Nghiên cứu, thiết kế và mô phỏng thiết bị chuyển hóa năng lượng sóng biển thành điện năng theo phương pháp dao động cột nước

7 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU ĐÊ TÀI NGHIÊN CỨU Đề tài : “NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG THIẾT BỊ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG SÓNG BIỂN THÀNH ĐIỆN NĂNG THEO PHƯƠNG PHÁP DAO ĐỘNG CỘT NƯỚC “ là một

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS.TS Trần Doãn Sơn

Cán bộ chấm nhận xét 1 : TS Trương Quốc Thanh

Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS Hồ Triết Hưng

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM

ngày 29 tháng 07 năm 2013

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn Thạc sĩ gồm:

( Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ )

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: HỨA QUANG TRUNG MSHV: 09040385

Ngày, tháng, năm sinh: 27/10/1985 Nơi sinh: Thái Nguyên

Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy Mã số : 605204

I TÊN ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG THIẾT BỊ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG SÓNG BIỂN THÀNH ĐIỆN NĂNG THEO PHƯƠNG PHÁP DAO

ĐỘNG CỘT NƯỚC

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Nghiên cứu tổng quan về các thiết bị chuyển đổi năng lượng sóng biển thành điện năng trên thế giới thông qua việc tìm kiếm patent

- Nghiên cứu thiết kế thiết bị phù hợp đối với thực tiễn tại Việt Nam

- Vẽ sơ đồ nguyên lý và sơ đồ động của thiết bị

- Tính toán các thông số cơ bản của thiết bị

- Mô phỏng thiết bị

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 02/07/2012

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 21/06/2013

V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS.TS TRẦN DOÃN SƠN

Tp HCM, ngày 21 tháng 06 năm 2013

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO

TẠO

TRƯỞNG KHOA

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian nghiên cứu tìm hiểu cùng với sự chỉ bảo, giúp đỡ nhiệt tình của

thầy PGS.TS Trần Doãn Sơn đến nay em đã hoàn thành xong toàn bộ nội dung của Luận Văn Thạc Sĩ đã được giao

Tuy nhiên do kinh nghiệm thực tế còn hạn chế nên trong quá trình tính toán thiết kế vẫn chưa thấy hết được các yếu tố nảy sinh ảnh hưởng đến thiết bị do vậy sẽ gặp phải những sai sót nhất định Em rất mong sự chỉ bảo tận tình của các thầy cô trong bộ môn Cuối cùng,em xin chân thành cảm ơn quí thầy cô trong bộ môn đã truyền đạt cho

em những kiến thức quý báu trong suốt quá trình học tập Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Trần Doãn Sơn tận tình hướng dẫn giúp em hoàn thành luận văn này

Em xin chân thành cảm ơn !

Tp.HCM, ngày 21 tháng 06 năm 2013

Học viên thực hiện:

Hứa Quang Trung

3

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Thiết bị chuyển hóa năng lượng sóng biển thành điện năng theo phương pháp dao động cột nước là một thiết bị đã được ứng dụng ở nhiều nước trên thế giới Đây là thiết bị được lắp đặt gần bờ, cấu tạo gồm buồng khí một phần buồng khí chìm dưới biển bên trong buồng khí lắp đặt turbine được nối với máy phát Khi sóng đập tới và rút ra sẽ làm cho mực nước trong buồng khí dao động lên xuống, chính sự dao động lên xuống của mực nước trong buồng sẽ làm không khí trong buồng chuyển động làm quay turbine dẫn động máy phát tạo ra điện Trong khuôn khổ luận văn này sẽ đi vào nghiên cứu về tính chất vùng ven biển của Việt Nam và tham khảo các tài liệu nước ngoài, các patent liên quan đến thiết bị từ đó thiết kế các thông số cơ bản của thiết bị phù hợp với vùng biển tại Việt Nam và sau đó sử dụng phần mềm để mô phỏng, phân tích các thông

số ảnh hưởng đến thiết bị

THESIS ABSTRACT

The Oscillating Water Column Wave Energy Device has already been applied in many countries in the world This device is installed near ashore, it includes the gas chamber which partially submerged in the sea Inside the gas chamber has a turbine which connected to the generator The base of the device is open to the sea, so that incident waves force the water inside the column to oscillate in the vertical direction raise up and down As a result the air above the surface of the water in the column moves in phase with the free surface of the water inside the column and drives the air turbine which connected to generator In this thesis will go into research on the properties of the coastal region of Viet Nam, the reference documents and the patents which related to the device then design the basic parameters of the device in accordance with the coastal region of Viet Nam and then use software to simulateanalysis of parameters affecting on the device

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan :

1 Những nội dung trong Luận văn này là do em thực hiện dưới sự hướng dẫn trực tiếp của thầy PGS.TS Trần Doãn Sơn

2 Mọi tham khảo dùng trong Luận văn đều được trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên công trình, thời gian, địa điểm công bố

3 Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

5

MỤC LỤC:

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

1.1 Các nguồn năng lượng và nhu cầu điện năng của nước ta hiện nay……… 7 1.2 Mục đích và nội dung nghiên cứu……….9

CHƯƠNG II : TỔNG QUAN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

2.1 Giới thiệu các dạng năng lượng ở Việt Nam nói chung và năng lượng

Sóng biển nói riêng………… ……… 10 2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước và trên thế giới………… ……… 11 2.3 Giới thiệu về các patent có liên quan đến đề tài nghiên cứu…… ……… 20

CHƯƠNG III : NĂNG LƯỢNG SÓNG BIỂN KHU VỰC BIỂN ĐÔNG VÀ VÙNG BIỂN VIỆT NAM

3.1 Tổng quan chế độ khí tượng hải văn khu vực Biển Đông và vùng biển Việt Nam……….25 3.2 Chế độ trường sóng vùng Biển Đông và ven bờ biển Việt Nam……….… 26 3.2.1 Chế độ trường sóng theo các số liệu đo đạc tại trạm ven bờ và số liệu

Obship ngoài khơi vùng biển Việt Nam……….… ……… … 26 3.2.2 Phân vùng chế độ sóng vùng ven bờ biển Việt Nam……… ….……… 31

