóng đứng (Vòng nước) gần một bờ biển phản ánh, làn sóng
năng lượng cũng dao động áp suất ở độ sâu lớn, sản xuất [dao động nhỏ và dài
liên tục của mặt đất] Những biến động áp lực ở độ sâu hơn là quá nhỏ để được
chú ý từ các điểm của năng lượng sóng.
Việc truyền sóng trên bề mặt đại dương, và năng lượng sóng cũng được vận
chuyển theo chiều ngang với vận tốc nhóm. Tỷ lệ giao thông trung bình của

năng lượng sóng thông qua một đường bằng thẳng đứng của 1 đơn vị chiều
rộng, song song với một đỉnh sóng, được gọi là năng lượng sóng thông (hoặc
sóng điện, không thể nhầm lẫn với năng lượng thực sự tạo ra bởi một thiết bị
năng lượng sóng).
b. Công thức năng lượng sóng
Trong nước sâu, nơi độ sâu của nước lớn hơn một nửa bước sóng, các
thông lượng năng lượng sóng là
ở đó
• P thông lượng năng lượng sóng trên đơn vị chiều dài đỉnh sóng(kW /
m);
• H m0 là chiều cao sóng đáng kể (mét), được đo bằng phao sóng và dự
đoán của các mô hình dự báo sóng. Theo định nghĩa, H m0 là bốn lần so
với độ lệch chuẩn của độ cao mặt nước;
• Te là thời kỳ năng lượng (thứ hai);
• ρ là mật độ khối lượng của nước (kg / m 3)
• g là gia tốc do trọng lực (m / s 2).
Công thức ở trên phát biểu rằng năng lượng sóng tỉ lệ thuận với chu kỳ
sóng và đến các góc vuông của chiều cao sóng. Khi chiều cao sóng đáng
kể được tính bằng mét, và chu kỳ sóng tính bằng giây, kết quả là làn sóng
điện là kW (kW) cho mỗi mét chiều dài mặt sóng.
Ví dụ: Hãy xem xét việc đại dương nở ra, trong nước sâu, một vài km bờ
biển giảm một, với chiều cao 3 mét và chu kỳ 8 giây. Sử dụng công thức
để giải,
Ta được 36 kilowat điện tiềm năng cho mỗi mét bờ biển.
Trong cơn bão lớn, sóng lớn nhất ngoài khơi cao khoảng 15 mét và có
chu kỳ khoảng 15 giây. Theo công thức trên, sóng như vậy mang về 1,7
MW / m năng lượng trên mỗi mét của mặt sóng.
Một làn sóng thiết bị năng lượng hiệu quả thu càng nhiều càng tốt các
thông lượng sóng điện. Kết quả là các sóng sẽ có chiều cao thấp hơn ở
khu vực phía sau các thiết bị năng lượng sóng.

c. Năng lượng sóng và thông lượng sóng
Trong nước biển, với mật độ năng lượng trung bình cho mỗi đơn vị diện
tích của sóng trọng lực trên mặt nước tỷ lệ thuận với bình phương chiều
cao sóng, theo lý thuyết sóng tuyến tính:
Trong đó E là làn sóng mật độ năng lượng trên một đơn vị diện tích
ngang (J / m 2), tổng diện tích ngang động lực và mật độ năng lượng tiềm
năng trên một đơn vị. Mật độ năng lượng tiềm năng bằng với động năng,
cả hai đóng góp một nửa mật độ sóng năng lượng E, như có thể mong đợi
từ các định lý equipartition. Trong sóng biển, sức căng bề mặt tác dụng
không đáng kể cho bước sóng trên một phần 10m.
Khi sóng lan truyền, năng lượng của nó được vận chuyển. Các vận tốc
vận chuyển năng lượng là vận tốc nhóm. Kết quả là, các thông lượng
năng lượng sóng, thông qua một bề mặt thẳng đứng của đơn vị chiều rộng
vuông góc với hướng truyền sóng, bằng với
c g với vận tốc nhóm (m / s). Do có mối quan hệ phân tán cho sóng nước
dưới tác động của trọng lực, vận tốc nhóm phụ thuộc vào λ bước sóng,
hoặc tương đương, trên T chu kỳ sóng. Hơn nữa, các mối quan hệ phân
tán là một hàm số của độ sâu h. Kết quả là, vận tốc nhóm cư xử một cách
khác nhau trong các giới hạn của nước sâu và nông, và ở độ sâu trung
gian
d. Nguyên lý vận hành
Để thu được năng lượng từ sóng, người ta sử dụng phương pháp dao động
cột nước. Sóng chảy vào bờ biển, đẩy mực nước lên trong một phòng rộng
được xây dựng bên trong dải đất ven bờ biển, một phần bị chìm dưới mặt
nước biển. Khi nước dâng, không khí bên trong phòng bị đẩy ra theo một lỗ
trống vào một tua bin. Khi sóng rút đi, mực nước hạ xuống bên trong phòng
hút không khí đi qua tua bin theo hướng ngược lại. Tua bin xoay tròn làm
quay một máy phát để sản xuất điện. Điểm mấu chốt của hệ thống là việc sử
dụng một thiết bị gọi là tua bin, có các cánh quay theo cùng một hướng, bất
chấp hướng chuyển động của luồng khí. Máy Limpet hiện được xem là nền

