Năng lượng sóng biển Việt Nam

Năng lượng sóng biển Việt Nam
Khoa Điện – Điện tử sưu tầm, Nguồn:
Công nghệ khai thác năng lượng sóng biển, nhằm góp phần hạn chế tối đa sự
phát thải khí CO2 vào môi trường sống. Nhiều quốc gia đã có nhà máy điện dùng năng
lượng sóng biển. Việc này có thể áp dụng tốt ở vùng biển nước ta, theo số liệu khảo sát
của Viện Năng lượng, Viện Khoa hoc, công nghệ Việt Nam.
Sóng biển tạo ra nguồn năng lượng vô tận. Các kết quả tính toán cho thấy năng
lượng sóng dọc dải ven bờ của nước ta 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, Bà Rịa - Vũng Tàu hội tụ đủ ba yếu tố: Mật độ năng lượng GWh/km2; tiềm năng
GWh; hiệu suất GWh/km. Đủ điều kiện để xây dựng nhà máy thủy điện thủy triều.
Đã có nhiều nước trên thế giới đang khai thác nguồn năng lượng sạch này góp
phần tích cực, mục đích giảm phát thải CO2 bằng các công nghệ thiết bị dưới đây:

Mô hình khai thác năng lượng sóng biển
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.
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.

Cấu tạo của module biến đổi năng lượng
2. Hệ thống phao tiêu
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 nổi AquaBuOY
Hệ thống phao tiêu chìm AWS

Hệ thống phao chìm
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. Và còn một số hệ thống thiết bị khai thác năng lượng sóng để chạy máy
phát điện khác, sẽ giới thiệu sau. Số liệu đưa vào tính toán là các kết quả tính toán chế
độ trường sóng ven bờ phục vụ xây dựng công trình biển của đề tài cấp Nhà nước
KHCN–06-10 “Cơ sở khoa học và đặc trưng kĩ thuật đới bờ phục vụ xây dựng công

trình biển ven bờ” bao gồm phân bố độ cao và chu kì sóng.
Xây dựng những nhà máy thủy điện theo những mô hình trên đây là góp phần
tích cực giảm phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính, đồng thời tạo nênnguồn năng lượng
mới khi mà than đá và dầu khí ngày một cạn kiệt, và nguồn năng lượng sinh học, làm
ảnh hưởng đến vấn đề an ninh lương thực.
* Nguyễn Dược (Bài viết trích dẫn từ “Tình hình điều tra, khảo sát một số công
nghệ khai thác tiềm năng năng lượng sóng biển, thủy triều ở Việt Nam” .
KT. Theo: Vietnamnet
3

4
1
3
2
7
9
8
10
11
13
14
14
15
16
4
17
18 19
20
21
22

20
24
21
21
12
6 5
12
5
23
25
Ø62
H8
js7
Ø25js6
Ø52H7
Ø52H7
Ø25js6
Ø47
H8
js7
Ø330
Ø246
H9
h9
Ø47
H7
js7
Ø24
H9
d9

0,29
1000
Ø62
H9
f9
Một số kết quả trong nghiên cứu phát triển năng lượng mới
(năng lượng biển)

Th.S Nguyễn Chí Cường- Giám đốc,
K.S Nguyễn Hoàng Giang
Trung tâm Nghiên cứu Thuỷ khí, Viện Nghiên cứu Cơ khí
1. Dẫn nhập
Trong những năm gần đây, do nhu cầu phát triển kinh tế và sự cải thiện
trong mức sống, nhu cầu năng lượng tiêu thụ trong nước tăng cao, trong khi các
nguồn năng lượng truyền thống như thủy điện, nhiệt điện… đã được khai thác hết
tiềm năng. Trước bối cảnh trên, Nhà nước đã thực thi nhiều biện pháp để đảm bảo
an ninh năng lượng trong nước, bên cạnh tiết kiệm và sử dụng điện năng hiệu quả,
thì tìm kiếm nguồn năng lượng mới hiện là một trong những ưu tiên hàng đầu.
Chính phủ đã có nhiều chủ trương chính sách phát triển năng lượng mới,
năng lượng tái tạo, thể hiện trong Quy hoạch điện VII -2011do Thủ tướng chính
phủ phê duyệt đã xác địnhđến n
ăm 2030, năng lượng mới, năng lượng tái tạo sẽ
chiếm 4,5 ÷ 6% tổng điện năng cung cấp. Theo định hướng phát triển của Chính
phủ, Viện đã có nhiều năm hoạt động trong nghiên cứu phát triển năng lượng mới.
Trong nội dung dưới đây, chúng tôi sẽ giới thiệu một vài kết quả tiêu biểu mà Viện
đã đạt được trong quá trình nghiên cứu, phát triển năng lượng bi
ển trong những
năm qua.
2. Năng lượng thủy triều
Năm 2008, Viện chủ trì thực hiện đề tài