CHƯƠNG IV: PHÂN LOẠI THIẾT BỊ CHUYỂN ĐỔI NĂNG LƯỢNG

SÓNG BIỂN THÀNH ĐIỆN NĂNG VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG HƯỚNG NGHIÊN CỨU

4.1 Phân loại thiết bị chuyển đổi năng lượng sóng biển thành điện năng….… 37 4.2 Lựa chọn phương hướng nghiên cứu……… ……….… 38

CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA THIẾT BỊ

5.1 Các thông số ban đầu tại vị trí lắp đặt thiết bị……… 39 5.2 Các yêu cầu kỹ thuật đối với thiết bị……… 39 5.3 Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của thiết bị……… … 39 5.4 Tính toán mật độ phân bố năng lượng và công suất tại khu vực đặt thiết bị 40 5.5 Tính toán các thông số cơ bản của buồng khí……… 41

5.6 Tính toán các thông số cơ bản của turbine trong thiết bị……… ………44

5.7 Chọn máy phát điện và hộp giảm tốc trong thiết bị……… … 48

5.8 Tính toán chọn hệ thống điều tốc Turbine……… ……51

5.9 Thiết kế sơ đồ điện tổng thể của thiết bị……… 59

CHƯƠNG VI: MÔ PHỎNG THIẾT BỊ 6.1 Mô phỏng mô hình trên Inventor……… 60

6.1.1 Hình dạng turbine…… ……… 60

6.1.2 Hình dạng buồng khí….………60

6.1.3 Thiết bị sau khi lắp ráp hoàn chỉnh…….……… ……… 61

6.2 Phân tích các yếu tố tác dụng lên buồng khí và turbine……….….62

6.2.1 Chia lưới cụm thiết bị……….……….….62

6.2.2 Gán điều kiện biên………59

6.2.3 Xuất kết quả và so các thông số trong buồng khí và qua turbine khi mực nước nâng hạ trong buồng khí……… 63

6.2.4 Nhận xét các biểu đồ……… 74

CHƯƠNG VII: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 7.1 Kết quả đạt được……….… 75

7.2 Hướng phát triển của đề tài……… 75 Tài liệu tham khảo

7

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU ĐÊ TÀI NGHIÊN CỨU

Đề tài : “NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG THIẾT BỊ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG SÓNG BIỂN THÀNH ĐIỆN NĂNG THEO PHƯƠNG PHÁP DAO ĐỘNG CỘT NƯỚC “ là một đề tài mà hướng áp dụng chủ yếu vào các vùng ven biển tại việt nam và thường được lắp đặt ở ven bờ 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 turbine 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, hiện nay công suất của các thiết bị này phát ra từ 250 kw-500 kw

đủ cung cấp cho 400 gia đình

Thiết bị này cũng đã được ứng dụng lắp đặt trên nhiều bờ biển trên thế giới tại các nước Scotland, India, Australia, Portugal and Japan Trong khuôn khổ luận văn sẽ nghiên cứu thiết kế thiết bị này có những đặc tính kỹ thuật phù hợp với vùng ven biển tại Việt Nam

1.1 Các ngồn năng lượng và nhu cầu điện năng của nước ta hiện nay

Các nguồn năng lượng có vai trò vô cùng quan trọng trong sự phát triển của mỗi

Quốc gia Trong đó điện năng là một trong các nguồn năng lượng thiết yếu đối với sinh hoạt của nhân dân và cũng chính là yếu tố đầu vào không thể thiếu của rất nhiều ngành kinh tế khác, có tác động ảnh hưởng không nhỏ đến các hoạt động kinh tế, chính trị, văn hóa, xã hội Ngày nay, do sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật, các ngành Công nghiệp sử dụng các dạng năng lượng tăng mạnh Cùng với sự biến đổi khí hậu diễn biến phức tạp nên việc sử dụng năng lượng ngày càng tăng, nguồn năng lượng thiên nhiên khai thác tăng nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng năng lượng trên toàn cầu, nguồn năng lượng thiên nhiên dần cạn kiệt đang dẫn tới tình trạng khủng hoảng về năng lượng trên toàn thế giới Chính vì vậy, việc tập trung chỉ đạo, đầu tư cho phát triển năng lượng trong đó có ngành điện luôn được Đảng và Nhà nước ta ưu tiên chú trọng, nhằm đảm bảo an ninh năng lượng Quốc gia

Nhu cầu điện hiện nay của nước ta hiện nay là rất lớn, chúng ta đã phải nhập khẩu điện từ Trung Quốc là hơn 400 MW chủ yếu là thủy điện nhỏ nhằm giải quyết bức xúc thiếu điện trong mùa hạn hán Việc huy động công suất khả dụng hệ thống điện Quốc gia trong giai đoạn hiện nay đang gặp khó khăn do nhiên liệu đầu vào của nhà máy điện than, dầu, khí sử dụng tài nguyên thiên nhiên ngày càng cạn kiệt, giá cả nhiên liệu nhập khẩu tăng cao dẫn đến giá thành sản xuất điện tăng trong khi giá điện bán không đổi Đối với các nhà máy thuỷ điện chiếm tỷ trọng lớn, có giá thành sản xuất điện thấp nhưng phụ thuộc quá nhiều vào thiên nhiên, các nhà máy điện khác như: hạt nhân, sinh khối, gió, mặt trời, địa nhiệt, sóng biển chưa có Do đó, ngành điện đã phải cân đối giá thành sản xuất điện huy động công suất khả dụng dụng của hệ thống điện Quốc gia cung cấp điện đảm bảo ổn định chính trị, phát triển kinh tế xã hội và hoàn thành các chỉ tiêu kinh tế do Chính phủ giao

Nguyên nhân tình trạng thiếu điện hiện nay do:

- Do phụ tải tăng, đầu tư trực tiếp nước ngoài tăng đột biến, tổng giá trị đầu tư bằng

15 năm trước đó cộng lại, nhiều dự án đầu tư lớn trong nước phát triển mạnh

- Tình hình thời tiết có xu hướng khắc nhiệt, biến đổi phức tạp, cùng với sự khủng

hoảng năng lượng trên toàn cầu, nhu cầu sử dụng về điện thay thế cho những nguồn năng lượng khác ngày càng gia tăng

- Công tác dự báo tăng trưởng nhu cầu về điện và kế hoạch triển khai xây dựng phát

triển nguồn điện không tương ứng Các nhà máy sản xuất điện đi vào hoạt động chậm hơn so với kế hoạch

- Khâu vận hành của các nhà máy điện chưa tốt, một số nhà máy sản xuất điện khi đi

vào hoạt động đã gặp một số sự cố như Nhà máy nhiệt điện Uông Bí hoạt động chưa ổn định, Nhà máy điện Cà Mau 1 mới hoạt động được một nửa công suất và một loạt sự cố sửa chữa đường ống dẫn khí, dừng hoạt động để bảo dưỡng sửa chữa nhà máy

Từ nay đến năm 2020, theo dự báo Việt Nam còn ở trong tình trạng thiếu điện Bởi vì, chúng ta luôn phải chạy theo tốc độ phát triển cao về nhu cầu sử dụng điện dẫn đến nguồn lực không đáp ứng kịp nhu cầu phát triển và không có nguồn điện dự phòng

9

1.2 Mục đích và nội dung nghiên cứu

1.2.1 Mục tiêu nghiên cứu

- Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu thiết kế thiết bị chuyển hoá năng lượng sóng biển thành điện năng phù hợp với vùng biển tại Việt Nam, dễ vận hành, bảo dưỡng và với kết cấu gọn nhất có thể

1.2.2 Nội dung nghiên cứu

Để đạt được mục tiêu đề ra cần thực hiện các nội dung sau:

- Nghiên cứu tổng quan về các thiết bị chuyển đổi năng lượng sóng biển thành điện năng trên thế giới thông qua việc tìm kiếm patent

- Nghiên cứu thiết kế thiết bị phù hợp đối với vùng ven biển tại Việt Nam

- Thiết kế sơ đồ nguyên lý của thiết bị

- Tính toán thiết kế các thông số cơ bản trong thiết bị

- Mô phỏng thiết bị

CHƯƠNG II : TỔNG QUAN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 2.1 Giới thiệu các dạng năng lượng ở Việt Nam nói chung và năng lượng sóng biển nói riêng

Việt Nam có nguồn năng lượng sơ cấp đa dạng và dồi dào Tuy nhiên, cùng với tốc

độ tăng trưởng của nền kinh tế, nguồn năng lượng này đang bị khai thác cạn kiệt theo thời gian Đối với tiềm năng thủy điện, hầu hết các nhà máy thủy điện công suất lớn đã

và sẽ được khai thác hết trong vài năm tới Điều đó có nghĩa là năng lượng từ thủy điện

sẽ không tăng thêm và với điều kiện biến đổi khí hậu như hiện nay, công suất của các nhà máy thủy điện cũng khó đảm bảo Đối với nguồn năng lượng hóa thạch, dễ nhận thấy rằng tốc độ sản sinh của nguồn năng lượng này không thể bù đắp được so với mức

độ khai thác Năng lượng hóa thạch cần hàng triệu triệu năm, với sự biến đổi đặc biệt của địa chất, khí hậu mới có thể hình thành và không phải là nguồn năng lượng vô hạn Với tốc độ gia tăng mức khai thác năng lượng như hiện nay, các nguồn năng lượng sơ cấp của Việt Nam sẽ khan hiếm, dầu mỏ, than đá và khí đốt sẽ dần cạn kiệt trong vài chục năm tới Từ một nước xuất khẩu, Việt Nam sẽ thành nước nhập khẩu năng lượng nếu chúng ta không có một chiến lược hợp lý và đa dạng hóa các nguồn năng lượng Việc xem xét phát triển các nguồn năng lượng khác bên cạnh các nguồn năng lượng cơ bản ngày càng trở nên quan trọng trong cơ cấu nguồn năng lượng Việt Nam trong tương lai, và năng lượng tái tạo là sự lựa chọn tất yếu đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia nói riêng và thế giới nói chung Hiện nay nhiều quốc gia phát triển trên thế giới đã đẩy nhanh tốc độ khai thác sử dụng nguồn năng lượng tái tạo Điển hình là các quốc gia thuộc khu vực châu Âu Ở Việt Nam nguồn năng lượng tái tạo cũng đang được nghiên cứu và ứng dụng như năng lượng bức xạ Mặt trời, năng lượng gió, năng lượng sinh học

Đối với năng lượng sóng biển thì trường sóng được phát sinh và phát triển dưới tác động trực tiếp của trường gió, do vậy đặc điểm chế độ trường sóng là hậu quả trực tiếp của chế độ khí hậu và trường gió khu vực Đặc điểm chung, khái quát nhất về chế

độ khí hậu khu vực Biển Đông và vùng biển Việt Nam là chế độ khí hậu nhiệt đới gió

11

mùa cùng với ảnh hưởng của bão Các kết quả nghiện cứu cho thấy tiềm năng năng lượng sóng dọc dải ven bờ nước ta tương đối phong phú và phụ thuộc trực tiếp vào hai mùa gió đông bắc và tây nam Ở các vùng thoáng, có đà sóng lớn theo các hướng đông bắc, tây nam và nam đều nhận được dòng năng lượng sóng khá lớn

Nhìn chung vấn đề nghiên cứu và khai thác các nguồn năng lượng tái tạo trong đó

có năng lượng sóng biển là một nhu cầu cấp bách không những của Việt Nam mà còn

là xu thế toàn cầu hiện nay

2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước và trên thế giới

2.2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới:

Trước tình hình giá dầu tăng cao, đảm bảo an ninh năng lượng đã trở thành mối quan tâm mang tính toàn cầu, việc tìm kiếm các nguồn năng lượng thay thế đang trở thành mục tiêu và giải pháp chung của nhiều nước Với những ưu điểm như giá thành thấp, không gây hại cho môi trường, các nguồn năng lượng xanh như năng lượng mặt trời, gió, đặc biệt là sản xuất điện từ năng lượng thủy triều được xem là một nguồn năng lượng thay thế hữu ích, đang được nhiều nước chú trọng phát triển Hiện nay, Nhà máy điện La Rance tại Pháp, với công suất 240.000 KWh, là một trong những nhà máy điện thủy triều lớn nhất thế giới

Châu Âu là khu vực đứng đầu trong việc áp dụng năng lượng sóng biển Hiện nay

đã có 4 dự án khai thác thương mại năng lượng sóng Giá thành điện năng từ gió hiện nay đã giảm 80% trong vòng 20 năm vừa qua nhờ có các tiến bộ về thiết bị và tối ưu hóa trong kết cấu Với giá cả ban đầu khoảng 1/2 giá ban đầu của năng lượng sóng và 1/4 giá hiện thời của năng lượng pin Mặt trời, năng lượng sóng có một tiềm năng rất lớn để trở thành một nguồn năng lượng có giá rẻ nhất trong tương lai

Một số thiết bị chuyển đổi năng lượng sóng biển thành điện năng điển hình đã được ứng dụng trên thế giới

a, Thiết bị Pelamis

Hình 2.1: Thiết bị Pelamis

Hình 2.2: Cấu tạo của modul biến đổi năng lượng trong hiết bị Pelamis

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

b, Hệ thống 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

13

lượng điện sạch

Hình 2.3: Hệ thống AquaBuOY

c, 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 50m mà vẫn tạo ra điện năng nhờ sóng biển

Hình 2.4: Hệ thống phao tiêu chìm AWS

d, Ngoài ra còn có một số thiết bị khác như:

Hình 2.5: Thiết bị chuyển đổi năng lượng McCabe Wave Pump

15

Hình 2.6: Thiết bị chuyển đổi năng lượng Archimedes Wave Swing

Hình 2.7: Thiết bị chuyển đổi năng lượng ECOFYSE

Hình 2.8: Thiết bị chuyển đổi năng lượng Waveplan

Hình 2.9: Thiết bị chuyển đổi năng lượng Wave Rider

17

Hình 2.10: Thiết bị chuyển đổi năng lượng Floating – buoy design

Hình 2.11: Thiết bị chuyển đổi năng lượng PowerBuoy

Hình 2.12: Thiết bị chuyển đổi năng lượng Aquamarine Power

Hình 2.13: Thiết bị chuyển đổi năng lượng Salter’s Duck

Do đặc điểm phức tạp về chế tạo các thiết bị tạo và biến đổi năng lượng biển thành các nguồn năng lượng khác nói chung và điện năng nói riêng nên việc sử dụng nguồn năng lượng tái tạo trên biển vào thực tế ở Việt Nam vẫn còn đang ở giai đoạn nghiên cứu đánh giá tiềm năng Năm 2000, Cục Hàng hải đã đặt mua bộ máy phát điện bằng năng lượng sóng (Model TGW-3A - wave activated generator) với giá 2.917 USD của Nhật Bản và lắp đặt thiết bị này để chạy đèn tín hiệu báo luồng ra vào cảng tại phao số

“0” tại cảng Cửa Lò Cho đến nay, thiết bị này đang hoạt động tốt, đạt hiệu quả rất cao trong các điều kiện thời tiết nguy hiểm Nguyên nhân chính gây hạn chế việc sử dụng các nguồn năng lượng biển nói chung và năng lượng sóng biển nói riêng so với các nguồn năng lượng tái tạo truyền thống khác như năng lượng mặt trời, năng lượng gió là

việc chế tạo các thiết bị phức tạp hơn, do vậy giá thành các máy phát điện cao hơn nhiều lần (giá bộ máy phát điện bằng năng lượng sóng nêu trên cao hơn 5 lần so với giá giàn pin mặt trời trang bị cho các phao tiêu) Một trong các kết quả nghiên cứu khoa học về sử dụng năng lượng sóng ở nước ta là đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ:

“Nghiên cứu sử dụng năng lượng sóng biển làm nguồn chiếu sáng phao tín hiệu hoạt động ngoài khơi biển Việt Nam” Đề tài được thực hiện trong năm 2000, 2001 do Bộ Giao thông Vận tải là cơ quan chủ quản và Viện Khoa học Công nghệ Giao thông Vận tải làm cơ quan chủ trì với sự hợp tác của Khoa Môi trường, Đại học Quốc gia Hà Nội

và Cục Hàng hải Việt Nam Kết quả của đề tài là đã chứng minh được khả năng sử dụng năng lượng sóng để tạo ra nguồn điện thắp sáng đèn trên phao tín hiệu và chế tạo thử nghiệm được một mô hình hệ thống thiết bị phát điện bằng năng lượng sóng biển

Đề tài đã được Hội đồng cấp Bộ nghiệm thu loại xuất sắc và được đề nghị cho tiến hành dự án sản xuất thử nghiệm phao tín hiệu thắp sáng bằng năng lượng sóng Đề tài cấp Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam “Đánh giá tiềm năng năng lượng biển Việt Nam” do PGS TS Đỗ Ngọc Quỳnh, Viện Cơ học chủ trì đã được tiến hành trong các năm 2002-2003 Kết quả chính của đề tài là đã đưa ra được bức tranh tổng hợp của tiềm năng năng lượng thủy triều, sóng và dòng chảy ở vùng biển Việt Nam Kết quả nghiên cứu tính toán năng lượng sóng cho dải ven biển Việt Nam của đề tài được báo cáo tại hội nghị khoa học toàn quốc “Năng lượng biển Việt Nam – Tiềm năng, công nghệ và chính sách”

2.3 Giới thiệu về các patent có liên quan đến đề tài nghiên cứu

2.3.1 Loại dùng turbine : thường loại này được lắp đặt ở gần bờ

a, John Clark Hanna, với sang chế: Wave energy turbine for oscillating water column systems, số: US 2012/0038163 A1

21

Hình 2.15: Sáng chế của John Clark Hanna

b, Paolo Boccotti, với sang chế: Oscillating water column wave energy converter incorporated into caisson brakewater, số: US 2005/0207844 A1

Hình 2.16: Sáng chế của Paolo Boccotti

c, Nils Ambli, với sang chế: Wave energy power station, số: 4,341,959

Hình 2.17: Sáng chế của Nils Ambli

d, George W.Moody, với sang chế: Wave energy device, số: 4,441,316

Hình 2.18: Sáng chế của George W.Moody 2.3.2 Loại dùng phao: thường các thiết bị này được lắp đặt ở xa bờ

a, William Walter Hirsch, với sang chế: Wave energy conversion system, số: US

7,199,481 B2

23

Hình 2.19: Sáng chế của William Walter Hirsch

b, Chris F.Olson , với sang chế: Ocean wave energy converter, số: US 7,245,041 B1

Hình 2.20: Sáng chế của Chris F.Olson

c, Bart D.Hibbs, Tyler MacCready, Phillip T.Tokumaru , với sang chế: Method of and Apparatus for wave energy conversion using a float with excess Buoyancy, số:

US 6,756,695 B2

Hình 2.21: Sáng chế của Bart D.Hibbs, Tyler MacCready and Phillip T.Tokumaru

d, Chales Wood , với sang chế: Wave energy converter system, số: US

2005/0167988 A1

Hình 2.22: Sáng chế của Chales Wood

25

CHƯƠNG III : NĂNG LƯỢNG SÓNG BIỂN KHU VỰC BIỂN ĐÔNG VÀ

VÙNG BIỂN VIỆT NAM 3.1 Tổng quan chế độ khí tượng hải văn khu vực Biển Đông và vùng biển Việt Nam

Trường sóng được phát sinh và phát triển dưới tác động trực tiếp của trường gió, do vậy đặc điểm chế độ trường sóng là kết quả trực tiếp của chế độ khí hậu và trường gió khu vực Đặc điểm chung, khái quát nhất về chế độ khí hậu khu vực Biển Đông và vùng biển Việt Nam là chế độ khí hậu nhiệt đới gió mùa cùng với ảnh hưởng của bão

Để phục vụ đánh giá các điều kiện thời tiết ảnh hưởng đến trường sóng khu vực Biển Đông và vùng biển Việt Nam có thể đưa ra tổng quan các loại hình thời tiết sau đây: Mùa gió mùa đông bắc: mùa gió mùa đông bắc bắt đầu từ tháng 11 và kéo dài đến tháng 3 năm sau Trong mùa này, ảnh hưởng của áp cao châu Á thường gọi là áp cao Sibia phát triển mạnh khống chế toàn bộ vùng Biển Đông đến tận vĩ độ 10 độ bắc Gió hướng bắc vào đầu mùa và hướng đông bắc vào giữa mùa thịnh hành trên toàn vùng Biển Đông, ổn định trong thời gian mỗi đợt khoảng 5-7 ngày tạo ra sóng rất lớn ở vùng ngoài khơi Có thể phân chia mùa gió mùa đông bắc thành hai thời kỳ Thời kỳ đầu với khối không khí thường là khối không khí biến tính qua lục địa nên thời tiết thường hanh khô, gió thịnh hành hướng bắc, đông bắc và mạnh, ổn định Thời kỳ cuối mùa gió đông bắc, vào tháng 2 tháng 3 là mùa suy thoái của gió mùa đông bắc với sự xuất hiện của áp cao phụ khu vực Biển Đông Trung Hoa tạo ra loại hình thời tiết ẩm, mưa phùn với khối không khí biến tính qua biển Gió thịnh hành trong thời gian này là gió đông bắc, đông đông bắc và kém ổn định cùng với tốc độ yếu hơn thời kỳ đầu Về thời gian tác dụng, gió mùa đông bắc thuộc dạng hình thế thời tiết synnop tự nhiên với thời gian tác dụng liên tục mỗi đợt từ 5 đến 7 ngày, tuy nhiên rất thường xuyên có các đợt gió mùa bổ sung

Mùa gió mùa tây nam: mùa gió mùa tây nam còn gọi là gió mùa mùa hè bắt đầu từ tháng 5 và kết thúc vào tháng 9 Gió mùa tây nam hoạt động mạnh nhất tại khu vực phía nam Biển Đông với hướng thịnh hành là hướng tây nam, lên đến vùng giữa và bắc

Biển Đông hướng gió thịnh hành trong gió mùa tây nam chuyển dần sang nam tây nam và nam Tại khu vực ngoài khơi bắc vịnh Bắc Bộ, trường sóng trong gió mùa tây nam có hướng thịnh hành là hướng nam, đông nam truyền từ vùng cửa vịnh Bắc Bộ vào, có tác động rất mạnh đến các hoạt động tại khu vực ngoài khơi bắc vịnh Bắc Bộ

và tác động đến chế độ sóng vùng ven bờ tại khu vực ven bờ châu thổ sông Hồng Mùa gió mùa tây nam tại khu vực bắc vịnh Bắc Bộ trùng với mùa bão

Mùa bão và áp thấp nhiệt đới: đối với khu vực nghiên cứu, mùa bão kéo dài từ tháng 5 đến tháng 12 Quy luật hoạt động của bão khá phức tạp và còn nhiều vấn đề hiện nay chưa lý giải được Theo số liệu thống kê của khoảng 80 năm trở lại đây, hàng năm có khoảng 1-12 cơn bão và áp thấp nhiệt đới đổ bộ vào vùngbiển và ven bờ nước

ta Tính trung bình mỗi năm có 6 cơn bão và áp thấp nhiệtđới, trong đó có khoảng 30% số cơn xuất hiện trong khu vực đông nam BiểnĐông Do sự xê dịch theo mùa của đường đi của bão, mùa bão có xu thế chậm dần từ bắc xuống nam

25-3.2 Chế độ trường sóng vùng Biển Đông và ven bờ biển Việt Nam

Nghiên cứu chế độ trường sóng vùng Biển Đông và ven bờ biển Việt Nam có thể được tiến hành theo hai cách Cách thứ nhất là tiến hành thống kê chế độ trường sóng theo các số liệu đo đạc ven bờ, và số liệu đo đạc trường sóng vùng khơi hoặc số liệu đo đạc bằng các phương tiện hiện đại như số liệu trường sóng đo đạc từ vệ tinh Cách thứ hai là tiến hành tính toán trường sóng theo trường gió hoặc theo trường gió phân tích, gió đo từ vệ tinh

3.2.1 Chế độ trường sóng theo các số liệu đo đạc tại trạm ven bờ và số liệu ngoài khơi vùng biển Việt Nam

Bảng 1 dưới đây thao khảo theo tài liệu [1] trình bày các giá trị độ cao sóng, chu kỳ

và tốc độ gió với các suất đảm bảo chế độ khác nhau theo các mùa trong năm và trung bình năm tại các trạm khí tượng hải văn ven bờ, hải đảo của Việt Nam và theo số liệu Obship

Bảng 1: Độ cao sóng H[m], chu kỳ sóng T[s] và tốc độ gió V[m/s] theo mùa và

trung bình năm tại các trạm Hải văn ven bờ và theo số liệu Obship

27

29

31

Theo các kết quả thống kê trên bảng 1 chúng ta thấy rằng chế độ của các yếu tố sóng biến đổi khá mạnh dọc theo vùng biển Việt Nam Hai khu vực có các yếu tố sóng nhỏ nhất là khu vực Hòn Gai và Phú Quốc Khu vực Hòn Gai do nằm sâu trong vịnh

Hạ Long, được các đảo che chắn không bị ảnh hưởng của trường sóng vùng nước sâu truyền vào nên có chế độ trường sóng yếu trong tất cả các tháng trong năm Khu vực Phú Quốc nói riêng và khu vực ven bờ biển vịnh Thái Lan nói chung có chế độ trường sóng yếu trong mùa đông và mùa xuân, tuy nhiên vào mùa hè khi gió mùa tây nam hoạt động mạnh trường sóng và gió ở đây khá mạnh Kết quả thống kê trên bảng 1 cũng cho thấy sự thay đổi rất mạnh của các yếu tố sóng theo vị trí của các vùng ven bờ Tại trạm khí tượng hải văn Sơn Trà, do vị trí trạm đặt sâu trong vịnh Đà Nẵng nên không chịu ảnh hưởng trực tiếp của trường sóng ngoài khơi Đà Nẵng truyền vào, do vậy các yếu tố sóng không lớn (độ cao và chu kỳ sóng trung bình năm khoảng 0.4 mét và 3 giây) Trong khi đó các số liệu thống kê tại các trạm khí tượng hải văn lân cận cho thấy độ cao và chu kỳ sóng trung bình đặc trưng cho khu vực ven bờ miền Trung nước ta dao động trong khoảng 0.8m -1.0m và 4 giây -5 giây Đối với khu vực ngoài khơi miền Trung, các yếu tố sóng tương đối mạnh, theo số liệu Obship, độ cao và chu kỳ sóng trung bình năm khoảng xấp xỉ 1m và 5 giây Các giá trị thống kê chế độ của các yếu tố sóng và tốc độ gió tại các trạm khí tượng hải văn ven bờ và theo số liệu Obship cũng cho thấy trường sóng và gió vùng ven bờ và ngoài khơi nước ta chịu ảnh hưởng trực tiếp của chế độ gió mùa đông bắc và gió mùa tây nam Vào mùa gió mùa đông bắc tại các khu vực bờ biển phía bắc trường sóng và tốc độ gió thường đạt giá trị mạnh nhất trong năm, tuy nhiên tại các vùng ven bờ phía nam do ảnh hưởng của gió mùa tây nam các giá trị mạnh nhất của các yếu tố sóng và tốc độ gió lại xảy ra vào các tháng từ tháng

5 đến tháng 7 và từ tháng 8 đến tháng 10

3.2.2 Phân vùng chế độ sóng ven bờ vùng biển Việt Nam :

Tuy mới chỉ bắt đầu trong một vài năm gần đây, nhưng do tầm quan trọng và ý nghĩa thiết thực đối với thực tế, các nghiên cứu phân vùng dải ven bờ biển nước ta theo các yếu tố động lực biển nói chung và sóng, nói riêng đã có được một số các kết quả đáng

kể Các kết quả đã cho thấy sự phân vùng thống kê các số liệu sóng và gió vùng ven bờ

và biển khơi trên toàn khu vực Biển Đông ra thành 15 vùng trong đó có 5 vùng bao quát toàn dải ven biển Việt Nam

Một trong những kết quả phân vùng chi tiết trường sóng ven bờ bao gồm cả sóng gió, sóng lừng và sóng xô bờ là bản đồ phân vùng phục vụ chế độ khí hậu biển Hai nguyên tắc cơ bản được sử dụng để tiến hành các phân vùng động lực sóng biển dưới đây là nguyên tắc đồng nhất và nguyên tắc nguồn gốc phát sinh Theo nguồn gốc phát sinh có thể thấy rất rõ là các trường sóng là do các hình thế gió mùa đông bắc, gió mùa tây nam và bão gây ra Mức độ tác động của 3 loại hình thế này đối với từng vùng phụ thuộc vào không gian và thời gian tạo nên građien tự nhiên của trường sóng và dựa vào građien này có thể xác định được kích thước tối ưu cho từng vùng Đã xác định được kích thước tối ưu cho 5 vùng ven bờ theo các số liệu sóng quan trắc trên các trạm khí tượng hải văn ven bờ

Tuy nhiên như đã nêu trên, các kết quả này khó có thể tin cậy được nếu chỉ dựa vào

số liệu trường sóng tại các trạm Các kết quả phân vùng dưới đây tiến hành theo các số liệu trường sóng tại các điểm tính dọc bờ biển nước ta với bước lưới 1/4 độ kinh vĩ Khi phân vùng, ngoài đặc tính chung của toàn vùng, cũng tính toán đến mức độ khác biệt của bản thân từng vùng Đối với các vùng có sự thay đổi các yếu tố sóng khá mạnh đã chia thành các vùng phụ có cùng một quy luật thay đổi các yếu tố sóng Theo hai nguyên tắc như đã nêu đã tiến hành phân vùng các yếu tố sóng biển dựa vào các yếu tố như sau:

- Tính đồng nhất của độ cao sóng hữu hiệu cực đại năm tại các trạm

- Hướng thịnh hành của trường sóng quyết định đến nguồn gốc của sóng trong các hình thế thời tiết Đã thống kê theo hai hướng: hướng bắc đến đông đông bắc đại diện cho sóng trong hình thế gió mùa đông bắc và hướng đông nam đến hướng tây nam đại diện cho sóng trong hình thế gió mùa tây nam Riêng đối với khu vực ven bờ vịnh Thái Lan, do chỉ có sóng thịnh hành trong gió mùa tây nam nên đã lấy theo hai hướng sóng nguy hiểm là hướng tây bắc đến hướng bắc và hướng tây đến hướng tây nam Đối với

33

sóng trong bão, đã đưa ra kết quả độ cao sóng hữu hiệu với chu kỳ lặp 20 năm một lần cho từng vùng Ngoài ra cũng dựa vào các kết quả tính toán phân bố hai chiều giữa độ cao và chu kỳ sóng

Kết quả phân vùng các yếu tố sóng biển tham khảo theo tài liệu [1] đã phân ra 5 vùng dọc theo dải ven bờ biển nước ta đó là các vùng sau đây:

- Vùng 1 từ khu vực ven bờ Móng Cái - Quảng Ninh đến khu vực ven bờ Cửa Vạn, Diễn Châu - Nghệ An Với hai vùng phụ:

+ Vùng phụ 1.1 từ Móng Cái đến Cửa Hới Thanh Hoá

+ Vùng phụ 1.2 từ Cửa Hới đến Cửa Vạn

- Vùng 2 từ Cửa Vạn - Thanh Hoá đến vịnh Dung Quất - Quảng Ngãi Tại vùng này cũng đưa ra hai vùng phụ:

+ Vùng phụ 2.1 từ Cửa Vạn Thanh Hoá đến Cửa Tùng - Quảng Trị

+ Vùng phụ 2.2 từ Cửa Tùng - Quảng Trị đến Dung Quất - Quảng Ngãi

- Vùng 3 từ vịnh Dung Quất - Quảng Ngãi đến vịnh Phan Rang - Ninh Thuận

- Vùng 4 từ vịnh Phan Rang - Ninh Thuận đến đông mũi Cà Mau với hai vùng phụ: + Vùng phụ 4.1 từ vịnh Phan Rang đến cửa Định An

+ Vùng phụ 4.2 từ nam cửa Định An đến đông mũi Cà Mau

- Vùng 5 là vùng ven bờ vịnh Thái Lan có hai vùng phụ:

+ Vùng phụ 5.1 gồm khu vực từ Hà Tiên đến Rạch Giá

+ Vùng phụ 5.2 gồm khu vực ven bờ phía tây Phú Quốc và khu vực từ rạch

Cá Ngát đến Vũng Cà Mâu

Các đặc điểm đường bờ và trường sóng tại các vùng theo tài liệu [1]:

• Vùng 1: Đặc điểm đường bờ của vùng 1 là có định hướng theo hướng đông bắc tây nam Trường sóng trong gió mùa đông bắc ở đây thịnh hành và chiếm tần suất rất lớn nhưng không mạnh do ảnh hưởng che chắn của bờ biển phía bắc Sóng cực đại năm theo hướng đông bắc đạt khoảng 2,5-3m trong khi đó theo hướng nam, đông nam khoảng 3-3.5m Sóng trong gió mùa đông bắc chiếm 45%, trong gió mùa tây nam (với hướng thịnh hành là hướng nam, đông nam) chiếm 29% còn lại 26% tổng số trường

hợp là lặng sóng Trường sóng trung bình thịnh hành trong các hình thế gió mùa ứng với độ cao 1-1.5m và chu kỳ sóng 5-7s Trường sóng bão tại vùng 1 không lớn do bão thường bị yếu khi đi qua khu vực đảo Hải nam và bị đà sóng hạn chế Sóng với chu kỳ lặp 20 năm 1 lần khoảng 5,5 đến 6.5m với chu kỳ trung bình là 10s Sóng trong bão tại vùng này thường hay gặp vào tháng 7, tháng 8

- Có sự khác biệt rõ ràng về đặc điểm trường sóng tại hai vùng phụ 1.1 và 1.2 Tại vùng phụ 1.1 trường sóng hướng đông bắc yếu hơn nhiều so với vùng phụ 1.2 Trong khi đó tại vùng này sóng hướng nam lại rất mạnh thường đạt tới 3-3.5m Tại vùng phụ 1.2 do đặc điểm định hướng đường bờ quay gần theo hướng bắc nam nên sóng hướng đông bắc tăng đáng kể (đạt tới 3.5-4m) trong khi đó sóng thịnh hành vào mùa hè lại giảm

• Vùng 2: vùng này bắt đầu từ khu vực đảo Hòn Ngư và kết thúc tại vịnh Dung Quất với định hướng cơ bản cửa đường bờ theo hướng tây bắc đông nam là hướng vuông góc với hướng năng lượng chính trên toàn dải ven bờ, hướng gió đông bắc Độ cao sóng cực đại năm trung bình trong gió mùa đông bắc tại vùng 2 là 5-5.5m và trong gió mùa tây nam là 3.5-4m Tần suất các hướng sóng nêu trên trong gió mùa đông bắc là 47%, trong gió mùa tây nam là 20% và lặng sóng là 33% trong đó một phần thời gian trong gió mùa tây nam cũng tạo ra lặng sóng vì mùa này gió thường thổi từ bờ ra Phân

bố hai chiều giữa độ cao và chu kỳ sóng trong các hình thế gió mùa nằm trong khoảng 1.5-2m ứng với chu kỳ sóng 5-7s Vùng này cũng là vùng chịu ảnh hưởng mạnh nhất của sóng bão với tần suất trung bình chế độ khoảng 1 cơn bão trong 1 năm và thời gian thường hay xảy ra nhất là vào tháng 9 cho khu vực vùng phụ số 1 và tháng 10 cho khu vực vùng phụ số 2 Sóng cực đại với chu kỳ lặp 20 năm 1 lần là 6.5m -7.5m với chu kỳ 11s - 13s

• Vùng 3: Có định hướng đường bờ theo hướng bắc nam, nhìn thẳng ra Biển Đông và địa hình đáy khá dốc Đây là vùng có động lực sóng khốc liệt nhất so với các vùng ven

bờ khác Sóng cực đại năm trong mùa gió đông bắc là khoảng 6-7m và trong mùa gió tây nam là 5-6m Tần suất của các sóng trong gió mùa đông bắc là 40%, gió mùa tây

35

nam là 23%, còn lại tần suất lặng sóng chiếm 37% tổng số trường hợp Phân bố hai chiều giữa độ cao và chu kỳ sóng trung bình của vùng này khoảng 2-3m với chu kỳ 5-7s Tần suất bão tại vùng này khoảng 05 cơn bão trong một năm, tuy không nhiều bằng vùng số 2 nhưng độ cao sóng trong bão lớn hơn nhiều do không bị ảnh hưởng của khu vực vịnh Bắc Bộ (với độ sâu 50-60m của vịnh Bắc Bộ, sóng bão có chu kỳ >10s đã bị tác động của các hiệu ứng khu vực biển ven bờ như hiệu ứng biến dạng, khúc xạ) Sóng trong bão thường xuất hiện vào tháng 10 và tháng 11 Độ cao sóng hữu hiệu và chu kỳ sóng với chu kỳ lặp 20 năm một lần khoảng 8 - 9m và chu kỳ 12-14s

• Vùng 4: Định hướng đường bờ của vùng này gần như tương tự như đối với vùng 1 đó

là theo hướng đông bắc tây nam do vậy động lực sóng trong các hình thế gió mùa giảm đáng kể so với vùng số 3 nhưng so với vùng số 1 thì lớn hơn vì vùng này là vùng ven

bờ biển khơi không bị giới hạn đà sóng Độ cao sóng trung bình trong mùa gió đông bắc là 4-4.5m và trong mùa gió tây nam là 3.5-4m Sóng trong gió mùa đông bắc chiếm 42%, tây nam chiếm 15% và 43% số trường hợp còn lại là lặng sóng Phân bố hai chiều giữa độ cao và chu kỳ sóng trung bình của vùng này khoảng 1.5-2m với chu kỳ 5-7s Tần suất sóng bão trung bình tại vùng 4 rất nhỏ, trung bình trong năm năm mới có một đợt sóng bão và thường hay xảy ra nhất vào tháng 11, tháng 12 Độ cao sóng hữu hiệu

và chu kỳ sóng với chu kỳ lặp 20 năm 1 lần là khoảng 5.5-6m và chu kỳ là 11s Sự khác biệt giữa hai vùng phụ 4.1 và 4.2 là ở xu thế biến đổi của độ cao sóng Ở vùng phụ đầu độ cao sóng giảm dần từ phía bắc xuống phía nam do ảnh hưởng của khu vực ven

bờ các cửa sông Cửu Long, nhưng tại khu vực vùng phụ 4.2 - Gành Hào đến đông mũi

Cà Mau độ cao sóng tăng đáng kể

• Vùng 5: Đặc điểm trường sóng của vùng ven bờ vịnh Thái Lan khác hẳn so với các vùng ven bờ Biển Đông và vịnh Bắc Bộ ở hai điểm sau: Tại vùng này không chịu ảnh hưởng của trường sóng trong gió mùa đông bắc Gió mùa tây nam và bão là hai nguồn động lực sóng duy nhất tác động đến vùng ven bờ vịnh Thái Lan Độ cao sóng hữu hiệu cực đại năm khoảng 2.5-3m, hai tháng có sóng mạnh nhất là tháng 7 và tháng 8 Phân

bố hai chiều trung bình năm giữa độ cao và chu kỳ sóng là 0.5-0.75m và 3-5s Tần suất

sóng bão tại khu vực này rất hiếm và độ cao sóng trong bão cũng không lớn Trong vòng 40 năm thống kê chỉ có 7 cơn bão đi qua và gây sóng trực tiếp tại khu vực vịnh Thái Lan Sóng trong bão tại vùng ven bờ vịnh Thái Lan chỉ có thể có vào tháng 11-

12 Độ cao sóng hữu hiệu với chu kỳ lặp 20 năm 1 lần tại vùng 5 là 4.5m và chu kỳ sóng 10s Vùng 5 bao gồm hai vùng phụ Vùng phụ 5.1 là khu vực ven bờ từ Hà Tiên đến Rạch Giá với đặc điểm được đảo Phú Quốc và các đảo lân cận che chắn khá tốt theo cả hai hướng sóng nguy hiểm là hướng tây nam và tây bắc Vùng phụ 5.2 là khu vực còn lại có đặc điểm đường bờ theo hướng bắc nam và đón sóng trực tiếp theo các hướng thịnh hành trong gió mùa tây nam truyền vào Càng xuống phía nam trường sóng theo hướng tây nam càng mạnh do thoát khỏi ảnh hưởng của đảo Phú Quốc

37

CHƯƠNG IV: PHÂN LOẠI THIẾT BỊ CHUYỂN ĐỔI NĂNG LƯỢNG SÓNG BIỂN THÀNH ĐIỆN NĂNG VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG HƯỚNG

NGHÊN CỨU 4.1 Phân loại thiết bị chuyển đổi năng lượng sóng biển thành điện năng

Tuy chưa có được một tiêu chuẩn phân loại thống nhất, tất cả các dạng thiết bị này có thể được phân loại theo 3 tiêu chí theo tham khảo tài liệu [1]:

- Theo tiêu chí về vị trí lắp đặt thiết bị

- Theo tiêu chí về độ sâu lắp đặt thiết bị

- Theo tiêu chí về nguyên lý vật lý và công nghệ chuyển đổi năng lượng

Ngoài ra cũng có các phân loại khác, ví dụ như loại thiết bị sử dụng cơ chế dao động cột nước trong sóng và thiết bị sử dụng nguyên lý tràn nước trong sóng đôi khi được gọi là thiết bị “ngăn chặn” sóng vì các thiết bị này dựa trên nguyên lý chặn sóng để tạo

ra năng lượng, trong khi đó các loại thiết bị dựa trên cơ chế trường sóng tắt dần và cơ chế hấp thụ điểm có thể được phân loại dưới dạng thiết bị “lựa theo chiều sóng” Theo tham khảo tài liệu [1] ta có bảng 2 phân loại các thiết bị chuyển đổi năng lượng như sau:

Bảng 2: Phân loại các thiết bị chuyển đổi năng lượng sóng

Vị trí Độ sâu

[m]

Nguyên lý vật lý Nhà thiết kế Tên thiết bị

Dao động cột nước trong sóng

Nhà máy PICO, Azores

Trên bờ 0

Dao động cột nước trong sóng

Oceanlinx Oceanlinx Nước dâng do sóng Aquamarine Oyster Gần bờ 1 - 25

Sóng tràn/chặn sóng Wavedragon Wavedragon Sóng tắt dần Pelamis

Hấp thụ điểm Finavera

Renewable

AquaBuOY

Hấp thụ điểm Camegie Corp CETO II Hấp thụ điểm WET-NZ WaveWobbler

Trên bảng 2 thống kê các dạng thiết bị chuyển đổi năng lượng sóng theo 3 tiêu chí: tiêu chí vị trí lắp đặt thiết bị, tiêu chí độ sâu và tiêu chí về nguyên lý vật lý và công nghệ chuyển đổi năng lượng

4.2 Lựa chọn phương hướng nghiên cứu

- Dựa vào điều kiện cụ thể ở Việt nam thì hướng nghiên cứu chính sẽ đi sâu vào nghiên cứu thiết kế loại thiết bị chuyển hóa năng lượng sóng biển thành điện năng theo phương pháp dao động cột nước Bởi vì phương pháp này dễ lắp đặt và bảo trì do gần

bờ vì vậy chi phí lắp đặt cũng như bảo trì rẻ hơn so với các phương pháp khác