tảng tốt nhất để thúc đẩy sự phát triển trong công nghệ khai thác năng lượng
từ sóng.
e. Các hệ thống tiêu biểu
1. Thiết bị Pelamis
Hoạt động theo nguyên lý sau:
Pelamis là một hệ thống phao, gồm một loạt các ống hình trụ nửa chìm,
nửa nổi, nối với nhau bằng bản lề. Sóng biển làm chuyển động mạnh hệ
thống phao, nó tác động mạnh vào hệ thống bơm thủy lực làm quay
turbin phát điện. Hàng loạt thiết bị tương tự sẽ kết nối với nhau, làm cho
turbin hoạt động liên tục. Dòng điện được truyền qua giây cáp ngầm dưới
đáy đại dương dẫn vào bờ, nối với lưới điện, cung cấp cho hộ sử dụng.
Nếu xây dựng nhà máy điện có công suất 30 MW sẽ chiếm diện tích mặt
biển là 1km2.
Pelamis neo ở độ sâu chừng 50–70m; cách bờ dưới 10km, là nơi có mức
năng lượng cao trong các con sóng. Và Pelamis gồm ba modul biến đổi
năng lượng, mỗi modul có hệ thống máy phát thủy lực - điện đồng bộ.
Mỗi thiết bị pelamis có thể cho công suất 750kW, nó có chiều dài 140-
150m, có đường kính ống 3-3,5m.
Cấu tạo của modul biến đổi năng lượng.
Tại Bồ Đào Nha, có hệ thống pelamis đầu tiên trên thế giới, gồm 3
pelamis có công suất 2,25MW. Năm 2007, Scotland đã đặt 4 thiết bị
pelamis công suất tổng đạt 3MW, với giá thành 4 triệu bảng.
2. Hệ thống phao tiêu
Hệ thống phao tiêu nổi
AquaBuOY.
AquaBuOY là một hệ thống phao nổi, có nguyên lý hoạt động nhằm biến
đổi năng lượng động học của chuyển động thẳng đứng do các đợt sóng
biển tạo ra năng lượng điện sạch. Nhờ việc trồi lên, ngụp xuống của sóng
biển làm hệ thống phao nổi dập dềnh lên xuống mạnh làm hệ thống
xilanh chuyển động, tạo ra dòng điện. Điện dẫn qua hệ thống cáp ngầm

đưa lên bờ, hòa vào lưới điện.
Mỗi phao tiêu có thể đạt công suất tới 250kW, với đường kính phao 6m.
Nếu trạm phát điện có công suất 10 MW chỉ chiếm 0,13 km2 mặt biển.
Bơm ống là ống cao su cốt thép, nó hoạt động như cái bơm bình thường,
khi sóng nén, nước biển phọt mạnh về phía sau, có chứa một bộ cao áp,
làm quay turbin, điện thu được, dẫn qua cáp ngầm vào bờ để hòa chung
vào lưới điện.
Ngoài ra trên các Aqua BuOY, đặt các tấm pin mặt trời; turbin gió nhỏ
nhằm tạo ra nguồn điện năng cho các thiết bị chuẩn đoán gắn trong Aqua
BuOY. Tất cả dữ liệu về thiết bị đều được truyền bằng công nghệ không
dây, vệ tinh về khu vực điều hành. Hệ thống Aqua BuOY thường lắp đặt
cách bờ chừng 5km ở nơi biển có độ sâu 50m.
Năm 2006, dự án 8 00kW, ở Makar Bay, Wahington, đã thực hiện với giá
thành 3 triệu đô la, nó cung cấp điện cho 150 hộ gia đình.
Dự án 2MW tại Figuera da Foz, Bồ Đào Nha và dự án 2MW ở miền Nam
California, Mỹ.
Hệ thống phao tiêu chìm AWS
Hệ thống phao tiêu chìm AWS.
Ở Công ty AWS Ocean Eneny, Scotland người ta phát minh ra hệ
thống máy phát điện mới nhằm biến chuyển động sóng thành điện năng.
Khác với những hệ thống đang tồn tại. Đó là hệ thống phao tiêu nằm
chìm dưới mặt nước, nên không bị ảnh hưởng bởi điều kiện khí hậu trên
mặt biển. Hệ thống phao tiêu ngầm giống như những quả ngư lôi dưới
mặt nước biển chừng 50 mét mà vẫn tạo ra điện năng nhờ sóng biển. Họ
đã thành công năm 2008.
Các hệ thống nổi trên mặt biển dễ bị các trận bão tàn phá, thì hệ thống
chìm của AWS (Aschimedes Wave Swing) đã chế tạo bằng vật liệu sử
dụng như dàn khai thác dầu mỏ ngoài khơi, được đặt ở độ sâu yên tĩnh.
Hệ thống tạo ra năng lượng nhờ sóng biển từ xa, qua các biến thiên áp
suất sinh ra do biến đổi của cột nước.

