TIểu Luận Năng lượng thủy triều

năng lượng tái tạo là gì?ứng dụng, đặc điểm, khai thác của năng lượng thủy triều. Nêu được ưu điểm và nhược điểm của năng lượng thủy triều. Vì sao năng lượng thủy triều được khai thác ngày càng nhiều.

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay, khi biến đổi khí hậu ngày càng gia tăng, con người ngày càng nhận thức được nguồn tài nguyên có hạn Các vấn đề liên quan đến năng lượng cũng đang được theo dõi rất gắt gao bởi các nguồn năng lượng truyền thống đang dần bước vào giai đoạn thoái trào nhưng trái lại nhu cầu sử dụng năng lượng trong cuộc sống lại ngày một tăng vọt Con người cần phải đẩy nhanh tiến độ tìm ra những nguồn năng lượng sạch và mới để thay thế cho những dạng năng lượng truyền thống Chính vì vậy năng lượng tái tạo hiện nay đang được chú trọng hàng đầu không chỉ ở nước ta mà trên toàn thế giới vì nó thay thế hoàn toàn được cho nguồn năng lượng lấy từ tài nguyên thiên nhiên Năng lượng tái tạo có thể ví như

là nguồn sống của tương lai

Bằng những hiểu biết sẵn có của em, hôm nay em xin được thực hiện bài tiểu luận này để giới thiệu đến mọi người về năng lược tái tạo, đặc biệt là năng lượng thủy triều, ứng dụng của năng lượng thủy triều trong cuộc sống và cách sử dụng loại năng lượng này trên phương tiện giao thông vận tải Đi đôi với đó là một kế hoạch học tập rõ ràng để đáp ứng tiêu chuẩn đầu ra của chuyên ngành mà em theo học

A NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

I KHÁI NIỆM NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

Thế nào là năng lượng tái tạo? Năng lượng tái tạo hoặc (năng lượng hoàn toàn sạch) trái ngược với nhiên liệu hóa thạch Chúng được tạo ra bởi các nguồn hình thành liên tục có thể được coi là vô hạn, chẳng hạn như gió, mưa, ánh sáng mặt trời, sóng biển, thủy triều, v.v Mặc dù tương đối mới nhưng đây là nguồn năng lượng có thể mang lại sự thay đổi tích cực trong tương lai Năng lượng sạch hoàn toàn đang nhanh chóng phổ biến trên quy mô lớn và nhỏ, dần thay thế cho năng lượng truyền thống

Theo ý nghĩa về mặt vật lý, năng lượng không được tái tạo mà trước tiên là do Mặt Trời mang lại và được biến đổi thành các dạng năng lượng hay các vật mang năng lượng khác nhau Tùy theo trường hợp mà năng lượng này được sử dụng ngay tức khắc hay được tạm thời dự trữ

Việc sử dụng khái niệm "tái tạo" nói nôm na là dùng để chỉ đến các chu kỳ tái tạo

mà đối với con người là ngắn đi rất nhiều (thí dụ như khí sinh học so với năng lượng hóa thạch) Trong cảm nhận về thời gian của con người thì Mặt Trờisẽ còn

là một nguồn cung cấp năng lượng trong thời gian dài hay có thể nói là gần như vô tận Mặt Trời cũng là nguồn cung cấp năng lượng liên tục cho nhiều quá trình diễn

ra trong bầu sinh quyển của Trái Đất Những quá trình này có thể cung cấp năng lượng cho con người và cũng mang lại những cái gọi là nguyên liệu tái tăng trưởng Luồng gió thổi, dòng nước chảy và nhiệt lượng của Mặt Trời đã được con người sử dụng trong quá khứ

