Điện sóng biển gắn trên khung đỡ có giá thành phát điện rẻ hơn thủy điện khá nhiều hay không?

Thủy điện là loại điện có giá thành phát điện rẻ nhất so với các loại điện ở nước ta hiện nay. Vậy điện sóng biển có khả năng phát điện lớn bao nhiêu và giá thành phát điện có khả năng rẻ hơn thủy điện như thế nào?

Trong mục Khoa học & công nghệ trên trang Web vncold.vn của Hội Đập lớn và Phát triển Nguồn nước Việt Nam đã có 3 bài: “Thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển” (Bản bổ sung, sửa đổi ngày 20/08/2015) đăng ngày 24/08/2015, “Điện sóng gió biển” đăng ngày 28/03/2016 và bài: “Điện sóng biển kết hợp với thủy điện sóng biển” đăng ngày 01/06/2016. Từ những cái đã có trong 3 bài này ta có thể rút ra những nhận xét và tính toán thêm để xem có đúng như vậy hay không?

Vùng biển có sóng biển lớn nhất nước ta là vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau không những rất thuận lợi cho thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển mà còn rất thuận lợi cho điện sóng gió biển như đã trình bày trong mục 1. của bài: “Điện sóng gió biển”. Không những thế việc cắm xuống biển các khung đỡ của thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển và điện sóng biển lại còn làm tăng thêm tính đa dạng sinh học như đã trình bày trong mục 6. của bài: “Thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển” và mục 1. của bài: “Điện sóng gió biển”. Nhưng ta nên đi sâu vào 2 vấn đề chính là giá thành và tiềm năng phát điện của vùng biển này.

1. Giá thành phát điện có khả năng rẻ hơn thủy điện khá nhiều hay không?

Phần 5 của bài: “Thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển”, đã tính toán rất chi tiết đến từng chiếc phao, từng thanh thép, từng cột chống trong khung đỡ; từng bánh răng, từng chiếc líp, từng bơm nước, từng ống dẫn nước,... trong cụm tạo nguồn nước áp lực cao; phương pháp dựng khung đỡ như thế nào; ước tính chi phí dựng khung đỡ và gắn các thiết bị lên nó; khối lượng bê tông cốt thép cho đường dẫn nước và đê dưới nó,... và kính mong các Công ty Thủy điện, Thủy lợi ước tính giúp phần xây dựng nhà máy thủy điện, đường dẫn nước và đê dưới nó hết khoảng bao nhiêu tiền. Tổng vốn đầu tư cho công trình thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển khi sử dụng khoảng 1 km2 sóng biển trên vùng biển từ Bình Thuận đến Cà Mau so với nhà máy thủy điện có cùng sản lượng điện có khả năng rẻ hơn từ 1.931,94 tỷ đồng đến 2.452,12 tỷ đồng và giá thành phát điện có thể tương đương nhau.

Mục 2.2. của bài: “Điện sóng biển kết hợp với thủy điện sóng biển”, sau khi ước tính những phần tăng thêm và giảm bớt khi điện sóng biển kết hợp với thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển ta thấy phần còn lại chỉ là 132.090 máy phát điện một chiều công suất 101 KW (hoặc nhỏ hơn) gắn vào 30 khung đỡ của điện sóng biển, các đường dây điện nối từ các máy phát điện một chiều đó tới trạm biến đổi điện sao cho hao tổn điện trên đường dây thấp nhất và xây dựng trạm biến đổi điện, chắc là chỉ chiếm một phần nhỏ trong số tiền hơn 210.000 tỷ đồng còn lại. Như vậy giá thành phát điện của điện sóng biển trên vùng biển từ Bình Thuận đến Cà Mau có khả năng rẻ hơn thủy điện khá nhiều. Nhưng ta không nên dừng lại ở đây mà cần tìm cách để tiếp tục giảm thêm giá thành phát điện:

- Trước đây do mới chỉ có thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển nên đường dẫn nước và đê dưới nó có hình chữ L. Nay có thêm điện sóng gió biển nên cần chuyển sang hình chữ T để khoảng cách bình quân giữa các máy phát điện và trạm biến đổi điện ngắn lại, giảm được nhiều dây điện và giảm được hao tổn điện trên đường dây. Đoạn đường cho tàu thuyền đánh cá của ngư dân ra biển cũng ngắn hơn. Khi đó đường dẫn nước về nhà máy thủy điện nằm ngay trong lòng đường hình chữ T và mặt đường có thể thu nhỏ bớt lại, nhưng nước thải của nhà máy thủy điện phải chảy ra ngay gần giữa chữ T đó.

- Giá thành phát điện của điện sóng biển phải gánh thêm phần giảm sản lượng của thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển và đường trên đê hình chữ T. Vì vậy muốn giảm giá thành phát điện thêm nữa cần giảm khoảng cách giữa các khung đỡ của điện sóng biển, thí dụ như giảm khoảng cách giữa hai khung đỡ xuống còn khoảng gần 0,3 km chẳng hạn thì các tàu thuyền đánh bắt hải sản gần bờ vẫn có thể hoạt động dễ dàng và vùng khung đỡ của điện sóng biển vẫn có sóng mạnh.

