Tin Khoa học - Công nghệ trong nước

Tiềm năng năng lượng sóng khu vực quần đảo Trường Sa

.

Vấn đề đảm bảo năng lượng cho khu vực quần đảo Trường Sa đóng vai trò hết sức quan trọng để hoàn thành nhiệm vụ bảo vệ tổ quốc và đảm bảo sinh hoạt cho các cán bộ chiến sỹ trên đảo. Được thiên nhiên ưu đãi với một tiềm năng năng lượng tái tạo dồi dào, cùng với sự phát triển mạnh của khoa học và công nghệ, các giải pháp sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo trên biển nhằm đảm bảo nguồn điện trên quần đảo là một phương án hợp lý.

Các dạng năng lượng mặt trời, gió sử dụng trên đảo rất hiệu dụng tuy nhiên có một số nhược điểm như công suất nhỏ, đắt tiền (đối với năng lượng mặt trời) và điều kiện thời tiết khắc nghiệt, nhiều bão tố (đối với năng lượng gió). Nhóm nghiên cứu gồm các nhà khoa học thuộc Viện Cơ học và trường Đại học Khoa học tự nhiên đã nghiên cứu tiềm năng năng lượng sóng tại khu vực vùng biển quần đảo Trường Sa và tính toán chi tiết tổng năng lượng sóng trung bình năm cho khu vực nghiên cứu. Trên cơ sở kết quả nhận được, cùng với các đánh giá tác động kinh tế, xã hội và môi trường nhóm nghiên cứu đã lựa chọn loại thiết bị chuyển đổi năng lượng sóng thành điện năng thích hợp cho khu vực quần đảo Trường Sa.

Trường sóng và năng lượng sóng

Các nhà khoa học đã sử dụng mô hình tính sóng thế hệ 3 - SWAN để tính toán trường sóng cho toàn vùng Biển Đông với bước lưới ¼ độ kinh vĩ, sau đó tiến hành lập bản đồ tiềm năng năng lượng sóng cho khu vực Biển Đông trong đó có vùng biển ven bờ và các hải đảo của Việt Nam. Tuy nhiên để tính toán tiềm năng khai thác năng lượng sóng cho khu vực quần đảo Trường Sa các nhà khoa học đã tính toán chi tiết trường sóng bằng cách sử dụng mô hình STWAVE với bước lưới 200m x 200m và đầu vào là trường sóng vùng nước sâu tại biển ngoài khơi nhận được từ mô hình SWAN.

Để đánh giá độ tin cậy của phương pháp tính sóng và năng lượng sóng nhóm nghiên cứu đã so sánh thông lượng năng lượng sóng tại 20 điểm dọc bờ biển Việt Nam, tính theo mô hình SWAN nêu trên và các kết quả tính theo mô hình WAVEWATCH-III (do Viện nghiên cứu khai thác Biển của Pháp – Ifremer công bố trên internet) cho các tháng trong năm, các mùa gió mùa đông bắc, gió mùa tây nam và trung bình năm. Kết quả cho thấy có sự phù hợp khá tốt giữa năng lượng sóng tính theo hai mô hình tính sóng SWAN và WAVEWATCH-III. Điều này chứng minh sự tin cậy của các kết quả tính sóng và tính năng lượng sóng theo mô hình SWAN cho toàn vùng Biển Đông và mô hình STWAVE cho các vùng địa phương.


Vùng tính sóng và năng lượng sóng cho khu vực đảo Trường Sa lớn

Tiềm năng năng lượng sóng vùng đảo Trường Sa lớn

Nhóm nghiên cứu đã đặt 4 điểm khảo sát tại 4 phía Đông Nam, Đông Bắc, Tây Nam, Tây Bắc quanh đảo Trường Sa lớn. Dựa vào các kết quả tính toán về chế độ sóng và năng lượng sóng tại 4 điểm khảo sát và kết quả tính năng lượng sóng cho toàn bộ Biển Đông thấy rằng năng lượng sóng tại khu vực đảo Trường Sa lớn nói riêng và quần đảo Trường Sa nói chung thuộc vào loại mạnh nhất trong các khu vực ven bờ và vùng khơi lãnh thổ Việt Nam. Năng lượng sóng phụ thuộc rõ rệt vào hai mùa gió Đông Bắc và Tây Nam, trong đó vào gió mùa Đông Bắc do có tốc độ gió mạnh, ổn định và đà sóng rất lớn nên năng lượng sóng đạt cực đại trong năm. Điều này chứng tỏ tiềm năng năng lượng sóng tại vùng đảo Trường Sa là rất lớn.