Mặc dù năng lượng tái tạo vẫn thường được coi là một công nghệ mới nhưng trên thực tế con người chúng ta đã sử dụng nguồn năng lượng tự nhiên này từ lâu, chẳng hạn như phơi khô quần áo (nắng và gió), thuyền buồm (lợi dụng sức gió), thiết kế giếng trời cho ngôi nhà (ánh sáng mặt trời) Nhưng trong hơn 500 năm qua, con người đã chuyển sang sử dụng các nguồn năng lượng rẻ hơn, hiệu quả nhanh hơn nhưng lại vô cùng “bẩn” và không thể tái tạo như than đá và khí đốt Bây giờ chúng ta đã có những cách thức để cải tiến và đổi mới các công cụ tận dụng năng lượng mặt trời và gió, các công cụ này đang dần ít tốn kém hơn trong việc sản xuất và vận hành, năng lượng tái tạo đang trở thành một nguồn năng lượng quan trọng và rất hứa hẹn trong tương lai Năng lượng tái tạo đang dần mở rộng một cách nhanh chống ở cả những quy mô lớn và nhỏ; từ các nhà máy điện mặt trời, điện gió cho đến những hệ thống điện năng lượng mặt trời nhỏ phục vụ cho từng nhà dân Thậm chí ở các nước phát triển còn xuất hiện những hệ thống

điện mặt trời cộng đồng được xây dựng bởi các hợp tác xã nông nghiệp để phục vụ cho nhu cầu điện của chính họ.Khi việc sử dụng các nguồn tái tạo đang liên tục phát triển, mục tiêu chính của

những người đứng đầu là hiện đại hóa để tích hợp điện tái tạo với lưới điện một cách hiệu quả nhất ở tất cả các khu vực.Có nhiều dạng năng lượng tái tạo Phần lớn các dạng năng lượng phục hồi, bằngcách này hay cách khác về căn bản đều phụ thuộc vào ánh sáng mặt trời Năng lượng từ gió và năng lượng thủy điện đều là kết quả trực tiếp của sự chênh lệch nhiệt độ nóng lên của bề mặt Trái đất, dẫn đến không khí chuyển động (gió) và lượng mưa hình thành vì bầu không khí được nâng lên (liên quan đến thủy điện) Năng lượng mặt trời là sự chuyển đổi trực tiếp từ ánh sáng sang điện năng bằng hiệu ứng quang điện (thông qua các tấm pin năng lượng mặt trời) Năng lượng sinh khối được lưu trữ ánh sáng mặt trời được chứa trong thực vật Các dạng năng lượng tái sinh khác không phụ thuộc vào ánh sáng mặt trời là năng lượng địa nhiệt, là kết quả của sự phân rã phóng xạ từ các khoáng vật ở lớp vỏ Trái đất kết hợp với với nhiệt trong tâm Trái đất, và năng lượng thủy triều là

sự chuyển đổi năng lượng hấp dẫn

Năng lượng Gió và Năng lượng Mặt Trời

Năng lượng thủy triều

II NĂNG LƯỢNG THỦY TRIỀU

Việt Nam là một nước có đường bờ biển dài hơn 3000km và hàngnghìn đảo lớn nhỏ hiện đang có cư dân sinh sống nhưng nhiều nơi trong số đó chưa thể đưa được mạng lưới điện đến được Vìvậy, sử dụng các nguồn năng lượng tại chỗ như năng lượng thủy triều , năng lượng mặt trời để thay thế cho các dạng năng lượng truyền thông, đáp ứng nhu cầu của các vùng dân cư này là một kế sách rất có ý nghĩa về mặt kinh tế

Với nhiều vai trò quan trọng như vậy, nhưng hiện nay việc sản xuất điện thủy triều và đưa vào sử dụng tại Việt Nam đang gặp rất nhiễu khó khăn như: ngành khí tượng thủy văn chưa có số liệu đó bước sóng biển để làm cơ sở cho các nhà đầu tư khảo sát tiềm năng thủy triểu cũng như đầu tư vào hệ thống sản xuất điệntừ sóng biển