Nếu cứ 25 khung chịu lực của thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển lại nối với 1 khung đỡ của điện sóng biển bằng cầu nhỏ thì khoảng cách giữa hai khung đỡ là: 11,8x25 = 295 m và vẫn dùng 30 khung đỡ thì tuyến đường ngang của hình chữ T sẽ dài: 0,295x29 = 8,555 km, cộng thêm với khoảng 1 km để nối với bờ dài khoảng: 8,555+1 = 9,555 km. Các tuyến đường hình chữ T đó để liên tiếp nhau và chỉ cách nhau khoảng 1,445 km cho tàu thuyền đánh cá qua lại thì phía trong sẽ hình thành vùng biển không còn sóng dài khoảng 10 km và rộng hàng km. Những vùng biển phía trong đó sẽ tạo nơi trú ẩn an toàn cho tàu thuyền đánh cá và những tàu nhỏ khi có bão hoặc áp thấp nhiệt đới, bảo vệ đê kè biển và bờ biển khỏi bị sạt lở,... Như vậy mỗi cụm điện sóng biển sẽ chiếm khoảng 10 km dọc theo chiều dài bờ biển.

Cả 62 cột tháp và turbin điện gió của điện gió Bạc Liêu đều được đặt trên biển. Mỗi turbin có công suất xấp xỉ 1,6 MW do hãng General Electrics GE cung cấp, cấu tạo thép đặc biệt không gỉ, cao 80 m, đường kính 4 m, nặng trên 200 tấn, cánh quạt được làm bằng nhựa đặc biệt, dài 42 m, có hệ thống điều khiển tự gập lại để tránh hư hỏng khi bão lớn. Việc xây dựng những cột lớn rất cao đó rất tốn kém. Nhưng đối với điện gió biển thì cột điện gió chỉ là ống thép không gỉ đường kính trong 220 mm dài khoảng 7,5 m cắm vào đầu ống thép cột chống trong khung đỡ của điện sóng biển và thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển. 7.560 điện gió như thế có sản lượng điện hàng năm khoảng 443,02 triệu KWh, tăng 38,44 % so với sản lượng điện hàng năm của Điện gió Bạc Liêu. Như vậy ta có thể thấy ngay loại điện gió nào rẻ hơn?

2. Tiềm năng điện sóng gió biển trên vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau:

Khi tính sản lượng điện của điện gió biển và điện sóng biển trong mục 1. của bài: “Điện sóng gió biển” đã giảm bớt 20% do đường truyền điện dài, các máy phát điện cũng có lúc hư hỏng cần bảo dưỡng, sửa chữa, máy không tốt bằng máy của Điện gió Bạc Liêu,... Khi thay từ đường chữ L sang đường chữ T, sau đó lại giảm khoảng cách giữa các khung đỡ của điện sóng biển từ hơn 500 m xuống còn 295 m thì khoảng cách bình quân giữa các máy phát điện và trạm biến đổi điện ngắn lại nhiều, giảm được nhiều dây điện và giảm được hao tổn điện trên đường dây, nên phần giảm bớt sẽ phải xuống dưới 20%, nhưng để cho an toàn tôi vẫn giữ nguyên số này.

2.1. Điện sóng biển:

Mục 2.1. trong bài: “Điện sóng biển kết hợp với thủy điện sóng biển” đã tính được sản lượng điện sóng biển của 30 khung đỡ trên vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau khi dùng phao hình trụ tròn đường kính 3 m, cao 2,6 m là: Công suất bình quân 3.920,8 MW, sản lượng 34.346,2 triệu KWh, công suất lắp máy 13.341,1 MW. Nhưng ta cần tìm xem trong 777 bản tin dự báo sóng biển đã thu thập được có bản tin nào gió thổi từ đất liền ra hay không? Khi gió thổi từ đất liền ra thì sóng vùng khung đỡ là sóng từ ngoài biển truyền vào, như vậy sóng và gió có thể đi ngược chiều nhau, sóng có thể yếu bớt đi nên phải tạm giảm độ cao của sóng còn khoảng 50%. Mặc dù tại vùng biển này chỉ có 3 bản tin mà thôi, nhưng ta cũng nên tính toán lại cho tốt hơn. Kết quả là: Công suất bình quân 3.912,8 MW, sản lượng 34.275,7 triệu KWh, công suất lắp máy 13.341,1 MW. So với số cũ thì công suất và sản lượng đều giảm 0,21%, còn công suất lắp máy vẫn giữ nguyên vì công suất lắp máy của mỗi máy phát điện một chiều trong cả 2 trường hợp đều lớn hơn 100 KW, nên khi quy tròn lên đều là 101 KW.

