Thủy năng

Wednesday, June 15, 2005

Khai thác năng lượng dòng thuỷ triều

Trên thế giới hiện nay, năng lượng tái tạo ngoài biển đã trở thành nguồn năng lượng mới quan trọng. Ở Anh, tuabin dòng thuỷ triều, đập thuỷ triều, thiết bị khai thác năng lượng sóng, và tuabin gió ngoài khơi, phương án nào cũng có thể cung cấp không dưới 20% nhu cầu điện năng của cả nước, trong đó một số phương án còn có khả năng cung cấp nhiều hơn nữa. Trước mắt, có vẻ như gió ngoài khơi vẫn là phương án chính được lựa chọn, tuy nhiên công nghệ dòng thuỷ triều và năng lượng sóng hiện đang phát triển nhanh chóng.

Khắp nơi trên thế giới, gió ngoài khơi đang được coi là phương án lựa chọn chính. Đến nay, trên 100 MW công suất nguồn đã được lắp đặt tại Liên hiêp châu Âu, trong đó công trình lớn nhất từ xưa đến nay là dự án Horns Rev trải dài ngoài khơi cách bờ biển Đan Mạch từ 14 đến 20 km, với 80 tuabin công suất 2 MW. Nhiều dự án khác cũng đã được lên kế hoạch. Cụ thể như chương trình đầy tham vọng của Đức, mà mục tiêu là đến năm 2030, sẽ lắp đặt được 10 GW công suất gió ngoài khơi, cung cấp tới 25% điện năng của cả nước. Cộng hoà Ailen cũng có kế hoạch đầy tham vọng là xây dựng trạm phát điện gió công suất 520 MW với 200 tuabin gió đặt ngoài khơi bờ biển Co Wicklow. Theo ước tính, tài nguyên năng lượng gió trên toàn lãnh thổ Liên hiệp châu Âu có thể lên tới khoảng 900 TWh mỗi năm.

Các dự án năng lượng sóng và năng lượng thuỷ triều

Năng lượng sóng cũng lớn không kém, tuy nhiên cho đến nay, phương án này còn ít được triển khai. Phong trào rộ lên vào những năm 1970, tuy nhiên sang những năm 1980, chương trình năng lượng sóng đã bị đình lại sau khi xảy ra một số hoàn cảnh không thuận, rồi người ta tranh luận, đánh giá các chi phí có thể xảy ra. Giờ đây, sau 20 năm trì hoãn, một số dự án mới lại được đưa ra. Công ty Wavegen đã lắp đặt thiết bị “cột nước dao động” (oscillating water column - OWC) công suất 500 kW trên đảo Islay và hiện đang triển khai một thiết bị khai thác năng lượng sóng ngoài khơi. Công ty cũng tài trợ một nhóm gồm ba thiết bị ngoài khơi và có kế hoạch lắp đặt thiết bị đầu tiên vào năm 2004 ở vùng nước nông, cỡ công suất là 1 MW. Trong khi đó, công ty Ocean Power Delivery hiện đang triển khai một hệ thống nổi trên mặt nước mang tên Pelamis dạng ống có khớp nối với nhau, giống như con “rắn biển” (sea snake). Công ty có kế hoạch lắp đặt ngoài khơi thiết bị qui mô đầy đủ, dài 30 m, công suất 750 kW, có thể là trung tâm thử nghiệm năng lượng sóng này sẽ được đặt tại Orkneys. Ý đồ cuối cùng là có một “trại năng lượng sóng” (tương tự như các trại năng lượng gió hiện nay) gồm 40 tổ máy công suất 50 MW. Ngoài ra, Sea Power International đang triển khai một hệ thống hồ chứa nổi thu sóng biển để sử dụng tại vùng biển Scotland.

