Phương án 2 về 3 loại điện chạy bằng năng lượng tái tạo cùng gắn trên 1 khung đỡ

Khi còn ở gần bờ biển, dòng chảy biển tác động vào phao không đáng kể nhưng càng ra ngoài biển xa nó càng tác động mạnh hơn vào phao nên trong bài: “3 loại điện chạy bằng năng lượng tái tạo cùng gắn trên 1 khung đỡ” (để cho gọn xin gọi bài này là bài trước) đã cho các phao càng ra ngoài biển xa càng thấp dần và khung đỡ thẳng góc với hướng của đường bờ biển có hình lượn sóng để các khung chịu lực trong khung đỡ song song với dòng chảy biển. Cách làm đó có nhược điểm là sau khi đã có khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển, muốn làm thêm các khung đỡ thẳng góc với hướng của đường bờ biển phải thăm dò rất kỹ dòng chảy biển để xem có thể làm thêm được ra xa đến mức độ nào? Vì vậy trong bài này sẽ chuyển toàn bộ các khung đỡ thẳng góc với hướng của đường bờ biển thành các khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển. Như vậy các khung đỡ này sẽ giống như khung đỡ ở ngay gần bờ và các khung chịu lực trong các khung đỡ này sẽ luôn song song với dòng chảy biển. Ta cứ việc làm dần các khung đỡ từ gần bờ ra, khi thấy chúng chịu đựng được tốt tác động của dòng chảy biển lại bổ sung thêm khung đỡ phía ngoài với phao thấp hơn. Lưu ý là dòng chảy biển gần bờ đã bị tiêu hao năng lượng rất nhiều do bị ma sát với đáy biển nông trên quãng đường dài, khi gặp khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển nó sẽ bị các cột chống và các phao trong khung đỡ cản lại nên càng bị tiêu hao năng lượng nhiều hơn. Như vậy khi có càng nhiều khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển thì năng lượng của dòng chảy biển gần bờ càng bị tiêu hao năng lượng nhiều và vùng có dòng chảy biển rất chậm sẽ được lan tỏa thêm ra.

Ngày 09/10/2018 tôi đã thông báo trên Diễn đàn là: “Hệ số an toàn khi tính sản lượng điện sóng biển làm theo cách hoàn toàn Việt Nam rất cao” nhưng chưa tính lại vì với cách tính này cũng đã cho sản lượng điện rất lớn và giá thành phát điện cũng đã có khả năng rẻ hơn thủy điện rồi. Trong bài này cũng cần phải tính lại cho chính xác hơn.

1. Chuyển toàn bộ các khung đỡ thành song song với hướng của đường bờ biển:

1.1. Điện sóng biển:

Cụm điện sóng biển trên vùng biển Bà Rịa - Vũng Tàu đến Cà Mau trong bài trước có 31 khung đỡ trong đó có 1 khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển và 30 khung đỡ thẳng góc với hướng của đường bờ biển.

Cụm điện sóng biển trên vùng biển Bình Thuận trong bài trước có 1 khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển và 30 khung đỡ thẳng góc với hướng của đường bờ biển, nhưng các khung đỡ thẳng góc với hướng của đường bờ biển chỉ dài bằng ½ so với khung loại này ở vùng biển Bà Rịa - Vũng Tàu đến Cà Mau nên toàn cụm chỉ tương đương với 16 khung đỡ dài.

Trong bài này tôi không lấy nhiều khung đỡ như thế vì khi đi qua các khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển ở ngay gần bờ thì năng lượng sóng sẽ bị hao hụt dần. Nên trong bài này tôi xin phép chỉ tạm tính cụm điện sóng biển có 6 khung đỡ cho vùng biển Bình Thuận và 11 khung đỡ cho vùng biển Bà Rịa - Vũng Tàu đến Cà Mau.

Về chiều cao của phao thấp nhất trong cụm điện sóng biển vẫn giữ nguyên như trong bài trước, cụ thể là vùng biển Bình Thuận đến Vũng Tàu dùng phao thấp nhất cao 1,6 m và vùng biển Thành phố Hồ Chí Minh đến Cà Mau dùng phao thấp nhất cao 2 m. Còn phao cao nhất vẫn giữ nguyên như trong bài trước là 2,6 m.

Để chống lún, trong mục 2.1 của bài trước đã tính toán chỉ cần đặt đĩa bê tông cốt thép đường kính 4 m có lỗ tròn ở giữa xuống phía dưới đinh mũ cột chống thì áp lực xuống đáy biển của đĩa bê tông cốt thép đó và tất cả các vật ở trên nó còn nhỏ hơn áp lực của nước biển xuống đáy biển sâu 5 m. Nhưng muốn làm được việc đó cần rải trước các đĩa bê tông cốt thép xuống đáy biển trước cho tâm của chúng cách đều nhau 11,8 m, sau đó mới thả cụm 4 cột chống cho đầu các đinh mũ vào đúng các lỗ tròn của các đĩa bê tông cốt thép. Để khắc phục tình trạng đó ngày 20/12/2018 tôi đã đưa lên Diễn đàn vào phần sau của bài trước phương án mới là làm ngay trên bờ các khối bê tông cốt thép hình chữ thập có 4 đĩa bê tông cốt thép đường kính 2,8 m ở 4 phía và tâm của chúng cách đều nhau 11,8 m thì diện tích tiếp xúc với đáy biển của nó còn lớn hơn 4 đĩa bê tông cốt thép đường kính 4 m. Nếu lắp nó ở ngay trên bờ vào đầu các đinh mũ của cụm 4 cột chống thì ta phải dùng tàu có cần trục lớn hơn thả nó xuống biển nơi có đáy biển bằng phẳng là xong. Sau đó thả tiếp các cụm 4 cột chống đã gắn sẵn các chữ thập bê tông cốt thép xuống biển cho thẳng hàng và cách đều nhau 11,8 m hoặc dưới 11,8 m một chút là có thể kết nối chúng lại với nhau bằng các thanh thép dài 12 m ngay trên biển thành khung đỡ dài có 3 hàng phao.

Ta có thể kết nối các khung đỡ song song với nhau bằng cách cắm 12 cụm 4 cột chống xuống đáy biển rồi kết nối chúng lại với nhau rất đơn giản như trong hình sau:



Trong đoạn kết nối dài khoảng 300 m này không gắn thêm điện gió nhỏ và pin mặt trời để giảm bớt áp lực của gió biển. Phương án này có ưu điểm là tốn ít vật liệu và công sức, tận dụng được hết chiều dài của các thanh thép dài 12 m và dễ dàng làm mặt đường bằng phẳng bằng thép tấm. Không những thế nếu dùng đoạn kết nối với bờ thì khung đỡ gần bờ chỉ phải giảm bớt 4 bộ tạo nguồn điện do có đường rộng 6 m đi qua và nó không sợ gì dòng Rip tác động vào các phao vì dòng Rip nếu có chỉ tác động trong khoảng 100 - 150 m, còn khung đỡ này đã ở xa đường nối với bờ khoảng 300 m rồi. Nhưng do nó quá đơn giản nên không biết có chịu đựng nổi sóng to bão lớn hay không? Vì vậy trong bài này tôi đưa ra phương án kết nối chắc chắn hơn như sau:



Lưu ý là những cái trong đoạn kết nối đã tính trong khung đỡ rồi thì không tính trong đoạn kết nối. Cụ thể là trong cột đếm đầu tiên có 5 tam giác chỉ tính 4, có 6 thanh liên kết chỉ tính 4. Đếm được 21 cụm 4 cột chống nhưng khung chịu lực và nửa sau của cụm 4 cột chống cuối cùng đã tính trong khung đỡ thứ 2 rồi.

Trong mỗi đoạn kết nối này do các cột điện gió nhỏ phải cách nhau trên 20 m nên có thể gắn thêm được 27 cột điện gió nhỏ. Số tam giác tăng thêm để gắn thêm pin mặt trời vào tầng liên kết trên là 99 tam giác, mỗi tam giác có diện tích là 60,29 m2.

