Khung thép trong điện sóng biển có thể vững vàng trước sóng gió của bão lớn không?

Khung thép vô cùng quan trọng trong điện sóng biển, vì thế tôi xin phép đưa vấn đề này lên Diễn đàn Kỹ sư Công trình biển để xin các bạn giúp đỡ.
Từ ngày 28/07/2011 đến nay, tôi đã đưa 13 bài về điện sóng biển lên Diễn đàn webdien.com – Cầu nối dân điện trong mục Hệ thống năng lượng mới. Trong đó có các bài quan trọng nhất là:

• Tính thử khả năng phát điện của năng lượng sóng biển.
• Nguồn điện vô cùng to lớn.
• Điện sóng biển đắt hay rẻ và có ảnh hưởng gì đến môi trường biển hay không?
• Thử so sánh giá thành phát điện của điện sóng biển và thủy điện.

Xin phép tóm tắt quá trình tạo ra nguồn điện từ sóng biển như sau: Phao thép được sóng biển nâng lên, hạ xuống làm cho thanh thép có răng cắm thẳng đứng giữa phao cũng phải nâng lên, hạ xuống theo. Bánh răng nhận lực của bộ phận giữ phao tiếp xúc với răng của thanh thép sẽ biến chuyển động nâng lên, hạ xuống thành chuyển động quay đi, quay lại. Phần chuyển lực biến chuyển động quay đi, quay lại thành chuyển động quay theo một chiều nhất định để chạy bơm nén khí. Khí nén từ các bơm nén khí theo các đường ống dẫn khí về các bình chứa khí nén lớn trong kho chứa khí nén ở trên bờ. Sau đó khí nén được phân phối đều đặn để chạy các tổ máy phát điện. Phần thường xuyên ngâm trong nước biển chỉ có: Phần dưới các cột chống của khung thép, các phao và đường ống chính dẫn khí nén về kho chứa khí nén. Còn các phần khác như: Các bộ phận giữ phao, các phần chuyển lực, các bơm nén khí và các đường ống để dẫn khí nén từ các bơm nén khí đến đường ống chính dẫn khí nén đều ở mặt trên của khung thép và ở cao hơn mặt nước biển trên 15 m. Nội dung cụ thể như trong bài: “Nguồn điện vô cùng to lớn”.
Khung thép cần được đặt trên vùng có đáy biển tương đối bằng phẳng được phù sa của sông lắng đọng thành lớp dày và không có đá ngầm. Muốn nhận được nhiều năng lượng từ sóng biển, khung thép nên đặt thẳng góc với hướng chính của sóng biển và khung thép nên có dạng hình lục giác dẹt hoặc hình thang cân dẹt. Để tính khả năng cung cấp năng lượng sóng biển trên 1 km[SUP]2[/SUP] mặt biển cho phát điện tôi dự kiến làm khung thép hình lục giác dẹt có chiều ngang gần 0,2 km và chiều dài hơn 5 km.
Xem trên mạng máy tính tôi thấy thép hình và thép ống có chiều dài 12 m rất nhiều nên tôi dự kiến dùng các thép này làm khung thép. Do đó phao thép sẽ là phao hình trụ tròn đường kính 6 m. Với cách làm đó, diện tích các phao và các cột chống chiếm khoảng 24% diện tích mặt biển trong vùng có khung thép. Khi khoét 2 đầu thanh thép chữ U 2 lỗ tròn có tâm cách đầu thanh thép 15 cm để đặt thanh thép đó lên mũ thép ở đầu cột chống thì khoảng cách giữa tâm của 2 lỗ tròn đó còn 11,7 m.
Khung thép diện tích khoảng gần 1 km[SUP]2[/SUP] mặt biển có tới 8.232 cột chống, 23.803 thanh liên kết trên, 15.590 thanh liên kết dưới, 31.180 thanh bảo vệ và số phao sử dụng trong khung thép là 8.213 phao.
Cột chống gồm mấy ống thép ống dài 12 m nối với nhau, dưới chân cột chống có đinh mũ nhọn dài 2 m cắm sâu xuống đất ở đáy biển và vành mũ rộng khoảng 1 m để cột chống chỉ cắm sâu xuống đáy biển đến đó thì dừng lại, trên đỉnh cột chống có mũ thép để xâu vào các lỗ tròn ở đầu các thanh liên kết trên. Chúng được thả xuống biển cách nhau khoảng 11,7 m.
23.803 thanh liên kết trên là những thanh thép chữ U gắn vào ngay đỉnh của 8.232 cột chống. Trong đó có 8.213 thanh thép chữ U lớn có gắn bộ phận giữ phao, phần chuyển lực, bơm nén khí và 15.590 thanh thép chữ U nhỏ hơn chỉ làm nhiệm vụ liên kết. Các thanh thép chữ U này nối đỉnh của các cột chống với nhau và tạo thành các cạnh của các tam giác đều. Tôi dùng thép chữ U cho dễ đặt lỗ tròn ở đầu thanh thép vào mũ thép ở đầu cột chống để sau đó hàn lại và nước mưa không đọng trên thanh thép.
15.590 thanh liên kết dưới là thanh thép chữ I gắn vào các cột chống ở cách đỉnh cột khoảng 12 m cho khung thép vững chắc hơn.
Mỗi thanh thép chữ U nhỏ ở phía trên và mỗi thanh thép chữ I ở phía dưới được nối với nhau bằng 2 thanh thép bảo vệ dài 12 m để khi phao lên cao hơn các thanh thép chữ I thì khi hạ xuống phao không bị thanh thép chữ I ngăn lại.
Như vậy các cột chống sẽ có rất nhiều mối liên kết với nhau. Số mối liên kết cụ thể của từng cột như sau:

• Các cột chống phía trong, mỗi cột có 10 mối liên kết gồm 6 mối liên kết trên và 4 mối liên kết dưới.
• Các cột chống ở 6 đỉnh của lục giác, mỗi cột có 5 mối liên kết gồm 3 mối liên kết trên và 2 mối liên kết dưới.
• Các cột chống phía trong của 2 cạnh dài, mỗi cột có 6 mối liên kết gồm 4 mối liên kết trên và 2 mối liên kết dưới.
• Các cột chống phía trong của 4 cạnh bên, mỗi cột có 7 mối liên kết gồm 4 mối liên kết trên và 3 mối liên kết dưới.

Sơ đồ khung thép cho điện sóng biển loại nhỏ như trong 3 hình vẽ sau:





Tôi vẽ không được tốt, xin các bạn thông cảm.
Khung thép như thế nào và cách đưa xuống biển ra sao? Tôi đã mô tả ở phần đầu của bài: “Điện sóng biển đắt hay rẻ và có ảnh hưởng gì đến môi trường biển hay không?”. Độ dày của các ống thép và các thanh thép trong bài đó chỉ là thí dụ mà thôi. Về độ dày thích hợp, xin nhờ các bạn chuyên làm về công trình biển chọn giúp. Vậy với độ dày thích hợp, khung thép đó có thể vững vàng trước sóng gió của các cơn bão lớn hay không? Có cách nào khác tốt hơn và khá rẻ hay không? Có thể dùng cột bê tông cốt thép để thay cho cột thép hay không? Loại cột nào rẻ hơn?
Sóng biển thường chỉ làm phao nâng lên, hạ xuống và ít làm phao lệch đi. Do đã bị khống chế ở trên cao, nên nếu phao bị lệch đi thì khi phao hạ xuống, trọng lượng của nó sẽ kéo nó trở về vị trí ổn định. Đề phòng trường hợp phao có thể đập vào cột chống, bộ phận giữ phao nên có thêm bánh răng có gờ cao và bánh xe thép có gờ cao ở phía dưới làm cho thanh thép có răng chỉ có thể chạy lên, chạy xuống theo phương thẳng đứng. Thanh thép có răng nên dùng loại thép có tính đàn hồi cao để khi phao bị lệch đi thì thanh thép có răng sẽ cong đi một chút, sau đó sẽ thẳng trở lại.
Để thanh thép có răng không ra được đến gờ của bánh răng và bánh xe thép, ở phía dưới 2 cặp bánh răng và bánh xe thép cũng nên có thêm 2 cặp bánh lăn thép ép vào hai bên thanh thép có răng.
Như vậy, phía dưới của thanh thép chữ U lớn cũng cần gắn thêm 2 thanh thép chữ I lớn dài 12 m và cần gắn thêm những đoạn thép ngắn nối 3 thanh thép này, tạo thành một khung thép ngang để nâng cao khả năng chịu lực của thanh thép chữ U lớn và có chỗ để gắn phần dưới của bộ phận giữ phao.
Khi sóng qua các hàng phao thì năng lượng của nó cũng sẽ bị giảm đi. Muốn nhận được nhiều năng lượng hơn, ta có thể tách khung thép thành nhiều khung có số hàng phao nhỏ hơn và đặt chúng cách xa nhau một quãng. Khi tách khung thì số lượng các thanh liên kết thường ở trên đỉnh và phía dưới sẽ giảm bớt đi nên độ vững chắc của khung cũng sẽ giảm đi. Vì vậy cũng cần xác định số hàng phao tối thiểu phải là bao nhiêu? Việc này xin nhờ sự giúp đỡ của các bạn chuyên làm về công trình biển. Cụ thể là khung thép tôi đã nói ở trên có 19 hàng phao, nếu tách ra thành nhiều khung thép có số hàng phao là 5 hàng phao hoặc 7 hàng phao thì những khung thép này còn có thể vững vàng trước sóng gió của các cơn bão lớn hay không?
Từ chiều cao của sóng biển có thể tính ra công nâng lên, hạ xuống của phao và công suất điện có thể phát ra. Nội dung của phương pháp tính toán như trong bài: “Tính thử khả năng phát điện của năng lượng sóng biển”. Từ độ cao của sóng biển trong 86 bản tin dự báo sóng biển năm 2011 của Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương mà tôi đã thu thập được và phương pháp này tôi đã tính được khả năng sử dụng năng lượng sóng biển trên 1 km[SUP]2[/SUP] mặt biển để phát điện trên từng vùng biển ven bờ của nước ta. Kết quả là được những số liệu lớn đến mức khó tin. Nếu ta tính công suất lắp máy bằng 2 lần công suất phát điện bình quân năm thì tại tất cả các vùng biển gần bờ của nước ta từ Quảng Ninh đến Cà Mau, năng lượng sóng biển trên 1 km[SUP]2[/SUP] mặt biển để phát điện cũng có thể lớn hơn công suất của Nhà máy Thủy điện Thác Bà. Điều đó có đúng hay không? Kết quả tính toán phụ thuộc vào phương pháp tính toán, vì vậy cũng xin các bạn kiểm tra giúp hộ xem phương pháp đó có sai sót gì hay không? Nếu có sai sót thì nên tính như thế nào?
Xin nói thêm là tôi tính công suất lắp máy bằng 2 lần công suất phát điện bình quân năm vì khi sưu tầm công suất lắp máy và khả năng phát điện hàng năm của tất cả các nhà máy thủy điện có công suất lắp máy từ 300 MW trở lên đã có và đang xây dựng ở nước ta, khi tính ra tôi thấy chỉ duy nhất có Nhà máy Thủy điện Yali bình quân năm sử dụng 58,35% công suất lắp máy, tất cả các Nhà máy Thủy điện còn lại bình quân năm chỉ sử dụng dưới 50% công suất lắp máy. Nhà máy Thủy điện Thác Bà có công suất lắp máy 120 MW mà mỗi năm chỉ sản xuất được khoảng 400 triệu KWh thì bình quân năm chỉ sử dụng được 38,05% công suất lắp máy.
Tại sao ta không tính thử cho vùng ven biển thuận lợi nhất là vùng từ Thành phố Hồ Chí Minh đến phía đông tỉnh Cà Mau? Những thuận lợi đó là:

• Vùng biển này nằm trong vùng biển từ Bình Thuận đến Cà Mau là vùng biển gần bờ thường xuyên có sóng biển lớn nhất ở nước ta.
• Vùng biển này ít có bão hơn các vùng biển phía bắc. Nếu bão có vào đến gần bờ biển vùng này thì sức gió đã giảm bớt đi rất nhiều.
• Đáy biển ở ven bờ biển chắc là tương đối bằng phẳng và có lẽ không có đá ngầm do được phù sa của các sông Cửu Long và Đồng Nai lắng đọng xuống từ nhiều triệu năm nay. Tại những nơi không có đá ngầm và đáy biển tương đối bằng phẳng, rất thuận lợi cho việc cắm các cột chống của khung thép xuống đáy biển. Dựng khung thép là việc vô cùng quan trọng trong điện sóng biển.
• Lực lượng khoa học kỹ thuật ở vùng này rất lớn và có chất lượng cao.
• Chiều dài của vùng biển này tới vài trăm km. Nếu thành công, ta có thể xây dựng nhiều nhà máy điện sóng biển rất lớn tại đây.

Cùng một đường kính như nhau, phao càng cao, trọng lượng phao càng lớn, lực nâng lên, hạ xuống càng lớn, lượng khí nén càng nhiều hơn, lượng điện phát ra càng lớn hơn và giá thành điện càng có khả năng rẻ hơn, nhưng các cột chống và thanh thép trong khung thép cũng sẽ càng phải lớn hơn. Khi ta dùng phao hình trụ tròn đường kính 6 m, cao 3,5 m, thể tích phao gần 100 m[SUP]3[/SUP]. Khi đổ thêm nước vào cho 50% phao ngập trong nước biển thì lực nâng lên, hạ xuống tối đa của phao tới khoảng 50 tấn. Khi đó các cột chống, các thanh thép trong khung thép khi lắp đặt ở vùng biển ít có bão này có chịu đựng nổi hay không? Nếu chịu đựng được thì nó phải lớn đến mức nào? Phải dùng loại thép gì? Những vấn đề này xin các bạn chuyên làm về công trình biển giúp đỡ.
Nếu khi đó khung thép vẫn vững vàng trước sóng to, gió lớn thì khung thép (hoặc nhiều khung thép nhỏ hơn cộng lại) chỉ cần rộng khoảng 1 km[SUP]2[/SUP] cũng có thể lấy năng lượng từ sóng biển để chạy nhà máy điện sóng biển có công suất lắp máy lên tới trên 500 MW và giá thành phát điện có thể sẽ khá rẻ. Nội dung cụ thể xin xem bài: “Thử so sánh giá thành phát điện của điện sóng biển và thủy điện”.
Tôi năm nay đã 72 tuổi rồi. Nhưng theo tôi nghĩ điện sóng biển là nguồn điện vô cùng to lớn và khá rẻ. Vì vậy tôi đã liên tục đưa vấn đề này lên các Diễn đàn để tranh thủ ý kiến đóng góp của mọi người và sửa đổi lại cho tốt hơn. Tôi rất mong sẽ có những người có những ý kiến tốt hơn, có những cách làm hay hơn và sớm biến nó trở thành hiện thực để đem lại lợi ích rất to lớn cho đất nước.
Rất mong sự giúp đỡ của các bạn. 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
Thường hay ở nhà con, điện thoại: (04)35527218

 

Dear bác Cẩn!
Bác có thể đưa ra một bản vẽ sơ bộ kết cấu cho mọi người trên diễn đàn có cái nhìn tổng quan về kết công trình của bác được ko? Thanks!