Việc khai thác năng lượng sóng cũng tiến triển nhanh ở khắp nơi trên thế giới. Cụ thể như thiết bị nguyên mẫu công suất 20 kW mang tên “Wave dragon” (Rồng sóng) của Đan Mạch hiện đang được thử nghiệm ngoài biển mà bước tiếp theo là dự án nhằm xây dựng một hệ thống công suất 10 MW ở vùng biển sâu vào năm 2006. Thiết bị bao gồm hai tường phản xạ sóng để tập trung sóng trào lên bức tường dốc rồi đổ vào hồ chứa, cột nước tạo ra sẽ được sử dụng để làm quay tuabin. Người Đan Mạch cũng tiến theo hướng mới với “Mặt phẳng sóng” (Waveplane), theo đó sóng với độ cao khác nhau được dồn vào một chuỗi các kênh, tạo ra dòng xoáy làm quay tuabin. Trong khi đó, người Hà Lan lại đang triển khai loại thiết bị mới mang tên chiếc “Đu sóng Acsimet” (Archimedes Wave Swing). Chiếc đu này bao gồm một số buồng không khí hình nấm, dâng lên hạ xuống theo sóng và bơm không khí qua tuabin để phát ra điện.

Tuy nhiên, không phải chỉ có ở châu Âu người ta mới quan tâm đến năng lượng sóng một cách nghiêm túc. Ở Ô xtrâylia, thiết bị nguyên mẫu tường phản xạ loại mới công suất 300 kW của hãng Energetech hiện đang được thử nghiệm tại Port Kimbla, cách Sidney 100 km về phía nam. Đây là một thiết bị loại “cột nước dao động” (OWC), tuy nhiên thay vì loại tuabin hai chiều Wells, người ta sử dụng tuabin tốc độ chậm, góc nghiêng cánh thay đổi được, nên hiệu suất cao hơn. Theo Energetech, các biến thể đầu tiên của thiết bị của họ sẽ phát ra điện năng với giá thành 10 cent/kWh, còn đối với thiết bị thế hệ sau giá sẽ chỉ còn là 4 cent/kWh. BC Hydro ở Canađa đã quyết định sử dụng phiên bản của thiết bị này cho một dự án công suất 100 MW tại Vancouver. Trong khi đó tại Mỹ, Aqua Energy Group đang có kế hoạch về một dự án sóng công suất 1 MW đặt tại Neah Bay, bang Washington. Theo công ty này, năng lượng sóng ngoài khơi có tiềm năng lớn, có thể thoả mãn 5% đến 10% tổng nhu cầu điện năng tại Mỹ trong vòng 20 năm tới. Nhật Bản cũng không hề chậm chân trong lĩnh vực này. Họ đã nghiên cứu từ nhiều năm nay và đã lắp đặt một số tổ máy OWC trên đập chắn sóng. Nhật cũng có một bè thử nghiệm năng lượng sóng nổi mang tên “Cá voi dũng mãnh” (Mighty Whale).

Phương án chính thứ ba lắp đặt ngoài khơi là năng lượng thuỷ triều. Đã có thời người ta nghĩ rằng phương cách chính để khai thác năng lượng thuỷ triều là xây dựng đập lớn chắn ngang qua cửa sông sâu có thuỷ triều, triều lên thì giữ nước lại, sau đó để nước chảy trở lại qua tuabin, tương tự như ở các nhà máy thuỷ điện. Khoảng 20% điện năng ở Anh có thể được cung cấp từ các đập loại này. Tuy nhiên xây dựng các công trình đập này lại quá tốn kém (có thể lên tới 10 tỉ bảng Anh đối với đập Severn, công suất 8 GW, cung cấp được khoảng 6% nhu cầu điện năng ở Anh), lại tác động xấu đến môi trường trên diện rộng nên hiện nay phương án này không được quan tâm theo đuổi nữa. Một ý tưởng khác được đưa ra, đó là xây dựng các hồ chứa có đập bao quanh ngoài biển, tại vùng nước nông thay vì đập tại cửa sông sâu, như vậy có thể sẽ rẻ hơn và ít tác động hơn về môi trường. Công ty Tidal Electric (Mỹ) đã đi theo hướng “đầm phá thuỷ triều” (tidal lagoon) này. Họ đã lập kế hoạch về ba dự án ngoài khơi xứ Wales: một dự án 30 MW gần Fifoots Point trong vùng eo biển Bristol, một dự án 30 MW tại vịnh Swansea và một dự án điện thuỷ triều lớn hơn nhiều, 423 MW tại North Wales.