Đường rộng 6 m đi giữa đoạn kết nối, những chỗ rộng ở hai bên đường có thể làm các phòng nghỉ dưỡng để du khách hưởng không khí trong lành trên biển, làm bãi đỗ xe hoặc làm các kho chứa vật liệu điện.

Mục 2.1 trong bài trước đã tính được trong mỗi khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển có 2.268 khung chịu lực. Trong trường hợp phía sau khung đỡ có đê trên khung đỡ có 3 khung chịu lực nằm ngay lối vào khung đỡ ở cầu chữ Y nên số bộ tạo nguồn điện là: 2.268-3 = 2.265 bộ. Trong trường hợp phía sau khung đỡ không có đê cần phải xét xem là liệu đầu nhô ra biển của đường từ bờ ra khung đỡ có gây ra dòng Rip tác động vào các phao trong các bộ tạo nguồn điện hay không? Vì vậy đã phải tạm bỏ 12 phao ở ngay gần nơi đầu nhô ra biển của đường đó và số bộ tạo nguồn điện là: 2.268-12 = 2.256 bộ. Trong bài này khung đỡ gần bờ không có đê phía sau cũng chỉ có 2.256 bộ tạo nguồn điện như trong bài trước. Các khung đỡ phía ngoài do có đường lớn đi qua giữa khung đỡ và 4 khung chịu lực nằm ngay trên đường này nên số bộ tạo nguồn điện trong mỗi khung đỡ là: 2.268-4 = 2.264 bộ và khung đỡ gần bờ phía sau có đê cũng lấy theo số này vì đường nằm dọc theo khung đỡ không cần phải làm quá to. Riêng đối với khung đỡ ngoài cùng chỉ có 1 khung chịu lực nằm ngay trên đường nên số bộ tạo nguồn điện trong khung đỡ đó là: 2.268-1 = 2.267 bộ. Trong trường hợp phía sau khung đỡ có đê và chưa làm thêm các khung đỡ phía ngoài thì số bộ tạo nguồn điện trong khung đỡ gần bờ cũng là 2.267 bộ vì chưa cần đường lớn đi qua.

Các cụm 4 cột chống trong đoạn kết nối cũng đơn giản hơn các cụm 4 cột chống trong các khung đỡ. Nhìn vào hình thứ 2 trong mục 2.1 của bài trước ta thấy khung chịu lực trong khung đỡ cần 3 thanh thép chịu lực U400x100x10.5x12 và 3 thanh thép U300x90x9x12. Nhưng ở bài này khung chịu lực trong đoạn kết nối chỉ cần 1 thanh thép chịu lực U400x100x10.5x12 và 2 thanh thép U300x90x9x12, trong đó ở tầng liên kết dưới chỉ cần 1 thanh thép chịu lực cho mặt đường bằng thép tấm bằng phẳng và 2 nửa thanh thép U300x90x9x12 để đỡ thanh thép chịu lực đó, còn tầng liên kết trên chỉ cần 1 thanh thép U300x90x9x12.

Các hệ số để tính toán vẫn giữ nguyên như đã trình bày trong bài: “Phương pháp tính sản lượng điện sóng biển gắn vào khung đỡ” trên Diễn đàn Kỹ sư Công trình biển ngày 22/01/2018 (để cho gọn xin gọi bài này là bài phương pháp tính). Những hệ số cần thay đổi và bổ sung thêm sẽ có trong phần 2.

Do tất cả các khung đỡ đều song song với dòng chảy biển nên những phao đầu chịu tác động của dòng chảy biển mạnh hơn các phao sau vì thế trong 1 khung đỡ có thể có nhiều loại phao cao thấp khác nhau.

1.2. Số lượng điện gió và điện mặt trời tăng thêm:

Số lượng điện gió trong các khung đỡ là như nhau và là 1.136 cột điện gió như trong bài trước, nhưng khi có thêm đoạn kết nối của khung đỡ phía ngoài thì số cột điện gió của khung đỡ này là: 1.136+27 = 1.163 cột. Như vậy số cột điện gió cắm trong 1 cụm điện sóng biển trên vùng biển Bình Thuận là: 1.136+1.163x5 = 6.951 cột. Số cột điện gió nhỏ cắm trong 1 cụm điện sóng biển trên vùng biển Bà Rịa - Vũng Tàu đến Cà Mau là: 1.136+1.163x10 = 12.766 cột. Số cột điện gió lớn trên đê và đường từ bờ ra đê trên vùng biển Thành phố Hồ Chí Minh đến Cà Mau vẫn là 50 cột như bài trước.

Trong mục 6.2.1.1 của bài trước ta đã tính được diện tích tầng liên kết trên của khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển là 228.326 m2. Nhưng do có đoạn kết nối nên diện tích tầng liên kết trên của 1 khung đỡ phía ngoài là: 228.326+ 60,29x99 = 234.294,7 m2. Như vậy diện tích tầng liên kết trên của 1 cụm điện sóng biển trên vùng biển Bình Thuận là: 228.326+234.294,7x5 = 1.399.800 m2. Diện tích tầng liên kết trên của 1 cụm điện sóng biển trên vùng biển Bà Rịa - Vũng Tàu đến Cà Mau là: 228.326+234.294,7x10 = 2.571.273 m2. Ta cũng chỉ dùng ½ số diện tích tầng liên kết trên này để lắp thêm các tấm pin mặt trời như trong bài trước.

2. Thay đổi lại một số hệ số trong điện sóng biển cho phù hợp hơn:

Trong bài trước, sản lượng điện sóng biển đã học theo cách tính của điện gió nhỏ, cụ thể như sau: Trong điện gió theo lý thuyết, hệ số hoàn thiện C bằng 16/27 = 0,59, nhưng trên thực tế C nằm vào khoảng 0,35. Khi tính sản lượng Điện gió Bạc Liêu với hệ số hoàn thiện C = 0,35 vẫn cho sản lượng điện cao hơn 320 triệu KWh/năm, nên phải giảm thêm 3,135% mới cho đúng sản lượng này, như vậy hệ số hoàn thiện kể cả bảo dưỡng, sửa chữa,... đã tính là C = 0,339. Khi tính sản lượng điện cho điện gió nhỏ có cánh dài 5 m cũng tính như Điện gió Bạc Liêu, sau đó lại giảm thêm 20% cho phù hợp hơn. Điện sóng biển làm theo cách hoàn toàn Việt Nam sau khi tính được công suất cơ rồi không nhân với với hệ số hoàn thiện C = 0,59 mà chỉ tính C = 0,339, sau đó lại giảm thêm 20% như điện gió nhỏ. Nhưng trong bài: “Một góc nhìn khác về năng lượng tái tạo” của Dương Chí Nhân đăng trên trang web Năng lượng Việt Nam của Hiệp hội Năng lượng Việt Nam ngày 24/05/2018 đã phân tích rõ trong điện gió thì gió chỉ đập vào cánh quạt, không phải đập vào toàn bộ mặt quét của cánh quạt. Trong buổi hội thảo tại Trung tâm Hợp tác Khoa học Kỹ thuật Việt Đức ở trường Đại học Bách khoa, bác Phạm Phú Uynh cũng đã phê phán điện gió về vấn đề này. Vì vậy khi điện sóng biển học theo cách tính của điện gió tại sao ta không dùng ngay hệ số 0,59? Không những thế trong thủy điện có bài: “Đập xà lan và máy thủy điện củ hành trục ngang 4SV3FB trên sông Thao” đăng trong mục Khoa học & công nghệ trên trang Web vncold.vn của Hội Đập lớn và Phát triển Nguồn nước Việt Nam, Tiến sĩ Vĩnh Phong – Kỹ sư cao cấp về tuabin của Tập đoàn ALSTOM (Pháp) có đoạn viết: “Với 1000m3/s và cột nước tối đa 5mwc (meter of water column) và hiệu suất khoảng 75%: công suất tối đa ước tính là 30MW”. Từ đó tôi tính được công suất của cột nước là 1.000x9,8x5 = 49.000 KW = 49 MW. Lấy 30 MW chia cho số đó ta được hệ số chuyển đổi từ năng lượng nước chảy với áp lực cao sang điện là 30/49 = 0,6122. Vì vậy trong bài này tôi xin phép tính hệ số chuyển đổi từ đầu vào máy phát điện một chiều là cơ sang đầu ra là điện theo số thấp là 0,59, rất mong các bạn góp ý về hệ số này để tôi sửa lại cho tốt hơn.