 

Rất cám ơn bạn quan52cb2. Khung thép nhìn từ trên xuống chỉ là một hình lục giác dẹt, các góc đều bằng 120 độ, có rất nhiều hình tam giác đều trong hình lục giác dẹt đó. Mỗi thanh liên kết là một cạnh của tam giác đều. Các thanh liên kết chịu lực lớn nằm nối đuôi nhau theo hàng dài, có 19 hàng như vậy. Các thanh liên kết thường đan chéo các hàng đó. Mỗi đỉnh của tam giác đều có một chân chống dài và cắm sâu 2 m xuống đáy biển. Rất tiếc là tôi chỉ là người dân bình thường, không vẽ được bản vẽ. Các bạn thông cảm giúp.

 

Gửi bác Cẩn,
Cháu thấy ĐIỆN SÓNG là một chủ đề rất hay và cần được nghiên cứu một cách nghiêm túc.
Về ý tưởng của bác, bác có thể vẽ ra giấy hoặc làm mô hình bằng gì đó cũng đc (ví dụ như dây thép) để mọi có thể hình dung tốt nhất và cùng xem xét ạ

 

Rất cám ơn bạn hasam119. Xin gửi lên 3 hình vẽ sau:




Tôi vẽ không được tốt, xin các bạn thông cảm.

 

Trước hết cháu xin thay mặt một số anh em quan tâm đến lĩnh vực này gửi lời cảm ơn chân thành đến bác Lê Vĩnh Cẩn vì những bài viết tâm huyết của bác, đặc biệt ở cái tuổi của bác người ta thông thường sẽ quan tâm đến các lĩnh vực sức khỏe và giải trí nhiều hơn là khoa học kỹ thuật. Quả thật do bận công việc nên cháu chưa dành nhiều thời gian để nghiên cứu và hiểu hết ý của bài viết của bác nhưng tựu chung lại là cháu thấy ý tưởng của bác không phải là không khả thi. Hiện có nhiều tổ chức trên thế giới đã và đang nghiên cứu về các loại năng lượng tái tạo và năng lượng sạch như năng lượng mặt trời, điện gió, điện thủy triều, và cả điện do sóng biển.
Do bác diễn giải các cấu tạo hệ thống khung + phao + bánh răng truyền lực + máy bơm nén khí + đường ống dẫn khí nén lên bờ + bồn chứa khí nén v.v... chủ yếu bằng ngôn ngữ viết nên cháu chưa thể tưởng tượng ra hết và chính xác những gì mà bác đang muốn truyển tải. Nếu có thể bác quen biết ai đó có khả năng sử dụng phần mềm AutoCad phiền bác nhờ họ phác thảo ra sơ bộ cấu tạo và logic của toàn bộ hệ thống đẻ anh em chúng cháu trên diễn đàn có thể hiểu và đánh giá mức độ khả thi về mặt kỹ thuật của công trình này đến mức nào.
Một mặt khác cũng rất quan trọng đó là tính khả thi về mặt kinh tế của công trình, hiện nay ở VN đã có nhà máy điện gió (wind farm) sử dụng các turbine gió ở Bình Thuận tuy nhiên giá thành mỗi KW điện dạng này còn rất đắt so với các loại điện truyền thống khác như thủy điện, nhiệt điện nên chưa có điều kiện phát triển rộng rãi.
Quay trở lại câu hỏi của bác về khả năng hệ khung + cột + phao + bánh răng và các kết cấu truyền động trong công trình có thể chịu đựng được các tác động của môi trường biển như lực sóng, giòng chảy, ăn mòn, các lực bồi đắp do dòng bùn cát di chuyển, hà bám, v.v... hay không thì anh em làm công trình biển chúng cháu chưa thể có một câu trả lời ngay lúc này được mà phải đợi đến khi chúng cháu hình dung ra tương đối chính xác hình thù công trình của bác no ra sao đã. Lời khuyên nhỏ của cháu sau một thời gian làm thiết kế các công trình biển là bác nên hạn chế tối đa sử dụng các loại thép hình như chữ U, L, I, H, v.v.. trong môi trường biển vì tính chất bất lợi của nó trong chịu lực, ăn mòn lớn hơn và sẽ là hợp lý hơn nếu bác sử dụng kết cấu khung cấu tạo từ các thanh thép ống (tubular) trong môi trường nước biển.
Diễn đàn kính mong tiếp tục nhận được ý kiến của bác.
BrianNg