Hệ thống phao tiêu AWS là một xi lanh dài 35 mét, rộng 10 mét chứa khí
nén bên trong khiến phao không chìm, nửa trên chỉ chuyển động theo
chiều thẳng đứng. Khi sóng lướt qua, sự tăng khối lượng nước làm gia
tăng áp suất cột nước và phần bên trên hệ thống bị đẩy xuống dưới. Giữa
hai đợt sóng, cột nước hạ xuống, áp suất hạ theo làm nổi lên phần trên
của hệ thống. Chuyển động bơm biến thành điện năng. Điện được chuyển
tải qua cáp ngầm, lên hòa vào lưới điện quốc gia.
Kiểu Anaconda (con rắn).
Mọi công nghệ phát điện, khi đưa ra đều bị chặn bởi giá thành, thì
Anacondaa là công nghệ có ưu thế về giá thành thấp, lại tạo ra nguồn
năng lượng sạch, thân thiện với môi trường.
Công nghệ Anaconda được mô tả như sau: Một ống cao su dài khoảng
200 mét, hai đầu bịt kín, bên trong chứa đầy nước. Được neo ngay dưới
bề mặt nước biển, một đầu hứng lấy các đợt sóng. Sóng đập vào một đầu
của thiết bị tạo sức ép hình thành nên “sóng phình” (do áp lực chất lỏng
do động lên xuống bởi sóng, trong mỗi ống) bên trong ống. Khi có sóng
phình chạy qua ống, đợt sóng biển tạo ra nó chạy dọc phần ngoài của ống
cùng một tốc độ, tạo thêm sức ép lên ống, khiến sóng phình ngày càng
lớn hơn. Liền đó sóng phình làm quay turbin nằm ở đầu còn lại của ống
cao su. Năng lượng (điện) được tạo ra thì chuyển lên bờ qua cáp ngầm.
Ống cao su, rất nhẹ, không cần khớp nối, không, chi phí bảo trì, hỏng hóc
gần bằng không.
2. QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỄN
a. Lịch sử
Các bằng sáng chế đầu tiên để tận dụng năng lượng từ sóng biển ngày có từ
năm 1799 và đã được nộp tại Paris bởi Girard và con trai của ông. Từ 1855-
1973 có 340 bằng sáng chế đã được nộp tại Vương quốc Anh. Một ứng dụng
ban đầu của làn sóng điện là một thiết bị xây dựng vào khoảng năm 1910 bởi
Bochaux-Praceique cho đèn và điện năng cho nhà của ông ở Royan, gần
Bordeaux ở Pháp. Nó chứng tỏ rằng đây là lần đầu tiên nước Oscillating Cột

loại thiết bị năng lượng sóng . Từ 1855-1973 có 340 bằng sáng chế đã được
nộp riêng rẽ tại Vương quốc Anh
Khoa học hiện đại đã theo đuổi năng lượng sóng tuy nhiên tiên phong là thí
nghiệm của Yoshio Masuda trong thập niên 1940. Ông đã thử nghiệm những
khái niệm khác nhau của các thiết bị năng lượng sóng trên biển, với hàng
trăm đơn vị được sử dụng để chuyển hướng đèn điện. Trong số này đã có
khái niệm chiết điện từ các chuyển động góc tại khớp của một mảng khớp
nối, được đề xuất bởi Masuda trong năm 1950
Quan tâm về năng lượng sóng được thúc đẩy bởi các cuộc khủng hoảng dầu
mỏ vào năm 1973. Một số nhà nghiên cứu trường đại học đã kiểm tra chéo
tiềm năng tạo ra điện từ sóng biển, trong đó đáng chú ý là Stephen Salter từ
Đại học Edinburgh, Kjell Budal và Johannes Falnes từ Viện Công nghệ Na
Uy (nay sáp nhập vào Đại học Khoa học và Công nghệ Na Uy), Michael E.
McCormick từ Học viện Hải quân Hoa Kỳ, David Evans từ Đại học Bristol,
Michael Pháp từ Đại học Lancaster, John Newman và Chiang C.Mei từ MIT.
Trong những năm 1980, khi giá dầu đi xuống, làn sóng tài trợ năng lượng từ
sóng đã giảm mạnh. Tuy nhiên, một vài nguyên mẫu đầu tiên của thế hệ đã
được thử nghiệm trên biển. Gần đây, từ sau vấn đề biến đổi khí hậu, đó lại là
một thế giới quan tâm phát triển năng lượng tái tạo, bao gồm các sóng năng
lượng
b. Hiện đại
Các thiết bị sóng điện nói chung được phân loại theo phương pháp được sử
dụng để thu năng lượng của sóng. Chúng cũng có thể được phân loại theo vị trí
và hệ thống thu sóng. Các loại phương pháp gồm điểm hấp thụ hoặc phao; bề
mặt sau hoặc Attenuator; terminator, lót tuyên truyền sóng vuông góc với; dao
động cột nước; và overtopping. Địa điểm là bờ biển, gần bờ và ngoài khơi. Các
loại thiết bị thu điện bao gồm: piston máy bơm thủy lực, máy bơm vòi
elastomeric, bơm-chuyển hướng tới-bờ, tuabin thủy điện, tuốc bin khí, máy phát
điện tuyến tính. Một số các mẫu thiết kế kết hợp parabol phản xạ như là một
phương tiện để tăng năng lượng sóng tại điểm thu. Những hệ thống này sử dụng