nghiên cứu cấp Bộ Công Nghiệp (cũ) “Thiết
kế, chế tạo tổ máy thủy điện cực nhỏ cột nước
thấp, phù hợp với điều kiện làm việc ở môi
trường nước biển để khai thác nguồn năng
lượng thủy tri
ều phát điện phục vụ dân sinh
vùng hải đảo Quảng Ninh”, mã số 102- 07
RD/HĐ - KHCN, thời gian thực hiện là 12
tháng.
Đề tài xuất phát từ nhu cầu thực tế,
điện áp lưới quốc gia chưa thể vươn tới hải
đảo, để phục vụ nhu cầu sử dụng điện năng
trong công việc và sinh hoạt hàng ngày, nhân
dân hải đảo này phải sử dụng máy phát điện
diezen, giá thành cao, với thời gian hạn chế.
Đầm nuôi hải sản ở khu vực này hoạt
động theo phương thức quảng canh, khi nước
thuỷ triều lên, mở cửa phai để dẫn tôm, cá…
vào trong đầm, khi nước thuỷ triều rút thì dong
Hình 1. Kết cấu tổ máy phát điện
bằng năng lượng thủy triều.
4

bớt dần nước ra, đầm không tháo cạn nước hoàn toàn. Nhóm thực hiện Đề tài đã đề
xuất giải pháp tận dụng trênh lệch mực nước trong và ngoài khi nước bên rút đi do
thủy triều để phát điện.
Sau khi khảo sát nhu cầu tiêu thụ năng lượng thực tế của các đầm cũng như
các yếu tố khách quan, chủ quan khác, nhóm thực hiện Đề tài đã chọn cỡ công suất
của trạ
m phát điện là 03x1 kW (Hình 1). Sau quá trình khảo sát, nhóm thực hiện

Đề tài đã thống nhất được với chính quyền địa phương chọn đầm Ông Lão số 7,
thuộc khu vực đầm Nhà Mạc, thuộc xã Phong Cốc, huyện Yên Hưng làm nơi lắp
đặt, khảo nghiệm thiết bị.

Khi máy phát hoạt động



Khi máy phát không hoạt động




Hình 2. Sơ đồ khối hoạt động của trạm phát đi
ện bằng năng lượng thủy triều

Thiết bị phát điện bằng năng lượng thủy triều hoạt động tốt, được hộ dân sử
dụng và chính quyền địa phương đánh giá cao mặc dù còn một vài hạn chế do
không tính được hết các yếu tố khách quan và chủ quan tác động.



Máy phát điện
Thủy triều
Phụ tải
- Đèn thắp sáng
- Ti vi, radio
- Quạt điện
- Các thiết bị điện khác
- Nạp ắc qui

Ắc qui trữ điện
12 (24) VDC
Bộ đổi điện
220 VAC
Phụ tải
- Đèn thắp sáng
- Ti vi, radio
- Quạt điện
- Các thiết bị điện khác
-N
ạp
ắc
q
ui
Hình 3. Trạm phát điện sử dụng năng
lượng thủy triều (03 tổ máy x1 kW).
5

3. Năng lượng sóng biển
Trong thời gian vừa qua, Viện đã chủ trì thực hiện đề tài nghiên cứu
KH&CN cấp Nhà nước “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống thiết bị phát điện
sử dụng năng lượng sóng biển có công suất 5 ÷ 10 kW” mã số KC.05-17/06-10 với
thời hạn thực hiện là 24 tháng (01/2009 ÷ 12/2010), đây là lĩnh vực rất mới, lần
đầu tiên được đề c
ập tại Việt Nam, trên thế giới nói chung hiện cũng mới chỉ trong
giai đoạn nghiên cứu, phát triển.
Giải pháp khai thác năng lượng sóng biển thành năng lượng điện được phân
định thành nguyên lý khí động; nguyên lý thuỷ động; nguyên lý thuỷ tĩnh; nguyên lý
máy phát điện tĩnh. Qua phân tích, đánh giá ưu, nhược điểm của từng phương
pháp, nhóm thực hiện Đề tài đã lựa chọn phương án nguyên lý thủ

y tĩnh, nhiều
điểm thu nhận năng lượng (xem hình 4 dưới).