 

Rất cám ơn bạn BrianNg. Xin trả lời bạn như sau:

1. Dùng loại thép gì cho tốt, xin các bạn chỉ giúp. Trong bài tôi chỉ dùng thép chữ U và chữ I ở phần trên. Còn các cột chống đều làm bằng thép ống cả. Ngay cả các thanh thép chữ I làm nhiệm vụ liên kết dưới là nơi thấp nhất cũng đã cao hơn mặt nước biển trên 3 m rồi. Rất ít khi nước biển lên đến độ cao này được.
2. Phần dưới biển chỉ có khung, phao, bộ phận giữ phao, phần chuyển lực, bơm nén khí và đường ống dẫn khí nén mà thôi. Các bình chứa khí nén, thùng khí vào, thùng khí ra và các tổ máy phát điện hoàn toàn ở trên bờ. Do các thanh thép chữ U lớn nối tiếp nhau nên chỉ cần gắn bộ phận giữ phao, phần chuyển lực vào nó, còn bơm nén khí có thể gắn sang thanh thép chữ U nối tiếp. Nếu tổng chiều dài của các thiết bị này vượt quá 11,5 m thì ta mới cần thanh thép lớn khác ở ngay cạnh và song song với thanh thép chữ U để gắn bơm nén khí. Dùng bơm nén khí pít tông nhiều tầng đồng trục, nếu thấy không cần phần chuyển lực, có thể bỏ nó đi. Phần khung tôi đã có 3 hình vẽ rồi. Nay tôi xin vẽ thêm sơ đồ cụ thể của phần còn lại được gắn trên tầng liên kết trên như trong 2 sơ đồ sau:

Sơ đồ truyền lực trong bộ phận chuyển lực đã có trong bài: “Nguồn điện vô cùng to lớn rồi”. Có lẽ chẳng cần đưa vào đây làm gì.

1. Xin hỏi thêm bạn và các bạn các vấn đề sau:

• Cột chống làm bằng các ống thép dài 12 m nối với nhau, phía dưới gắn đinh mũ nhọn dài 2 m, mũ rộng 1 m, phía trên gắn mũ thép để xâu vào các lỗ tròn ở đầu các thanh thép chữ U. Nếu ta nhồi đầy bê tông vào trong ống thép, phía ngoài của ống cũng phủ một lớp bê tông dày chỉ để hở khoảng 10 m ở phía trên thôi và mũ của đinh mũ nhọn ở phía dưới cũng bọc bê tông luôn thì khả năng chịu lực có tăng lên được nhiều hay không? Tuổi thọ của cột chống có thể tăng thêm được khoảng bao nhiêu năm? Tất nhiên là để tăng khả năng gắn kết của bê tông vào thép thì trong phần phủ bê tông ta có thể dùng các ống thép ngắn hơn cho phần gồ ghề của ống thép tăng lên và có thể đục nhiều lỗ trong các ống thép. Tầng liên kết dưới khi đó cũng phải nâng cao thêm 2 m. Như vậy dùng loại cột chống nào kinh tế hơn?
• Phao cần rất nặng để lực đẩy lên khi phao chìm hoàn toàn trong nước biển bằng trọng lượng của phao + thanh thép có răng đứng giữa phao. Vậy phao có thể làm bằng bê tông cốt thép được hay không? Tuổi thọ của phao có thể tăng thêm được khoảng bao nhiêu năm? Phao thép và phao bê tông cốt thép loại nào kinh tế hơn?
• Nếu cột chống và phao đều bằng bê tông cốt thép thì phần thép thường xuyên ngâm trong nước biển chỉ còn đường ống chính dẫn khí nén mà thôi. Ta có nên làm như vậy không?

Rất mong bạn và các bạn khác góp ý để tôi sửa lại cho tốt hơn. Xin chân thành cám ơn.

 

Dear bác Vĩnh
Cháu rất cảm kích tâm huyết và nhiệt tình của bác. Về vấn đề điện sóng biển thì các nước phát triển đã có nhiều mô hình phát điện đã đi vào hoạt động nhưng giá thành sản suất ra 1kwh điện vẫn quá cao so với các nhà máy phát điện truyền thống. Cháu đã xem mô hình của bác và hiểu được phần nào ý tưởng. Cháu xin đóng góp một số thông tin để bác nghiên cứu thêm. công suất của sóng P gần=0.5(kW/m3.s)*Hrms^2*T. Nếu tính trung bình chiều cao sóng root mean square là 1m, t=8s thì năng lượng sóng trên 1m chiều dài là 4kw. giả sử hiệu suất máy phát của bác là 10% thì được 0.4kw nhân lên 1km thì được 4MW, đấy là cháu ví dụ thế. Sau khi có được mô hình cần phải thử mô hình nữa bác ạh. để biết công suất dự kiến. quan trọng nhất là cái công suất của máy phát của bác còn mấy cái khung sắt thì không khó đâu bác ạh, sau đó cần phải làm cái gọi là Financial strategy (báo cáo đầu tư). Sau đó mới đến kêu gọi các nhà đầu tư/ngân hàng vào cuộc
kẹt một nỗi là sóng ở xa mới có sóng lớn còn gần bờ thì chẳng bao nhiêu làm tăng rất nhiều chi phí
chúc bác mạnh khỏe và vui vẻ

