1.2 Nguyên lý vận hành: Trong lòng biển, khối nước chuyển động do thủy triều lên xuống trong ngày tạo ra động năng rất lớn làm quay các tubine.. Tuy nhiên, nhịp điệu lên xuống, mạnh yếu
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY
TIỂU LUẬN
Giảng viên hướng dẫn: ThS HOÀNG TRÍ
Tp Hồ Chí Minh, tháng 11
Trang 2Để hoàn thành bài luận này, em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy ThS Hoàng Trí, đã tận tình hướng dẫn, dạy dỗ trong suốt quá trình học tập vừa qua Với vốn kiến thức được tiếp thu trong quá trình học không chỉ là nền tảng cho quá trình nghiên cứu bài luận mà còn là hành trang quí báu để em bước vào đời một cách vững chắc và tự tin
Cuối cùng em kính chúc Thầy ThS Hoàng Trí luôn dồi dào sức khỏe, đạt được nhiều thành công tốt đẹp trong công việc
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
<Nguyễn Vũ Thạch>
Trang 3TÓM TẮT TIỂU LUẬN
NL THỦY TRIỀU DẠNG TUBINE
Thủy triều là hiện tượng nước biển, nước sông lên xuống trong một chu kỳ thời gian phụ thuộc biến chuyển thiên văn Trong âm Hán-Việt, thủy có nghĩa là nước, còn triều là cường độ nước dâng lên và rút xuống Sự thay đổi lực hấp dẫn từ Mặt Trăng (phần chủ yếu) và từ các thiên thể khác như Mặt Trời (phần nhỏ) tại một điểm bất
kỳ trên bề mặt Trái Đất trong khi Trái Đất quay đã tạo nên hiện tượng nước lên (triều lên)
và nước rút (triều xuống) vào những khoảng thời gian nhất định trong một ngày
Như chúng ta đã biết, tiến trình hình thành lịch sử nhân loại thể hiện rõ năng lượng là động lực để phát triển kinh tế và không ngừng nâng cao chất lượng cuộc sống con người Vì thế nhu cầu về năng lượng đã và đang tang trưởng với tốc độ chóng mặt
Khủng hoảng năng lượng và biến đổi khí hậu là những mối quan tâm lớn nhất của
cả thế giới hiện nay Một trong những nguyên nhân gây ra đó chính là tình trạng sử dụng
và khai thác nguồn nhiên liệu hóa thạch
Nguồn năng lượng hóa thạch, món quà cực kỳ quý hiếm mà thiên nhiên ban tặng cho con người đang ngày một cạn kiệt, giá thành tăng cao, nguồn cung lại không ổn định
Các con số thống kê của các chuyên gia kinh tế năng lượng đưa lời cảnh báo thế giới sẽ phải đối mặt với tình trạng khủng hoảng thiếu năng lượng trong một vài năm tới Theo ước tính của các chuyên gia thì khoảng 80 năm nữa thì nguồn năng lượng truyền thống sẽ cạn kiệt
Với tình trạng trên thì nguồn năng lượng mới, sạch, dễ tái tạo để thay thế các nguồn năng lượng truyền thống cần phải chú trọng và đặc biệt quan tâm nghiên cứu, trong số đó, nguồn năng lượng thủy triều chúng ta cũng cần phải nghiên cứu và phát triển
Sau đây tôi xin trình bày “NL THỦY TRIỀU DẠNG TUBINE” là một dạng khai
thác nguồn năng lượng thủy triều qua bài tiểu luân
Trang 4MỤC LỤC
Trang
LỜI CÁM ƠN……… … 1
TÓM TẮT ĐỒ ÁN……… 2
MỤC LỤC……… 3
DANH MỤC BẢNG BIỂU……… 4
DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ……… 5
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NL THỦY TRIỀU DẠNG TUBINE.……… 6
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT ĐIỆN THỦY TRIỀU DẠNG TUBINE 7
CHƯƠNG 3: NHẬN ĐỊNH……… 13
TÀI LIỆU THAM KHẢO……….14
Trang 5DANH MỤC BẢNG BIỂU
Trang
Báng 1.1: Năng lượng thủy triều……….6
Báng 1.2: Nguyên lý vận hành……… 6
Báng 2.1: Điện thủy triều……….…7