2.2. Trên khung đỡ của thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển:

2.2.1. Dùng thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển thông thường:

Trong mục 4.4. của bài: “Thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển” đã có kết quả tính toán khi sử dụng khoảng 1 km2 sóng biển, dùng phao hình trụ tròn đường kính 6 m cao 3 m và dùng 3 loại tổ thủy điện trên vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau là: Vùng biển Bình Thuận đến Vũng Tàu: Công suất bình quân 313,22 MW, sản lượng 2.743,8 triệu KWh, công suất lắp máy 656 MW; vùng biển TP Hồ Chí Minh đến Cà Mau: Công suất bình quân 306,69 MW, sản lượng 2.686,6 triệu KWh, công suất lắp máy 656 MW. Nhưng sau khi đã giảm bớt chiều dài của khung đỡ, ta có số lượng phao trên mỗi hàng là: 25x29 = 725 phao và số lượng phao trên khung đỡ là: 725x7 = 5.075 phao. So với 8.813 phao khi sử dụng khoảng 1 km2 sóng biển chỉ bằng: 5.075x100/8.813 = 57,59%. Do cứ 295 m lại có 1 khung đỡ của điện sóng biển nên sóng vào đến khung đỡ của thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển có thể yếu bớt đi và sản lượng điện do mỗi phao của thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển sinh ra cũng giảm bớt, thí dụ như là 15% chẳng hạn, nên sản lượng điện của khung đỡ nhỏ chỉ còn khoảng: 57,59x0,85 = 48,95% so với khung đỡ lớn. Nên tính ra chỉ còn: Vùng biển Bình Thuận đến Vũng Tàu: Công suất bình quân 153,31 MW, sản lượng 1.343 triệu KWh, công suất lắp máy 321,1 MW; vùng biển TP Hồ Chí Minh đến Cà Mau: Công suất bình quân 150,12 MW, sản lượng 1.315 triệu KWh, công suất lắp máy 321,1 MW.

2.2.2. Cho điện sóng biển chạy trên khung đỡ của thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển:

Trên khung đỡ của thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển ta cũng có thể cho chạy máy phát điện một chiều giống như trên khung đỡ của điện sóng biển, khi đó sẽ không cần đường dẫn nước và nhà máy thủy điện. Không những thế ta còn có thể chuyển khung đỡ từ hình bình hành sang hình thang cân có các góc là 60 độ và 120 độ và rút ngắn đoạn đường đê song song với hướng của đường bờ biển khoảng hơn 70 m. Cụ thể như sau:

Phía ngoài biển vẫn là cứ 25 khung chịu lực của thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển lại nối với 1 khung đỡ của điện sóng biển bằng cầu nhỏ thì số khung chịu lực phía ngoài là: 25x29 = 725 khung. Mỗi hàng giảm đi 1 khung chịu lực nên hàng trong cùng chỉ còn 725-6 = 719 khung. Như vậy đoạn đường đê song song với hướng của đường bờ biển chỉ còn dài: 11,8x719 = 8.484,2 m, giảm được: 8.555-8.484,2 = 70,8 m. Khi đó số phao trên khung đỡ là: (725+719)x7/2 = 5.054 phao và số điện gió có thể cắm trên khung đỡ là: 726+723+720 = 2.169 điện gió.

Nhưng khung đỡ này cũng song song với hướng của đường bờ biển và sau khung đỡ là đê, sóng từ ngoài biển xa lao vào vùng biển ngày càng nông dần sau đó lại gặp đê nên độ cao sóng và chu kỳ sóng sẽ thay đổi. Vì vậy trong mục 3.3. của bài: “Thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển” đã dự kiến mức độ tăng lên hoặc giảm đi của sóng trong vùng khung đỡ. Tuy nhiên khi xem lại kỹ thấy khi gió ngoài biển xa thổi song song với khung đỡ thì sóng vùng gần khung đỡ có thể đã đổi hướng và lao vào phía khung đỡ nên trong trường hợp này cần sửa lại hệ số cho phù hợp hơn. Khi đó sản lượng điện trên khung đỡ này cung cấp cho điện lưới từng tháng trong năm như sau:

Công suất bình quân của 1 máy phát điện đóng góp vào điện lưới là: 153,09x1.000/5.054 = 30,29 KW. Công suất lắp máy là: 30,29x3,39 = 102,68 KW, tính tròn lên là 103 KW. Như vậy công suất lắp máy của toàn khung đỡ là: 103x5.054/1.000 = 520,56 MW.

2.3. Điện gió biển:

Nếu thấy các khung đỡ vẫn còn chắc chắn hoặc gia cố thêm khung đỡ cho chắc chắn hơn thì ta vẫn có thể cắm thêm điện gió vào đầu ống thép cột chống trong các khung đỡ để tăng thêm sản lượng điện.

2.3.1. Điện gió biển cắm trên khung đỡ của điện sóng biển:

Mục 3. trong bài: “Điện sóng gió biển” đã tính được sản lượng điện của điện gió có cánh quạt dài 5 m cắm trên 30 khung đỡ của điện sóng biển trên vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau là: Công suất bình quân 379,1 MW, sản lượng 3.320,9 triệu KWh, công suất lắp máy 1.303,4 MW.

2.3.2. Điện gió biển cắm trên khung đỡ của thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển:

Mục 1.1. trong bài: “Điện sóng gió biển” đã tính được sản lượng điện của 3.780 điện gió có cánh quạt dài 5 m trên vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau là: Công suất bình quân 25,29 MW, sản lượng 221,51 triệu KWh, công suất lắp máy 86,94 MW. Nay trên khung đỡ của thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển chỉ còn 726x3 = 2.178 điện gió nên sản lượng điện còn như sau: Công suất bình quân 14,57 MW, sản lượng 127,6 triệu KWh, công suất lắp máy 50,1 MW.

Nếu cho điện sóng biển chạy trên khung đỡ của thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển và khung đỡ chuyển sang hình thang cân thì chỉ còn 2.169 điện gió nên sản lượng điện còn như sau: Công suất bình quân 14,51 MW, sản lượng 127,1 triệu KWh, công suất lắp máy 49,9 MW.