Khác với những hướng khai thác nguồn năng lượng sạch khác Việc khai thác năng thủy triều dựa trên nguyên lí hoạt động từ hoạt động lên xuống của thủy triều Ngoài việc lên xuống của thủy triều làm ngập úng ảnh hưởng đến đời sống an sinh của những người dân quanh đây mà bên cạnh đó hoạt động của thủy triều còn có thể cung cấp điện năng sạch cho ngành điện quốc gia Sau đây, chúng ta sẽ cùng nhau đi tìm hiểu sâu hơn về nguồn năng lượng tái tạo tiềm năng này - năng lượng thủy triều

1 KHÁI NIỆM NĂNG LƯỢNG THỦY TRIỀU

Năng lượng thủy triều là một loại năng lượng tái tạo, được sản sinh bởi sự lên xuống của thủy triều Vào thế kỷ 20, các kỹ sư đã phát triển nhiều cách để tận dụng chuyển động của sóng biển cũng như hoạt động thủy triều để tạo ra điện năng Các phương pháp đó đều sử dụng một loại máy phát điện đặc biệt để chuyển đổi năng lượng thủy triều thành điện năng

Việc khai thác năng lượng thủy triều mở ra một triển vọng lớn, hạn chế tối đa phát thải khí cacbonic gây hiệu ứng nhà kính Tại Thuỵ Điển họ đã phát triển một thiết bị để khai thác nguồn năng lượng từ các đại dương Đó là diều tua bin-dưới nước với phần trên là một chiếc diều, mang theo ở phía dưới một tuabin vận hành nhờ thuỷ triều (chúng ta sẽ tìm hiểu kĩ hơn về diều tua bin ở phần nguyên lí hoạt động)

Đã có nhiều kịch bản dự báo thiệt hại cho các quốc gia ven biển khi mực nước biển dâng trong bối cảnh toàn cầu gây ngập lụt vùng đất thấp ven biển và hải đảo Đồng thời hiện nay nguồn nhiên liệu hóa thạch cạn kiệt dần làm giá cả xăng, dầu, khí, than đá ngày càng gia tăng và nguồn dự trữ cũng đang cạn kiệt, và vì thế các quốc gia trên thế giới trong đó có việt nam đã và đang quan tâm đến các nguồn năng lượng tái tạo

2 NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG

Đề 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 đây 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 đề 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

Hệ thống Limpet là một ví dụ điển hình về hướng khai thác nguồn năng lượng

thủy triều này Hệ thống hoạt động theo nguyên lý như sau:

 Lúc thủy triều thấp : Chu trình nạp

 Thủy triều cao : Chu trình nén

 Thủy triều xuống thấp : Chu trình xả, kết thúc và nạp cho chu kì tiếp theo

 Lúc thuỷ triều thấp: Chu trình nạp

 Thủy triều lên cao: Chu trình nén

 Thủy triều xuống thấp: Chu trình xả, kết thúc và nạp cho chu kỳ tiếp theo

Sự thay đổi chiều cao cột nước làm quay tua bin quay tạo ra điện năng mỗi máy Limpet có thể đạt từ 250 KW đến 500 KW tương đương với công suất của máy phát điện Hyundai 250kw – 500kw (tương đương với một chiếc máy phát điện công nghiệp chạy nhiên liệu dầu) Ngoài việc gây ảnh hưởng xấu rất nhiều cho sinh hoạt đời sống của con người trong nhiều thập kỷ các nhà khoa học đã cốcông biến năng lượng sóng thành năng lượng có ích Nhưng các con sóng quá phân tán, nên rất khó khai thác một cách kinh tế

Tuy nhiên, năng lượng thủy triều vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu và phát triển Số năng lượng được tạo ra còn rất ít Trên thế giới không có nhiều các trạm năng lượng thủy triều Trạm năng lượng thủy triều đầu tiên được xây dựng tại sông Rhine, Pháp