để thu những chuyển động của sóng để thu năng lượng.
Đây là những mô tả của một số hệ thống điện sóng:
Mặt trước của máy pelamis thông qua một làn sóng tại Wave Agucadoura Park
Wave Dragon nhìn từ phản xạ, mẫu thử nghiệm
• Tại Hoa Kỳ, Hợp tác xã Tây Bắc Thái Bình Dương đang tài trợ việc xây
dựng một nhà máy năng lượng sóng điện thương mại ở Reedsport,
Oregon .Dự án sẽ sử dụng các công nghệ PowerBuoy Ocean Power
Technologies trong đó bao gồm các mô đun, phao trên biển. Việc tăng và
giảm của sóng làm di chuyển các phao giống như cơ cấu tạo ra năng
lượng cơ học và năng lượng đó được chuyển thành điện và chuyển đến bờ
biển qua một đường dây ngập. Một phao 40kW có đường kính 12 feet (4
m) và dài 52 feet (16 m), với khoảng 13 feet của các đơn vị bề mặt đại
dương. Sử dụng hệ thống neo ba điểm, chúng được thiết kế để được cài
đặt ở ngoài khơi từ 1-5 dặm (8 km), ở độ sâu 100-200 feet (60 m).
• Một ví dụ của một thiết bị bề mặt là pelamis chuyển đồi Năng lượng
Sóng. Những đoạn của thiết bị khớp với các chuyển động của sóng, mỗi
chuyển động va đập giữa sóng biển và đoạn tiếp theo, tạo ra áp lực đẩy
dầu tới 1 piston thủy lực kéo theo một động cơ thuỷ lực. Cỗ máy dài và
hẹp (giống như con rắn ) và các điểm vào sóng; nó attenuates sóng, thu
thập năng lượng nhiều hơn hồ sơ thu hẹp của nó cho thấy. Những phần
của nó khớp ổ đĩa nội bộ máy phát điện thủy lực (thông qua việc sử dụng
các máy bơm và bình xạc điện).
• Với Wave Dragon, những "cánh tay" chuyển đổi năng lượng sóng lớn tập
trung vào nhữngt đợt sóng ở trên đoạn nối vào một bể chứa ngoài khơi.
Nước trở về với biển bởi trọng lực thông qua máy phát điện thủy điện.
• Máy chuyển đổi năng lượng Sóng ở giai đoạn đầu được phát triển bởi
công ty Checkmate SeaEnergy của Vương quốc Anh . Nó gồm 200 mét
ống cao su dài chìm dưới nước. Những con sóng đi qua sẽ kích động một
làn sóng bên trong các ống, mà sau đó sẽ truyền xuống các bức tường của
nó, lái một tua bin ở cuối.

• AquaBuOY [Dịch là Phao Đại dương dc ko?]được thực hiện bởi Cty
Năng lượng Finavera Renewables. Năng lượng dc chuyển giao bằng cách
chuyển đổi các thành phần thẳng đứng của sóng động lực năng lượng vào
áp lực nước biển bằng phương tiện của vòi bơm 2 thì. Áp lực nước biển
là thành phần chính trong một hệ thống chuyển đổi bao gồm một tuabin
điều khiển một máy phát điện. Năng lượng này được truyền đến bờ bằng
đường dẫn an toàn dưới đáy. Sản xuất sóng điện thương mại sử dụng
công nghệ AquaBuOY đang bắt đầu xây dựng cơ bản ở Bồ Đào Nha
Công ty có các dự án quy hoạch 250 MW hoặc đang được phát triển trên
bờ biển phía tây của Bắc Mỹ.
• SeaRaser, được xây dựng bởi Alvin Smith, sử dụng một kỹ thuật hoàn
toàn mới (bơm) tập hợp các năng lượng sóng
• Một thiết bị gọi là Ceto, hiện đang được thử nghiệm Fremantle, Tây Úc,
[28] bao gồm một piston bơm đơn gắn vào đáy biển, với một phao được
buộc vào piston. Sóng làm phao lên và xuống, tạo ra áp lực nước, chạy
trong đường ống dẫn tới một cơ sở trên bờ để chạy máy phát điện thuỷ
lực hoặc chạy quá trình đảo ngược khử nước thẩm thấu
• Một loại sóng phao, sử dụng polymeres đặc biệt, đang được phát triển bởi
SRI
• Wavebob là một Công ty Ailen đã tiến hành thử nghiệm ở một số đại
dương.
• Chuyển đổi năng lượng sóng Oyster là một thiết bị năng lượng sóng thuỷ
điện, hiện đang được phát triển bởi Aquamarine Power. Thiết bị năng
lượng sóng bắt năng lượng sóng ở gần bờ và chuyển đổi nó thành điện
năng sạch để sử dụng. Hệ thống này bao gồm một nắp cơ khớp nối với
đáy biển ở độ sâu khoảng 10m. Mỗi làn sóng di chuyển qua các cánh
piston thủy lực để cung cấp nước áp lực cao thông qua một đường ống
dẫn đến một tuabin trên bờ đó tạo ra điện. 11/2009, 1 quy mô đầy đủ
Oyster đã bắt đầu sản xuất năng lượng khi nó được tung ra tại Trung tâm
Năng lượng Hải Dương châu Âu (EMEC) trên Orkney