2.4. Tổng cộng các loại điện:

2.4.1. Phương án 1:

Từ các số liệu trên, ta có thể tính được sản lượng điện trong 1 cụm điện sóng gió biển trên vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau như sau:

Trong bài: “Làm thế nào cho đồng bằng sông Cửu Long được an toàn?” đăng trong mục Nguồn nước & Môi trường ngày 02/12/2015 trên trang Web vncold.vn của Hội Đập lớn và Phát triển Nguồn nước Việt Nam, sau khi loại trừ các cửa sông và tính đến chuyện đê bọc bê tông song song với hướng của đường bờ biển là đê thẳng nhưng đường bờ biển có thể cong và phải dự phòng sai số, đã tạm tính chiều dài để xây dựng các nhà máy thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển trên vùng biển từ Thành phố Hồ Chí Minh đến Mũi Cà Mau còn khoảng 320 km. Nay ta dùng 320 km này để làm các cụm điện sóng gió biển sẽ được: 320/10 = 32 cụm.

Khoảng cách từ Nhà hàng Biển Cà Ná thuộc Vĩnh Tân, Tuy Phong, Bình Thuận đến Thành phố Vũng Tàu đo trên bản đồ của Google đi theo Quốc lộ 1A và Quốc lộ 55 dài 264 km. Đường bờ biển cũng dài gần như vậy. Trừ đi các cửa sông, các bãi tắm,... và đường bờ biển có thể cong nhưng tuyến đường chữ T là đường thẳng ta tạm tính chiều dài để xây dựng các cụm điện sóng gió biển còn khoảng 220 km, sẽ được: 220/10 = 22 cụm.

Tổng cộng trên vùng biển Bình Thuận đến Mũi Cà Mau có thể xây dựng được: 32+22 = 54 cụm điện sóng gió biển. Tiềm năng sản xuất điện của 54 cụm này sẽ là:



2.4.2. Phương án 2:

Trên khung đỡ của thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển ta cũng có thể cho chạy máy phát điện một chiều giống như trên khung đỡ của điện sóng biển và khung đỡ được chuyển thành hình thang cân nên ta có thêm phương án 2 như sau:


Sản lượng điện của 1 cụm điện sóng gió biển trong cả 2 phương án đều lớn gấp khoảng 3,81 lần so với sản lượng điện của Thủy điện Sơn La.

2.5. So sánh với nhu cầu điện của cả nước:

Tổng lượng điện sản xuất và mua của cả nước năm 2015 chỉ là 159,4 tỷ KWh. Theo Quyết định Phê duyệt điều chỉnh Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011 – 2020 có xét đến năm 2030 của Thủ tướng Chính phủ số 428/QĐ-TTg ngày 18 tháng 3 năm 2016 thì điện sản xuất và nhập khẩu năm 2020 khoảng 265 – 278 tỷ KWh, năm 2025 khoảng 400 - 431 tỷ KWh và năm 2030 khoảng 572 – 632 tỷ KWh. Nhưng khi nhìn vào các số liệu trong 2 phương án này ta thấy chúng còn lớn hơn số 159,4 tỷ KWh của năm 2015 và số cao nhất của năm 2030 là 632 tỷ KWh nhiều lần. Cụ thể như trong biểu sau:



Sản lượng điện của 2 phương án này gần như nhau, nhưng phương án 2 làm đơn giản hơn vì không có thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển, đoạn đường ngang trong mỗi cụm điện sóng gió biển giảm được hơn 70 m và đoạn đường dài khoảng 1 km nối từ đoạn đường ngang về trạm biến đổi điện có thể làm dốc thoai thoải. Nhưng việc làm theo phương án nào là do nhà đầu tư lựa chọn.

Nguồn số liệu để tính toán điện sóng biển và thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển vẫn dùng 777 bản tin dự báo sóng biển của Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương thu thập được cuối tháng 12 năm 2011 và từ chiều ngày 04/03/2012 đến sáng ngày 04/03/2013. Khi có được nhiều bản tin trong nhiều năm hơn sẽ tính được các kết quả tốt hơn.

Sản lượng điện tính toán ra thì lớn đến như vậy, nhưng người xem có thể suy nghĩ như sau: Làm thế nào để biến chuyển động nâng lên hạ xuống của phao thành chuyển động quay theo một chiều nhất định để chạy máy phát điện, bơm nước,...? Trong 1 cụm điện sóng gió biển có tới gần 15,6 km2 khung đỡ và gần 8,6 km đê làm ở nơi biển sâu 5 m, vậy phải làm như thế nào để có được những cái đó và chi phí có lên quá cao hay không? Tôi xin phép được trả lời 3 vấn đề này như sau:

- Việc biến chuyển động nâng lên hạ xuống của phao thành chuyển động quay theo một chiều nhất định để chạy máy phát điện, bơm nước,... đã được đăng ký với Cục Sở hữu Trí tuệ. Vừa qua căn cứ Quyết định số 36352/QĐ-SHTT ngày 20/06/2016, Cục Sở hữu Trí tuệ đã cấp cho tôi Bằng độc quyền Giải pháp hữu ích số 1396 về Cơ cấu biến đổi chuyển động với 3 phương án.