 

Rất cám ơn bạn kienhotrung đã cung cấp thêm thông tin cho tôi. Xin trả lời bạn như sau:
- Tính theo các bản tin dự báo sóng biển của Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương thì vùng biển từ Bình Thuận đến Cà Mau có độ cao bình quân của sóng khoàng 2 m. Sóng đó mạnh hơn và cho năng lượng nhiều hơn sóng có độ cao 1 m nhiều.
- Khai thác năng lượng sóng biển trên từng diện tích sẽ cho năng lượng nhiều hơn khai thác theo chiều dài rất nhiều.

 

Rất cám ơn bạn hoangtu đã cung cấp cho tôi những thông tin rất quý báu. Xin trả lời bạn như sau:

1. Phao bê tông cốt thép khó chế tạo thì ta nên dùng phao hoàn toàn bằng thép.
2. Phao thép hình trụ tròn đường kính 6 m, cao 3,5 m có thể tích gần 100 m[SUP]3[/SUP]. Đổ thêm nước vào cho phao ngập 50% thì lực nâng lên, hạ xuống tối đa khoảng 50 tấn. Tiết diện ống thép cột chống là bao nhiêu, xin các bạn chọn giúp để có thể chịu được lực tác động trên.
3. Cột chống tôi đề nghị sử dụng với các mục đích sau:

• Phía dưới có mũi nhọn dài 2 m, mũ rộng khoảng 1 m là để khi thả cột chống xuống biển, do trọng lượng nó sẽ tự lún sâu xuống đất ở đáy biển cho đến 2 m thì dừng lại do bị mũ rộng vành cản lại.
• Phía trên cần có thép để hàn các tầng liên kết trên và tầng liên kết dưới.
• Mũ thép trên đỉnh cột chống để xâu vào các lỗ tròn ở đầu các thanh thép chữ U. Cần trục trên sà lan chỉ cần đưa thanh thép chữ U lên đỉnh của 2 cột chống cạnh nhau, sau đó xê dịch để một lỗ tròn ở đầu thanh thép lồng vào một mũ thép. Phía bên kia chỉ cần xê dịch phía trên cột chống để lỗ tròn còn lại lồng vào mũ thép bên đó. Việc thả để cho tâm của các cột chống cách đều nhau 11,7 m là điều rất khó, chúng có thể sai lệch nhau một chút. Nhưng ở trên đỉnh thì chúng bắt buộc phải cách đều nhau. Sau khi đặt được các thanh thép chữ U lên đỉnh của các cột chống thì ta có thể dùng búa máy để đóng chúng xuống cho mau tới vị trí ổn định.

Không biết cọc bê tông dư ứng lực có chỗ để gắn các tầng liên kết trên và tầng liên kết dưới hay không? Nếu có thể được thì ta có thể dùng nó.

 

Rất cám ơn bạn hoangtu. Bạn đã cung cấp cho tôi một phương án tốt. Xin hỏi thêm bạn một số điều sau:

• Cọc bê tông dư ứng lực như vậy có thể dài được tối đa là bao nhiêu? Cột chịu được lực nâng lên, hạ xuống của phao khoảng 50 tấn, sau khi đưa xuống biển có tổng chi phí cho mỗi cột khoảng bao nhiêu?
• Trên ảnh của bạn, các cột được xếp theo các hàng ngang và dọc thẳng góc với nhau, như vậy sóng đến phao trước lại đến ngay phao sau. Xếp các cột cho chéo nhau để tạo thành các đỉnh của tam giác có được hay không? Cọc to và đóng chắc xuống biển như vậy thì chỉ dùng tầng liên kết trên thôi có được hay không?

Xin nói thêm về cột chống do tôi dự kiến như sau:

• Đúng là đáy biển là không bằng phẳng như trên đất liền, điệu kiện địa chất lại càng không đồng nhất => việc lún của những cột chống do trọng lượng bản thân cột sẽ khó có thể bằng nhau. Nhưng ta có thể làm các cột chống dài ngắn khác nhau, thêm vào đó ta có thể làm các mũ trên đỉnh cột chống dài ngắn khác nhau để điều chỉnh lại cho đỉnh của các cột chống cao ngang bằng nhau. Tôi chọn vùng biển từ Thành phố Hồ Chí Minh đến phía đông tỉnh Cà Mau là vùng được phù sa của các sông Cửu Long và Đồng Nai lắng đọng xuống từ nhiều triệu năm nay nên chắc là điều kiện địa chất trong một vùng hẹp khoảng 1 km[SUP]2[/SUP] hoặc nhỏ hơn nữa không khác nhau nhiều. Vành mũ của đinh mũ rộng chính là để cột chống không lún sâu thêm nữa.
• Đúng là cột chống còn phải chịu thêm tải trọng ngang do sóng và dòng chảy. Phao thường xuyên nâng lên, hạ xuống cũng chịu thêm tải trọng ngang do sóng và dòng chảy sẽ tác động mạnh vào cột chống. Tầng liên kết trên và tầng liên kết dưới chính là để các cột chống không cần to lắm dựa vào nhau và làm việc đó.