Tuy nhiên hiện nay một phương án khác đã được mở ra, đó là sử dụng dòng thuỷ triều, tức là dòng nước theo chiều ngang chứ không phải là triều lên xuống. Ý tưởng thiết kế này đang được khảo sát ở nhiều nơi trên thế giới. Mặc dầu còn ít được triển khai nhất so với các năng lượng tái tạo khác của biển, nhưng triển vọng của năng lượng dòng thuỷ triều lại rất sáng sủa.

Công nghệ dòng thuỷ triều ở Anh

Dòng thuỷ triều đáng kể có ở nhiều nơi, cấu trúc địa hình khiến dòng nước chảy nhanh hơn, tốc độ lên tới 2 m/s cũng là tương đối phổ biến. Có nhiều phương cách khai thác dòng chảy này. Trong đa số các trường hợp, phương cách được quan tâm chú ý hơn cả là sử dụng các thiết bị tương tự như tuabin gió, nhưng được cố định bằng cách nào đó vào đáy biển.

Cho đến nay, Anh vẫn đi đầu triển khai theo ý tưởng này, mà chủ yếu là công trình tiên phong, ban đầu do IT Power thực hiện. Với sự hỗ trợ của Scottish Nuclear và NEL, hồi năm 1994, IT Power đã xây dựng và thử nghiệm một nguyên mẫu nhỏ, loại hai cánh, công suất 10 kW tại eo Corran Narrows vùng biển Loch Line (gần Fort William, Scotland). Thiết bị được buộc lỏng giữa một chiếc thuyền phao và một kết cấu neo dưới đáy biển. Sau đó, IT Power đã thành lập công ty Marine Current Turbines Ltd (MCT) để triển khai một phiên bản thiết kế mới của tuabin “Seaflow”, nhưng được lắp trực tiếp dưới đáy biển. Năm 2002, MCT bắt đầu thử nghiệm một thiết bị công suất 300 kW tại Lynmouth, ngoài khơi North Devon, với sự hỗ trợ của Bộ công thương Anh và EU. Theo MCT, bước tiếp theo sẽ là triển khai một kiểu máy lớn hơn mang tính thương mại, công suất 600 kW hoặc lớn hơn. Bước tiếp theo, mục tiêu sẽ là xây dựng một dàn tuabin “trại dòng thuỷ triều” công suất 10 MW.

Cơ sở của công nghệ này là sử dụng cọc đơn, gồm một ống thép chôn trong lỗ khoan dưới đáy biển, trên đó lắp tổ máy tuabin hai hoặc ba cánh. Người ta đã xác định rằng để có thể khai thác một cách kinh tế, cần có tốc độ dòng triều đỉnh 2 – 2,5 m/s, độ sâu trong khoảng từ 20 đến 35 m, và cho đến nay đã xác định được rất nhiều địa điểm có nhiều khả năng thích hợp trên bờ biển bao quanh nước Anh cũng như ở các nơi khác trên thế giới.

Điều đáng chú ý là năm 2003, mặc dầu đã có những đề xuất trước đây trong thời gian dài về xây dựng đập thuỷ triều trên cửa sông Severn, Bộ công thương Anh đã cấp vốn cho một công ty mới thành lập - Tidal Hydraulic Generators, để triển khai và thử nghiệm năm nguyên mẫu tuabin dòng thuỷ triều, mà theo kế hoạch sẽ lắp đặt các tuabin này dưới đáy cửa sông Severn, ở khoảng giữa hai cây cầu đường bộ. Phần chính trong thiết kế là các tuabin kiểu cánh quạt đường kính 8 m lắp trên một chiếc khung đủ nặng để đứng vững trên lòng sông ở dưới sâu 40 m. Đơn vị triển khai dự án này (trụ sở tại Pembrokeshire) đã thử nghiệm một phiên bản tuabin tại Milford Haven. Tidal Hydraulic Generators thành lập năm 2000 với mục tiêu triển khai ý tưởng này cũng như các ý tưởng khác về phát điện bằng cách khai thác dòng thuỷ triều.