- Khung đỡ trong thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển không phải xây dựng từ dưới đáy biển lên, mà chỉ cần gắn ở trên bờ các thanh thép dài 12 m vào các ống thép của cột chống thành từng cụm 3 hoặc 4 cột chống để cắm dần từng cụm xuống biển, rồi gắn tiếp những thanh thép dài 12 m để nối các cụm đó với nhau thành khung đỡ có diện tích khoảng 1 km2 với 7 hàng phao dài gần 15 km. Vấn đề này đã được trình bày rất cụ thể trong mục 2.2. của bài: “Thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển”. Mục 5. của bài này đã tính được sau khi đã lắp đặt xong các thiết bị gắn trên khung đỡ và các ống dẫn nước, tổng mức đầu tư cho những công việc này hết khoảng 8.500 tỷ đồng và giá thành phát điện của thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển có khả năng tương đương với thủy điện. Khi làm điện sóng gió biển chiều dài của khung đỡ sẽ ngắn hơn và nó có thể là hình lục giác dẹt lệch hoặc hình thang cân, nhưng vẫn có thể cắm dần từng cụm 3 hoặc 4 cột chống xuống biển, rồi gắn tiếp những thanh thép dài 12 m để nối các cụm đó với nhau thành các khung đỡ có 7 hàng phao.

- Trong mục 1. của bài: “Làm thế nào cho đồng bằng sông Cửu Long được an toàn?” đã có câu: “Việc làm những đê bọc bê tông ở nơi biển sâu khoảng 5 m, có lẽ phải đúc sẵn những mặt phẳng bê tông có thêm chân ở trên bờ để khi đưa ra ngoài biển và dùng cần trục lớn đưa xuống nước là những mặt phẳng bê tông đó nằm ở vị trí đã định trước. Thí dụ như ta cần đê cao hơn mực nước biển 2 m và mặt phẳng bê tông cao 10 m, rộng 5 m, dày 0,2 m chẳng hạn thì thể tích của mặt phẳng bê tông là 10x5x0,2 = 10 m3, cộng thêm cả chân vào sẽ là khoảng 12 m3 và mặt phẳng đó sẽ tạo thành góc 44,4 độ so với mặt nước biển. Phía sau không còn sóng mạnh nên mặt phẳng bê tông có thể mỏng hơn và có thể để thẳng đứng thí dụ như mặt phẳng bê tông cao 7 m, rộng 8 m, dày 0,16 m chẳng hạn thì thể tích của mặt phẳng bê tông là 7x8x0,16 = 8,96 m3, cộng thêm cả chân vào sẽ là khoảng 11 m3. Sau khi đặt xong những mặt phẳng bê tông đó xuống biển và phủ kín những chỗ tiếp giáp, mới có thể phun cát vào bên trong rồi đầm nén cho thật chặt. Nếu sóng đập vào mặt bê tông nghiêng mà vẫn còn có khả năng đi xuống phía dưới làm xói mòn chân đê thì cần có thêm mặt phẳng bê tông nằm ngang đặt ngay sát chân đê.” Việc phủ kín những chỗ tiếp giáp giữa các mặt phẳng bê tông không hề đơn giản vì các mặt phẳng bê tông đó rất khó để cho thật sát với nhau nên tôi cũng đã nghĩ cách giải quyết vấn đề này. Nhưng các chuyên gia thủy lợi có thể có những cách làm hay hơn và rẻ hơn, nên tôi không trình bày ở đây. Sau khi đã làm xong đê rồi thì những việc còn lại như làm đường dẫn nước về nhà máy thủy điện trên đê theo phương án 1 và làm cho mặt đường cao lên chắc là không có gì khó khăn.

3. Kết luận:

Việc nghiên cứu sử dụng năng lượng sóng biển để chạy máy phát điện đã được các nhà khoa học ở nhiều nước công nghiệp tiên tiến trên thế giới nghiên cứu từ lâu bằng những phương pháp rất hiện đại, nhưng vẫn chưa đạt được kết quả mong muốn và giá thành phát điện còn rất cao chưa thể cạnh tranh được với các nguồn điện khác. Tất nhiên ta không dại gì chạy theo vết xe đổ đó, mà phải tìm ra cách làm mới hoàn toàn Việt Nam và sử dụng những công nghệ rất bình thường, nhiều nơi trong nước có thể làm được. Vì thế ngay đầu phần 2 của bài: “Thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển” đã vạch rõ 3 nhược điểm của các phương pháp đã làm trước đây, sau đó chứng minh cách làm mới hoàn toàn Việt Nam khắc phục được các nhược điểm đó. Không những thế phần 5 của bài này đã ước tính được giá thành phát điện của thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển trên vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau có khả năng tương đương với giá thành phát điện của thủy điện.

Do vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau hội tụ những điều kiện rất thuận lợi cho điện sóng biển làm theo kiểu của Việt Nam nên khi điện sóng biển kết hợp với khung đỡ của thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển thì giá thành phát điện của điện sóng biển có khả năng rẻ hơn giá thành phát điện của thủy điện khá nhiều. Khi đó xe con, xe tải nhỏ chở vật liệu điện có thể ra đến chỗ xa nhất khung đỡ của điện sóng biển và xe máy của công nhân đi làm có thể để ngay trên đường đi chạy dọc theo khung đỡ của điện sóng biển.