• Ocean Energy đã phát triển các OE_bouy và đã hoàn thành (9/2009) một
năm để thử nghiệm trên biển trong một phiên tòa hình thức thử nghiệm
theo quý. OE_bouy này chỉ có một phần di chuyển.
• Các dự án Lysekil được dựa trên một khái niệm với một máy phát điện
trực tiếp hướng tuyến tính được đặt trên đáy biển. Máy phát điện này
được kết nối với một phao ở bề mặt thông qua một đường thẳng. Sự
chuyển động của phao sẽ chạy các máy phát. with potentially a smaller
need for maintenance. Ưu điểm của thiết lập này là một hệ thống cơ khí ít
phức tạp hơn với một tiềm năng cần nhỏ hơn để bảo trì. Một trong những
nhược điểm là một hệ thống điện phức tạp hơn.
• Một công ty ở Úc, Oceanlinx, đang phát triển một công nghệ-nước sâu để
tạo ra điện từ, dự đoán dài dao động bước sóng. Oceanlinx gần đây đã bắt
đầu tiến trình cài đặt của một cuộc thử nghiệm chứng minh lần thứ ba,
mạng lưới-đơn vị kết nối 2,5 MW gần cảng Kembla, gần Sydney, Úc,, hệ
thống dự kiến sẽ được truy cập trực tuyến vào đầu năm 2010, khi năng
lượng của nó sẽ được kết nối với lưới điện của Úc. Các mãu máy nhỏ hơn
nhiều thế hệ đầu tiên nguyên mẫu đơn vị, trong hoạt động từ năm 2006,
hiện đang được tháo rời.
3. ƯU ĐIỂM VÀ KHUYẾT ĐIỂM
a. Ưu điểm
Nguồn năng lượng vô tận
b. Khuyết điểm
• Không ổn định: hầu như tất cả các nguồn năng lượng tái tạo đều có
tính chất này, rất dễ nhận biết tính chất này của nguồn năng lượng
gió, năng lượng mặt trời, năng lượng sóng biển, năng lượng thủy
triều … và khó nhận biết hơn một chút ở nguồn năng lượng thủy
điện. Chính vì vậy mà khi hoạch định chính sách phát triển năng
lượng quốc gia, không thể chỉ xây dựng trên các nguồn năng lượng
có tính ổn định kém này.
• Mật độ năng lượng thấp: điều này cũng dễ nhận biết, quy mô, diện

tích chiếm đất, phạm vi ảnh hưởng của các dự án sử dụng năng
lượng tái tạo bao giờ cũng lớn hơn nhiều so với các nguồn năng
lượng truyền thống. Trong khi đó công suất đặt và nhất là công suất
đảm bảo lại nhỏ.
• Kỹ thuật khai thác phức tạp, đòi hỏi công nghệ cao: đây là đặc
điểm ứng với nguồn năng lượng gió, năng lượng mặt trời, năng
lượng sóng biển, năng lượng thủy triều.
• Chi phí vận hành bảo dưỡng cao: vì công suất đơn vị của tổ máy
không cao, sản lượng điện thấp, khu vực lắp máy rộng … nên chi
phí vận hành tăng cao với đa số các nguồn năng lượng tái tạo.
4. TRIỄN VỌNG PHÁT TRIỄN TRONG TƯƠNG LAI
Châu Âu, lãnh đạo hiện nay trong công nghệ năng lượng thay thế, đang bắt
đầu để đạt được một chỗ đứng tốt trong làn sóng điện. Gần đây, công ty năng
lượng thủy triều Anh [Lunar Energy], đã đồng ý để xây dựng lắp đặt điện
năng thủy triều lớn nhất thế giới tại Hàn Quốc với giá 500 triệu bảng
300 tua bin cao 60 foot [1 foot = 30,48cm] sẽ đặt trên đáy biển và sử dụng
năng lượng từ các dòng thủy triều để xoay tua bin để tạo ra điện. Họ hy vọng
sẽ được tạo ra đủ điện cho 200.000 căn nhà vào năm 2015.
OpenHydro của Ireland và RWE của Đức ở không xa phía sau. Một số công
nghệ khai thác thủy triều của họ, những người khác sử dụng sóng trên bờ
biển để làm xoay tua bin. Cho đến nay, cả hai công ty có cài đặt thử nghiệm
tại các đại dương, hy vọng để chứng minh rằng sự tác động đến hệ sinh thái
của họ là tối thiểu và các cài đặt có thể tồn tại trong điều kiện biển khắc
nghiệt nhất.
Venture Capitalists đặc biệt vui mừng về sự tăng trưởng trong ngành công
nghiệp này và đang đầu tư số tiền chưa từng có vào đây. công ty VC tin rằng
làn sóng điện sẽ đại diện cho 20% năng lượng của châu Âu vào năm 2020,
so với 40% dự báo của năng lượng gió.
Ngày 02/09/2009 tại SOUTHPOINTE, Pa., (BUSINESS WIRE) – ANSYS,
Inc. (NASDAQ: ANSS), công ty hàng đầu thế giới trong lĩnh vực phần mềm mô

