Thêm 2 phương án về 3 loại điện cùng gắn trên khung đỡ điện sóng biển

Trong các bài trước đã tính thử khung đỡ có 7 hàng phao cho vững vàng, nhược điểm là độ cao của sóng sẽ giảm đi khi qua mỗi hàng phao, đến hàng phao thứ 7 sẽ giảm đi nhiều và vốn đầu tư cho công trình rất lớn. Để khắc phục các nhược điểm trên, trong bài này xin nêu thêm 2 phương án với số hàng phao ít hơn như sau:

1. Thêm 2 phương án với số hàng phao ít hơn:

1.1. Phương án khung đỡ chỉ có 3 hàng phao:

Sơ đồ khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển có 3 hàng phao như trong hình sau:

Khung đỡ chỉ có những cụm 4 cột chống, nhưng cần có cầu để vào khung đỡ nên có thêm 1 cụm 3 cột chống để làm thêm cầu chữ Y. Do chiều rộng khung đỡ đã thu hẹp bớt, lại có thêm điện gió và điện mặt trời trong tầng liên kết trên của khung đỡ nên chỉ tính chiều cao của phao là 2,6 m và các đinh mũ ở phía dưới cột chống cần dài hơn cho khung đỡ được vững chắc hơn. Nó chỉ có 3 hàng phao nhưng do chỉ dùng những cụm 4 cột chống nên chiều rộng của khung đỡ lên tới hơn 41 m. Do hàng phao thứ 1 và hàng phao thứ 2 so le với nhau nên sản lượng điện của hàng thứ 2 không kém nhiều so với hàng thứ 1. Hàng phao thứ 3 bị 2 hàng phao trước che sóng nên sản lượng điện sẽ giảm bớt nhiều hơn.

Khung đỡ thẳng góc với hướng của đường bờ biển tuy có số hàng phao ít hơn nhưng cũng có hình lượn sóng giống như bài trước nên không vẽ lại ở đây.

1.2. Phương án khung đỡ có 5 hàng phao:

Trong phương án khung đỡ có 3 hàng phao, nếu thấy lượng điện ở hàng phao thứ 3 không kém nhiều so với 2 hàng trước thì có thể cắm thêm 1 hàng các cụm 3 cột chống ở phía trước và gắn thêm những thanh thép dài 12 m để nối chúng lại với nhau sẽ trở thành khung đỡ có 5 hàng phao cho khung đỡ vững chắc hơn, sản lượng điện sẽ tăng thêm hơn 60% và giá thành phát điện sẽ giảm đi. Sơ đồ khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển có 5 hàng phao như trong hình sau:

Khung đỡ thẳng góc với hướng của đường bờ biển cũng chỉ cần cắm thêm 1 hàng 4 cột chống và gắn thêm những thanh thép dài 12 m để nối chúng lại với nhau là sẽ có khung đỡ hình lượn sóng với 5 hàng phao.

Nếu thấy lượng điện ở hàng phao thứ 5 không kém quá nhiều so với 2 hàng đầu tiên thì có thể cắm thêm 1 hàng các cụm 3 cột chống ở phía sau và gắn thêm những thanh thép dài 12 m để nối chúng lại với nhau sẽ trở thành khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển có 7 hàng phao như trong các bài trước. Đối với khung đỡ thẳng góc với hướng của đường bờ biển thì ta cắm thêm 1 hàng các cụm 4 cột chống và gắn thêm những thanh thép dài 12 m để nối chúng lại với nhau để trở thành khung đỡ có 7 hàng phao.

Vùng biển Thành phố Hồ Chí Minh đến Cà Mau hàng năm nhận được 160 triệu tấn phù sa của sông Cửu Long, thêm vào đó là phù sa của sông Đồng Nai từ nhiều triệu năm nay, lại thêm có dòng chảy biển dọc theo bờ khi suôi khi ngược nên phù sa sẽ lơ lửng theo dòng nước và lắng đọng xuống vùng đáy biển gần bờ. Vì vậy vùng đáy biển gần bờ có khả năng khá bằng phẳng và khó có khả năng còn đá ngầm. Hầu hết san hô phụ thuộc vào ánh sáng mặt trời và phát triển ở các vùng nước trong và nông, nhưng vùng biển này có nhiều phù sa nên không thuận lợi cho các loại san hô phát triển. Về mùa mưa dòng chảy biển dọc theo bờ trong vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau chảy theo hướng tây nam – đông bắc sẽ mang theo lượng phù sa không nhỏ của sông Cửu Long và sông Đồng Nai sang vùng biển Bình Thuận đến Vũng Tàu nên ta cũng có thể hy vọng rằng đáy biển trong vùng biển Bình Thuận đến Vũng Tàu cũng có khả năng khá bằng phẳng. Như vậy đáy biển trong vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau có khả năng rất thuận lợi cho việc cắm các cụm 3 hoặc 4 cột chống xuống đáy biển.

2. Điện sóng biển trong phương án khung đỡ chỉ có 3 hàng phao trên vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau còn có khả năng rẻ hơn thủy điện khá nhiều nữa hay không?

Khi giảm số hàng phao thì vốn đầu tư sẽ giảm đi nhiều nhưng sản lượng điện sẽ giảm bớt và giá thành phát điện sẽ tăng lên. Nên ta cần tính thử xem điện sóng biển còn có khả năng khá rẻ nữa hay không? Nếu điện sóng biển trong phương án khung đỡ chỉ có 3 hàng phao trên vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau có khả năng rẻ hơn thủy điện khá nhiều thì điện sóng biển khi khung đỡ có 5 hàng phao sẽ lại càng rẻ hơn. Vì vậy ta chỉ cần tính phương án khung đỡ chỉ có 3 hàng phao.

Với cách tính tương tự như trong bài trước nhưng với phao chỉ cao 2,6 m ta có các kết quả sau:

2.1. Sản lượng điện cho mỗi cụm điện sóng biển:

2.2. Tiềm năng 3 loại điện gắn trên khung đỡ điện sóng biển:

3 loại điện gắn trên các khung đỡ điện sóng biển trong vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau sẽ có tiềm năng như sau:

Sản lượng điện gió không giảm nhiều vì ngay trên khung đỡ chỉ có 3 hàng phao cũng có thể cắm thêm được 3 hàng cột điện gió nhỏ và các cột này đều cách nhau hơn 20 m.

Rất tiếc là do vốn đầu tư xây dựng đê để có thể lấn biển quá lớn nên chỉ làm được khi xây dựng cụm điện sóng biển hoặc đã chuyển sang khung đỡ có 5 hàng phao.

2.3. Điện sóng biển trên vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau khi khung đỡ chỉ có 3 hàng phao còn có khả năng rẻ hơn thủy điện khá nhiều hay không?

Suất đầu tư cho thủy điện tạm tính như của nhà máy thủy điện Sông Lô 6 là 9,891 tỷ đồng cho sản lượng điện 1 triệu KWh/năm thì ta có kết quả tính toán được như trong biểu sau:

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 kiểu hoàn toàn Việt Nam trên vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau khi làm theo phương án khung đỡ chỉ có 3 hàng phao còn có khả năng rẻ hơn khá nhiều so với thủy điện hay không?

Ngay cả phương án khung đỡ chỉ có 3 hàng phao thì điện sóng biển cũng đã có khả năng rẻ hơn thủy điện khá nhiều nên trong điều kiện vốn còn ít và để cho chắc ăn ta nên làm trước phương án này. Khi thấy lượng điện ở hàng phao thứ 3 không kém nhiều so với hàng phao đầu tiên thì nên cắm thêm 1 hàng các cụm 3 cột chống ở phía trước thành khung đỡ có 5 hàng phao cho khung đỡ vững chắc hơn, sản lượng điện sẽ tăng thêm và giá thành phát điện sẽ giảm đi. Nếu thấy lượng điện ở hàng phao thứ 5 không kém quá nhiều so với 2 hàng phao đầu tiên thì nên cắm thêm 1 hàng các cụm 3 cột chống ở phía sau thành khung đỡ có 7 hàng phao cho khung đỡ càng thêm vững chắc, sản lượng điện sẽ lại tăng thêm và giá thành phát điện sẽ lại thêm giảm bớt.

 

Chống lún cho khung đỡ

Trong mục 1.1 khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển có 3 hàng phao nhưng 2 bên có các cột chống cho khung đỡ vững chắc hơn. Nhưng ở nơi đáy biển là đất phù sa thì vành mũ của đinh mũ phải rộng như thế nào để khung đỡ không bị lún xuống?