Mặt khác tại một số nơi phương pháp tạo ra dòng điện từ sóng biển là dùng máy phát điện đặt nằm ngang trên bề mặt nước biển như một cái bơm, pít tông được nối liền với phao, tùy theo sóng biển lên xuống mà pít tông cũng chuyển động lên xuống, biến động lực của sóng biển thành động lực của không khí bị nén.Không khí bị nén dưới áp suất cao phụt qua miệng phun của turbin làm cho máyphát điện hoạt động Khi đó, năng lượng của sóng biển đã chuyển thành điện năng

Nhưng nói chung là hầu như các loại hình khai thác điện bằng năng lượng sóng biển đều không tốn một chút năng lượng “khởi động” nào, lại không gây ô nhiễm môi trường và chi phí cũng không quá cao so với các hệ thống khai thác nguồn năng lượng khác, do đó nó là một nguồn năng lượng sạch, hy vọng sẽ giúp giải quyết nguy cơ thiếu năng lượng của toàn thế giới

Nguyên lí hoạt động của năng lượng thủy triều

3 ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM NGUỒN NĂNG LƯỢNG THỦY TRIỀU :

3.1 ƯU ĐIỂM:

Năng lượng học thủy triều có triển vọng lớn vì sóng biển là nguồn cung cấp năng lượng vô tận, suốt ngày đêm trong bất cứ điều kiện thời tiết nào, khác với năng lượng gió và năng lượng mặt trời nhưng bên cạnh đó cũng chứa đựng một số hạn chế khi vận hành khai thác nguồn nhiên liệu tái tạo này

Ưu điểm của phương pháp khai thác nguồn điện từ dòng thủy triều là nguồn tài nguyên tái tạo vô tận, sản xuất nhiều năng lượng và khi hoạt động không cản trở tàu thuyền Cánh quạt của tua bin có tốc độ quay chậm, không gây quá nhiều nguy hiểm đối với các loài sinh vật sống dưới đại dương Thiết kế tương tự tua bin gió, nhưng nước ổn định và dễ điều khiển hơn nên lượng điện năng sản sinh ra từ nguồn năng lượng thủy triều sẽ đều hơn Là nguồn tài nguyên vô tận đồng thời trong bất kì hoàn cảnh thời tiết như nào thiết bị vẫn vận hành được

3.2 NHƯỢC ĐIỂM

Tuy nhiên, việc lắp đặt tua bin này rất phức tạp Hệ thống có kích thước lớn và có khả năng ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường Bên cạnh đó khó khan nằm ở phần trang thiết bị vì máy phát điện thường phải đặt chìm dưới nước sâu,không thuận tiện cho việc vận hành, nước biển lại là môi trường ăn mòn mạnh mà cho tới nay vẫn chưa có giải pháp khắc phục một cách triệt để Chính vì thế,trang thiết bị

đắt tiền, chi phí hoạt động lớn Không chỉ vậy nhược điểm của năng lượng thủy triều là phải phụ thuộc vào sự lên xuống của thủy triều Ảnh hưởng những tác động

từ thiên nhiên rất nhiều

4 CÁC ỨNG DỤNG TỪ NĂNG LƯỢNG THỦY TRIỀU TRONG CUỘC SỐNG

4.1 MỘT SỐ LOẠI MÁY CHUYỂN HÓA TỪ THỦY TRIỀU:

Con người không chỉ khai thác dầu mỏ, khí đốt từ lòng đại đương mà còn tận dụng gió, ánh sáng mặt trời tạo nguồn năng lượng sạch để phục vụ đời sống

Bên cạnh đó, sự lưu chuyển của các dòng nước cũng không bị bỏ qua Mới đây một số thiết bị khai thác năng lượng thủy triều trên thế giới đã được đưa vào ứng dụng