Để minh chứng cho điều này, xin phép đi vào ước tính cụ thể một chút như sau: Biểu: “Tiềm năng điện sóng gió biển trên vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau khi không dùng thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển” trong mục 2.4.2. đã có sản lượng của điện sóng biển trong 1 cụm điện sóng biển là 35.616,8 triệu KWh. Mục 2.2.2. đã tính được số phao trong khung đỡ của thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển là 5.054 phao, chỉ còn bằng: 5.054x100/8.813 = 57,35% so với số phao trong khung đỡ của thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển khi sử dụng khoảng 1 km2 sóng biển. Do không cần đưa nước về cho nhà máy thủy điện nên trong khung đỡ không cần những bơm nước piston áp lực cao và những ống dẫn nước áp lực cao, còn cầu đường cho xe con hoặc ô tô nhỏ vận chuyển vật liệu điện đi ngang qua khung đỡ đã tính cho 30 khung đỡ của điện sóng biển rồi, vì vậy yếu tố giảm rất nhiều còn yếu tố tăng lên gần như không có và vốn đầu tư cho khung đỡ cùng các thiết bị gắn trên nó tính toán lại sẽ thấp hơn nhiều so với con số: 8.500x0,5735 = 4.874,5 tỷ đồng, nhưng ta cứ quy tròn lên hẳn là 5.000 tỷ đồng cho dễ tính toán. Trong mục 2.2. của bài: “Điện sóng biển kết hợp với thủy điện sóng biển”, mặc dù phần tăng thêm thì ít nhưng phần giảm bớt thì nhiều nhưng vẫn giữ vốn đầu tư cho 2 khung đỡ của điện sóng biển cùng các thiết bị gắn trên nó là 8.500 tỷ đồng. Báo Dân trí ngày 29/09/2005 đã có bài: “100 tỷ đồng cho một km đê biển kiên cố” và câu đầu tiên của bài này là: “Đó là khẳng định của ông Đặng Quang Tính - Cục trưởng Cục Phòng, chống lụt bão và Quản lý đê điều Trung ương. Theo ông, Việt Nam chưa đủ điều kiện để kiên cố hóa đê biển”. Theo phương án 2, mỗi cụm điện sóng biển cần xây dựng 8,4842+1=9,4842 km đê biển và đường trên đê, tính tròn lên là 10 km, ta tạm tính vốn đầu tư cho một km gấp lên 4 lần là: 400x10 = 4.000 tỷ đồng.Như vậy tổng số tiền đầu tư cho những khoản đã ước tính được trên rất rộng rãi là: 5.000+8.500x15+4.000 = 136.500 tỷ đồng. Trong bài: “Khởi công dự án thủy điện Sông Lô 6” trên trang Web nangluongvietnam.vn ngày 28/09/2015 thì nhà máy thủy điện Sông Lô 6 được xây dựng trên địa bàn xã Vĩnh Hảo, huyện Bắc Quang, tỉnh Hà Giang và xã Yên Thuận, huyện Hàm Yên, tỉnh Tuyên Quang. Với quy mô công suất thiết kế 48 MW, tổng vốn đầu tư 1.852 tỷ đồng, khi hoàn thành Nhà máy thủy điện Sông Lô 6 đạt sản lượng điện khoảng 187,25 triệu kWh/năm. Tính ra bình quân vốn đầu tư cho sản lượng điện 1 triệu KWh/năm là 9,891 tỷ đồng. Nếu ta dùng số này để tính cho mỗi cụm điện sóng biển trên vùng biển từ Bình Thuận đến Cà Mau thì vốn đầu tư sẽ là: 9,891x35.616,8 = 352.285,49 tỷ đồng. Số tiền còn lại là: 352.285,49-136.500 = 215.785,49 tỷ đồng. Những việc còn lại chỉ là 132.090 máy phát điện một chiều công suất 101 KW (hoặc nhỏ hơn) gắn vào 30 khung đỡ của điện sóng biển và 5.054 máy phát điện một chiều công suất 103 KW (hoặc nhỏ hơn) gắn vào khung đỡ của thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển, các đường dây điện nối từ các máy phát điện một chiều đó tới trạm biến đổi điện sao cho hao tổn điện trên đường dây thấp nhất và xây dựng trạm biến đổi điện. Lưu ý là các máy phát điện một chiều trên chỉ cần phần phát điện, không cần động cơ vì nó đã được truyền lực để quay với tốc độ có thể lên đến hàng nghìn vòng phút rồi. Kính mong các chuyên gia về xây dựng công trình điện ước tính giúp hộ những việc còn lại đó sẽ hết khoảng bao nhiêu tỷ đồng và chiếm khoảng bao nhiêu phần trăm so với số tiền còn lại khổng lồ là 215.785,49 tỷ đồng vừa ước tính trên. Từ đó ta có thể thấy ngay được giá thành phát điện của điện sóng biển có rẻ hơn khá nhiều so với thủy điện là loại điện có giá thành phát điện thấp nhất so với các loại điện ở nước ta hiện nay hay không?

Trên đây là những đề xuất của tôi. Không biết có chỗ nào còn sai sót không? Rất mong mọi người kiểm tra và phát hiện những chỗ thiếu sót để tôi sửa lại cho tốt hơn. Xin chân thành cám ơn.