phỏng và thiết kế tối ưu hóa quá trình phát triển sản phẩm đã tuyên bố rằng
phần mềm của ANSYS đang biến nguồn năng lượng vô tận từ sóng đại dương
thành điện năng. Công ty trách nhiệm hữu hạn Grean Ocean Energy- một công
ty về năng lượng tái tạo có trụ sở tại Anh , đang sử dụng công nghệ của ANSYS
để chế tạo các thiết bị chắc chắn sẽ tạo ra năng lượng tái tạo từ sự chuyển động
của đại dương. Quá trình phát triển phức tạp của dự án này bao gồm các yêu cầu
khắt khe về kỹ thuật, điều kiện môi trường và thời hạn giao sản phẩm. Green
Ocean Energy nhận thấy các công cụ mô phỏng tiên tiến của ANSYS là một yếu
tố vô cùng quan trọng góp phần đưa sản phẩm ra thị trường kịp thời và tiết kiệm
chi phí.
Với chi phí nhiên liệu và những lo ngại đối với môi trường ngày càng gia tăng,
chính phủ và các tổ chức trên toàn thế giới đang tập trung tìm kiếm các nguồn
năng lượng thay thế sạch, an toàn và bền vững để sản xuất điện năng. Green
Ocean Energy đang chế tạo hai thiết bị tiên tiến tên là Ocean Treader và Wave
Treader để khai thác năng lượng sóng ở vùng biển bắc Đại Tây Dương. Chúng
được thiết kế để thả nổi trên mặt biển và khi có sóng thì các cánh tay nổi gắn
kèm sẽ di chuyển lên xuống để chạy máy phát điện đặt trên đó. Điện được đưa
trở lại đất liền nhờ đường dây cáp ngầm dưới biển. Mỗi thiết bị này có thể tạo ra
500 KW điện - đủ để phát điện cho 125 hộ gia đình - vì vậy một hệ thống gồm
30 thiết bị như vậy sẽ tạo ra được 15 MW.

Hình 1- Ocean Treader, thiết bị do Green Ocean Energy phát triển, được tối ưu
hóa nhờ sử dụng phần mềm ANSYS
Các công cụ phân tích cấu trúc và thủy động lực học của ANSYS đang được áp
dụng để giải quyết một trong những thách thức cơ bản: cân bằng giữa độ bền
kết cấu và giới hạn về trọng lượng. Với tuổi thọ thiết kế dự kiến là 25 năm, các
thiết bị này phải chịu được sóng lớn và gió mạnh; ngược lại, cấu trúc phải đủ
nhẹ để tiết kiệm chi phí sản xuất và cho phép nổi trên mặt nước.
Ông George Smith, Giám đốc quản lý của Công ty Green Ocean Energy phát
biểu : “Do chi phí để dựng mỗi mô hình mẫu là hơn 3.000.000 $ và mất rất

nhiều thời gian nên không thể tiến hành nhiều chu trình kiểm tra phần cứng và
tái thiết kế. Tính năng xây dựng mô hình ảo ở những công cụ của ANSYS đã và
đang trở thành một yếu tố vô cùng quan trọng góp phần giúp các sản phẩm tạo
ra sản lượng tối đa cũng như hoạt động có hiệu quả trong thời gian dài. Kết quả
là, kỹ thuật mô phỏng đang giúp công ty chúng tôi đáp ứng mọi yêu cầu kỹ
thuật, thời hạn và mục tiêu kinh doanh . "

Hình 2- Ứng suất phân bố trên cánh tay của Ocean Treader
Hình 3 - Biến dạng xà căng nâng thiết bị Ocean Treader an toàn dưới nước
Mặc dù ý tưởng tận dụng năng lượng sóng đã thu hút được khả năng sáng tạo
trong nhiều thế kỷ qua nhưng mãi đến gần đây người ta mới có thể khai thác lợi
nhuận từ nguồn năng lượng mới này. Ông Dipankar Choudhury, Phó giám đốc
bộ phận kế hoạch và chiến lược sản phẩm của công ty ANSYS đã phát biểu:
“Chúng ta phải vượt qua những khó khăn lớn về kĩ thuật để chế tạo ra một hệ
thống phát điện kinh tế, hiệu quả, đáng tin cậy chạy bằng sóng đại dương và có
thể sản xuất hàng loạt. Công ty Green Ocean Energy đã thành công trong việc
sử dụng các giải pháp phần mềm của ANSYS để đạt được mục tiêu kinh doanh
của mình đồng thời góp phần cải thiện môi trường. Vì công nghệ của chúng tôi
cho phép kiểm tra hoạt động chi tiết của các mẫu thiết kế nên rất lý tưởng đối
với nghiên cứu chế tạo nhiều loại sản phẩm có lợi cho môi trường như phát
minh ra ô tô sử dụng năng lượng xanh và tiêu hao ít nhiên liệu, dò tìm chất ô
nhiễm, tăng hiệu quả xử lý nước thải, tối đa hóa sản xuất năng lượng từ nhiên
liệu hóa thạch thiết kế các tòa nhà an toàn và chắc chắn hơn. ANSYS cung cấp
các giải pháp phần mềm đã được chứng minh là có thể giúp các tổ chức trở nên
xanh hơn, sạch hơn. "
5. KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG Ở VIỆT NAM
Các kết quả tính toán cho thấy, năng lượng sóng dọc dải ven bờ của Việt
Nam rất phong phú. Dòng năng lượng trung bình yếu nhất đạt 15kW/m,
mạnh nhất 30kW/m. Cụ thể Vịnh Hạ Long - Quảng Ninh, Vịnh Gành Rái
ở Bà Rịa - Vũng Tàu hội tụ đủ ba yếu tố: Mật độ năng lượng GWh/km,