Báng 2.2: Các dạng tubine thủy triều……….… ….7
Báng 2.2.1: Hệ thống Limpet……… 7
Báng 2.2.2: Hệ thống phát điện chạy bằng năng lượng thủy triều DeltaStream……… 8
Báng 2.2.3: Tua-bin Hammerfest Strom HS1000……… 10
Báng 2.2.4: Tubine phát điện lớn của Pháp……… 11
Báng 3.1: Ưu điểm……….13
Báng 3.2: Nhược điểm……… …….13
Báng 3.3: Kết luận……… …… 13
Trang 6DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ
Trang
Hình 1.1: Trường hấp dẫn của mặt trăng đối với trái đất……… 6
Hình 1.2: Các tubine điện thủy triều……… 6
Hình 2.1: Tubine điện thủy triều……… 7
Hình 2.2: Một trong ba tubine của hệ thống phát diện DeltaStream……… …….8
Hình 2.3: Hệ thống phát điện chạy bằng năng lượng thủy triều……….….9
Hình 2.4: DeltaStream……… ……… 9
Hình 2.5: Mô hình DeltaStream được đặt dưới biển……….10
Hình 2.6: Tua-bin Hammerfest Strom HS1000……….………11
Hình 2.7: Động cơ của tubine Pháp……… ………12
Trang 7CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NL THỦY TRIỀU DẠNG TUBINE
1.1 Năng lượng thủy triều:
Năng lượng thủy triều hay điện thủy triều là lượng điện thu được từ năng lượng chứa trong khối nước chuyển động do thủy triều Hiện nay một số nơi trên thế giới đã triển khai hệ thống máy phát điện sử dụng năng lượng thủy triều
Hình 1.1: Trường hấp dẫn của mặt trăng đối với trái đất.
1.2 Nguyên lý vận hành:
Trong lòng biển, khối nước chuyển động do thủy triều lên xuống trong ngày tạo ra động năng rất lớn làm quay các tubine Tuy nhiên, nhịp điệu lên xuống, mạnh yếu của thủy triều không theo quy luật nào rõ rệt, vì vậy, khi lắp đặt hệ thống tubine cần tính toán sao cho việc đặt các cụm phát điện cộng hưởng động năng cao nhất
Hình 1.2: Các tubine điện thủy triều.
Trang 8CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT ĐIỆN THỦY TRIỀU DẠNG
TUBINE
2.1 Điện thủy triều: Là lượng điện thu được từ năng lượng chứa trong khối nước do
chuyển động của thủy triều
Hình 2.1: Tubine điện thủy triều.
2.2 Các dạng tubine thủy triều:
2.2.1 Hệ thống Limpet:
Hệ thống Limpet là một ví dụ điển hình về khai thác dạng năng lượng này Hệ thống hoạt động theo nguyên lý như sau:
-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 tubine tạo ra điện năng, mỗi máy Limpet
có thể đạt từ 250 KW đến 500 KW
Chẳng hạn máy Limpet - có thể phát ra 500 kW, đủ cung cấp cho 400 gia đình
Trang 92.2.2 Hệ thống phát điện chạy bằng năng lượng thủy triều DeltaStream:
Các nhà sản xuất điện xứ Wales vừa công bố Hệ thống phát điện chạy bằng năng lượng thủy triều DeltaStream, có thể cấp điện cho 10.000 hộ gia đình Hệ thống này còn giúp giảm ô nhiễm môi trường hiệu quả hơn rất nhiều các loại hình phát điện khác
Hình 2.2: Một trong ba tubine của hệ thống phát diện DeltaStream.
Trong lòng biển, khối nước chuyển động do thủy triều lên xuống trong ngày tạo ra động năng rất lớn Tuy nhiên, nhịp điệu lên xuống, mạnh yếu của thủy triều không theo quy luật nào rõ rệt, vì vậy, khi lắp đặt hệ thống này cần tính toán sao cho việc đặt các cụm phát điện cộng hưởng động năng cao nhất
Hệ thống DeltaStream nặng 150 tấn, có 3 turbine dạng ba cánh quạt, mỗi turbine được gắn chặt vào một cột thẳng đứng Đường kính của mỗi cánh quạt từ 15 đến 20 mét
Trang 10Hình 2.3: Hệ thống phát điện chạy bằng năng lượng thủy triều.