Vùng ven biển Thành phố Hồ Chí Minh đến Cà Mau được phù sa của sông Cửu Long (160 triệu tấn/năm) và phù sa sông Đồng Nai lắng xuống từ bao đời nay nên có nhiều khả năng khá bằng phẳng và ít khả năng còn đá ngầm rất thuận lợi cho việc cắm các cụm 3 hoặc 4 cột chống xuống biển. Chỉ cần đóng nhẹ vào đầu từng cột chống là sẽ ngập hết đinh mũ và vành của nó sẽ áp sát vào đáy biển. Đối với vùng biển Bình Thuận đến Vũng Tàu tuy không trực tiếp có dòng chảy của các sông trên, nhưng khi có nhiều phù sa nhất là vào mùa mưa, khi đó gió tây nam thổi mạnh và dòng chảy biển cũng theo hướng đó sẽ đem phù sa sang vùng này, qua nhiều nghìn năm phù sa sẽ dày dần lên và rộng dần ra nên ta cũng có nhiều hy vọng với vùng đáy biển này. Việc cắm cho ngập hết đinh mũ rất dễ dàng nhưng vành mũ của đinh mũ cần phải rộng bao nhiêu để không thể lún sâu thêm được nữa? Xin phép tính thử một chút như sau:

Ở độ sâu 5 m thì nước biển ép lên 1 m2 đáy biển lực ép là hơn 5 tấn, tính ra lực ép lên 1 cm2 đáy biển là hơn: 5.000/10.000 = 0,5kg/cm2. Lực nâng lên hạ xuống tối đa của phao hình trụ tròn đường kính 6 m cao 2,6 m nửa nổi nửa chìm là 36,3 tấn, số cột chống nhiều hơn số phao nhưng ta vẫn tạm tính lực này tác động lên mỗi cột chống tối đa là 36,3 tấn. Mỗi cột chống chịu sức nặng của khung đỡ và các thiết bị gắn trên nó khoảng 10 tấn. Cộng cả 2 khoản này lại ta có lực nén tối đa lên mỗi ống bê tông dự ứng lực là: 36,3+10 = 46,3 tấn, dự phòng thêm các lực nén xuống khác có thể tác động lên cột chống nên tạm tính là 50 tấn. Cọc bê tông dự ứng lực đường kính 350 mm loại A do Công ty Cổ phần Bê tông ly tâm Thủ Đức có khả năng chịu tải dọc trục là 81 tấn, như vậy vẫn còn 31 tấn để dự phòng. Khi vành mũ của đinh mũ rộng 1 m2 thì đáy biển dưới nó chịu sức ép là: 50.000/10.000 = 5kg/cm2. Nếu vành mũ của đinh mũ có bán kính 2 m sẽ có diện tích là: 3,1416x2x2 = 12,566 m2 và lực ép của vành đinh mũ lên 1 cm2 đáy biển là: 5/12,566 = 0,398kg/cm2. Như vậy lực này còn nhỏ hơn lực ép của nước biển lên đáy biển. Nếu vành mũ của đinh mũ rộng như thế thì cắm 1 cột chống xuống biển nó cũng sẽ đứng thẳng, vậy có cần phải có 2 hàng cột chống ở 2 bên cùng các thanh liên kết gắn vào nó để đỡ khung đỡ nữa hay không? Vì như vậy sẽ giảm hẳn 755 cột chống, 755x4 = 3.020 thanh liên kết, và vốn đầu tư sẽ giảm đi nhiều. Sơ đồ khung đỡ lúc này sẽ như sau:



Trong khung đỡ này chỉ còn 2 cụm 4 cột chống nằm trên cầu chữ Y, các cụm gắn sẵn từ trên bờ khác đều là các cụm 3 cột chống nên việc cắm các cụm này xuống đáy biển sẽ dễ hơn nhiều.

 

Nếu ta làm thêm các khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển ngắn nối các khung đỡ thẳng góc với hướng của đường bờ biển lại với nhau thì ta sẽ lại có thêm rất nhiều điện, nhưng tôi chưa tính đến phương án này vì kết quả tính toán đã lớn lắm rồi. Khi làm như thế thì vùng biển có khung đỡ sẽ được chia thành rất nhiều ô hình chữ nhật và sóng biển khi vào đến gần bờ sẽ yếu bớt đi.