Trong bài trước khi tính điện sóng biển đã tính hệ số giảm do sửa chữa, bảo dưỡng, do đường truyền điện dài, do phải biến đổi từ điện một chiều sang điện xoay chiều cao áp để hòa vào lưới điện quốc gia là: (1-0,03135)x(1-0,2) = 0,7749 tức là giảm 22,51%. Trong bài này xin phép tính giảm 25%, tức hệ số giảm là 0,75.

Các bản tin dự báo sóng biển của Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương chủ yếu là để phục vụ cho tàu thuyền đi lại ở ngoài biển xa. Khi sóng vào gần bờ thì do gặp đáy biển nông nên chiều dài bước sóng sẽ giảm và chiều cao sóng sẽ tăng thêm theo các công thức (71) và (72) ở trang 61 trong mục 5.5. Sóng ven bờ của sách “Cơ sở đại dương học” do tác giả Phạm Văn Huấn biên soạn. Trang sách này tôi đã chụp lại và đưa vào trong mục 1.4 của bài phương pháp tính. Vì thế đối với khung đỡ gần bờ tôi phải tính lại bước sóng và chiều cao sóng, sau đó sẽ phải giảm bớt sản lượng điện do sóng bị ma sát với đáy biển nông. Căn cứ vào đường đẳng sâu 20 m trên bản đồ gần bờ hay xa bờ, xin phép tạm tính các mức giảm sản lượng điện cho khung đỡ gần bờ do sóng ma sát với đáy biển nông như sau: Vùng biển Bình Thuận 24%, vùng biển Bà Rịa - Vũng Tàu 24% và vùng biển Thành phố Hồ Chí Minh đến Cà Mau 30%.

Trong bài trước do các phao ở phía ngoài khung đỡ thẳng góc với hướng của đường bờ biển vẫn còn ở nơi biển sâu nên tôi vẫn tính theo các bước sóng và chiều cao sóng như trong các bản tin dự báo sóng biển, sau đó giảm dần sản lượng điện cho các phao ở phía trong. Nhưng trong bài này ngay cả khung đỡ xa nhất cũng ở gần bờ, vậy sản lượng điện của nó là bao nhiêu? Muốn vậy phải tính sản lượng điện của khung đỡ giả định song song với hướng của đường bờ biển ở xa bờ để so sánh với sản lượng điện của khung đỡ gần bờ khi chưa trừ phần ma sát với đáy biển nông xem nó bằng bao nhiêu phần trăm để ước lượng hệ số sản lượng điện cho khung đỡ ở ngoài cùng. Cụ thể là phải ước lượng hệ số sản lượng điện khung đỡ ở ngoài cùng theo công thức: n = g+k(x-g), trong đó: n là hệ số sản lượng điện khung đỡ ở ngoài cùng, g là hệ số đã giảm sản lượng điện của khung đỡ gần bờ, x là hệ số sản lượng điện của khung đỡ giả định song song với hướng của đường bờ biển ở xa bờ và k là hệ số ước tính.

Tỷ lệ phần trăm về sản lượng điện giữa 2 khung đỡ giả định xa bờ và khung đỡ gần bờ mà phao có cùng độ cao biến động tùy theo sóng mạnh hay sóng yếu, tùy theo từng vùng biển, nên khi ta bổ sung thêm một số bản tin dự báo sóng biển mới thì tỷ lệ đó cũng có thay đổi nhưng nó đã được tự động tính toán. Cụ thể hiện nay tôi đã thu thập được 1.173 bản tin dự báo sóng biển, tính ra hệ số đó trên vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau là 0,796. Khung đỡ ngoài cùng trên vùng biển Bình Thuận là khung đỡ thứ 6 khá gần bờ nên tạm dùng hệ số k = 0,3, khung đỡ ngoài cùng trên vùng biển Bà Rịa - Vũng Tàu là khung đỡ thứ 11 xa bờ hơn nên tạm dùng hệ số k = 0,5, khung đỡ ngoài cùng trên vùng biển Thành phố Hồ Chí Minh đến Cà Mau cũng là khung đỡ thứ 11 nhưng vùng này đường đẳng sâu 20 m ở xa bờ hơn nên tạm dùng hệ số k = 0,4. Từ đó ta có thể tính được hệ số giảm cho khung đỡ ngoài cùng của từng vùng như sau: Vùng biển Bình Thuận: 0,76+0,3(0,796-0,76) = 0,771, vùng biển Bà Rịa - Vũng Tàu: 0,76+0,5(0,796-0,76) = 0,778, vùng biển Thành phố Hồ Chí Minh đến Cà Mau: 0,7+0,4(0,796-0,7) = 0,738.

Sóng đi qua các khung đỡ đều hao hụt năng lượng, mặc dù có khoảng cách giữa các khung đỡ là hơn 300 m để sóng hồi sức nhưng sóng cũng không thể mạnh bằng sóng lúc ban đầu. Nếu qua mỗi khung đỡ bình quân giảm 4% chẳng hạn thì lũy thừa bậc 5 của 0,96 là 0,82 và lũy thừa bậc 10 của 0,96 là 0,66 nên tạm tính mức giảm sản lượng điện cho khung đỡ gần bờ thêm như sau: Vùng biển Bình Thuận do có 5 khung đỡ phía ngoài nên phải tạm giảm thêm 18%, vùng biển Bà Rịa - Vũng Tàu do có 10 khung đỡ phía ngoài nên phải tạm giảm thêm 34%, vùng biển Thành phố Hồ Chí Minh đến Cà Mau do có 10 khung đỡ phía ngoài nên phải tạm giảm thêm 34%. Nếu qua mỗi khung đỡ có mức giảm bình quân nhiều hơn thì ta phải giảm bớt số khung đỡ phía ngoài.

Phần dự trữ rủi ro do nhiều nguyên nhân như dự báo sóng biển chưa được chính xác lắm, các hệ số tính toán còn chưa tốt,... xin phép tạm tính là 20%.

Với các hệ số đã thay đổi như vậy sẽ cho ra các kết quả tính toán sau:





Do biến đổi khí hậu làm cho mực nước biển ngày càng dâng lên cao hơn, 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. Trên vùng biển Thành phố Hồ Chí Minh đến Cà Mau, nếu ở nơi biển sâu khoảng 5 m có những đê bọc bê tông song song với hướng của đường bờ biển, mỗi đê dài khoảng hơn 9 km làm cho sóng tới và sóng phản xạ gặp nhau, sóng lại càng dữ dội hơn, điện lại càng được tăng thêm. Các đê đó được đặt ngay gần nhau tạo thành vùng biển phía trong không còn sóng sẽ là nơi trú ẩn an toàn cho tàu thuyền đánh cá khi có bão hoặc áp thấp nhiệt đới và ta có thể lấn phần lớn vùng biển đó tạo thành vùng nuôi trồng thủy sản. Vì thế sau khung đỡ gần bờ của các cụm điện sóng biển trên vùng biển Thành phố Hồ Chí Minh đến Cà Mau nên có đê. Từ đó ta tính được tiềm năng của 3 loại điện chạy bằng năng lượng tái tạo cùng gắn trên khung đỡ ở vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau như sau:



Mặc dù đã giảm sản lượng điện sóng biển tới 20% mà vẫn có tiềm năng điện lớn như vậy. Ngay cả khi mới chỉ có khung đỡ gần bờ và chưa có đê sau khung đỡ thì tiềm năng này cũng lớn hơn tổng sản lượng điện của tất cả các nhà máy thủy điện trên sông Đà và các sông nhánh của nó.

3. Điện sóng biển làm theo cách hoàn toàn Việt Nam có khả năng rẻ hơn thủy điện hay không?