 

Rất cám ơn bạn hoangtu. Xin hỏi thêm bạn một vấn đề sau:
Máy phát điện đặt ở trên bờ. Phần thiết bị đặt trên đỉnh cột chỉ có bộ phận giữ phao, phần chuyển lực, bơm nén khí và ống dẫn khí nén. Dùng bơm nén khí pít tông nhiều tầng đồng trục nếu thấy không cần phải chuyển từ chuyển động quay đi, quay lại thành chuyển động quay tròn theo một chiều nhất định thì có thể bỏ phần chuyển lực đi. Toàn bộ số thiết bị đó có lẽ chỉ nặng khoảng vài tấn nhưng bộ phận giữ phao luôn chịu tác động do phao nâng lên, hạ xuống với lực tối đa khoảng 50 tấn. Cọc có thể dài đến 60 m là đủ rồi, nhưng đường kính của cọc cần khoảng bao nhiêu và cọc phải đóng sâu xuống đất ở đáy biển khoảng bao nhiêu mét để có thể chịu đựng được các lực tác động trên mà không bị lún sâu thêm?
Về cột chống theo suy nghĩ của tôi thì:

• Với số lượng cột chống lên tới trên 8.000 chiếc nên có thể đặt hàng với nhiều loại có chiều dài khác nhau. Phần phủ bê tông có thể dài bằng nhau còn phần chỉ có ống thép chiều dài có thể khác nhau. Nên giá thành có lẽ không đắt thêm nhiều.
• Các thanh liên kết có thể dùng loại thép to hơn để dự phòng, khả năng hỏng sẽ ít xảy ra. Trong mấy nghìn thanh liên kết mà bị hỏng vài thanh có lẽ cũng dễ dàng khắc phục.

 

Rất cám ơn bạn hoangtu. Như vậy ta đã có 3 phương án để xem xét:

• Phương án 1: Như tôi đã dự kiến ban đầu.
• Phương án 2: Chỉ khác phương án 1 ở chỗ đổ đầy bê tông vào trong cột chống, bên ngoài cũng phủ bê tông chỉ còn hở phần trên khoảng 10 m để gắn các tầng liên kết trên và liên kết dưới, phần vành của đinh mũ phía dưới cột cũng được phủ bê tông để nâng cao tuổi thọ và khả năng chịu lực của cột chống.
• Phương án 3: Dùng cọc bê tông dự ứng lực làm cột chống. Trong phương án này chỉ cần tầng liên kết trên mà thôi. Nhưng cột chống cần dài mới vươn xa ra biển để thu được nhiều sóng. Không biết những cọc dài trên 50 m có dễ mua hay không? Chi phí cho 1 cọc dài như vậy, sau khi đóng xong sẽ lên tới bao nhiêu?

Để có thể nhận được nhiều năng lượng của sóng, cần tách khung thép ra thành nhiều khung, số lượng hàng phao trên mỗi khung càng ít càng tốt. Trong phương án 3 có lẽ chỉ cần 2 hoặc 3 hàng phao là đủ, nhưng trong 2 phương án đầu số hàng phao phải nhiều hơn vì các cột chống phải dựa vào nhau.
Ngoài ra còn có thể có nhiều phương án khác, xin các bạn đưa tiếp.
Mong các bạn bình luận về các phương án này để tìm ra phương án kinh tế nhất với từng điều kiện cụ thể trên các vùng biển của nước ta. Trước mắt xin tập trung vào vùng biển gần bờ thường xuyên có sóng lớn nhất ở nước ta là vùng biển từ Bình Thuận đến Cà Mau, trong đó có vùng biển nên tập trung làm trước là vùng biển từ Thành phố Hồ Chí Minh đến phía đông tỉnh Cà Mau.
Về phao tôi cũng đã nêu vấn đề có thể dùng phao bê tông cốt thép để nâng cao tuổi thọ của phao được hay không? Nếu cột chống và phao đều bằng bê tông cốt thép cả thì phần thường xuyên ngâm trong nước biển chỉ còn có đường ống chính dẫn khí nén mà thôi. Bạn hoangtu cho biết phao rất khó chế tạo dạng bê tông cốt thép. Tôi thấy nếu khó chế tạo thì dùng phao thép cũng được. Các bạn thấy thế nào, cũng xin cho bình luận.
Rất mong sự giúp đỡ của các bạn. Xin chân thành cám ơn.