Theo kết quả điểm khảo sát phía Đông Bắc đảo là điểm thích hợp nhất để lắp đặt thiết bị chuyển đổi năng lượng sóng thành điện năng. Đây là vị trí có năng lượng lớn nhất trong 4 vị trí khảo sát. Độ chênh lệch năng lượng giữa tháng mạnh nhất và yếu nhất vẫn nằm trong giới hạn của thiết bị. Ngoài ra, điểm này nằm ở khu vực có độ dốc, độ sâu nhỏ nhất so với các điểm khác (độ sâu chỉ vào khoảng 25m). Do đó, điều kiện về độ dốc và độ sâu ở vị trí này cũng sẽ giúp cho quá trình thi công và bảo dưỡng thiết bị thuận lợi hơn.

Lựa chọn thiết bị chuyển đổi năng lượng sóng thành điện năng cho Trường Sa lớn

Sau khi khảo sát các khu vực xung quanh đảo để tìm ra điểm đặt thiết bị chuyển đổi sóng thành điện năng, các nhà khoa học cần lựa chọn một thiết bị phù hợp. Thiết bị này phải đáp ứng đủ các tiêu chí về: đánh giá tác động về kinh tế, xã hội và môi trường; đánh giá tác động của xã hội lên việc khai thác năng lượng sóng; các tiêu chí kỹ thuật quyết định đến hiệu quả khai thác thiết bị và cuối cùng là giá cả.
Trong số các loại thiết bị chuyển đổi năng lượng sóng thành điện năng phổ biến trên thế giới, các nhà nghiên cứu thuộc Viện Cơ học và trường Đại học Khoa học tự nhiên đã lựa chọn thiết bị Powerbuoy cải tiến của đại học Uppsala Thụy Điển. Thiết bị này tỏ ra phù hợp nhất với khu vực quần đảo Trường Sa.


Thiết bị chuyển đổi năng lượng sóng thành điện năng Powerbuoy cải tiến

Sự ưu việt của thiết bị này là do nguyên lý chuyển đổi năng lượng mới khác rất nhiều với các nguyên lý hiện có. Thay vì việc thay đổi các máy phát tiêu chuẩn sao cho ứng với tốc độ quay trong chuyển động sóng, một loại máy phát mới hoàn toàn được sáng chế tại trường Đại Học Uppsala. Những máy phát này được thiết kế cho “tiêu chuẩn” của sóng. Phương án lắp đặt cũng được cải tiến ở chỗ máy phát được đặt trên đáy biển. Một phụ kiện khác là một dây nối máy phát với một phao trên mặt biển. Máy phát bao gồm một pistong chuyển động lên xuống trong Stato (phần tĩnh). Như vậy máy phát không quay mà được tạo chuyển động của pistong trực tiếp từ phao trên mặt biển thông qua dây cáp. Đây chính là sự ưu việt của hệ thống. Máy phát nằm dưới đáy biển được bảo vệ trong các điều kiện thời tiết khốc liệt và bảo vệ khỏi sự phá hoại của con người. Kể cả trong trường hợp phao bị đứt trong điều kiện bão tố quá lớn, phao và dây sẽ trôi vào bờ và các thiệt hại này sẽ rất không đáng kể. Máy phát được thiết kế là loại dẫn truyền tuyến tính trực tiếp (direct-driven linear generator) với tốc độ quay chậm có nghĩa là có thể chuyển đổi năng lượng của những sóng nhỏ. Hơn thế nữa, dạng máy phát này được cấu tạo bởi các phần thiết bị cơ học rất đơn giản (phao và dây). Điều này làm giảm kinh phí thiết kế và tăng hiệu quả đầu tư. Các tính toán cho thấy phương án sử dụng hệ thống này có thể cạnh tranh thương mại mà không phải trợ giá lâu dài.

Đây là một đòi hỏi tiên quyết quan trọng bởi vì năng lượng tái tạo phải được đưa vào hệ thống khai thác năng lượng không có tác dụng ngược lại đối với sự phát triển của kinh tế và xã hội. Thêm vào đó công nghệ khai thác năng lượng sóng nêu trên hầu như không có ảnh hưởng tiêu cực nào đến môi trường. Nếu sử dụng thiết bị này có thể đảm bảo cung cấp điện cho sinh hoạt và bảo vệ Tổ quốc cho toàn đảo Trường Sa lớn.

Nội dung trình bày dựa trên các kết quả nghiên cứu của đề tài cấp nhà nước: “Nghiên cứu đánh giá tiềm năng các nguồn năng lượng biển chủ yếu và đề xuất các giải pháp khai thác” mã số KC.09.19/06-10. Đề tài đã được nghiệm thu tại Bộ KH&CN và được Hội đồng KHCN nghiệm thu cấp nhà nước đề nghị cho tiếp tục nghiên cứu và lắp đặt thử nghiệm các thiết bị khai thác năng lượng tái tạo trên biển trong đó có năng lượng sóng.

Nguồn tin: Viện Cơ học
Xử lý tin: Hải Vân

Bản quyền thuộc về Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Địa chỉ: 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội. Email: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
Khi phát hành lại thông tin trên Website cần ghi rõ nguồn: "Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam".