Đề Xuất 12/2022 # Giải Pháp ‘Khai Phá’ Năng Lượng Gió, Thủy Triều, Sóng Biển Ở Việt Nam / 2023 # Top 18 Like | Photomarathonasia.com

Đề Xuất 12/2022 # Giải Pháp ‘Khai Phá’ Năng Lượng Gió, Thủy Triều, Sóng Biển Ở Việt Nam / 2023 # Top 18 Like

Cập nhật nội dung chi tiết về Giải Pháp ‘Khai Phá’ Năng Lượng Gió, Thủy Triều, Sóng Biển Ở Việt Nam / 2023 mới nhất trên website Photomarathonasia.com. Hy vọng thông tin trong bài viết sẽ đáp ứng được nhu cầu ngoài mong đợi của bạn, chúng tôi sẽ làm việc thường xuyên để cập nhật nội dung mới nhằm giúp bạn nhận được thông tin nhanh chóng và chính xác nhất.

Điện gió ngoài khơi: ‘Bệ phóng’ cho phát triển kinh tế biển Việt Nam I. Giới hạn kỹ thuật của các giải pháp khai thác năng lượng gió, thủy triều, và sóng biển hiện có trên thế giới  

Khai thác năng lượng tái tạo (NLTT) đang thu hút khá nhiều nhà đầu tư ở nước ta hiện nay. Tuy nhiên, chỉ có điện mặt trời vẫn đang phát triển nóng, mặc cho các cảnh báo về hiệu quả kinh tế, nhất là do khả năng điều phối và hạ tầng truyền tải điện không theo kịp. Hay những rủi ro về ô nhiễm môi trường trong tương lai gần, khi các tấm pin mặt trời trở thành rác thải công nghệ do hư hỏng, hoặc khai thác hết vòng đời.   

Trong khi đó, điện gió tuy được đánh giá cao hơn nhưng đã lắng xuống sau những hồ hởi ban đầu khoảng 10 năm trước, rất nhiều dự án không được triển khai và bị thu hồi giấy phép. Nhiều nhà đầu tư nước ngoài có kinh nghiệm về điện gió sau vài năm thăm dò và khảo sát thực địa đã tạm rút lui không rõ lý do…

Vì sao điện gió, điện thủy triều ,hay sóng biển với “tiềm năng rất lớn” vẫn không đủ hấp dẫn để thu hút các nhà đầu tư cả trong và ngoài nước? Nhiều vấn đề được phân tích và các khuyến nghị được đưa ra khá thuyết phục. Trong đó, đa số tập trung vào các quyết định hành chính, chính sánh ưu đãi, nguồn vốn huy động, hạ tầng, kết nối…

Nhưng thật ra, như đã được tác giả phân tích trong bài “Một góc nhìn khác về năng lượng tái tạo”, dù có những bước phát triển vượt bậc, nguyên nhân cốt lõi của vấn đề là ngoài yếu tố thất thường của các nguồn điện từ NLTT, hiệu năng thật sự của những giải pháp khai thác NLTT hiện có rất thấp, chưa đáp ứng được bài toán kinh tế để giải quyết sòng phẳng các xung đột về lợi ích, trách nhiệm, giữa bên đầu tư sản xuất nguồn điện tái tạo và bên vận hành phân phối điện lưới, từ lâu đã hoạt động ổn định với các nguồn điện từ năng lượng hóa thạch hay thủy điện, có giá thành rẻ, dễ điều phối hơn.

Tệ hơn nữa, các giải pháp khai thác NLTT hiện có không thật sự phù hợp với môi trường tự nhiên ở nước ta, nên hiệu quả kinh tế còn thấp hơn, vì những lý do sau:  

1/ Sự khác biệt của môi trường tự nhiên ở Việt Nam: 

Khi tìm hiểu về năng lượng gió, dòng chảy thủy triều, hay sóng biển, đa số các bài phân tích, đánh giá đều cho rằng: Nước ta có “tiềm năng rất lớn”, với những con số thống kê hấp dẫn. Vấn đề là tuy có ‘nhiều về lượng’ nhưng lại ‘thiếu về chất’ thì ít thấy đề cập tới, hoặc khá mơ hồ. Cụ thể hơn, nước ta có gió nhiều, có dòng thủy triều và dòng hải lưu gần như quanh năm, diện tích mặt biển có sóng thuộc vào hàng top thế giới… Nhưng tốc độ gió, thủy triều, dòng hải lưu chỉ ở mức trung bình, hoặc yếu trong phần lớn thời gian của năm, chiều cao sóng biển thấp… Đây là những chỉ số rất quan trọng ảnh hưởng đến sự thành bại của các dự án khi quyết định đầu tư bằng những công nghệ khai thác NLTT hiện có trên thế giới.  

2/ Giới hạn kỹ thuật của tua bin trục ngang:

Giải pháp khai thác năng lượng của gió, hoặc thủy triều hiện nay chủ yếu dựa trên nền tảng tua bin trục ngang. Từ lâu đã được thiết kế tối ưu để cung cấp cho các quốc gia mạnh về tài chính và hạ tầng kỹ thuật thuộc châu Âu, hoặc Mỹ… có tốc độ gió, hoặc dòng thủy triều lớn hơn nhiều so với gió, hoặc dòng thủy triều ở nước ta.

Giới hạn tối thiểu về tốc độ của nguồn tác động để bảo đảm hiệu quả kinh tế của tua bin trục ngang ở mức khá cao, và được mặc định là những giới hạn kỹ thuật quan trọng để đánh giá tính khả thi của một dự án. Cụ thể hơn, tốc độ gió tối thiểu phải từ 5 m/s trở lên, gần bằng tốc độ trung bình của hầu hết các vùng gió tiềm năng ở nước ta. Tốc độ dòng nước tối thiểu phải từ 2,5 m/s, lớn hơn vận tốc của dòng hải lưu chảy theo hướng Bắc – Nam ở ven bờ Biển Đông, hoặc tương đương với tốc độ của những dòng triều được thống kê là có tiềm năng.

Chính vì thế, các tua bin gió dù được lắp đặt tại các vị trí được cho là có tốc độ gió lý tưởng nhất ở nước ta, hiệu quả kinh tế vẫn không được như mong muốn. Phần lớn thời gian trong năm, tua bin chỉ vận hành ở khoảng 1/3 công suất thiết kế. Việc thiết kế lại giúp tua bin trục ngang có hiệu năng tốt hơn với tốc độ của nguồn tác động yếu hơn không hề đơn giản, vì đã chạm tới những giới hạn kỹ thuật của giải pháp này.

Giải pháp tăng thêm chiều cao của trụ đỡ, giúp tua bin đón gió có tốc độ lớn hơn ở trên cao, đã được áp dụng triệt để. Tuy nhiên, vì còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau, nên mỗi giải pháp kỹ thuật đều có những giới hạn của nó. Trong thực tế, các trụ đỡ chỉ được nâng tới độ cao tối ưu theo bài toán kinh tế, vì cố hơn nữa sẽ làm giá thành đầu tư tăng lên nhiều hơn so với hiệu quả mang lại.

Một số nhà cung cấp đề xuất thiết kế cánh tua bin dài hơn cho phù hợp với môi trường gió có tốc độ thấp. Tuy nhiên, giải pháp này giống như cố “gọt chân cho vừa giày”. Vì, như đã được phân tích trong bài “Một góc nhìn khác về năng lượng tái tạo”, cánh của tua bin gió trục ngang hiện đã bị kéo quá dài làm cho hiệu năng thật sự của nó rất thấp. 

Tua bin trục ngang không thể tự cân bằng hướng về nguồn tác động mà phải sử dụng thiết bị xác định hướng gió nên yêu cầu nguồn gió phải sạch. Đây là giải pháp kỹ thuật đơn giản, nhưng chi phí để hoàn thiện lại không rẻ. Mặt khác, do cấu trúc đặc trưng của tua bin nên thiết bị xác định hướng gió không được đặt ở phía trước mà phải đặt ở phía sau tua bin, nơi gió đã bị nhiễu động do hoạt động của các cánh gây ra. Trong khi đó, nguồn gió yếu thường có nhiều dòng rối hơn, làm cho sự nhiễu động phía sau cánh tua bin mạnh hơn, nên thiết bị xác định hướng gió hoạt động không còn chính xác để hướng tua bin về đúng nguồn gió, ảnh hưởng đáng kể đến hiệu năng của tua bin.

Ví dụ: Trong clip về điện gió Bạc Liêu (https://www.youtube.com/watch?v=uqdG7YVebvE). Tại phút thứ 12:40 trở đi, trong cụm 5 tua bin nằm ở phía trái màn hình, có một tua bin định hướng sai nên quay chậm hơn.

Dòng thủy triều, dòng hải lưu có thể được gia tăng tốc độ bằng những bờ đê, con đập… để đáp ứng yêu cầu về tốc độ của dòng chảy. Nhưng giống như thủy điện, giải pháp này có thể ảnh hưởng nặng đến môi sinh của cả vùng rộng lớn, làm mất đi khái niệm “sạch” của nguồn năng lượng.  

3/ Thực trạng của các giải pháp khai thác năng lượng sóng biển:

Đa số vẫn còn mang tính thử nghiệm, chưa có giải pháp nào thật sự hiệu quả làm chuẩn mực để áp dụng đại trà.

Theo thống kê, đã có hơn một ngàn sáng chế về năng lượng sóng biển. Nhưng rất ít trong số đó được cho là có tiềm năng, được các viện nghiên cứu công nghệ trên thế giới lựa chọn thử nghiệm và phát triển. Tuy nhiên, hầu hết các thử nghiệm đều ưu tiên thực hiện ở vùng biển có sóng mạnh để tận dụng mức năng lượng cao của sóng. Nên khả năng áp dụng hiệu quả vào vùng biển của nước ta rất thấp.

“Thiết bị khai thác năng lượng sóng biển Pelamis” là một ví dụ. Giống như tua bin gió trục ngang, đây cũng là giải pháp điển hình về “hy sinh hiệu năng để tăng công suất” của thiết bị. Cụ thể hơn, với chiều dài hàng trăm mét, nhưng do nằm xuôi theo chiều lan truyền của sóng, nên hiệu năng đạt được rất thấp. Phần sóng tác động vào thiết bị sẽ mất dần năng lượng nên không thể duy trì mức tác động như ban đầu suốt chiều dài thân phao, trong khi phần sóng chạy dọc liền kề ở hai bên vẫn giữ nguyên mức năng lượng. Nên Pelamis chỉ phù hợp với vùng biển có sóng mạnh, khi sóng yếu, nó chỉ dập dềnh nhẹ.

Giải pháp khả dĩ để tăng hiệu năng, hoặc giúp Pelamis hoạt động ở mức sóng yếu hơn là lắp thêm những cặp cánh nằm đối xứng ở hai bên thân phao để tăng tiết diện tương tác với sóng. Tuy nhiên, vấn đề khác của Pelamis và những sáng chế dạng tương tự là các thiết bị phối hợp để phát ra điện được tích hợp chung vào thân phao, và chuyển động theo từng cơn sóng. Do đó, các khớp xoay, trục truyền động, máy phát điện… chịu rất nhiều tác động khác nhau nên bị bào mòn nhanh chóng, chi phí bảo trì cao.

Phần lớn các sáng chế về khai thác năng lượng sóng biển đều sử dụng phao nổi dạng hình cầu, hoặc tương tự, với ưu điểm không phải kiểm soát chiều hoạt động của phao. Tuy nhiên, tại mỗi thời điểm trong khoảng thời gian sóng đi qua phao có đường kính lớn, sóng chỉ tương tác với một phần diện tích nhận tác động của phao. Mặt khác, do sự tương tác giữa phao nổi và vùng nước bao lấy phao, nên một phần năng lượng hấp thu được lại truyền ngược từ phao về vùng nước chưa bị sóng tác động, hoặc sóng vừa mới đi qua.

Do đó, phao nổi có đường kính càng lớn càng kém về hiệu năng chuyển đổi năng lượng sóng thành năng lượng có ích. Khi sóng yếu, nó chỉ dập dềnh nhẹ mà không chuyển động lên xuống rõ ràng. Ngược lại, những phao nổi có đường kính nhỏ hơn, có thời gian tương tác với sóng ngắn hơn, lại có hiệu ứng chuyển động rõ ràng hơn khi sóng tác động. Nhưng phao nhỏ nên mức năng lượng thu được thấp, không hiệu quả về kinh tế.

Như vậy, giống như Pelamis, cơ hội cho những sáng chế dùng phao nổi dạng hình cầu tại vùng biển có sóng ở mức trung bình hoặc yếu rất thấp.

4/ Cơ chế chống quá tải và bài test khó vượt qua của các giải pháp kỹ thuật:

Các giải pháp khai thác NLTT luôn bị hạn chế về mặt kỹ thuật của các thiết bị phối hợp kèm theo để phát ra điện (thường là máy phát điện). Khi nguồn tác động tăng mạnh, mức năng lượng thiết bị hấp thu được lớn hơn rất nhiều so với công suất cực đại của máy phát điện. Do đó, cần phải có cơ chế điều tiết mức độ tương tác của các bộ phận hấp thu năng lượng với nguồn tác động, để bảo đảm máy phát điện không bị quá tải khi nguồn tác động tăng mạnh.   

Ví dụ: Các tua bin gió trục ngang hiện nay thường được thiết kế khởi động ở tốc độ gió từ 3 m/s đến 5 m/s, đạt công suất thiết kế của máy phát điện kèm theo ở tốc độ gió từ 11 m/s đến 13 m/s, và vẫn giữ ổn định công suất tối đa khi tốc độ gió tiếp tục tăng lên đến khoảng 25 m/s.

Để làm được điều đó, các cánh tua bin luôn được kiểm soát chặt chẽ và đồng bộ. Khi máy phát điện đạt đến công suất thiết kế, bộ phận xử lý được kích hoạt, thông qua hệ truyền động, làm thay đổi góc tương tác của các cánh tua bin với gió, làm giảm hiệu năng chuyển đổi năng lượng gió thành năng lượng có ích.   

Nghe có vẻ đơn giản, nhưng thật ra, để thay đổi đồng bộ góc tương tác của 3 cánh tua bin, mỗi cánh nặng hàng chục tấn, đang quay với tốc độ cao và chịu sức ép rất lớn do lực ứng suất gây ra, cần phải áp dụng hàng loạt công nghệ phức tạp và tốn kém, làm giá thành thiết bị tăng lên rất nhiều. Đây cũng là lý do vì sao các tua bin gió hiện nay chỉ có 2, hoặc 3 cánh, dù biết rằng khi tăng thêm số cánh, hiệu năng của tua bin sẽ cao hơn, và hiệu quả hơn với nguồn gió yếu. 

Để một giải pháp được áp dụng vào thực tế đòi hỏi phải đáp ứng rất nhiều yêu cầu khác nhau. Nhất là tạo ra một thiết bị có công suất khai thác càng lớn càng tốt, nhưng phải bảo đảm tồn tại được trước sự biến động đến khó lường của thời tiết.

Nước ta thường xuyên bị ảnh hưởng bởi những cơn bão nhiệt đới vào mùa mưa, bài test quá khắc nghiệt khiến cho hầu hết các sáng chế về NLTT chỉ nằm trên giấy. Vì, tuy có thể đạt được hiệu năng khá cao với phiên bản thử nghiệm có kích thước và công suất nhỏ, nhưng khi tăng kích thước, công suất lên thì hiệu năng không còn như mong muốn, và các thiết bị gần như không thể tồn tại trong giông bão, khi sóng gió trở nên cuồng nộ.

Do đó, để có thể được áp dụng vào thực tế, ngoài tính hiệu quả về mặt kinh tế, giải pháp đó bắt buộc phải có cơ chế chống quá tải hiệu quả, và cơ chế bảo vệ giúp thiết bị vượt qua sự khắc nghiệt của thời tiết (phần lớn hai cơ chế này là một, hoặc gần giống nhau).  

5/ Kết luận:

Các giải pháp khai thác năng lượng gió, dòng chảy thủy triều và sóng biển hiện có, hoặc đang được thử nghiệm trên thế giới là những giải pháp khả thi nhất, được các tổ chức hàng đầu về lĩnh vực này nghiên cứu và phát triển. Dựa theo phân tích, đánh giá, hoặc kết hợp từ hàng ngàn sáng chế khác nhau tại các cơ sở dữ liệu của các tổ chức sở hữu trí tuệ. Đây chính là nguồn tri thức quí giá để chúng ta tham khảo và nghiên cứu.

Tuy nhiên, hầu hết các giải pháp đều được ưu tiên tính toán tối ưu cho các vùng khí hậu có tốc độ của gió, dòng thủy triều, hoặc chiều cao sóng biển lớn hơn. Nên phần lớn các giải pháp đó không phù hợp khi áp dụng vào nước ta. Hơn nữa, như đã được phân tích, các giải pháp hiện đang được áp dụng có hiệu năng thật sự rất thấp, còn quá nhiều rủi ro khiến các nhà đầu tư chùn chân. Trừ khi tiếp tục được thúc đẩy bằng các chính sách ưu đãi hơn (như điện mặt trời trong thời gian vừa qua). Nhưng cần phải cân nhắc kỹ, vì giải pháp này có thể gây ra những hệ lụy rất khó lường về lâu dài.

Do đó, để khai phá hiệu quả các tiềm năng NLTT, nhất thiết phải có sự đầu tư mạnh mẽ vào việc phân tích, nghiên cứu và thực hiện các thử nghiệm khoa học cần thiết để lựa chọn những giải pháp công nghệ phù hợp nhất với môi trường tự nhiên ở nước ta.  

II. Các giải pháp khai thác năng lượng tái tạo theo nghiên cứu của tác giả

Định hình được vấn đề giúp chúng ta dễ dàng hơn trong việc nghiên cứu, hoặc tìm kiếm những giải pháp phù hợp nhất, để khai phá những tiềm năng về NLTT ở nước ta. Trên cơ sở đó, xin giới thiệu các giải pháp được tác giả nghiên cứu trong vài năm qua.

Vì thấy rằng, các giải pháp theo ý tưởng hiệu quả hơn khi so sánh với những giải pháp hiện có, hay các sáng chế đã công bố ở cùng lĩnh vực mà tác giả được tham khảo. Nên tác giả đã viết thành những bản mô tả nộp Cục Sở hữu Trí tuệ đăng ký sáng chế. Các đơn đều được chấp nhận hợp lệ, và công bố bản tóm tắt trên “công báo sở hữu công nghiệp”, được đính kèm bằng các ảnh chụp văn bản ở cuối bài viết. Trong đó:

1/ “Tua bin trục đứng đôi”: Để khai thác năng lượng gió, hoặc dòng thủy triều theo đơn số 1-2019-02945, là bản thay thế cho đơn số 1-2017-04245 đã nộp trước đó.

Công nghệ móng cọc và trụ đỡ phát triển giúp các tua bin gió trục ngang có kích thước và công suất lớn hơn vươn lên tầm cao mới, trông thật đáng ngưỡng mộ, nhưng cũng rất buồn cười. Vì, nếu để ý, sẽ thấy rằng, tiết diện chắn gió của trụ đỡ lại lớn hơn rất nhiều so với tổng tiết diện của 3 cánh tua bin, bộ phận khuấy động cả một khoảng không gian rộng lớn để tương tác với gió tạo ra điện. Nên câu hỏi được đặt ra là: Làm thế nào để hấp thu hiệu quả tác động của luồng gió với trụ đỡ thành năng lượng có ích? Sau một thời gian nghiên cứu, câu trả lời chính là “Tua bin trục đứng đôi”.  

Khi truy cập vào các cơ sở dữ liệu tra cứu sáng chế để viết bản mô tả, mới biết rằng giải pháp về ‘tua bin sử dụng hai rôto trục đứng’ đã có từ lâu. Và trong vài năm gần đây, có thêm hàng chục bằng sáng chế tương tự đã được cấp. Phần lớn các tác giả thuộc những quốc gia đang đi đầu về công nghệ tua bin gió trục ngang như Đức, Mỹ…

Tuy nhiên, khuyết điểm chung của các sáng chế đã được công bố là: Hầu hết đều không có cấu trúc khí động học ổn định để giúp tua bin tự động cân bằng hướng về nguồn tác động. Hoặc không có cơ chế chống quá tải, hay chỉ hoạt động trong giới hạn hẹp nên không hiệu quả khi tốc độ gió tăng mạnh. Hoặc không có cơ chế bảo vệ rôto khi có giông bão… Nên không thể xây dựng được tua bin có kích thước và công suất lớn, có khả năng cạnh tranh với tua bin gió trục ngang.

Do không có kinh nghiệm viết bản mô tả và yêu cầu bảo hộ, nên khi thẩm định nội dung, thẩm định viên cho rằng: Điểm mới trong đề tài theo đơn số 1-2017-04245 là cơ chế chống quá tải bằng “cánh điều tốc” gần giống với hai điểm của hai sáng chế khác đã công bố. Nên “Người có hiểu biết trung bình về lĩnh vực này cũng có thể kết hợp để…”. Đây là lý do khiến một số đề tài khi đăng ký tại Việt Nam không được cấp bằng sáng chế, hoặc chỉ được cấp bằng giải pháp kỹ thuật, nhưng khi các tác giả đăng ký tại Mỹ lại được cấp bằng sáng chế.

Tuy nhiên, sau khi trao đổi, thẩm định viên đã chấp nhận. Nhưng cần phải trình bày lại, dẫn chứng, phân tích và nhấn mạnh điểm khác biệt có ưu điểm hơn so với hai sáng chế kia. Và vì tác giả có điều chỉnh lại cấu tạo của rôto, bổ sung thêm cánh bảo vệ (thêm điểm mới so với đơn cũ). Nên phải làm lại từ đầu bằng đơn số 1-2019-02945.

2/ “Cụm phao nổi phao chìm để khai thác năng lượng sóng biển”: Theo đơn số 1-2019-03316. Giải pháp sử dụng phao nổi dạng thanh dài đặt nằm chắn ngang chiều lan truyền của sóng theo chiều dọc của phao, được kiểm soát chặt chẽ bởi phao chìm và các cáp nối. Nhờ đó, phao nổi có tiết diện tương tác với sóng rất lớn. Hình dạng khác biệt của phao nổi giúp hiệu năng chuyển đổi năng lượng sóng thành năng lượng có ích rất cao. 

Giải pháp này được viết sau khi chuyển động sóng được tìm hiểu kỹ hơn, và cũng để thay thế cho giải pháp trước đó là “Thiết bị khai thác năng lượng sóng biển” theo đơn số 1-2017-04730 sử dụng phao nổi dạng hình tròn có hiệu năng kém hơn, và kết quả thẩm định nội dung được cho là gần giống một số sáng chế đã công bố.

3/ “Tua bin trục đứng đa tầng”: Theo đơn số 1-2019-00187 để khai thác năng lượng dòng chảy đổi chiều theo thủy triều, dòng hải lưu, hoặc đập thủy triều…

Sẽ hiệu quả hơn nếu ‘tua bin 101’ được tích hợp dưới thân tàu theo sáng chế này (https://khoahocdoisong.vn/cong-nghe-dien-thuy-trieu-cung-cap-nang-luong-cho-vung-ven-bien-133180.html).

Mục tiêu của giải pháp này là tạo ra một bộ lưu trữ năng lượng bằng bánh đà hoạt động song hành với máy phát điện của thiết bị khai thác năng lượng tái tạo như một phụ tải, hấp thu phần lớn năng lượng khi mức năng lượng của nguồn tác động tăng mạnh, và truyền lại máy phát điện khi mức năng lượng của nguồn tác động giảm xuống, giúp các thiết bị khai thác năng lượng vẫn hoạt động ổn định với nguồn tác động mạnh hơn.

Bộ lưu trữ có thể được tích hợp thêm công nghệ xử lý để tích trữ năng lượng tạm thời, và phát lại khi cần thiết, giúp điều tiết năng lượng, làm giảm bớt tính thất thường của các nguồn năng lượng tái tạo.

Tuy nhiên, vì khi đó chưa có kinh nghiệm viết đề tài đăng ký sáng chế nên bản mô tả chỉ trình bày giải pháp dạng cơ bản nhất. Cơ hội áp dụng vào thực tế của riêng giải pháp này không nhiều, vì còn phụ thuộc vào các yếu tố kỹ thuật quan trọng khác. Nhưng nếu thử nghiệm thành công, nó sẽ giải quyết được nhiều vấn đề rất quan trọng cho ngành NLTT.

5/ Khuyến nghị: Trừ “Bộ lưu trữ năng lượng bằng bánh đà” đã được cấp bằng. Vẫn còn quá sớm để khẳng định các đề tài còn lại là những giải pháp mới và sẽ được cấp bằng sáng chế, vì cũng có thể đã được ai đó nghiên cứu và đăng ký. Nên phải chờ Cục Sở hữu Trí tuệ thẩm định nội dung mới có kết luận chính xác.

Tuy nhiên, đừng bận tâm về điều đó, điều cần thiết là nên tiến hành thử nghiệm và hoàn thiện những giải pháp này, vì chúng có những ưu điểm cơ bản như sau:

Thứ nhất: Các bộ phận hấp thu năng lượng có ‘diện tích tương tác sinh công có ích’ với nguồn tác động rất lớn, hiệu năng chuyển đổi năng lượng hấp thu được thành năng lượng có ích rất cao, nên hiệu quả hơn với nguồn tác động ở mức trung bình, hoặc yếu so với các giải pháp hiện có, phù hợp với môi trường tự nhiên ở nước ta.

Thứ hai: Cơ chế chống quá tải rất đơn giản nhưng hiệu quả, giúp thiết bị hoạt động ổn định với mọi mức độ khác nhau của nguồn tác động, nên có thể được áp dụng với bất kỳ môi trường khí hậu nào.

Thứ ba: Cơ chế bảo vệ hữu hiệu, giúp các thiết bị tồn tại trong giông bão.

Thứ tư: Các giải pháp luôn hướng tới việc xây dựng thành các thiết bị có kích thước và công suất lớn, đáp ứng yêu cầu khai thác năng lượng qui mô lớn.

Thứ năm: Nếu đi sâu vào từng giải pháp, sẽ thấy được nhiều ưu điểm hơn. Ví dụ như “tua bin trục đứng đôi” gồm hai rôto trục đứng có cấu trúc vật lý bền vững hơn, nên không nhất thiết phải sử dụng “siêu vật liệu” để chế tạo cánh giống như cánh tua bin gió trục ngang, giúp giá thành rẻ hơn rất nhiều. Tua bin tự động cân bằng hướng về nguồn tác động nên quy trình vận hành đơn giản hơn và không chiếm khoảng không quá lớn, không gây ra tiếng ồn nên giảm thiểu tác động đến môi sinh xuống mức thấp nhất.

Khuyết điểm là tất cả vẫn nằm trên giấy. Tuy nhiên, khai thác năng lượng gió, dòng chảy thủy triều, hay sóng biển… thực chất là chuyển đổi những tương tác vật lý cơ bản thành năng lượng có ích, chủ yếu là điện năng. Nên những ai quan tâm về lĩnh vực này, nếu dành chút thời gian để tìm hiểu, sẽ không quá khó để “cảm nhận” được các ưu điểm vượt trội và tính khả thi của những giải pháp nêu trên.

Sự khô khan của các đề tài kỹ thuật không hấp dẫn những người thân quan tâm. Bản thân không đủ khả năng kỹ thuật lẫn tài chính để thực hiện những thử nghiệm, nên tác giả mong nhận được sự hỗ trợ, hoặc hợp tác, từ những người có năng lực chuyên môn, hoặc khả năng tài chính thật sự, nhất là các công ty chuyên về năng lượng tái tạo, hoặc tổ chức khoa học nào đó có đủ khả năng tiến hành các thử nghiệm, để cùng nhau khai phá các tiềm năng gần như vô tận thành nguồn năng lượng thiết thực ở nước ta.

                                                                                          

 

 

DƯƠNG CHÍ NHÂN

Giải Pháp ‘Khai Phá’ Năng Lượng Gió, Thủy Triều, Sóng Biển Ở Việt Nam / 2023

I. Giới hạn kỹ thuật của các giải pháp khai thác năng lượng gió, thủy triều, và sóng biển hiện có trên thế giới

Khai thác năng lượng tái tạo (NLTT) đang thu hút khá nhiều nhà đầu tư ở nước ta hiện nay. Tuy nhiên, chỉ có điện mặt trời vẫn đang phát triển nóng, mặc cho các cảnh báo về hiệu quả kinh tế, nhất là do khả năng điều phối và hạ tầng truyền tải điện không theo kịp. Hay những rủi ro về ô nhiễm môi trường trong tương lai gần, khi các tấm pin mặt trời trở thành rác thải công nghệ do hư hỏng, hoặc khai thác hết vòng đời.

Trong khi đó, điện gió tuy được đánh giá cao hơn nhưng đã lắng xuống sau những hồ hởi ban đầu khoảng 10 năm trước, rất nhiều dự án không được triển khai và bị thu hồi giấy phép. Nhiều nhà đầu tư nước ngoài có kinh nghiệm về điện gió sau vài năm thăm dò và khảo sát thực địa đã tạm rút lui không rõ lý do…

Vì sao điện gió, điện thủy triều ,hay sóng biển với “tiềm năng rất lớn” vẫn không đủ hấp dẫn để thu hút các nhà đầu tư cả trong và ngoài nước? Nhiều vấn đề được phân tích và các khuyến nghị được đưa ra khá thuyết phục. Trong đó, đa số tập trung vào các quyết định hành chính, chính sánh ưu đãi, nguồn vốn huy động, hạ tầng, kết nối…

Nhưng thật ra, như đã được tác giả phân tích trong bài “Một góc nhìn khác về năng lượng tái tạo “, dù có những bước phát triển vượt bậc, nguyên nhân cốt lõi của vấn đề là ngoài yếu tố thất thường của các nguồn điện từ NLTT, hiệu năng thật sự của những giải pháp khai thác NLTT hiện có rất thấp, chưa đáp ứng được bài toán kinh tế để giải quyết sòng phẳng các xung đột về lợi ích, trách nhiệm, giữa bên đầu tư sản xuất nguồn điện tái tạo và bên vận hành phân phối điện lưới, từ lâu đã hoạt động ổn định với các nguồn điện từ năng lượng hóa thạch hay thủy điện, có giá thành rẻ, dễ điều phối hơn.

Tệ hơn nữa, các giải pháp khai thác NLTT hiện có không thật sự phù hợp với môi trường tự nhiên ở nước ta, nên hiệu quả kinh tế còn thấp hơn, vì những lý do sau:

1/ Sự khác biệt của môi trường tự nhiên ở Việt Nam:

Khi tìm hiểu về năng lượng gió, dòng chảy thủy triều, hay sóng biển, đa số các bài phân tích, đánh giá đều cho rằng: Nước ta có “tiềm năng rất lớn”, với những con số thống kê hấp dẫn. Vấn đề là tuy có ‘nhiều về lượng’ nhưng lại ‘thiếu về chất’ thì ít thấy đề cập tới, hoặc khá mơ hồ. Cụ thể hơn, nước ta có gió nhiều, có dòng thủy triều và dòng hải lưu gần như quanh năm, diện tích mặt biển có sóng thuộc vào hàng top thế giới… Nhưng tốc độ gió, thủy triều, dòng hải lưu chỉ ở mức trung bình, hoặc yếu trong phần lớn thời gian của năm, chiều cao sóng biển thấp… Đây là những chỉ số rất quan trọng ảnh hưởng đến sự thành bại của các dự án khi quyết định đầu tư bằng những công nghệ khai thác NLTT hiện có trên thế giới.

2/ Giới hạn kỹ thuật của tua bin trục ngang:

Giải pháp khai thác năng lượng của gió, hoặc thủy triều hiện nay chủ yếu dựa trên nền tảng tua bin trục ngang. Từ lâu đã được thiết kế tối ưu để cung cấp cho các quốc gia mạnh về tài chính và hạ tầng kỹ thuật thuộc châu Âu, hoặc Mỹ… có tốc độ gió, hoặc dòng thủy triều lớn hơn nhiều so với gió, hoặc dòng thủy triều ở nước ta.

Giới hạn tối thiểu về tốc độ của nguồn tác động để bảo đảm hiệu quả kinh tế của tua bin trục ngang ở mức khá cao, và được mặc định là những giới hạn kỹ thuật quan trọng để đánh giá tính khả thi của một dự án. Cụ thể hơn, tốc độ gió tối thiểu phải từ 5 m/s trở lên, gần bằng tốc độ trung bình của hầu hết các vùng gió tiềm năng ở nước ta. Tốc độ dòng nước tối thiểu phải từ 2,5 m/s, lớn hơn vận tốc của dòng hải lưu chảy theo hướng Bắc – Nam ở ven bờ Biển Đông, hoặc tương đương với tốc độ của những dòng triều được thống kê là có tiềm năng.

Chính vì thế, các tua bin gió dù được lắp đặt tại các vị trí được cho là có tốc độ gió lý tưởng nhất ở nước ta, hiệu quả kinh tế vẫn không được như mong muốn. Phần lớn thời gian trong năm, tua bin chỉ vận hành ở khoảng 1/3 công suất thiết kế. Việc thiết kế lại giúp tua bin trục ngang có hiệu năng tốt hơn với tốc độ của nguồn tác động yếu hơn không hề đơn giản, vì đã chạm tới những giới hạn kỹ thuật của giải pháp này.

Giải pháp tăng thêm chiều cao của trụ đỡ, giúp tua bin đón gió có tốc độ lớn hơn ở trên cao, đã được áp dụng triệt để. Tuy nhiên, vì còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau, nên mỗi giải pháp kỹ thuật đều có những giới hạn của nó. Trong thực tế, các trụ đỡ chỉ được nâng tới độ cao tối ưu theo bài toán kinh tế, vì cố hơn nữa sẽ làm giá thành đầu tư tăng lên nhiều hơn so với hiệu quả mang lại.

Một số nhà cung cấp đề xuất thiết kế cánh tua bin dài hơn cho phù hợp với môi trường gió có tốc độ thấp. Tuy nhiên, giải pháp này giống như cố “gọt chân cho vừa giày”. Vì, như đã được phân tích trong bài “Một góc nhìn khác về năng lượng tái tạo”, cánh của tua bin gió trục ngang hiện đã bị kéo quá dài làm cho hiệu năng thật sự của nó rất thấp.

Tua bin trục ngang không thể tự cân bằng hướng về nguồn tác động mà phải sử dụng thiết bị xác định hướng gió nên yêu cầu nguồn gió phải sạch. Đây là giải pháp kỹ thuật đơn giản, nhưng chi phí để hoàn thiện lại không rẻ. Mặt khác, do cấu trúc đặc trưng của tua bin nên thiết bị xác định hướng gió không được đặt ở phía trước mà phải đặt ở phía sau tua bin, nơi gió đã bị nhiễu động do hoạt động của các cánh gây ra. Trong khi đó, nguồn gió yếu thường có nhiều dòng rối hơn, làm cho sự nhiễu động phía sau cánh tua bin mạnh hơn, nên thiết bị xác định hướng gió hoạt động không còn chính xác để hướng tua bin về đúng nguồn gió, ảnh hưởng đáng kể đến hiệu năng của tua bin.

Ví dụ: Trong clip về điện gió Bạc Liêu (https://www.youtube.com/watch?v=uqdG7YVebvE ). Tại phút thứ 12:40 trở đi, trong cụm 5 tua bin nằm ở phía trái màn hình, có một tua bin định hướng sai nên quay chậm hơn.

Dòng thủy triều, dòng hải lưu có thể được gia tăng tốc độ bằng những bờ đê, con đập… để đáp ứng yêu cầu về tốc độ của dòng chảy. Nhưng giống như thủy điện, giải pháp này có thể ảnh hưởng nặng đến môi sinh của cả vùng rộng lớn, làm mất đi khái niệm “sạch” của nguồn năng lượng.

3/ Thực trạng của các giải pháp khai thác năng lượng sóng biển:

Đa số vẫn còn mang tính thử nghiệm, chưa có giải pháp nào thật sự hiệu quả làm chuẩn mực để áp dụng đại trà.

Theo thống kê, đã có hơn một ngàn sáng chế về năng lượng sóng biển. Nhưng rất ít trong số đó được cho là có tiềm năng, được các viện nghiên cứu công nghệ trên thế giới lựa chọn thử nghiệm và phát triển. Tuy nhiên, hầu hết các thử nghiệm đều ưu tiên thực hiện ở vùng biển có sóng mạnh để tận dụng mức năng lượng cao của sóng. Nên khả năng áp dụng hiệu quả vào vùng biển của nước ta rất thấp.

“Thiết bị khai thác năng lượng sóng biển Pelamis” là một ví dụ. Giống như tua bin gió trục ngang, đây cũng là giải pháp điển hình về “hy sinh hiệu năng để tăng công suất” của thiết bị. Cụ thể hơn, với chiều dài hàng trăm mét, nhưng do nằm xuôi theo chiều lan truyền của sóng, nên hiệu năng đạt được rất thấp. Phần sóng tác động vào thiết bị sẽ mất dần năng lượng nên không thể duy trì mức tác động như ban đầu suốt chiều dài thân phao, trong khi phần sóng chạy dọc liền kề ở hai bên vẫn giữ nguyên mức năng lượng. Nên Pelamis chỉ phù hợp với vùng biển có sóng mạnh, khi sóng yếu, nó chỉ dập dềnh nhẹ.

Giải pháp khả dĩ để tăng hiệu năng, hoặc giúp Pelamis hoạt động ở mức sóng yếu hơn là lắp thêm những cặp cánh nằm đối xứng ở hai bên thân phao để tăng tiết diện tương tác với sóng. Tuy nhiên, vấn đề khác của Pelamis và những sáng chế dạng tương tự là các thiết bị phối hợp để phát ra điện được tích hợp chung vào thân phao, và chuyển động theo từng cơn sóng. Do đó, các khớp xoay, trục truyền động, máy phát điện… chịu rất nhiều tác động khác nhau nên bị bào mòn nhanh chóng, chi phí bảo trì cao.

Phần lớn các sáng chế về khai thác năng lượng sóng biển đều sử dụng phao nổi dạng hình cầu, hoặc tương tự, với ưu điểm không phải kiểm soát chiều hoạt động của phao. Tuy nhiên, tại mỗi thời điểm trong khoảng thời gian sóng đi qua phao có đường kính lớn, sóng chỉ tương tác với một phần diện tích nhận tác động của phao. Mặt khác, do sự tương tác giữa phao nổi và vùng nước bao lấy phao, nên một phần năng lượng hấp thu được lại truyền ngược từ phao về vùng nước chưa bị sóng tác động, hoặc sóng vừa mới đi qua.

Do đó, phao nổi có đường kính càng lớn càng kém về hiệu năng chuyển đổi năng lượng sóng thành năng lượng có ích. Khi sóng yếu, nó chỉ dập dềnh nhẹ mà không chuyển động lên xuống rõ ràng. Ngược lại, những phao nổi có đường kính nhỏ hơn, có thời gian tương tác với sóng ngắn hơn, lại có hiệu ứng chuyển động rõ ràng hơn khi sóng tác động. Nhưng phao nhỏ nên mức năng lượng thu được thấp, không hiệu quả về kinh tế.

Như vậy, giống như Pelamis, cơ hội cho những sáng chế dùng phao nổi dạng hình cầu tại vùng biển có sóng ở mức trung bình hoặc yếu rất thấp.

4/ Cơ chế chống quá tải và bài test khó vượt qua của các giải pháp kỹ thuật:

Các giải pháp khai thác NLTT luôn bị hạn chế về mặt kỹ thuật của các thiết bị phối hợp kèm theo để phát ra điện (thường là máy phát điện). Khi nguồn tác động tăng mạnh, mức năng lượng thiết bị hấp thu được lớn hơn rất nhiều so với công suất cực đại của máy phát điện. Do đó, cần phải có cơ chế điều tiết mức độ tương tác của các bộ phận hấp thu năng lượng với nguồn tác động, để bảo đảm máy phát điện không bị quá tải khi nguồn tác động tăng mạnh.

Ví dụ: Các tua bin gió trục ngang hiện nay thường được thiết kế khởi động ở tốc độ gió từ 3 m/s đến 5 m/s, đạt công suất thiết kế của máy phát điện kèm theo ở tốc độ gió từ 11 m/s đến 13 m/s, và vẫn giữ ổn định công suất tối đa khi tốc độ gió tiếp tục tăng lên đến khoảng 25 m/s.

Để làm được điều đó, các cánh tua bin luôn được kiểm soát chặt chẽ và đồng bộ. Khi máy phát điện đạt đến công suất thiết kế, bộ phận xử lý được kích hoạt, thông qua hệ truyền động, làm thay đổi góc tương tác của các cánh tua bin với gió, làm giảm hiệu năng chuyển đổi năng lượng gió thành năng lượng có ích.

Nghe có vẻ đơn giản, nhưng thật ra, để thay đổi đồng bộ góc tương tác của 3 cánh tua bin, mỗi cánh nặng hàng chục tấn, đang quay với tốc độ cao và chịu sức ép rất lớn do lực ứng suất gây ra, cần phải áp dụng hàng loạt công nghệ phức tạp và tốn kém, làm giá thành thiết bị tăng lên rất nhiều. Đây cũng là lý do vì sao các tua bin gió hiện nay chỉ có 2, hoặc 3 cánh, dù biết rằng khi tăng thêm số cánh, hiệu năng của tua bin sẽ cao hơn, và hiệu quả hơn với nguồn gió yếu.

Để một giải pháp được áp dụng vào thực tế đòi hỏi phải đáp ứng rất nhiều yêu cầu khác nhau. Nhất là tạo ra một thiết bị có công suất khai thác càng lớn càng tốt, nhưng phải bảo đảm tồn tại được trước sự biến động đến khó lường của thời tiết.

Nước ta thường xuyên bị ảnh hưởng bởi những cơn bão nhiệt đới vào mùa mưa, bài test quá khắc nghiệt khiến cho hầu hết các sáng chế về NLTT chỉ nằm trên giấy. Vì, tuy có thể đạt được hiệu năng khá cao với phiên bản thử nghiệm có kích thước và công suất nhỏ, nhưng khi tăng kích thước, công suất lên thì hiệu năng không còn như mong muốn, và các thiết bị gần như không thể tồn tại trong giông bão, khi sóng gió trở nên cuồng nộ.

Do đó, để có thể được áp dụng vào thực tế, ngoài tính hiệu quả về mặt kinh tế, giải pháp đó bắt buộc phải có cơ chế chống quá tải hiệu quả, và cơ chế bảo vệ giúp thiết bị vượt qua sự khắc nghiệt của thời tiết (phần lớn hai cơ chế này là một, hoặc gần giống nhau).

Các giải pháp khai thác năng lượng gió, dòng chảy thủy triều và sóng biển hiện có, hoặc đang được thử nghiệm trên thế giới là những giải pháp khả thi nhất, được các tổ chức hàng đầu về lĩnh vực này nghiên cứu và phát triển. Dựa theo phân tích, đánh giá, hoặc kết hợp từ hàng ngàn sáng chế khác nhau tại các cơ sở dữ liệu của các tổ chức sở hữu trí tuệ. Đây chính là nguồn tri thức quí giá để chúng ta tham khảo và nghiên cứu.

Tuy nhiên, hầu hết các giải pháp đều được ưu tiên tính toán tối ưu cho các vùng khí hậu có tốc độ của gió, dòng thủy triều, hoặc chiều cao sóng biển lớn hơn. Nên phần lớn các giải pháp đó không phù hợp khi áp dụng vào nước ta. Hơn nữa, như đã được phân tích, các giải pháp hiện đang được áp dụng có hiệu năng thật sự rất thấp, còn quá nhiều rủi ro khiến các nhà đầu tư chùn chân. Trừ khi tiếp tục được thúc đẩy bằng các chính sách ưu đãi hơn (như điện mặt trời trong thời gian vừa qua). Nhưng cần phải cân nhắc kỹ, vì giải pháp này có thể gây ra những hệ lụy rất khó lường về lâu dài.

Do đó, để khai phá hiệu quả các tiềm năng NLTT, nhất thiết phải có sự đầu tư mạnh mẽ vào việc phân tích, nghiên cứu và thực hiện các thử nghiệm khoa học cần thiết để lựa chọn những giải pháp công nghệ phù hợp nhất với môi trường tự nhiên ở nước ta.

II. Các giải pháp khai thác năng lượng tái tạo theo nghiên cứu của tác giả

Định hình được vấn đề giúp chúng ta dễ dàng hơn trong việc nghiên cứu, hoặc tìm kiếm những giải pháp phù hợp nhất, để khai phá những tiềm năng về NLTT ở nước ta. Trên cơ sở đó, xin giới thiệu các giải pháp được tác giả nghiên cứu trong vài năm qua.

Vì thấy rằng, các giải pháp theo ý tưởng hiệu quả hơn khi so sánh với những giải pháp hiện có, hay các sáng chế đã công bố ở cùng lĩnh vực mà tác giả được tham khảo. Nên tác giả đã viết thành những bản mô tả nộp Cục Sở hữu Trí tuệ đăng ký sáng chế. Các đơn đều được chấp nhận hợp lệ, và công bố bản tóm tắt trên “công báo sở hữu công nghiệp”, được đính kèm bằng các ảnh chụp văn bản ở cuối bài viết. Trong đó:

1/ “Tua bin trục đứng đôi”: Để khai thác năng lượng gió, hoặc dòng thủy triều theo đơn số 1-2019-02945, là bản thay thế cho đơn số 1-2017-04245 đã nộp trước đó.

Công nghệ móng cọc và trụ đỡ phát triển giúp các tua bin gió trục ngang có kích thước và công suất lớn hơn vươn lên tầm cao mới, trông thật đáng ngưỡng mộ, nhưng cũng rất buồn cười. Vì, nếu để ý, sẽ thấy rằng, tiết diện chắn gió của trụ đỡ lại lớn hơn rất nhiều so với tổng tiết diện của 3 cánh tua bin, bộ phận khuấy động cả một khoảng không gian rộng lớn để tương tác với gió tạo ra điện. Nên câu hỏi được đặt ra là: Làm thế nào để hấp thu hiệu quả tác động của luồng gió với trụ đỡ thành năng lượng có ích? Sau một thời gian nghiên cứu, câu trả lời chính là “Tua bin trục đứng đôi”.

Khi truy cập vào các cơ sở dữ liệu tra cứu sáng chế để viết bản mô tả, mới biết rằng giải pháp về ‘tua bin sử dụng hai rôto trục đứng’ đã có từ lâu. Và trong vài năm gần đây, có thêm hàng chục bằng sáng chế tương tự đã được cấp. Phần lớn các tác giả thuộc những quốc gia đang đi đầu về công nghệ tua bin gió trục ngang như Đức, Mỹ…

Tuy nhiên, khuyết điểm chung của các sáng chế đã được công bố là: Hầu hết đều không có cấu trúc khí động học ổn định để giúp tua bin tự động cân bằng hướng về nguồn tác động. Hoặc không có cơ chế chống quá tải, hay chỉ hoạt động trong giới hạn hẹp nên không hiệu quả khi tốc độ gió tăng mạnh. Hoặc không có cơ chế bảo vệ rôto khi có giông bão… Nên không thể xây dựng được tua bin có kích thước và công suất lớn, có khả năng cạnh tranh với tua bin gió trục ngang.

Do không có kinh nghiệm viết bản mô tả và yêu cầu bảo hộ, nên khi thẩm định nội dung, thẩm định viên cho rằng: Điểm mới trong đề tài theo đơn số 1-2017-04245 là cơ chế chống quá tải bằng “cánh điều tốc” gần giống với hai điểm của hai sáng chế khác đã công bố. Nên “Người có hiểu biết trung bình về lĩnh vực này cũng có thể kết hợp để…”. Đây là lý do khiến một số đề tài khi đăng ký tại Việt Nam không được cấp bằng sáng chế, hoặc chỉ được cấp bằng giải pháp kỹ thuật, nhưng khi các tác giả đăng ký tại Mỹ lại được cấp bằng sáng chế.

Tuy nhiên, sau khi trao đổi, thẩm định viên đã chấp nhận. Nhưng cần phải trình bày lại, dẫn chứng, phân tích và nhấn mạnh điểm khác biệt có ưu điểm hơn so với hai sáng chế kia. Và vì tác giả có điều chỉnh lại cấu tạo của rôto, bổ sung thêm cánh bảo vệ (thêm điểm mới so với đơn cũ). Nên phải làm lại từ đầu bằng đơn số 1-2019-02945.

2/ “Cụm phao nổi phao chìm để khai thác năng lượng sóng biển”: Theo đơn số 1-2019-03316. Giải pháp sử dụng phao nổi dạng thanh dài đặt nằm chắn ngang chiều lan truyền của sóng theo chiều dọc của phao, được kiểm soát chặt chẽ bởi phao chìm và các cáp nối. Nhờ đó, phao nổi có tiết diện tương tác với sóng rất lớn. Hình dạng khác biệt của phao nổi giúp hiệu năng chuyển đổi năng lượng sóng thành năng lượng có ích rất cao.

Giải pháp này được viết sau khi chuyển động sóng được tìm hiểu kỹ hơn, và cũng để thay thế cho giải pháp trước đó là “Thiết bị khai thác năng lượng sóng biển” theo đơn số 1-2017-04730 sử dụng phao nổi dạng hình tròn có hiệu năng kém hơn, và kết quả thẩm định nội dung được cho là gần giống một số sáng chế đã công bố.

3/ “Tua bin trục đứng đa tầng”: Theo đơn số 1-2019-00187 để khai thác năng lượng dòng chảy đổi chiều theo thủy triều, dòng hải lưu, hoặc đập thủy triều…

Sẽ hiệu quả hơn nếu ‘tua bin 101’ được tích hợp dưới thân tàu theo sáng chế này (https://khoahocdoisong.vn/cong-nghe-dien-thuy-trieu-cung-cap-nang-luong-cho-vung-ven-bien-133180.html ).

Mục tiêu của giải pháp này là tạo ra một bộ lưu trữ năng lượng bằng bánh đà hoạt động song hành với máy phát điện của thiết bị khai thác năng lượng tái tạo như một phụ tải, hấp thu phần lớn năng lượng khi mức năng lượng của nguồn tác động tăng mạnh, và truyền lại máy phát điện khi mức năng lượng của nguồn tác động giảm xuống, giúp các thiết bị khai thác năng lượng vẫn hoạt động ổn định với nguồn tác động mạnh hơn.

Bộ lưu trữ có thể được tích hợp thêm công nghệ xử lý để tích trữ năng lượng tạm thời, và phát lại khi cần thiết, giúp điều tiết năng lượng, làm giảm bớt tính thất thường của các nguồn năng lượng tái tạo.

Tuy nhiên, vì khi đó chưa có kinh nghiệm viết đề tài đăng ký sáng chế nên bản mô tả chỉ trình bày giải pháp dạng cơ bản nhất. Cơ hội áp dụng vào thực tế của riêng giải pháp này không nhiều, vì còn phụ thuộc vào các yếu tố kỹ thuật quan trọng khác. Nhưng nếu thử nghiệm thành công, nó sẽ giải quyết được nhiều vấn đề rất quan trọng cho ngành NLTT.

5/ Khuyến nghị: Trừ “Bộ lưu trữ năng lượng bằng bánh đà” đã được cấp bằng. Vẫn còn quá sớm để khẳng định các đề tài còn lại là những giải pháp mới và sẽ được cấp bằng sáng chế, vì cũng có thể đã được ai đó nghiên cứu và đăng ký. Nên phải chờ Cục Sở hữu Trí tuệ thẩm định nội dung mới có kết luận chính xác.

Tuy nhiên, đừng bận tâm về điều đó, điều cần thiết là nên tiến hành thử nghiệm và hoàn thiện những giải pháp này, vì chúng có những ưu điểm cơ bản như sau:

Thứ nhất: Các bộ phận hấp thu năng lượng có ‘diện tích tương tác sinh công có ích’ với nguồn tác động rất lớn, hiệu năng chuyển đổi năng lượng hấp thu được thành năng lượng có ích rất cao, nên hiệu quả hơn với nguồn tác động ở mức trung bình, hoặc yếu so với các giải pháp hiện có, phù hợp với môi trường tự nhiên ở nước ta.

Thứ hai: Cơ chế chống quá tải rất đơn giản nhưng hiệu quả, giúp thiết bị hoạt động ổn định với mọi mức độ khác nhau của nguồn tác động, nên có thể được áp dụng với bất kỳ môi trường khí hậu nào.

Thứ ba: Cơ chế bảo vệ hữu hiệu, giúp các thiết bị tồn tại trong giông bão.

Thứ tư: Các giải pháp luôn hướng tới việc xây dựng thành các thiết bị có kích thước và công suất lớn, đáp ứng yêu cầu khai thác năng lượng qui mô lớn.

Thứ năm: Nếu đi sâu vào từng giải pháp, sẽ thấy được nhiều ưu điểm hơn. Ví dụ như “tua bin trục đứng đôi” gồm hai rôto trục đứng có cấu trúc vật lý bền vững hơn, nên không nhất thiết phải sử dụng “siêu vật liệu” để chế tạo cánh giống như cánh tua bin gió trục ngang, giúp giá thành rẻ hơn rất nhiều. Tua bin tự động cân bằng hướng về nguồn tác động nên quy trình vận hành đơn giản hơn và không chiếm khoảng không quá lớn, không gây ra tiếng ồn nên giảm thiểu tác động đến môi sinh xuống mức thấp nhất.

Khuyết điểm là tất cả vẫn nằm trên giấy. Tuy nhiên, khai thác năng lượng gió, dòng chảy thủy triều, hay sóng biển… thực chất là chuyển đổi những tương tác vật lý cơ bản thành năng lượng có ích, chủ yếu là điện năng. Nên những ai quan tâm về lĩnh vực này, nếu dành chút thời gian để tìm hiểu, sẽ không quá khó để “cảm nhận” được các ưu điểm vượt trội và tính khả thi của những giải pháp nêu trên.

Sự khô khan của các đề tài kỹ thuật không hấp dẫn những người thân quan tâm. Bản thân không đủ khả năng kỹ thuật lẫn tài chính để thực hiện những thử nghiệm, nên tác giả mong nhận được sự hỗ trợ, hoặc hợp tác, từ những người có năng lực chuyên môn, hoặc khả năng tài chính thật sự, nhất là các công ty chuyên về năng lượng tái tạo, hoặc tổ chức khoa học nào đó có đủ khả năng tiến hành các thử nghiệm, để cùng nhau khai phá các tiềm năng gần như vô tận thành nguồn năng lượng thiết thực ở nước ta.

Nguồn Năng Lượng Thủy Triều Nguồn Năng Lượng Thủy Triều / 2023

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.

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 đang hoạt động. Trạm năng lượng thủy triều đầu tiên được xây dựng tại sông Rhine, Pháp.

Dòng thủy triều Dòng thùy triều (hay còn gọi là dòng triều) là phương pháp rất phổ biến. Dòng thủy triều là dòng chảy có tính dao động được tạo ra bởi thủy triều. Dòng chảy này làm xoay cánh quạt tua bin. Thiết kế tương tự tua bin gió, nhưng nước ổn định và dễ điều khiển hơn nên lượng điện năng sản sinh ra đều hơn.

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. Phương pháp này thích hợp nhất đối với những vùng nước cạn.

Ưu điểm của phương pháp dòng thủy triều là sản xuất nhiều năng lượng và 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 nước.

Nhà máy tiêu biểu sử dụng hệ thống này được xây dựng tại eo biển ở vịnh Strangford, Bắc Ireland, một trong những vùng có dòng thủy triều chuyển động nhanh nhất thế giới, với vận tốc vào khoảng 15km/h

Cơ chế hoạt động của đập ngăn nước cũng giống cơ chế hoạt động của đập thủy điện ở sông. Cửa đập mở ra khi thủy triều đang dâng và đóng lại khi thủy triều lên tối đa. Sau đó, nước được thoát ra thông qua các ống gắn tua bin, tạo ra dòng điện.

Hệ thống đập ngăn nước cần một khoảng đầu tư tương đối lớn. Mặc dù không cần nhiên liệu, nhưng chi phí cho xây dựng, máy móc và nhân công rất cao.

Đầm phá thủy triều Đầm phá thủy triều tạo nên bởi một hàng rào chắn nước biển tự nhiên hoặc nhân tạo. Đầm thủy triều và đập ngăn nước có cơ chế hoạt động khá giống nhau. Tuy nhiên, đầm thủy triều có thể được xây dựng dọc theo bãi biển tự nhiên và sản xuất điện năng một cách liên tục.

Sự ảnh hưởng đến môi trường của hệ thống này là khá ít. Bằng những vật liệu xây dựng thân thiện với thiên nhiên, hệ thống này có thể cung cấp một môi trường sống cho các loài thủy cư.

Nhược điểm của phương pháp đầm thủy triều là lượng điện năng thu được rất ít. Hiện tại, Vương quốc Anh có một công trình theo mô hình này đang được xây dựng ở Swansea, dự kiến sẽ mở cửa vào năm 2018.

Nhiệm Vụ Của Thủy Thủ Trên Tàu Biển Việt Nam / 2023

Nhiệm vụ của thủy thủ trên tàu biển Việt Nam được quy định tại Điều 19 Thông tư 23/2017/TT-BGTVT quy định về chức danh, nhiệm vụ theo chức danh của thuyền viên và đăng ký thuyền viên làm việc trên tàu biển Việt Nam do Bộ trưởng Bộ Giao thông vận tải ban hành có hiệu lực từ ngày 15/09/2017, theo đó:

Thủy thủ bao gồm: thủy thủ trực ca AB và thủy thủ trực ca OS chịu sự quản lý và điều hành trực tiếp của thủy thủ trưởng và sự phân công trực tiếp của sỹ quan trực ca boong.

1. Thủy thủ trực ca OS có nhiệm vụ sau đây:

a) Bảo quản, bảo dưỡng vỏ, boong tàu, các máy móc thiết bị khác theo sự phân công của thủy thủ trưởng hoặc thủy thủ phó;

b) Theo dõi việc xếp dỡ hàng hóa, kịp thời phát hiện những bao bì hư hỏng, khiếm khuyết, xếp dỡ không đúng quy định và báo cáo sỹ quan boong trực ca biết để xử lý. Nắm vững công việc khi tàu ra, vào cảng, đóng mở hầm hàng, làm dây, nâng và hạ cần cẩu, đo nước, bảo quản, đưa đón hoa tiêu lên và rời tàu, thông thạo thông tin tín hiệu bằng cờ và đèn;

c) Nắm vững cấu trúc, đặc điểm, tính năng kỹ thuật của tàu, các nơi quy định đặt các thiết bị cứu hỏa, cứu sinh, cứu thủng tàu, bảo quản và sử dụng các trang thiết bị đó đúng quy định;

d) Chấp hành nghiêm chỉnh nội quy của tàu về chế độ làm việc, ăn ở, sinh hoạt, an ninh, trật tự và vệ sinh trên tàu;

đ) Nếu thủy thủ được đào tạo và huấn luyện về kỹ thuật lặn thì khi thực hiện công việc dưới nước theo sự phân công của đại phó hoặc thủy thủ trưởng phải đảm bảo an toàn và hoàn thành nhiệm vụ được giao;

e) Thực hiện các nhiệm vụ khác do thủy thủ trưởng phân công.

2. Thủy thủ trực ca AB có trách nhiệm thực hiện các nhiệm vụ của thủy thủ trực ca OS và các nhiệm vụ sau:

a) Nhiệm vụ trực ca, chấp hành mệnh lệnh của sỹ quan boong trực ca;

b) Lái tàu khi được yêu cầu.

Chào thân ái và chúc sức khỏe!

Cập Nhật Ngành Cảng Biển – Các Giải Pháp Tháo Gỡ Khó Khăn Cho Vận Tải Thủy Và Vận Tải Biển Việt Nam / 2023

Trong tháng Chín tới Thủ tướng Chính phủ sẽ chủ trì hội nghị về phát triển vận tải thủy và vận tải ven biển. Chúng tôi kỳ vọng Chính phủ sẽ có những chỉ đạo rõ ràng hơn để thực hiện các giải pháp tháo gỡ khó khăn cho ngành này. Trong các nhóm giải pháp, chúng tôi cho rằng giải pháp về ưu đãi thuế TNDN xuống 10% trong 15 năm sẽ tác động trực tiếp và nhanh nhất đến KQKD của các hãng tàu đang hoạt động có lợi nhuận. Từ đó, các doanh nghiệp này có thể nâng cao lợi nhuận giữ lại để tái đầu tư, hiện đại hóa đội tàu và nâng cao năng lực cạnh tranh với các hãng tàu ngoại. Ngược lại, một số doanh nghiệp còn lỗ lũy kế cao sẽ chưa được hưởng lợi ngay từ ưu đãi thuế TNDN này. Mặc dù vậy, các nhóm giải pháp còn lại cũng sẽ góp phần tạo nên môi trường kinh doanh thuận lợi hơn trong dài hạn cho những doanh nghiệp này.

Ngành vận tải biển hồi phục chậm và chưa đồng đều sau suy thoái

Kể từ sau suy thoái kinh tế năm 2008, bức tranh ngành vận tải biển không mấy tươi sáng. Giá dầu thế giới biến động mạnh. Nguồn cung tàu vượt quá nhu cầu hàng hóa làm cho cạnh tranh về giá ngày càng gay gắt. Hơn nữa, các tàu của Việt Nam được đóng và mua mới nhiều trong thời gian ngành vận tải biển đang thịnh nên chi phí rất cao. Nhiều doanh nghiệp đã vay vốn để mua tàu trong giai đoạn này. Kết quả là khi giá cước giảm trong khi chi phí nhiên liệu, lãi suất cho vay tăng lên, nhiều doanh nghiệp khai thác vận tải biển liên tục thua lỗ. Bên cạnh đó, nguồn hàng khan hiếm và mất cân đối giữa hai chiều vận tải Bắc – Nam cũng là những khó khăn của ngành. Quy mô đội tàu biển, theo đó, cũng đã giảm mạnh do nhiều doanh nghiệp gặp khó khăn và phải cơ cấu lại đội tàu.

Đội tàu của Việt Nam không đủ năng lực để cạnh tranh với các hãng tàu quốc tế trong thị trường vận tải hàng hóa XNK

Cơ cấu đội tàu Việt Nam dư thừa tàu bách hóa, tổng hợp nhưng lại thiếu tàu container, tàu chuyên dụng; tính hiện đại hóa của đội tàu thấp (tàu nhỏ, cũ) nên không đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật của chủ hàng XNK. Chúng tôi ước tính tàu chở hàng tổng hợp chiếm khoảng 60%, sau đó là tàu chở hàng khô (15%) và hàng rời (10%). Trong khi đó, số lượng tàu container chỉ chiếm khoảng 4%, và tàu chuyên dụng (chở dầu, hóa chất) chiếm khoảng 11%.

Cùng với đó là mua CIF, bán FOB nên quyền thuê phương tiện vận chuyển thuộc về các đối tác nước ngoài. Chính vì vậy, vận tải hàng hóa XNK phần lớn do các hãng tàu nước ngoài đảm nhận.

Theo Cục Hàng hải Việt Nam, vận tải xuất nhập khẩu, đội tàu Việt Nam chỉ đảm nhận được khoảng 10% thị phần, còn lại là do tàu nước ngoài đảm nhận.

Tuy có nhiều khó khăn nhưng chưa nhận được ưu đãi từ Chính phủ

Để chuẩn bị nội dung cho hội nghị sắp tới, Cục Hàng hải Việt Nam đề xuất nhóm giải pháp cũng như tập hợp các ý kiến đề xuất giải pháp từ các doanh nghiệp trong ngành, thông qua các cảng vụ hàng hải.

Theo nguyên tắc kế toán, các doanh nghiệp sẽ được kết chuyển tổng số lỗ phát sinh trong vòng 5 năm gần nhất vào kỳ có lãi để khấu trừ cho thu nhập chịu thuế (tối đa bằng số lãi trong kỳ). Do đó, việc giảm thuế TNDN sẽ không có tác động lên những doanh nghiệp có LNTT trong kỳ thấp hơn lỗ lũy kế trong vòng 5 năm gần nhất.

Nguồn: VDSC

Bạn đang đọc nội dung bài viết Giải Pháp ‘Khai Phá’ Năng Lượng Gió, Thủy Triều, Sóng Biển Ở Việt Nam / 2023 trên website Photomarathonasia.com. Hy vọng một phần nào đó những thông tin mà chúng tôi đã cung cấp là rất hữu ích với bạn. Nếu nội dung bài viết hay, ý nghĩa bạn hãy chia sẻ với bạn bè của mình và luôn theo dõi, ủng hộ chúng tôi để cập nhật những thông tin mới nhất. Chúc bạn một ngày tốt lành!