Công ty Marine Current Turbines (Anh) cho biết turbine phát điện chạy bằng sóng thủy triều đầu tiên trên thế giới đã được kết nối với đường dây tải điện ở Anh

và trở thành một nguồn cung cấp năng lượng sạch cho nước này.Tua-bin này có tên là SeaGen, là một tháp được neo đưới đáy biển, cách bờ khoảng 400m Nơi lắp đặt là vịnh Strangford ở Bắc Ireland, một trong những vùng biển có dòng thủy triều chuyển động nhanh nhất thế giới, với tốc độ có thể lên đến 15 km/giờ Tua-bin sẽ phát điện khi có sự chuyển động lên xuống của thủy triều bằng cách quay 2 rô-to đường kính 16m gắn trên một trục Sẽ không có năng lượng sinh ra nêu tốc độ chảy của nước dưới 3,5 km/giờ SeaGen hoạt động tương tự như nguyên lý hoạt động của các cối xoay gió, chỉ khác ở chỗ mọi thứ chuyển động đều đặt dưới nước Khi hoạt động đầy đủ, tua-bin này tạo ra năng lượng 1,2MW, gấp 4 lần so với các tua-bin khác và có thể cung cấp điện cho khoảng 1.000 hộ gia đình

Tua-bin SeaGen của công ty Marine Current Turbines

Công ty Minesto, Thụy Điển đã phát triển một thiết bị để khai thác nguồn năng lượng từ các đại đương Đó là diều tua-bin dưới nước với phần trên là một chiếc diều, mang theo ở phía dưới một tua-bin vận hành nhờ thuỷ triều.Các chuyên gia của công ty đã thử nghiệm tại biển Strangford Lough, Bắc Ireland Diều, có sải cánh từ 8 - 14 mét, mang theo một tua-bin phía đưới Chúng được neo bởi một dây cáp ở đáy biển Diều "bay" trong dòng thuỷ triều, theo hình số 8 đề tăng tốc độ dòng chảy qua turbine lên 10 lần Tua-bin quay sẽ phát ra dòng điện

Thiết bị phát điện diều tua-bin phát ra năng lượng tái tạo nhờ các dòng thủy triều

là thể hệ đầu tiên có quy mô thương mại lớn, mạnh hơn 4 lần các máy phátđiện dung năng lượng thủy triều khác Diều lơ lửng trong nước biển và miệng turbine được bảo vệ không cho cá lọt qua

Ander Jansson - giám đốc điều hành của Minesto nói: “Diều làm việc trong dòng chảy có tốc độ 1 - 2,5m/ giây, tùy thuộc vào vị trí và kích thước của diều, mỗi

tuabin có công suất từ 150 đến 800kW, và hoạt động ở các vùng nước sâu 50-300m

Diều tua-bin của công ty Minesto

Thiết bị có tên gọi AK1000 được chế tạo bởi hãng khai thác tài nguyên Atlantis, lắp đặt tại Trung tâm năng lượng hải dương châu Âu ở Orkney, Scotland

4.2.MỘT SỐ DỰ ÁN SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG THỦY TRIỀU TRÊN THẾ GIỚI :

Trong lĩnh vực năng lượng xanh, việc khai thác sử dụng năng lượng gió và năng lượng mặt trời được nghiên cứu đưa vào sử dụng ở nhiều nước trên thế giới.Nhưng hiện nay tại một số quốc gia trên thế giới lại đang nghiên cứu và đưa vào sử dụng nguồn năng lượng điện được khai thác từ thủy triều

Chính quyền Scotland đã chính thức phê chuẩn dự án này với tổng trị giá đầu tư lên đến 40 triệu bảng Anh (64 triệu USD) Nhà máy phát điện này sẽ có tổng công suất 10MW/năm Nhà máy điện thủy triều của Scotland sẽ được đặt ở ngoài khơi đảo Islay nằm ở phía Tây Scotland, bao gồm một tổ hợp 10 tua-bin phát điện có khả năng cung cấp nhu cầu điện sinh hoạt cho hơn 5.000 hộ gia đình ở hai đảo Islay và Jura Chủ dự án là Scottish Power Renewables, một công ty năng lượng tái sinh hàng đầu ở Anh Khi hoàn thành, dự án Islay sẽ là nhà máy điện thủy triều đâu tiên trên thế giới và sẽ giúp tăng 3 lần công suất các dự án sản xuất điện hải đương

ở Anh hiện nay