Mục 8.1 của bài trước đã ước tính được vốn đầu tư cho khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển là: Tổng vốn đầu tư cho 1 khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển phía sau không có đê và trên đó có 2.256 bộ tạo nguồn lực cho chạy máy phát điện hết khoảng 2.514 tỷ đồng, trong đó phần dựng khung đỡ và gắn các cụm tạo nguồn điện trên khung đỡ khoảng 700 tỷ đồng và vốn đầu tư của 1 cụm tạo nguồn lực cho chạy máy phát điện là 421 triệu đồng. Bạn Huỳnh Kim Thạch trên Cộng đồng Năng lượng Tái tạo Việt Nam trong Facebook có nhận xét là các bánh răng trong bài của tôi quá lớn, nên thu nhỏ lại để giảm bớt vốn đầu tư vì hộp số của xe tải lớn rất nhỏ. Đấy là ý kiến rất hay, các chuyên gia về cơ khí có thể dễ dàng làm việc này, nhưng ở đây đang ước tính vốn đầu tư nên ta ước tính cao cũng không sao, khi thực hiện thấp hơn càng tốt. Khung đỡ gần bờ trong bài này chỉ khác là không cần phải làm đường bằng thép tấm rộng 6 m chạy dọc theo khung đỡ, mà đường chỉ cần rộng 3 m là đủ, còn đường rộng 6 m sẽ cho chạy qua giữa khung đỡ nên ta phải bớt phần này đi.

Đường rộng 6 m nên phía dưới đường phải có tới 5 thanh thép chữ U gắn vào các thanh thép chịu lực đỡ đường nặng 1.088.640 kg. Nay đường chỉ rộng 3 m nên phía dưới đường chỉ cần 3 thanh thép chữ U nên số thép phía dưới đường giảm đi là: 1.088.640x(5-3)/5 = 435.456 kg. Đường rộng 6 m phải dùng 4.207.208 kg thép tấm.Nay đường chỉ rộng 3 m nên số thép tấm giảm đi là: 4.207.208/2 = 2.103.604 kg.

Ngoài ra trong bài trước đã tính được đường trên cầu chữ Y rộng 6 m có 2 nhánh, tổng cộng dài 59 m cần 43.320 kg thép. Nay thay vào đó cần đường rộng 6 m cắt ngang giữa khung đỡ, dài: 11,8+10,22x4 = 52,68 m. Chênh lệch giữa 2 loại đường này không nhiều, nên không cần tính vào đây.

Như vậy tổng số thép làm đường giảm được: 435.456+2.103.604 = 2.539.060 kg, tính tròn là 2.539 tấn. Cũng tạm tính như bài trước giá mỗi tấn là 30 triệu đồng/tấn sẽ giảm được: 2.539x30 = 76.170 triệu đồng.

Như vậy vốn đầu tư cho 1 khung đỡ gần bờ và trên đó đã có 2.256 bộ tạo nguồn lực cho chạy máy phát điện hết khoảng: 2.514-76,17 = 2.437,83 tỷ đồng, tính tròn lên là 2.438 tỷ đồng. Nếu trên khung đỡ có 2.264 bộ tạo nguồn lực cho chạy máy phát điện hết khoảng 2.437,83+0,421x8 = 2.441,198 tỷ đồng, tính tròn lên là 2.442 tỷ đồng.

Trong trường hợp khung đỡ có 2.267 bộ tạo nguồn lực cho chạy máy phát điện thì vốn đầu tư cho khung đỡ này hết khoảng: 2.441,198+0,421x3 = 2.442,461 tỷ đồng, tính tròn lên là 2.443 tỷ đồng.

Tương tự như trong bài trước và nhìn vào số lượng đếm được ở sơ đồ trong mục 1.1, ta có thể tính phần thép để kết nối 2 khung đỡ song song với nhau như sau:

- Thép U400x100x10.5x12 dùng trong 55 khung chịu lực là 55 thanh, mỗi thanh thép nặng 708 kg, tổng trọng lượng thép: 708x55 = 38.940 kg.

- Thép U300x90x9x12 dùng cho các việc sau:

§ Thép dùng làm liên kết chéo trong 2 tầng liên kết cần 140x2 = 280 thanh.

§ Thép dùng trong khung chịu lực là: 2x55 = 110 thanh.

Tổng cộng thép U300x90x9x12 là: 280+110 = 390 thanh, mỗi thanh thép nặng 457,2 kg, tổng trọng lượng: 457,2x390 = 178.308 kg.

- Mỗi cụm 4 cột chống để cắm xuống biển cần 4 cột chống nên 21 cụm cần: 21x4 = 84 cột, nhưng cụm cuối cùng có 3 cột tính vào khung đỡ thứ 2 nên chỉ còn 81 cột. Mỗi ống thép đường kính 219,1 mm, dày 32 mm, dài 12 m có trọng lượng là 1.771 kg. Tổng trọng lượng của 81 ống là: 1.771x81 = 143.451 kg.

- Cần làm đường ô tô bằng thép tấm rộng 6 m đi qua 28 đoạn và mỗi đoạn dài 10,22 m có tổng chiều dài là: 10,22x28 = 286,16 m cho các xe có thể qua lại dễ dàng. Do không có thép dài 10,5 m nên ta phải tính với thép dài 12 m và phần thép cho làm đường như sau: Đường rộng 6 m nên phía dưới đường có lẽ phải có tới 5 thanh thép chữ U gắn vào các thanh thép chịu lực đỡ đường và do đi qua 28 đoạn nên số thanh thép chữ U cần là: 28x5 = 140 thanh, trong đó có 70 thanh thép U400x100x10.5x12 nặng: 708x70 = 49.560 kg và 70 thanh thép U360x96x9x12 nặng: 576x70 = 40.320 kg. Đường rộng 6 m và dài 286,16 m cần: 286,16/1,5 = 190,77 tấm thép dày 10 mm dài 6 m rộng 1,5 m, tính tròn lên là 191 tấm, mỗi tấm nặng 706,5 kg và trọng lượng của chúng là: 706,5x191 = 134.941,5 kg. Tổng trọng lượng thép cho làm đường ô tô trên khung đỡ là: 49.560+40.320+134.941,5 = 224.821,5 kg.

Như vậy tổng trọng lượng các loại thép cho làm khung đỡ và đường ô tô trên đoạn kết nối đó là: 38.940+178.308+143.451+224.821,5 = 585.520,5 kg.

Ngoài ra còn phải có thêm thép làm lan can ở hai bên đường ô tô, bu lông, đai ốc, vòng đệm thép, vận chuyển từ nơi mua nguyên liệu về nơi sản xuất, lắp ghép,... Nên số thép có thể lên đến 650 tấn và tổng số tiền mua tất cả các loại thép có khả năng chịu mặn để làm khung đỡ và đường trên đó khoảng: 650x30 = 19.500 triệu đồng.

Cũng như bài trước tạm tính cho ống bê tông dự ứng lực, đinh mũ, vành bê tông và vận chuyển ra đến bờ biển là 8 triệu đồng. Như vậy mua 81 ống bê tông dự ứng lực và đinh mũ là: 8x81 = 648 triệu đồng.

Như vậy toàn bộ phần nguyên liệu của phần kết nối 2 khung đỡ là: 19.500+648 = 20.148 triệu đồng.

Trong bài trước đã ước tính phần dựng khung đỡ và gắn các cụm tạo nguồn điện trên khung đỡ hết khoảng 700 tỷ đồng, trong đó số cụm 4 cột chống được lắp ghép trên bờ để sau đó cắm xuống biển là 757 cụm, ngoài ra còn 1 cụm 3 cột chống để làm cầu chữ Y, tổng cộng là 758 cụm. Đoạn kết nối trong bài này cần cắm 21 cụm 4 cột chống xuống đáy biển, tuy các cụm này đơn giản hơn và các công việc cũng đơn giản hơn nhiều, nhưng để cho nhanh ta cứ tạm coi chúng là như nhau thì chi phí dựng khung đỡ, kết nối chúng và làm đường trên đoạn kết nối là: 700x21/758 = 19,393 tỷ đồng,

Tổng cộng phần kết nối là: 20,148+19,393 = 39,541 tỷ đồng.