Hình 4. Sơ đồ khối của thiết bị phát điện bằng năng lượng sóng biển.

Hình 5. Thiết bị phát điện bằng năng lượng sóng biển.
Thiết bị (Hình 5) bao gồm bộ phận thu nhận năng lượng cơ học từ sóng
biển, module chuyển đổi năng lượng cơ học của sóng thành năng lượng dầu ép,
dầu ép được nạ
p vào bình tích áp, thông qua hệ thống thuỷ lực sẽ cung cấp năng
lượng có áp suất và lưu lượng ổn định cho động cơ thủy lực lai máy phát điện. Bộ
phận thu nhận năng lượng sóng gồm các pontoon (1,3,6) nối với potoon chứa
module chuyển đổi năng lượng (2) bởi các khớp quay theo chiều ngang và đứng,
các pontoon dao động theo sóng trên bề mặt sóng, giữa các pontoon được lắp đặt
các xilanh (bơm thủy l
ực 5,6), chuyển đổi năng lượng chuyển động cơ học thành
6

năng lượng thủy tĩnh. Các chuyển động ở đây chủ yếu do lực Acsimet (lực nổi của
phao) và dao động của phao.






Thiết bị có các thông số chính như sau:
- Công suất phát tổng: P = 10 kW;
- Điện áp phát xoay chiều U= 220 V;
- Dao động điện áp ΔU = 10%;

- Đường kính thân phao : D= 1,2 m;
- Chiều dài thân phao thu nhận: L
t
= 3,5 m;
- Chiều dài thân module năng lượng L
m
= 1,5 m;
- Chiều dài tổng: L = 14 m;
Thiết bị được khảo nghiệm, và vận hành ứng dụng tại biển gần đảo Hòn
Dáu, cung cấp cho đồn bộ đội biên phòng đóng trên đảo. Thiết bị hoạt động tốt,
được các đồng chí chiến sĩ trên đảo đánh giá cao (Hình 7).

Hình 7. Khảo nghiệm thiết bị trên biển
Thiết bị đã được Hội đồng KHCN nghiệm thu cấp nhà nước Nhà nước đánh
giá cao, có ý nghĩa thực tiễn về mặt khoa học, kinh tế xã hội.
Hình 6. Nguyên lý hoạt động và
kết cấu bên trong module chuyển
đổi năng lượng
7

Việc thiết kế, chế tạo, vận hành, thử nghiệm và ứng dụng thành công thiết bị
đã khẳng định được tính khả thi và bước đầu các đơn vị trong nước đã làm chủ
thiết kế, công nghệ chế tạo trong lĩnh vực năng lượng sóng biển, tạo tiền đề phát
triển sâu rộng hơn, tiến đến thương mại hóa sản phẩm này.
Thiết bị có khả
năng ứng dụng rộng rãi cho các hộ tiêu thụ dân sự cũng như
các đơn vị bộ đội đồn chú trên biển, nơi chưa có lưới điện quốc gia.
IV. Lời kết
Qua một thời gian dài nghiên cứu, phát triển, nhận thấy Việt Nam rất có
tiềm năng về năng lượng biển (năng lượng sóng biển, năng lượng thủy triều), đã

được minh chứng. Tuy nhiên, do gậ
p nhiều khó khăn về thời gian, kinh phí … và
các yếu tố khách quan khác, nên kết quả đạt được còn có những hạn chế. Việc
nghiên cứu, ứng dụng năng lượng mới, năng lượng tái tạo hiện nay ở Việt Nam
(ngoại trừ năng lượng gió) mới chủ yếu ở các đề tài đơn lẻ, do các đơn vị nghiên
cứu thực hiện độc lập, chưa phối hợp được v
ới nhau, cũng như thiếu sự hợp tác
quốc tế nên hiệu quả chưa cao, nên cần có thêm những định phướng, giải pháp vĩ
mô… từ Nhà nước, cơ quan chức năng để đạt được các kết quả tốt hơn.