Lê Vĩnh Cẩn
Địa chỉ liên hệ:
Phòng 204 nhà B4, 189 Thanh Nhàn, Hà Nội
Điện thoại: (04)39716038 hoặc (04)35527218

 

Rất cám ơn bạn BigCrab đã giới thiệu cách làm điện sóng biển của nước ngoài. Xin trả lời bạn như sau: Có rất nhiều cách để làm điện sóng biển và ta cần xem họ đã làm như thế nào để từ đó tìm ra cách làm hợp với ta và cho giá thành phát điện thấp. Cách làm theo dự kiến của tôi có thể cho sản lượng điện rất lớn và giá thành phát điện có khả năng rất rẻ là nhờ 3 việc sau:

- Việc biến chuyển động nâng lên hạ xuống của phao thành chuyển động quay theo một chiều nhất định để chạy máy phát điện, bơm nước,...

- Khung đỡ không phải xây dựng từ dưới đáy biển lên, mà chỉ cần gắn ở trên bờ các thanh thép dài 12 m vào các ống thép của cột chống thành từng cụm 3 hoặc 4 cột chống để cắm dần từng cụm xuống biển, rồi gắn tiếp những thanh thép dài 12 m để nối các cụm đó với nhau thành khung đỡ có diện tích rất lớn với 7 hàng phao dài gần chục km. Số cột chống của khung đỡ chỉ lớn hơn số phao 7 chiếc nên vật liệu để làm khung đỡ không nhiều. Trên khung đỡ này có thể gắn rất nhiều máy phát điện một chiều hoặc bơm piston áp lực cao.

- Kết hợp những khung đỡ thẳng góc với đường bờ biển với khung đỡ song song với đường bờ biển nên gắn được rất nhiều máy phát điện một chiều hoặc bơm piston áp lực cao. Không những thế xe con, xe tải nhỏ chở vật liệu điện có thể ra đến chỗ xa nhất khung đỡ của điện sóng biển, xe máy của công nhân đi làm có thể để ngay trên đường đi chạy dọc theo khung đỡ của điện sóng biển và đường dây điện không cần phải đi ngầm dưới biển.

 

Bổ sung thêm phương án 3


Trong phương án 2 ta đã cho máy phát điện một chiều chạy trên khung đỡ của thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển, không cần đường dẫn nước và nhà máy thủy điện nhưng vẫn còn đoạn đường đê ở phía sau khung đỡ. Nếu bỏ nốt đoạn đường đê đó thì chỉ còn 1 cầu nhỏ và đoạn đường dài khoảng 1 km để đi từ khung đỡ của thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển vào bờ, nhưng cần bớt 1 phao ở ngay sát cầu này cho lối vào khung đỡ rộng rãi hơn và số phao còn lại là: 5.054-1 = 5.053 phao. Khi đó phải làm đoạn đường bằng thép tấm dài khoảng 8.484,2 m trên khung đỡ của thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển cho các xe con, xe vận chuyển vật liệu điện, xe máy của công nhân đi qua để sang 30 khung đỡ của điện sóng biển.

Do không còn đoạn đê dài ở ngay phía sau khung đỡ của thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển nên không thể tính độ cao của sóng vùng khung đỡ giống như đã tính trong thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển. Vì vậy ta phải tìm thêm cách tính mới. Khung đỡ nằm song song với hướng của đường bờ biển và sóng từ ngoài biển xa lao vào phía khung đỡ. Sóng được tích lũy năng lượng từ ngoài biển rất xa lao vào vùng biển ngày càng nông dần và lao vào bờ nên độ cao của sóng ngày càng nâng lên, nhưng khi đi qua 7 hàng phao của khung đỡ thì năng lượng của sóng bị tiêu hao bớt đi nên độ cao bình quân của sóng vùng khung đỡ sẽ bị giảm bớt. Vậy độ cao của sóng khi còn ở ngoài biển xa và độ cao bình quân của sóng vùng khung đỡ thì cái nào lớn hơn? Muốn xác định được điều này cần phải qua nhiều khảo sát thử nghiệm, vì vậy xin phép được tạm tính như sau: Khi gió ngoài biển xa thổi thẳng góc với khung đỡ tạm coi như cả 2 cái bằng nhau, nhưng khi gió ngoài biển xa thổi song song hoặc xiên góc với khung đỡ thì độ cao bình quân của sóng vùng khung đỡ cần giảm đi một chút, dự kiến như sau:

- Khi gió ngoài biển xa thổi song song với khung đỡ thì độ cao bình quân của sóng vùng khung đỡ tạm giảm khoảng 4%.

- Khi gió ngoài biển xa thổi lệch góc với khung đỡ 45 độ thì độ cao bình quân của sóng vùng khung đỡ tạm giảm khoảng 2%.

- Khi gió ngoài biển xa thổi lệch góc với khung đỡ 67,5 độ thì độ cao bình quân của sóng vùng khung đỡ tạm giảm khoảng 1%.

- Khi gió ngoài biển xa thổi lệch góc với khung đỡ 22,5 độ hoặc gió thổi theo nhiều hướng thì độ cao bình quân của sóng vùng khung đỡ tạm giảm khoảng 3%,...

Khi gió thổi từ đất liền ra thì sóng vùng khung đỡ là sóng từ ngoài biển truyền vào, như vậy sóng và gió có thể đi ngược chiều nhau, sóng sẽ yếu bớt đi nhiều nên phải tạm giảm độ cao của sóng vùng khung đỡ còn khoảng 50%.