Khung đỡ có 2.264 bộ tạo nguồn lực cho chạy máy phát điện hết khoảng 2.441,198 tỷ đồng, cộng thêm phần kết nối 39,541 tỷ đồng thành 2.480,739 tỷ đồng, tính tròn lên thành 2.481 tỷ đồng. Khung đỡ ngoài cùng có 2.267 bộ tạo nguồn lực cho chạy máy phát điện hết khoảng 2.442,461 tỷ đồng, cộng thêm phần kết nối 39,541 tỷ đồng thành 2.482,002 tỷ đồng, tính tròn thành 2.482 tỷ đồng.

Khi khung đỡ càng ra ngoài biển xa thì chiều cao của các phao càng giảm dần nhưng đáy biển càng sâu hơn nên ống bê tông dự ứng lực phải dài hơn và việc dựng khung đỡ càng khó khăn hơn nên ta tạm tính mỗi lần ra xa thêm chi phí lại tăng thêm 10 tỷ đồng. Nếu tính theo tỷ đồng thì khung đỡ thứ 2 đã tính phần kết nối sẽ hết khoảng 2.481+10, khung đỡ thứ 3 đã tính phần kết nối sẽ hết khoảng 2.481+10x2,... khung đỡ thứ 5 đã tính phần kết nối sẽ hết khoảng 2.481+10x4,... khung đỡ thứ 10 đã tính phần kết nối sẽ hết khoảng 2.481+10x9. Chúng tăng dần theo cấp số cộng nên:

4 khung đỡ từ khung đỡ thứ 2 đến khung đỡ thứ 5 hết khoảng:

(2.481+10+2.481+10x4)/2x4 = 10.024 tỷ đồng.

9 khung đỡ từ khung đỡ thứ 2 đến khung đỡ thứ 10 hết khoảng: (2.481+10+2.481+10x9)/2x9 = 22.779 tỷ đồng.

Khung đỡ thứ 6 ở ngoài cùng đã tính phần kết nối sẽ hết khoảng: 2.482+10x5 = 2.532 tỷ đồng

Khung đỡ thứ 11 ở ngoài cùng đã tính phần kết nối sẽ hết khoảng: 2.482+10x10 = 2.582 tỷ đồng.

Từ đó ta có thể ước tính được vốn đầu tư cho 1 cụm điện sóng biển trên từng vùng biển như sau:

- Vùng biển Bình Thuận: 2.438+10.024+2.532 = 14.994 tỷ đồng.

- Vùng biển Bà Rịa - Vũng Tàu: 2.438+22.779+2.582 = 27.799 tỷ đồng.

- Vùng biển Thành phố Hồ Chí Minh đến Cà Mau: 2.443+22.779+2.582 = 27.804 tỷ đồng.

Cũng vẫn với phương pháp so sánh như trong bài trước, ta có thể tính toán được kết quả như sau:


Cột công suất lắp máy xin sửa đơn vị tính là KW cho đúng hơn.

Mặc dù đã giảm sản lượng điện đến 20% để dự phòng rủi ro và các đoạn kết nối các khung đỡ song song với nhau dùng phương án chắc chắn hơn mà vẫn còn có số liệu trên. Số tiền còn lại và những việc còn lại đã có trong biểu. Những việc còn lại chỉ là những máy phát điện một chiều với số lượng và công suất đã có trong biểu gắn vào các khung đỡ, 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. 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 vừa ước tính cho từng vùng biển trong biểu trên. Từ đó ta có thể thấy được ngay giá thành phát điện của điện sóng biển làm theo cách hoàn toàn Việt Nam trên vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau có khả năng rẻ hơn thủy điện hay không?

Nhìn vào biểu trên ta thấy hiệu quả kinh tế của việc chỉ làm khung đỡ gần bờ cao hơn làm cả cụm điện sóng biển. Đó là vì khi làm cụm điện sóng biển thì sóng sẽ bị yếu bớt đi khi đi qua các khung đỡ phía ngoài, nhưng để có nhiều điện ta phải làm thêm các khung đỡ phía ngoài. Phương án này có ưu điểm hơn phương án trong bài trước là ta có thể làm dần từng khung đỡ phía ngoài, vì thế ta có thể so sánh với việc làm điện sóng biển trên các vùng biển khác từ Thái Bình đến Ninh Thuận để xem nên tiếp tục làm thêm khung đỡ phía ngoài ở vùng biển này đến mức nào để có hiệu quả kinh tế cao hơn. Tôi sẽ cố gắng tính tiếp sản lượng điện cho các vùng đó vì cũng đã có đủ số liệu để tính toán như vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau.

4. Các biểu tính toán khác:

Trong bài này chỉ đưa ra 5 biểu kết quả tính toán, nhưng để có 5 biểu này phải có nhiều biểu tính toán trung gian nằm trong 4 sheet của file EXCEL và đã tạo thành chương trình tự động tính toán. Chương trình này có thể tự động tính toán cho các loại phao hình trụ tròn đường kính 6 m, hiện đang tính với phao cao nhất 2,6 m và thấp nhất 1,6 m, nhưng nếu ta chỉ cần cho phao cao nhất là 2 m chẳng hạn thì phao thấp nhất lập tức hạ xuống còn 1 m và tất cả các kết quả tính toán về điện sóng biển sẽ thay đổi theo. Chương trình này có các biểu sau:

4.1. Trong Sheet Khungsongsong:

Ngay 3 dòng đầu của Sheet này là các hệ số để tính toán, khi thay đổi một hệ số trong ô màu xanh lá cây thì ngay lập tức hàng loạt kết quả tính toán về điện sóng biển sẽ thay đổi theo. Ngoài 2 biểu đầu tiên trong phần 2 và 1 biểu trong phần 5 còn có các biểu sau:

- Độ cao sóng biển bình quân tháng và hướng gió trong các bản tin dự báo sóng biển đã thu thập được trên vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau.

- 3 biểu cho từng vùng biển về độ cao của phao, số lượng từng loại phao và mức giảm sản lượng điện cho từng khung đỡ. Khi thay đổi số lượng phao trong ô màu xanh lá cây trong cột Thấp hoặc Vừa thì sản lượng điện sóng biển trong tất cả các biểu sẽ lập tức thay đổi theo.

- 3 biểu cho từng vùng biển về công suất phát điện từng tháng cho từng khung đỡ trong cụm điện sóng biển.

- 3 biểu cho từng vùng biển về công suất phát điện từng tháng cho từng loại phao trong từng khung đỡ của cụm điện sóng biển.

4.2. Trong Sheet Diensongbien:

Ngoài biểu đã có trong phần 3 còn có các biểu sau:

- Công suất lắp máy cho từng loại khung đỡ và cụm điện sóng biển trên vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau.

- Tiềm năng điện sóng biển trên vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau khi sử dụng phao cao nhất 2,6 m.

4.3. Trong Sheet Diengio có các biểu sau:

- Tính thử điện gió cho Điện gió Bạc Liêu và cho điện gió nhỏ trong 3 vùng biển. Khi thay đổi tốc độ điện gió trong ô màu xanh lá cây thì sản lượng điện gió trong các biểu sẽ thay đổi theo.

- Sản lượng điện gió gắn thêm vào 1 khung đỡ gần bờ và trong 1 cụm điện sóng biển.

- Tiềm năng điện gió gắn thêm vào khung đỡ, đê và đường đi từ bờ biển ra đê trên vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau.