Dự án này, ngoài sự tài trợ của Bộ công thương Anh còn nhận được sự ủng hộ của Nghị viện xứ Wales, có Trường đại học Cardiff phối hợp thực hiện. Nếu tiến triển tốt, dự án sẽ mở đường cho việc xây dựng một công trình nguyên mẫu, trong đó có một khung đặt cố định dưới đáy biển Severn để đỡ năm tuabin. Công ty tư vấn kỹ thuật và quản lý Babtie Group đã giành được hợp đồng thiết kế các tuabin.

Không phải đơn vị triển khai nào cũng đi theo hướng các hệ thống kiểu cánh quạt. Chẳng hạn như Engineering Business, một công ty kỹ thuật ngành biển trụ sở tại Northumbria, cũng đã triển khai một số ý tưởng đáng chú ý. Ban đầu, họ triển khai một hệ thống mà họ đặt tên là “cột nước chủ động”, thực chất là một biến thể của ý tưởng cột nước dao động, tuy nhiên thiết bị khai thác năng lượng sóng lại có các cánh ngầm sử dụng để biến dòng thuỷ triều theo chiều ngang thành chuyển động theo phương thẳng đứng. Sau đó công ty này đã triển khai một ý tưởng thiết kế mới mang tên Cá đuối (Stingray), tựa như chiếc thuyền cao tốc có cánh ngầm song song ngập trong nước để khai thác năng lượng dòng thuỷ triều. Năm 2002, nguyên mẫu công suất 150 kW, nặng 185 t, cánh dài 15 m đã được thử nghiệm ngoài khơi quần đảo Shetland, với sự tài trợ của Bộ công thương Anh; trong quá trình thử tại hiện trường vào mùa hè năm 2003, người ta đã thu thập được thêm nhiều dữ liệu. Engineering Business nói họ đang triển khai chương trình 5 năm nhằm thiết kế, chế tạo và lắp đặt một nhà máy điện công suất 5 MW.

“Rochester Venturi” (ống venturi Rochester) lại là một ý tưởng mới nữa, do Geoff Rochester thuộc Trường hoàng gia Luân Đôn sáng chế. Thiết bị này hướng dòng thuỷ triều vào một đường ống thu hẹp, tạo ra độ giảm áp và gây tác dụng bơm. Hiện tượng này được sử dụng để đẩy một lượng nước tương đối nhỏ chạy quanh một mạch vòng nước thứ cấp, làm quay tuabin. Theo các nhà triển khai thiết bị thì có thể duy trì dòng chảy thứ cấp này trong một phần đáng kể của chu kỳ thuỷ triều, do vậy hiện tượng đỉnh nhọn công suất ra sẽ giảm đi rất nhiều so với khi sử dụng đập thuỷ triều. Điều này có nghĩa là với cùng một sản lượng điện, công suất nguồn có thể nhỏ hơn, chu kỳ làm việc dài hơn, do vậy nâng cao khả năng dự án tự đứng vững được về mặt kinh tế. Công ty này nói rằng, nếu căn cứ vào các thử nghiệm ở qui mô mô hình thì có thể biến 20% tổng năng lượng tiêu tán trong ống venturi Rochester (RV) thành điện năng.

Công ty điện RV được thành lập để khai thác ý tưởng này. Họ đang lên kế hoạch thử nghiệm một nguyên mẫu nhỏ trên bờ sông, gần Grimsby, và tiếp sau đó sẽ là một phiên bản công suất 2 MW. Họ khẳng định rằng thiết bị qui mô đầy đủ có thể sản xuất điện năng với giá thành từ 2 đến 10 xu Anh/kWh, còn đối với những địa điểm tốt nhất thì chỉ ở mức khoảng 2 đến 3 xu Anh/kWh.

Cuối cùng cũng nên lưu ý rằng GS Stephen Salter, người đi tiên phong trong lĩnh vực năng lượng sóng, cũng đã triển khai một ý tưởng về thiết bị dòng thuỷ triều mang tên “Polo”. Thiết bị này là một tuabin nước trục đứng, lắp trên một kết cấu hình xuyến nổi trên mặt nước, cánh tuabin chìm sâu dưới nước. Ở qui mô đầy đủ, vòng xuyến sẽ có đường kính 50 m, cánh tuabin sẽ ở độ xâu 20 m. Thiết bị này theo thiết kế sẽ có tổng trọng lượng 600 t và có thể đạt công suất 12 MW.