Dùng các mức tạm giảm trên để tính sản lượng điện sóng biển trên khung đỡ của thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển khi sử dụng phao hình trụ tròn đường kính 6 m cao 3 m cho vùng biển này, rồi giảm bớt sản lượng điện 15% do 30 khung đỡ của điện sóng biển đặt thẳng góc với nó chỉ cách nhau 295 m có thể làm yếu sóng đi sẽ được kết quả cung cấp cho điện lưới từng tháng trong năm như sau:



Công suất bình quân của 1 máy phát điện đóng góp vào điện lưới là: 153,41x1.000/5.053 = 30,36 KW. Công suất lắp máy là: 30,36x3,39 = 102,92 KW, tính tròn lên là 103 KW. Như vậy công suất lắp máy của toàn khung đỡ là: 103x5.053/1.000 = 520,46 MW.

Khi đó ta có thêm phương án 3 như sau:



Như vậy ta có 3 phương án về tiềm năng điện sóng gió biển của vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau để so sánh với nhu cầu điện của cả nước năm 2015 và năm 2030 như sau:



Phương án 3 đơn giản nhất, rất thuận lợi cho ngành điện và bước đầu có thể làm cụm điện nhỏ chỉ có 2 khung đỡ của điện sóng biển và 1 khung đỡ nhỏ song song với hướng của đường bờ biển dài khoảng 295 m để sản xuất thử, sau mở rộng ra thành cụm điện sóng gió biển lớn. Nhưng phương án này không tạo nơi trú ẩn an toàn cho tàu thuyền đánh cá và những tàu nhỏ khi có bão hoặc áp thấp nhiệt đới, không bảo vệ đê kè biển và bờ biển khỏi bị sạt lở,... Vùng biển Thành phố Hồ Chí Minh đến Cà Mau cần những phương án như 2 phương án đầu để phòng chống sạt lở bờ biển, đặc biệt là phải tính đến chuyện khi mực nước biển dâng cao thêm 1 m thì gần 40% diện tích vùng đồng bằng sông Cửu Long sẽ bị ngập chìm trong nước biển.

 

Cả 2 phương án đầu, ngoài việc cung cấp điện rất lớn còn tạo thành những vùng biển không còn sóng dài khoảng 10 km và rộng hàng km, nước biển chỉ còn lên xuống theo thủy triều mà thôi. Sau khi đi qua cửa rộng khoảng 1,5 km, sóng biển sẽ bị yếu đi nhanh chóng do phải truyền lan về khắp mọi phía và khi đến bờ độ cao của sóng sẽ không còn đáng kể. Khi đó câu hỏi đặt ra là nếu làm theo phương án 2 thì có cần thiết phải đắp hàng chục km đê biển kiên cố, tốn hàng nghìn tỷ đồng để ngăn nước biển dâng lên hay không? Hay là dùng số tiền to lớn đó để thuê các tàu hút cát để hút cát ở những chỗ biển sâu khoảng 3 m đến 4 m phun vào những chỗ biển nông hơn tạo thành vùng cát dài hình vòng cung lõm nổi cao hơn mực nước biển khoảng hơn 3 m khi thủy triều dâng lên đến mức cao nhất cho dân cư sinh sống, phía sau có thể tạo thành các ao nuôi hải sản và trạm biến đổi điện có thể xây dựng ngay cạnh đê? Những vùng cát dài nổi cao hơn mực nước biển này không sợ bị sói lở do không còn sóng mạnh và các tàu thuyền đánh cá của ngư dân qua lại dễ dàng hơn do có biển lặng sóng và sâu hơn, nước biển chỉ còn lên xuống theo thủy triều mà thôi. Chỉ cần đường nối từ đê vào bờ lệch đi một chút là trạm biến đổi điện có thể xây dựng ngay cạnh đê và ở quãng giữa đê làm cho khoảng cách bình quân từ các máy phát điện một chiều đến trạm biến đổi điện giảm được hàng km, tiết kiệm được rất nhiều dây điện, giảm được nhiều hao tổn điện trên đường dây.

 

Trước đây tôi vẫn phải dùng độ cao sóng biển trong các bản tin dự báo sóng biển của Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương đã thu thập được để tính toán. Nay từ những độ cao sóng biển đó tôi có thể tính lại độ cao sóng biển nơi biển sâu 5 m để tính toán cho chính xác hơn. Khi thay đổi lại phương pháp tính toán tôi đã tăng các mức giảm do hao hụt năng lượng trong quá trình truyền lực và tổn hao thủy lực cho an toàn hơn. Vì thế ngày 15/09/2016 tôi đã đưa lên cả 2 Diễn đàn Webdien.com và Tài nguyên nước Việt Nam bài: “3 phương án điện sóng gió biển trên vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau”. Rất mong mọi người xem giúp bài đó và chỉ ra những chỗ còn thiếu sót để tôi sửa lại cho tốt hơn. Xin chân thành cám ơn.

 

Gửi các bác tham khảo về tính toán mỏi cho Tuabin gió ngoài khơi
https://drive.google.com/file/d/0Bx0REG_OrUScMGQteXpmTWlvQVU/view?usp=sharing

 

Rất cám ơn bạn vuong53cb2 đã giới thiệu về tính toán mới cho tuabin gió ngoài khơi. Cũng xin nói thêm là phần điện gió trong bài viết của tôi chỉ là cắm thêm trên một số cột chống trên khung đỡ của điện sóng biển mà thôi, nhưng do có số lượng lớn nên có sản lượng điện lớn.