- Ngoài ra do trong bài: “Triển vọng phát triển nguồn điện gió tại Việt Nam” của Trần Trí Năng, Lê Khắc Hoàng Lan, Nguyễn Tân Huyền, Trương Trà Hương,Phạm Thanh Tuân, Nguyễn Xuân Cường, Phạm Thị Hồng, Bùi Mỹ Duyên (+ Đại Học Minnesota, Mỹ Quốc.*Viện Khoa Học Vật Liệu Ứng Dụng- Viện Khoa Học & Công Nghệ , Việt Nam) trên trang Web erct.com có 2 biểu về tốc độ gió đến từng tháng của 2 trạm Long Hải và Phước Tỉnh ở Bà Rịa – Vũng Tàu nên tôi tính thử điện gió nhỏ từng tháng ở 2 trạm này để so sánh việc tính theo bình quân từng tháng với tính theo bình quân cả năm. Kết quả tính toán cụ thể là tốc độ gió bình quân năm ở trạm Long Hải là 7,62 m/s, nhưng khi tính công suất từng tháng để tính sản lượng điện cả năm thì muốn đạt sản lượng này thì phải tính với tốc độ gió bình quân năm là 8,2 m/s, tức phải tăng tốc độ gió lên: 8,2/7,62 = 1,076 lần. Tốc độ gió bình quân năm ở trạm Phước Tỉnh là 8,01 m/s, nhưng khi tính công suất từng tháng để tính sản lượng điện cả năm thì muốn đạt sản lượng này thì phải tính với tốc độ gió bình quân năm là 8,61 m/s, tức phải tăng tốc độ gió lên: 8,61/8,01 = 1,075 lần. Đó là do sản lượng điện gió tăng tỷ lệ thuận với lập phương của tốc độ gió. Nếu ta biết tốc độ gió bình quân từng ngày thì sản lượng điện của tháng đó sẽ cao hơn khi tính với tốc độ gió bình quân tháng. Nếu ta biết tốc độ gió bình quân từng giờ thì sản lượng điện của ngày đó sẽ cao hơn khi tính với tốc độ gió bình quân ngày. Vì vậy khi biết tốc độ gió bình quân năm, muốn ước lượng sản lượng điện gió cả năm cần tính theo tốc độ gió cao hơn trên 15% so với tốc độ gió bình quân năm. Chính vì thế vùng ven biển đồng bằng sông Cửu Long tốc độ gió bình quân chỉ khoảng 6,5 m/s, nhưng khi ước lượng sản lượng điện phải tính với tốc độ gió 8 m/s.

4.4. Trong Sheet DMT+TH:

Ngoài biểu tổng hợp về tiềm năng 3 loại điện đã có trong phần 2 còn có các biểu về điện mặt trời như sau:

- Số liệu về bức xạ mặt trời tại Việt Nam, số liệu lấy trong bài: “Các Ứng dụng thiết kế hệ thống pin mặt trời + các tài liệu về năng lượng bức xạ mặt trời tại Việt Nam” của wd.support đưa trên Diễn đàn webdien.com ngày 16/04/2015 trong mục Ứng dụng năng lượng mặt trời. Trong đó số liệu để tính toán trong bài này nằm trong ô màu xanh lá cây, thay đổi số liệu đó thì sản lượng điện mặt trời sẽ thay đổi theo.

- Tiềm năng điện mặt trời gắn trên khung đỡ điện sóng biển khi sử dụng 50% diện tích tầng liên kết trên của khung đỡ, hiệu suất pin mặt trời 15% và đã giảm sản lượng điện 25% do khi pin cũ thì sản lượng điện sẽ giảm.

5. Khó khăn trong việc triển khai thực hiện:

Điện gió và điện mặt trời đắt hơn các loại điện nước ta đang dùng, không những thế nó còn có các nhược điểm sau:

5.1. Điện gió:

- Điện không ổn định do gió khi mạnh khi yếu. Chỉ cần có một cơn giông là điện gió tăng vọt hẳn lên. Điện gió tăng tỷ lệ thuận với lập phương của tốc độ gió, thí dụ như tốc độ gió tăng gấp đôi thì điện gió tăng gấp 8 lần, tốc độ gió tăng gấp ba thì điện gió tăng gấp 27 lần,... Đặc biệt là khi ở vùng gần tâm bão tốc độ gió có thể lên đến hàng trăm km/giờ, khi ở trong tâm bão lặng gió, khi tâm bão vừa đi qua tốc độ gió lại tăng lên đến hàng trăm km/giờ, với tốc độ gió thay đổi nhanh chóng như vậy nếu không có biện pháp đặc biệt để ngăn chặn thì điện gió sẽ bị hư hỏng hoặc thay đổi rất khủng khiếp. Vì thế Điện gió Bạc Liêu có hệ thống điều khiển tự gập cánh lại để tránh hư hỏng khi bão lớn. Nếu tỷ trọng điện gió khá lớn, khi có bão điện gió lớn tạm ngừng phát điện thì lấy đâu ra điện để bù vào?

- Điện gió lớn có thể làm thay đổi dòng không khí, ảnh hưởng đến các loài chim di trú.

Nếu điện gió lớn đặt ở trên đất liền thì:

- Tiếng ồn có thể ảnh hưởng đến các loài động vật hoặc con người sống gần nơi đặt các trạm năng lượng gió.

- Có thể ảnh hưởng đến các trạm thu phát sóng điện thoại, truyền hình,…

Nếu điện gió lớn đặt ở xa ngoài biển thì:

- Đòi hỏi công nghệ rất cao, ta chưa tự làm được, vốn đầu tư rất lớn.

- Xa bờ, phải truyền điện vào bờ bằng cáp ngầm, mỗi lần muốn kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa,... phải đi ra bằng tàu thủy.

5.2. Điện mặt trời:

Điện mặt trời không ổn định do ngày có đêm không, khi nắng có khi mưa không, chỉ cần 1 đám mây bay qua là điện đã giảm hẳn đi. Điện mặt trời gắn trên mái nhà tận dụng được mái nhà chưa có gì trên đó nhưng điện mặt trời tập trung chiếm rất nhiều đất, thí dụ như: Điện mặt trời TTC Krông Pa ở Gia Lai cho sản lượng 103 triệu KWh/năm chiếm diện tích 70,23 ha, điện mặt trời Hồng Phong 4 ở Bình Thuận cho sản lượng 92 triệu KWh/năm chiếm diện tích 57,6 ha, điện mặt trời Vĩnh Hảo 6 ở Bình Thuận cho sản lượng 83 triệu KWh/năm chiếm diện tích 60 ha,...

Nhưng nhiều nước đã làm điện gió và điện mặt trời rồi nên ta chỉ việc làm theo cách họ đã làm hoặc cho họ đầu tư vào để làm, giá điện cao thì Nhà nước phải nâng giá điện và dân phải chịu. Còn điện sóng biển làm theo cách hoàn toàn Việt Nam giá thành phát điện có khả năng rẻ hơn thủy điện là loại điện có giá thành phát điện thấp nhất ở nước ta hiện nay nhưng khó là chưa có thử nghiệm vì muốn thử nghiệm thì sau khi đã lắp ghép trên bờ sẽ phải đưa 1 khung đỡ 4 cột chống đã gắn sẵn chữ thập bê tông cốt thép để chống lún nặng khoảng trên 60 tấn ra nơi biển sâu 5 m để cắm xuống đáy biển. Muốn làm việc này phải dùng sà lan tự hành lớn có cần trục lớn để nhấc khung đỡ lên và thả xuống biển, sau đó còn phải tiếp tục hoàn chỉnh thêm. Khi thử nghiệm thành công thì sẽ có hàng loạt người làm theo. Vậy ai sẽ là người tự bỏ tiền ra để làm việc thử nghiệm đó?

Để làm điện sóng biển theo cách hoàn toàn Việt Nam sẽ phải sử dụng 1 trong 3 phương án của Giải pháp hữu ích số 1396 về Cơ cấu biến đổi chuyển động đã được Cục Sở hữu Trí tuệ ban hành theo Quyết định số 36352/QĐ-SHTT ngày 20/06/2016. Đó là vì nếu làm theo cách khác thì vốn đầu tư sẽ tăng lên rất nhiều. Nếu nhà đầu tư nào thử nghiệm và sản xuất thành công đầu tiên thì tôi vô cùng hoan nghênh và không lấy tiền bản quyền đối với tất cả sản phẩm của họ khi sử dụng Giải pháp hữu ích đó.

Để việc thử nghiệm dễ làm hơn nên làm thử nghiệm ở nơi biển sâu khoảng 5 m, xa các cửa sông trên vùng biển từ Bến Tre đến Bạc Liêu vì ở đó dòng chảy biển và dòng chảy sông chưa tác động nhiều đến các phao. Nên làm thử với phao nửa nổi nửa chìm hình trụ tròn đường kính 6 m cao 1,6 m trước để xem ngoài lực tác động do mặt sóng nghiêng còn có lực nào khác tác động vào phao nữa hay không? Nếu có thì lực đó là bao nhiêu? Khi ta giảm độ cao của phao từ 2,6 m xuống còn 1,6 m thì các lực tác động vào phao chỉ còn bằng: 1,6x100/2,6 = 61,54% so với khi phao cao 2,6 m nhưng sản lượng điện cả năm vẫn còn bằng 73,69% như trong biểu sau:



Các tỷ lệ hàng tháng ở 2 hàng cuối cùng khác nhau do sóng càng lớn càng bị giảm nhiều năng lượng hơn.