 

Nhìn: “Bản đồ độ sâu đáy biển vùng biển Việt Nam và kế cận” tôi thấy đường đẳng sâu 20 m trên các vùng biển Cà Mau đến Kiên Giang và Bình Thuận đến Cà Mau ở khá xa bờ, nhiều nơi đến vài chục km, rất thuận lợi cho các khung thép trong điện sóng biển vươn xa ra ngoài biển để đón nhận sóng lớn. Tại vùng biển Bắc Vịnh Bắc Bộ, đường này tuy đã gần bờ hơn nhưng cũng còn khá xa bờ. Trong vùng biển Nam Vịnh Bắc Bộ, ở Thanh Hóa và Nghệ An, đường này cũng còn khá xa bờ nhưng từ Hà Tĩnh trở vào, đường này gần bờ dần. Tại 2 vùng biển Quảng Trị đến Quảng Ngãi và Bình Định đến Ninh Thuận, đường này khá gần bờ.
Như vậy tại nhiều vùng biển của nước ta, việc dùng các cọc bê tông dự ứng lực để làm cột chống của khung thép trong điện sóng biển rất thuận lợi. Rất cám ơn bạn hoangtu đã giới thiệu cho tôi về loại cọc này.
Tra trên mạng máy tính, tôi thấy nhiều nơi có cọc bê tông dự ứng lực. Thí dụ như Công ty Cổ phần Bê tông ly tâm Thủ Đức trên trang Web betongthuduc.com có nhiều loại cọc ống đường kính từ 300 mm đến 800 mm. Trong đó: Cọc đường kính 300 mm dài 7 – 13 m có khả năng chịu tải dọc trục như sau: loại A: 63 tấn, loại B: 58 tấn, loại C: 56 tấn. Cọc đường kính 350 mm dài 7 – 15 m có khả năng chịu tải dọc trục như sau: loại A: 81 tấn, loại B: 76 tấn, loại C: 73 tấn. Công ty cũng cho biết: Thiết kế và sản xuất các loại cọc có khả năng chịu lực và chiều dài theo yêu cầu khách hàng.
Phần tầng liên kết trên của khung thép và các thiết bị đặt trên nó chỉ đè nặng trên mỗi cột chống khoảng vài tấn. Nhưng phao hình trụ tròn đường kính 6 m, cao 3,5 m có thể tích 98,96 m[SUP]3[/SUP], khi ta đổ thêm nước cho phao ngập 50% thì lực nâng lên, hạ xuống tối đa của phao khoảng 50 tấn. Ngoài ra cột chống còn phải chịu thêm tải trọng ngang do sóng và dòng chảy tác động vào phao và cột chống, nhưng những cọc này lại dựa vào nhau nhờ tầng liên kết ở phía trên. Cọc cần đóng sâu xuống đáy biển cho vững chắc, phía trên cần cao hơn mặt nước biển khoảng 15 m nên chiều dài của cọc có thể lên đến hơn 40 m. Vậy cọc bê tông dự ứng lực đường kính 300 mm dùng làm cột chống khi sử dụng phao hình trụ tròn đường kính 6 m và cao 3,5 m đã được chưa hay phải sử dụng loại có đường kính 350 mm cho an toàn hơn. Cọc bê tông dự ứng lực dài khoảng 40 m thì chi phí cho việc đóng cọc chiếm khoảng bao nhiêu phần trăm so với tổng chi phí. Rất mong bạn hoangtu và các bạn quan tâm giúp đỡ.

 

Rất cám ơn bạn hoangtu. Xin trả lời bạn như sau:
- Việc thuê Công ty tư vấn, xin nhờ các nhà đầu tư thuê. Trên Diễn đàn ta chỉ có thể trao đổi với nhau để tìm ra giải pháp tốt mà thôi.
- Giá đóng cọc cao, phương án khó được chấp nhận. Vì thế ta phải nghĩ cách khác. Tôi nghĩ nên sử dụng cọc bê tông dự ứng lực, nhưng chỉ dùng một đoạn ống mà thôi. Phần dưới của ống cắm đinh mũ bê tông có mũi dài để dễ dàng đóng xuống cho ngập hết phần mũi và vành rộng để cột chống không thể lún sâu thêm được nữa. Phần trên của ống cắm ống thép để dễ dàng hàn các thanh thép. Tôi vừa mới đưa lên Diễn đàn Webdien.com bài: “Khung đỡ trong điện sóng biển” nói về vấn đề này. Rất mong bạn và các bạn trên Diễn đàn xem và góp ý để tôi sửa lại cho tốt hơn.
- Trước đó, ngày 03/12/2012 tôi cũng đã đưa bài: “Khả năng phát điện của năng lượng sóng biển?” lên Diễn đàn Webdien.com. Bài này có được sau khi tôi đã thu thập thêm được 509 bản tin dự báo sóng biển của Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương từ ngày 04/03/2012 đến hết ngày 30/11/2012. Rất mong bạn và các bạn trên Diễn đàn xem và góp ý để tôi sửa lại cho tốt hơn.
Bạn và các bạn trên Diễn đàn đã cung cấp cho tôi nhiều thông tin mới rất quý báu. Rất mong sự giúp đỡ của bạn và các bạn trên Diễn đàn.