tiềm năng GWh, hiệu suất GWh/km để xây dựng nhà máy thủy điện, thủy
triều.
Năng lượng biển của Việt Nam nhiều hay ít? (tamnhin.net)
Để trả lời câu hỏi này PV đã phỏng vấn Phó Giáo sư, Tiến sĩ Nguyễn Mạnh
Hùng, Trung tâm Khảo sát, Nghiên cứu, Tư vấn Môi trường biển thuộc Viện Cơ
học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Ông là chuyên gia lão luyện về
động lực học biển ở nước ta.
Nước ta có bờ biển dài trên 3.200 km, đứng thứ 32 trong tổng số 156 quốc gia
có biển. Nhưng liệu tiềm năng năng lượng biển của Việt Nam có tương xứng
với chiều dài không và hành trình nghiên cứu khai thác nguồn lợi đó đã tiến đến
đâu, thưa Tiến sĩ?
Tiến sĩ Nguyễn Mạnh Hùng (TS NMH): Chúng tôi vừa thực hiện xong đề tài
cấp nhà nước về nghiên cứu các nguồn năng lượng, chủ yếu là đề xuất các giải
pháp trên vùng biển Việt Nam. Đó là đề tài mang mã số KC. 09.19/06-10
“Nghiên cứu đánh giá tiềm năng các nguồn năng lượng biển chủ yếu và đề xuất
các giải pháp khai thác”. Như chúng ta đã biết, mặc dù trước đây chúng ta vẫn
được coi là một nước có nguồn năng lượng rất lớn như than, dầu. Nhưng đến
nay ta đã biết là các nguồn này đã cạn kiệt, chúng ta vừa phải nhập than của các
nước trong khu vực Đông Nam Á. Cho nên đề tài của chúng tôi có mục tiêu
chính là tìm ra nguồn năng lượng mới có khả năng tái tạo, không gây ô nhiễm
không khí rồi đề ra các biện pháp khai thác.
Nói về năng lượng biển thì tất cả các nguồn năng lượng tái tạo như là gió, sóng,
thủy triều, dòng chảy và năng lượng nhiệt biển, kể cả năng lượng bức xạ trên
biển, đều là đối tượng nghiên cứu của chúng tôi. Nhưng do thời gian và kinh phí
có hạn nên chúng tôi tập trung vào các nguồn năng lượng biển chính là năng
lượng gió trên biển, năng lượng sóng trên biển và năng lượng bức xạ trên biển.
Ở trên biển thì năng lượng gió có tiềm năng rất lớn so với năng lượng gió trên
đất liền. Nếu biết khai thác gió trên biển thì chúng ta sẽ có một nguồn năng
lượng dồi dào hơn rất nhiều so với trên đất liền.
Chúng ta cũng biết, gió sinh ra sóng. Hai nguồn năng lượng này có sự tương

quan với nhau. Vùng nào có nguồn năng lượng gió mạnh thì chắc chắn sóng sẽ
mạnh. Tuy nhiên, công nghệ khai thác năng lượng gió và năng lượng sóng khác
nhau.
Qua kết quả nghiên cứu chúng tôi thấy có hai nguồn năng lượng khả quan nhất
đối với chúng ta. Thứ nhất là năng lượng gió, thứ hai là năng lượng sóng. Năng
lượng gió có thế mạnh là đã được nghiên cứu khá lâu đời. Công nghệ của nó
phát triển rất mạnh, tuốc bin gió đã có các loại thế hệ ba và công suất tới 20
MW, rất lớn. Trong khi năng lượng sóng mới phát triển nhưng sóng có tiềm
năng rất lớn.
Đặc biệt, chúng ta có vùng bờ biển rất dài, cho nên cả hai nguồn năng lượng đấy
là hai nguồn năng lượng chính. Mỗi nguồn năng lượng có một thế mạnh nhưng
trước mắt theo chúng chúng tôi đánh giá thì có lẽ chúng ta sẽ khai thác nguồn
năng lượng gió trước, xong rồi mới đến năng lượng sóng.
Khai thác các nguồn năng lượng truyền thống, chúng ta gây ô nhiễm rất lớn đối
với môi trường. Năng lượng tái tạo chẳng phải hoàn toàn không gây ô nhiễm mà
là gây ô nhiễm rất ít đối với không khí và biển.
Xin Tiến sĩ cho biết cụ thể hơn ưu thế về năng lượng biển ở từng khu vực của
nước ta?
Sau khi nghiên cứu, tiến hành đo đạc hiện trường rồi tính toán, chúng tôi xây
dựng bản đồ và chúng tôi phát hiện hai vùng có tiềm năng năng lượng sóng, gió
lớn nhất là vùng giữa Vịnh Bắc Bộ, ví dụ đảo Cô Tô, Bạch Long Vĩ. Vùng lớn
hơn nữa là ngoài khơi của Nam Trung Bộ (Bình Thuận, Ninh Thuận). Theo tiêu
chí đánh giá năng lượng của Tổ chức Khí tượng thế giới, Vịnh Bắc Bộ được coi
là vùng có năng lượng gió tốt, còn vùng ven bờ Nam Trung Bộ thì được xếp
hạng rất tốt. Tiềm năng sóng cũng tương tự như vậy. Nếu khai thác năng lượng
gió biển ở Việt Nam thì chắc chắn phải xây dựng trang trại năng lượng gió ở hai
vùng đấy.
Trang trại khai thác gió
Nhưng nên khai thác ở bờ biển Nam Trung Bộ trước. Bởi vì gió ở trên biển
mạnh hơn nhưng muốn làm được một cái chân đế có máy phát điện bằng sức