Từ đó ta có thể dự đoán được việc dùng phao cao 2,6 m có được hay không để lắp thử vào, rồi tiến hành làm hàng loạt. Nếu thấy sóng đi qua 3 hàng phao vẫn còn rất mạnh thì có thể lắp thêm hàng khung đỡ có 3 cột chống ở phía trước rồi kết nối chúng lại thành khung đỡ có 5 hàng phao. Nếu thấy sóng đi qua 5 hàng phao vẫn còn rất mạnh thì có thể lắp thêm hàng khung đỡ có 3 cột chống ở phía sau rồi kết nối chúng lại thành khung đỡ có 7 hàng phao. Sơ đồ cắm từng cụm xuống biển để tạo thành khung đỡ có 7 hàng phao xin xem trong mục 2.1 trong bài: “Điện sóng biển gắn trên khung đỡ có giá thành phát điện rẻ hơn thủy điện khá nhiều hay không?” trên Diễn đàn Kỹ sư Công trình biển ngày 08/06/2017 http://offshore.vn/threads/dien-son...en-re-hon-thuy-dien-kha-nhieu-hay-khong.9456/. Đối với phao cao 1,6 m có thể đưa ra thử nghiệm ở những nơi xa hơn trên vùng biển từ Bình Thuận đến Cà Mau xem tác động của dòng chảy biển vào phao ra sao để tiếp tục lắp thêm các khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển ở ngoài xa hơn.

Do khi tính toán đã có hệ số an toàn rất cao nên nếu sản lượng điện cao hơn số liệu tính toán nhiều và giá thành phát điện rẻ hơn thủy điện nhiều thì sau khi làm xong những khung đỡ gần bờ trên vùng biển từ Bình Thuận đến Cà Mau có thể tiến hành làm trên vùng biển từ Thái Bình đến gần hết tỉnh Hà Tĩnh vì tuy sóng biển nhỏ hơn nhưng đáy biển gần bờ vùng biển này lắng đọng phù sa của hệ thống sông Hồng, sông Mã, sông Cả,... từ bao đời nay, vùng dòng chảy biển chậm bao chiếm toàn bộ vùng biển này nên không cần dùng phao quá thấp và mức giảm sản lượng điện do sóng biển ma sát với đáy biển nông cũng giảm bớt do đường đẳng sâu 20m ở vùng này gần hơn so với vùng biển từ Bình Thuận đến Cà Mau. Sau đó tiếp tục triển khai ra các vùng biển khác từ nam Hà Tĩnh đến Ninh Thuận. Lưu ý là vùng biển từ Quảng Ngãi đến Ninh Thuận có đáy biển dốc nhất và có dòng chảy biển mạnh nhất so với tất cả các vùng biển gần bờ ở nước ta, nên ở đó chỉ nên tìm chỗ thích hợp để làm khung đỡ ở ngay gần bờ mà thôi.

6. Kiến nghị:

Điện gió và điện mặt trời đắt hơn những loại điện nước ta đang dùng hiện nay và có những nhược điểm như đã trình bày ở đầu phần 5, nhưng nhiều nước đã làm nên ta chỉ việc làm những công trình nhỏ theo cách họ đã làm hoặc cho họ đầu tư vào để làm những công trình lớn, giá điện cao thì Nhà nước phải nâng giá điện, các sản phẩm khác sẽ bị nâng giá theo, sức cạnh tranh của nền kinh tế sẽ bị suy giảm và dân ta phải gánh chịu. Còn điện sóng biển làm theo cách hoàn toàn Việt Nam giá thành phát điện có khả năng rẻ hơn thủy điện là loại điện có giá thành phát điện thấp nhất ở nước ta hiện nay và có nhiều ưu điểm như:

- Các công trình thủy điện lớn và vừa của nước ta tập trung chủ yếu ở Bắc Bộ và Tây Nguyên. Mùa khô thủy điện không có nước bổ sung, rất cần có nguồn điện khác hỗ trợ. Khi đó là mùa gió đông bắc, sóng ở biển Đông mạnh nhất là vào mùa này nên điện sóng biển có thể hỗ trợ cho thủy điện và giúp cho thủy điện để dành nước cho phát điện vào cuối mùa khô.

- Khi có bão thì điện gió phải ngừng hoạt động, điện mặt trời phát điện rất yếu nhưng khi đó sóng biển rất mạnh và điện sóng biển phát nhiều điện hơn nên có thể bù cho 2 loại điện kia.

- Ngoài ra còn nhiều ưu điểm khác như đã trình bày ở các phần 9 và phần 10 của bài trước.

Loại điện này ta có thể tự làm một cách dễ dàng nên có bài đã được trên 11,6 triệu lượt người xem, nhưng khó là chưa có thử nghiệm. Khi thử nghiệm thành công thì mới có người làm theo. Vậy ta nên đi theo hướng nào?

Kính mong Đảng, Nhà nước và ngành điện quan tâm đến vấn đề này để nước ta vừa có nhiều điện với giá thành rẻ, không phụ thuộc vào nước ngoài đồng thời thúc đẩy những ngành có liên quan như cơ khí, sản xuất máy phát điện một chiều trên dưới 100 KW, sản xuất ống bê tông dự ứng lực,... phát triển mạnh theo.

 

Tính lại theo hệ số biến đổi năng lượng từ cơ sang điện trong máy phát điện một chiều


Do chưa tìm được hệ số biến đổi năng lượng từ cơ sang điện trong máy phát điện một chiều nên trong bài tôi đã phải học theo cách tính của điện gió với hệ số hoàn thiện là 0,59. Nay tôi vừa mới thu được chương IX về Máy điện một chiều trong Bài giảng kỹ thuật điện dành cho sinh viên các ngành Sư phạm kỹ thuật của Phạm Khánh Tùng trên trang web academia.edu, trong đó phần 8. Các ví dụ có hiệu suất máy phát điện là 0,853 trong ví dụ 2, hiệu suất 0,825 trong ví dụ 6 và ở phần bài tập của chương này có hiệu suất 0,844 trong bài số 9.3, vì vậy tôi xin phép dùng hệ số thấp nhất là 0,825. Rất mong các bạn góp ý về hệ số này để tôi sửa lại cho tốt hơn. Nay tôi đã thu thập được thêm 28 bản tin dự báo sóng biển của tháng 2 năm 2019, như vậy tổng cộng trong chương trình tự động tính toán của tôi đã có 1.201 bản tin để tính cho hệ số mới. Khi thay hệ số biến đổi năng lượng từ cơ sang điện thành 0,825 sẽ có ngay một loạt kết quả tính toán mới, trong đó có 2 biểu sau:





Mặc dù vẫn giảm sản lượng điện 20% để dự phòng rủi ro và tuy sóng biển tháng 2 năm 2019 thấp hơn sóng biển tháng 2 các năm trước rất nhiều làm cho sản lượng điện tháng 2 giảm bớt, nhưng nhìn vào biểu thứ 2 chắc là mọi người sẽ thấy giá thành phát điện của điện sóng biển trên vùng biển này có khả năng rẻ hơn nhiều so với thủy điện hay không?

Sóng ở Biển Đông hình thành chủ yếu từ gió nên hướng của sóng trùng với hướng của gió, khi đi vào vùng biển nông sóng mới dần dần hướng về phía bờ. Khoảng 90% gió trên vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau là gió đông bắc hoặc gió tây nam nên sóng chủ yếu đi theo hướng này. Các khung đỡ trong phương án 2 đều ở khá gần bờ, nên sóng có thể đi qua vài khung đỡ, mỗi lần đi qua như vậy sóng có thể yếu đi một chút nên mặc dù các khung đỡ đều cách nhau hơn 300 m để sóng hồi lại nhưng vẫn phải giảm sản lượng điện bình quân 4% mỗi khi qua 1 khung đỡ. Khi khung đỡ ở xa bờ đến mức độ nào đó sóng không còn đi qua nhiều khung đỡ nữa nên độ cao của sóng chỉ bị hao hụt một chút do tác động vào các phao trong khung đỡ đó mà thôi, sau đó sóng sẽ hồi lại ngay. Không những thế sóng không còn bị hao hụt năng lượng do ma sát với đáy biển nông. Nhưng khi đó dòng chảy biển sẽ chảy mạnh hơn nên muốn phát triển điện sóng biển ra ngoài biển xa cần tính toán kỹ độ cao của phao để bộ phận giữ phao có thể chịu đựng được sức đẩy ngang vào phao của dòng chảy biển đó.