Mỗi turbine được đặt cách nhau một quãng tương ứng với nửa bước sóng mà thủy triều thường tạo ra ở vùng biển xứ Wales Vì thế, người ta tận dụng được động năng cao nhất nhằm tăng hiệu suất phát điện
Với hệ thống này, các nhà sinh thái biển không còn băn khoăn về tiếng ồn hoặc sự khuấy động của hệ thống, vì tốc độ của turbine rất chậm, chỉ vào khoảng 20 vòng /phút
Hình 2.4: DeltaStream.
Trang 11Tuy tubine quay chậm nhưng nhờ có bộ bánh răng điều tốc và ổn định tốc độ nên máy phát điện chạy liên tục, sản ra điện, đưa vào bờ bằng cáp ngầm
Hình 2.5: Mô hình DeltaStream được đặt dưới biển.
Hiện việc bảo trì các hệ thống phát điện bằng năng lượng thủy triều phải nhờ đến các thợ lặn Tới đây, các nhà máy điện sẽ trang bị cần cẩu loại lớn, có thể nhấc cả cụm phát điện lên tàu để bảo trì
2.2.3 Tua-bin Hammerfest Strom HS1000:
HS1000 cao hơn 30m và có một trụ đỡ 3 chân, được phát triển bởi công ty Andritz Hydro Hammerfest, là một phiên bản của tua-bin gió Tuy nhiên, cánh quạt của tua-bin thủy triều ngắn hơn tua-bin gió và quay chậm hơn Năng lượng sẽ được tạo ra bởi hoạt động của cánh quạt trong dòng hải triều
Trang 12Hình 2.6: Tua-bin Hammerfest Strom HS1000.
Các quan chức của Scotland cho biết tua-bin tạo điện từ thủy triều đã thành công ở giai đoạn thử nghiệm
Sau giai đoạn thử nghiệm, HS1000 vẫn tiếp tục hoạt động để cung cấp điện cho các gia đình và cơ quan ở đảo Eday Trung tâm Năng lượng Thủy triều Châu Âu sẽ chịu trách nhiệm kiểm soát tua-bin này Các kỹ sư có thể theo dõi tua-bin qua điện thoại hoặc camera
Thành công của HS1000 được xem là bước tiến đáng khích lệ trong dự án điện thủy triều đầy tham vọng của Scotland và khuyến khích quốc gia này đưa thêm nhiều tua bin nước vào hoạt động tại những địa điểm đã được định sẵn
Theo một báo cáo, chính phủ Scotland đã cam kết sẽ đáp ứng 100% nhu cầu sử dụng điện bằng nguồn năng lượng tái tạo cho đến năm 2030
Trang 132.2.4 Tubine phát điện lớn của Pháp:
Công nghệ sạch tạo ra điện từ những tubine của Pháp có thể phát điện cho 400 gia đình sinh sống tại một làng
Nhận thấy việc có thể tạo ra nguồn điện từ dòng chảy của thủy triều tại kênh English Channel, công ty công nghệ OpenHydro (Ai - len) và công ty điện EDF của Pháp
đã hợp tác phát minh nông cụ năng lượng thủy triều lớn nhất thế giới
Dự án năng lượng thủy triều với giá 55 triệu USD sẽ hoàn thành vào năm 2012 và được lắp đặt ngoài bờ biển Paimpol, Brittany miền Bắc nước Pháp Dự án này sẽ sản xuất
ra 4 chiếc tua - bin với trọng lượng lên tới 850 tấn
Hình 2.7: Động cơ của tubine Pháp.