gió thì việc xây dựng ở dưới biển tốn kém hơn nhiều so với trên đất liền. Cho
nên vùng ven bờ Nam Trung Bộ chắc chắn sẽ được khai thác đầu tiên.
Về năng lượng thủy triều thì chúng ta có hai vùng khả quan. Thứ nhất là Quảng
Ninh, có thủy triều lên đến 4 mét. Thứ hai là ở Đồng bằng Nam Bộ, thủy triều
vào khoảng 3 mét. Nhưng thực ra thủy triều 3 hoặc 4 mét nước thì cũng không
tự tạo ra dòng điện để đưa vào lưới điện được mà còn cần những yếu tố khác
nữa. Chúng tôi cho rằng ở Việt Nam năng lượng thủy triều nên được khai thác
dưới dạng cục bộ, ví dụ những nhà máy năng lượng nhỏ để phục vụ cho từng
đảo. Chúng ta chưa thể sớm khai thác năng lượng thủy triều ở quy mô công
nghiệp.
Tiến sĩ và các cộng sự đã áp dụng phương pháp gì để nghiên cứu tiềm năng
năng lượng biển ở Việt Nam, kết quả đạt được như thế nào?
Về phương pháp thực hiện đề tài thì chúng tôi có nguyên lý nghiên cứu cơ bản,
tức chúng tôi đo đạc, thực nghiệm, sau đó tính toán và kết quả cuối cùng là đánh
giá tiềm năng thể hiện trong các tập bàn đồ. Ví dụ, tập bản đồ tiềm năng năng
lượng gió, năng lượng sóng, năng lượng bức xạ, năng lượng thủy triều trên
biển.
Công việc của chúng tôi rất tỉ mỉ. Chẳng hạn, gió biến đổi ở độ cao khác nhau
cho nên muốn nghiên cứu được năng lượng gió thì chúng tôi phải đo ở các tầng
khác nhau. Kể cả sóng cũng như vậy, chúng tôi phải đi đo sóng trong các mùa
khác nhau thì mới có kết quả chính xác. Từ góc độ số liệu đo được chúng tôi đã
điều chỉnh các mô hình tính toán và chúng tôi thu thập các chế độ gió trong
mạng lưới khí tượng toàn cầu. Từ đấy chúng tôi đã tính toán, xây dựng các tập
bản đồ tiềm năng năng lượng gió, tiềm năng năng lượng sóng, năng lượng thủy
triều ở trên Biển Đông và đặc biệt là chi tiết ven bờ Việt Nam.
Chúng tôi mới thực hiện được các nghiên cứu cơ bản, đưa ra tập bản đồ tiềm
năng, đánh giá các vùng có tiềm năng lớn nhất, còn đến khi khai thác thì chúng
ta phải có những nghiên cứu chi tiết hơn. Mặc dầu vậy công việc của chúng tôi
rất quan trọng vì những nhà đầu tư khi muốn xây dựng các trạm tạo năng lượng
từ gió thì sẽ phải tham khảo các bản đồ của chúng tôi để biết được vùng nào là

có tiềm năng nhất.
Về công nghệ khai thác thì chúng ta đang áp dụng công nghệ nước ngoài, thí dụ
Đức là nước sản xuất tua bin rất mạnh. Các thiết bị của chúng ta đều nhập từ
Đức.
Theo tôi nghĩ thì hiện giờ đã có thể ứng dụng kết quả nghiên cứu của chúng tôi
rồi. Bởi vì năng lượng gió trên biển bao gồm cả bờ biển cho đến trên mặt biển,
nhất là hiện giờ ở bờ biển Nam Trung Bộ đã có trang trại khai thác, khai thác
năng lượng gió rất lớn và những trang trại ấy nằm trên bờ biển. Cho nên các nhà
đầu tư ngay từ bây giờ đã có thể ứng dụng được các tài liệu của chúng tôi. Còn
năng lượng sóng biển thì cần một thời gian nữa, khoảng 10 năm, may ra chúng
ta mới có thể có được các trang trại khai thác sóng tương tự như trang trại khai
thác gió hiện nay.
Tôi cho là việc áp dụng mỗi một công nghệ mới đòi hỏi sự quá độ cũng như
nhận thức của các nhà quản lý, nhân dân và các nhà khoa học và các công trình
nghiên cứu như của chúng tôi. Thế nên tôi cho rằng sự phát triển của chúng ta
cũng phù hợp với lịch sử. Hiện giờ chúng ta có một số trang trại khai thác gió
đã được nối mạng và đã đưa nguồn năng lượng đó vào lưới điện quốc gia.