 

Tiềm năng điện sóng biển gắn trên khung đỡ trong các vùng biển gần bờ của nước ta


Bờ biển nước ta dài trên 3.260 km, nhưng trong các bài trước chỉ tập trung vào vùng biển từ Bình Thuận đến Cà Mau vậy các vùng biển khác sẽ ra sao? Trong các bản tin dự báo sóng biển của Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương có tất cả các vùng biển của nước ta nên trong bài này tôi tính tiềm năng điện sóng biển cho tất cả các vùng biển gần bờ của nước ta.

1. Các vùng biển gần bờ của nước ta:

Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương chia các vùng biển gần bờ của nước ta thành 6 vùng là: Bắc Vịnh Bắc Bộ, Nam Vịnh Bắc Bộ, Quảng Trị đến Quảng Ngãi, Bình Định đến Ninh Thuận, Bình Thuận đến Cà Mau và Cà Mau đến Kiên Giang. Vùng biển Cà Mau đến Kiên Giang có sóng biển thấp hơn hẳn các vùng biển khác nên khi tính điện sóng biển không tính đến vùng biển này.

Trong vùng biển Bắc Vịnh Bắc Bộ thì Quảng Ninh có rất nhiều đảo nên gần bờ sóng rất nhỏ, vùng biển Hải Phòng có đảo Cát Bà chắn hướng đông bắc nên sóng từ gió đông bắc ở gần bờ biển phía nam Hải Phòng sẽ yếu hẳn đi vì thế trong vùng biển này chỉ xét từ Thái Bình đến Ninh Bình.

Trong vùng biển Nam Vịnh Bắc Bộ thì hướng của đường bờ biển từ Thanh Hóa đến Nghệ An là bắc đông bắc - nam tây nam, nhưng hướng của đường bờ biển từ Hà Tĩnh đến Quảng Bình là tây bắc - đông nam. Đường đẳng sâu 20m ở Hà Tĩnh xa hơn ở Quảng Bình. Vì thế vùng biển này tạm chia thành 3 vùng nhỏ là: Thanh Hóa đến Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình.

Trong vùng biển từ Quảng Trị đến Quảng Ngãi thì hướng của đường bờ biển từ Quảng Trị đến Quảng Nam là tây bắc - đông nam, nhưng hướng của đường bờ biển Quảng Ngãi là bắc tây bắc - nam đông nam, đường đẳng sâu 20m của chúng cũng khác nhau. Vì thế vùng biển này tạm chia thành 2 vùng nhỏ là: Quảng Trị đến Quảng Nam và Quảng Ngãi.

Trong vùng biển từ Bình Định đến Ninh Thuận thì hướng chung của đường bờ biển là bắc - nam. Đường đẳng sâu 20m ở ngay gần bờ nên tại vùng biển này chỉ nên tìm nơi thuận lợi để làm điện sóng biển trên khung đỡ ở ngay gần bờ mà thôi.

Trong bài: “Phương án 2 về 3 loại điện chạy bằng năng lượng tái tạo cùng gắn trên 1 khung đỡ” thì vùng biển từ Bình Thuận đến Cà Mau đã tạm chia thành 3 vùng nhỏ là: Bình Thuận, Bà Rịa - Vũng Tàu và Thành phố Hồ Chí Minh đến Cà Mau.

Hướng gió trên từng vùng biển rất quan trọng:

- Mùa gió đông bắc ở Biển Đông thường có sóng rất lớn trong khi đó đang là mùa khô của Bắc Bộ và Tây Nguyên, thủy điện đang rất cần có nguồn điện khác hỗ trợ và cần để dành nguồn nước cho phát điện vào cuối mùa khô.

- Gió thổi từ đất liền ra, biển vẫn có sóng nhưng đó là sóng từ biển xa đi vào, hướng của sóng và gió ngược chiều nhau nên phải tạm tính độ cao sóng biển gần bờ chỉ bằng ½ độ cao sóng biển trong các bản tin dự báo sóng biển.

- Gió từ đất liền vùng bên cạnh thổi sang sóng cũng sẽ yếu hơn sóng trong các bản tin dự báo sóng biển nên tạm tính độ cao sóng biển gần bờ chỉ bằng 0,75 độ cao sóng biển trong các bản tin dự báo sóng biển.

Nếu muốn gắn thêm điện gió nhỏ và điện mặt trời trên khung đỡ của điện sóng biển thì chỉ nên làm từ Bình Định trở vào mà thôi vì càng ra ngoài phía bắc thì tốc độ trung bình của gió và bức xạ mặt trời càng giảm bớt, nhưng khi có bão thì gió rất mạnh ảnh hưởng đến độ bền vững của khung đỡ.

2. Dự kiến mức giảm sản lượng điện cho từng vùng biển nhỏ gần bờ:

Khi sóng đi vào vùng biển nông có độ sâu đáy biển nhỏ hơn ½ bước sóng thì sóng bắt đầu ma sát với đáy biển và dần dần chuyển hướng về đất liền nên quãng đường sóng đi càng xa trên vùng biển nông sóng càng bị hao hụt năng lượng nhiều hơn. Vì thế căn cứ đường đẳng sâu 20 m ở xa bờ hay gần bờ trên bản đồ tôi dự kiến mức giảm sản lượng điện cho từng vùng biển nhỏ như sau:

- Vùng biển Thái Bình đến Ninh Bình: 20%.

- Vùng biển Thanh Hóa đến Nghệ An: 20%.

- Vùng biển Hà Tĩnh: 15%.

- Vùng biển Quảng Bình: 10%.

- Vùng biển Quảng Trị đến Quảng Nam: 10%

- Vùng biển Quảng Ngãi: 5%.

- Vùng biển Bình Định đến Ninh Thuận: 5%.

- Vùng biển Bình Thuận đến Vũng Tàu: 24%.

- Vùng biển Thành phố Hồ Chí Minh đến Cà Mau: 30%.

3. Tiềm năng điện sóng biển và hiệu quả kinh tế của nó trên từng vùng biển:

Hiện nay tôi đã thu thập được 1.201 bản tin dự báo sóng biển và xây dựng được 3 file tự động tính toán liên kết với nhau gồm:

- File 3ldsgmtPa2.xls dùng cho vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau.

- File 3ldTrung.xls dùng cho vùng biển Quảng Trị đến Quảng Ngãi.

- File 3ldBac.xls dùng cho vùng biển Thái Bình đến Quảng Bình và các biểu tổng hợp điện sóng biển trong toàn quốc. Khi thay đổi bất kỳ một tham số nào về điện sóng biển ở 1 trong 3 file trên thì số liệu trong các biểu tổng hợp sẽ lập tức thay đổi ngay.

Mặc dù vẫn giảm 20% sản lượng điện để dự phòng rủi ro, khả năng phát điện của mỗi khung đỡ gần bờ trong từng vùng biển và tiềm năng điện sóng biển như trong 2 biểu sau:





Nhìn các số liệu trong biểu ta có thể thấy vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau chiếm đến 80,88% tiềm năng điện sóng biển trong cả nước, nếu chỉ dùng khung đỡ gần bờ thì nó cũng chiếm đến 55,2%.

Hiệu quả kinh tế của điện sóng biển trên vùng biển từ Thái Bình đến Ninh Thuận như trong biểu sau:



Đối với vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau xin xem phần bổ sung ngày 28/02/2019 vào cuối bài: “Phương án 2 về 3 loại điện chạy bằng năng lượng tái tạo cùng gắn trên 1 khung đỡ”.