Theo các chuyên gia, dự án này có thể cung cấp đủ năng lượng điện cho 4.000 gia đình trong khu vực
Trang 14CHƯƠNG III: NHẬN ĐỊNH
3.1 Ưu điểm:
- Nguồn năng lượng sạch lý tưởng trong tương lai
- Làm giảm sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng truyền thống như: dầu mỏ, than đá…
- Đảm bảo an minh thế giới
- Không gây ô nhiễm môi trường
- Khác với mô hình năng lượng mặt trời và năng lượng gió, năng lượng thủy triều khá ổn định vì thủy triều trong ngày có thể được dự báo chính xác
3.2 Nhược điểm:
- Chi phí đầu tư cao
- Chi phí bảo trì cao
- Việc bảo trì các hệ thống phát điện bằng năng lượng thủy triều phải nhờ đến các thợ lặn, hoặc cần đến trang bị cần cẩu loại lớn, có thể nhấc cả cụm phát điện lên tàu để bảo trì
- Cản trở giao thông đường thủy
- Ảnh hưởng đến môi trường sinh thái biển
- Ngoài ra mô hình này chỉ hoạt động được trong thời gian ngắn trong ngày khi có thủy triều lên xuống và cũng rất ít nơi trên thế giới có địa hình thuận lợi để xây dựng nguồn năng lượng này một cách hiệu quả
Trang 153.3 Kết luận:
Theo đánh giá của các nhà khoa học, vùng biển Bà Rịa - Vũng Tàu có mật độ năng lượng thủy triều lớn nhất, nhưng khu vực Quảng Ninh - Hải Phòng lại có tiềm năng phát triển nguồn điện này nhiều nhất Việt Nam
Kết quả đánh giá của Viện Khoa học Năng lượng Việt Nam, Việt Nam có tiềm năng khai thác nguồn năng lượng thủy triều cao bởi có rất nhiều vũng, vịnh, cửa sông, đầm phá và đặc biệt là có đường bờ biển dài trên 3.200km
Khu vực Quảng Ninh, mật độ năng lượng thủy triều đạt khoảng 3,7 GWh/km2, Nghệ An khoảng 2,5 GWh/ km2 và giảm dần đến khu vực Thừa Thiên Huế với 0,3 GWh/ km2 Về phía Nam, Phan Thiết là 2,1 GWh/ km2, Bà Rịa - Vũng Tàu với 5,2 GWh/ km2
Với đặc điểm địa hình và chế độ thủy triều, vùng biển Đông Bắc thuộc địa phận tỉnh Quảng Ninh và TP Hải Phòng là khu vực có tiềm năng phát triển điện thủy triều lớn nhất nước, với công suất lắp máy có thể lên đến 550MW, chiếm 96% tiềm năng kỹ thuật nguồn điện thủy triều của Việt Nam Tuy nhiên, nguồn năng lượng này chưa được quan tâm khai thác, mới ở giai đoạn nghiên cứu sơ khai, chưa có những ứng dụng cụ thể phát điện từ nguồn năng lượng này
Trang 16TÀI LIỆU THAM KHẢO
Nguồn từ Internet, dưới đây là các đường link:
https://sites.google.com/site/vnggenergy/phanloaisoluoc
http://vietbao.vn/Khoa-hoc/Thuy-trieu-nguon-nang-luong-moi-day-hua-hen/20016060/195/
http://nangluongvietnam.vn/news/vn/dien-hat-nhan-nang-luong-tai-tao/tiem-nang-phat-trien-dien-thuy-trieu-lon-nhat-nuoc.html
http://www.khoahoc.com.vn/congnghemoi/cong-nghe-moi/39618_Thu-nghiem-thanh-cong-tua-bin-thuy-trieu.aspx
http://nguyentandung.org/he-thong-phat-dien-chay-bang-nang-luong-thuy-trieu-deltastream.html
http://vi.wikipedia.org/wiki/N%C4%83ng_l%C6%B0%E1%BB%A3ng_th%E1%BB
%A7y_tri%E1%BB%81u
http://vi.wikipedia.org/wiki/Th%E1%BB%A7y_tri%E1%BB%81u
http://tailieu.tv/tai-lieu/bai-giang-nang-luong-tai-tao-8738/
https://sites.google.com/site/vnggenergy/thuytrieuvasongbien