Nghiên cứu khai thác năng lượng thuỷ triều ở các nước khác

Trong số những dự án khai thác dòng thuỷ triều tiến xa nhất phải kể đến thiết bị kiểu cánh quạt do một consortium các công ty Na Uy triển khai, trong đó có Statoil và ABB. Trên cơ sở hệ thống tương tự đang được Marine Current Turbines (MCT) thử nghiệm tại Devon, thiết bị này có kết cấu như chiếc tuabin gió và đã được lắp đặt dưới đáy biển gần Kvalsund tại mỏm vùng Bắc Cực của Na Uy. Công suất của thiết bị nguyên thuỷ chỉ là 300 kW. Thiết bị kích thước đầy đủ Hammerfest Strom sẽ có cánh quạt, cánh dài tới 15 - 16 m, lắp trên trụ đặt dưới đáy biển. Khi triển khai đầy đủ, tổng cộng sẽ có tới 20 trạm được bố trí cách chiếc cầu hiện có khoảng 80 m về phía tây. Theo công ty này thì chỉ cần dành chiều sâu 17 m là đủ để không ảnh hưởng tới giao thông đường thuỷ.

Trong khi đó ở ngoài nước, có vẻ như công nghệ Anh Quốc đang tạo được bước đột phá. Tháng 5/2003, Ban giám sát thành phố San Francisco đã phê duyệt kế hoạch lắp đặt và thử nghiệm một nguyên mẫu thiết bị Hydro Venturi của công ty RV tại khu vực Vịnh, gần cầu Cổng Vàng. Theo phát biểu của công ty RV thì một khi triển khai đầy đủ, khu vực này sẽ có một dàn các venturi, chiều ngang là 1000 m, có thể cung cấp 452 GWh mỗi năm.

Khác với hướng thiết kế cánh quạt trục ngang truyền thống được MCT và ABB/Statoil ưa chọn, nhiều công ty triển khai theo hướng tuabin trục đứng. Cụ thể như EU đã tài trợ cho một nghiên cứu về khả năng phát điện bằng dòng thuỷ triều tại eo Messina, giữa đảo Sicilia và phần đất liền nước ý, với việc sử dụng các tuabin trục đứng. Nghiên cứu này đề xuất bố trí 100 tuabin trục đứng dưới đáy biển, ở độ sâu 100 m.

TS Alexander Gorlov thuộc Trường đại học Northeastern (Boston, Mỹ) còn tỏ ra tham vọng hơn khi phát triển ý tưởng thiết kế những thiết bị đặt xa hơn ngoài biển để khai thác dòng hải lưu. Ông là nhà thiết kế và người sở hữu bằng sáng chế chiếc “Tuabin cánh quạt Gorlov”, một biến thể của tuabin gió Darrieus. Hiện nay các nguyên mẫu nhỏ đã qua bước thử nghiệm và TS Gorlov đang tính đến những ứng dụng qui mô lớn ở ngoài khơi, cụ thể là đã lập một dự án trên dòng hải lưu Gulf Stream. TS Gorlov lưu ý rằng dòng Gulf Stream mỗi giây chuyển một lượng nước xấp xỉ 80 triệu m3 nước qua vùng Miami, gấp 50 lần dòng chảy của tất cả các dòng sông trên thế giới cộng lại. Tốc độ dòng nước trên bề mặt đôi khi còn hơn 2,5 m/s. Động năng tổng của dòng Gulf Stream gần Florida lên tới công suất xấp xỉ 65 GW.

Công ty Blue Energy (Canađa) đã triển khai ý tưởng hàng rào thuỷ triều, theo đó các tuabin trục đứng hình chữ H được lắp trên một kết cấu dạng môđun. Trên cơ sở hợp đồng ký kết với Bộ Năng lượng Philippin năm 1998, Blue Energy hiện đang triển khai một nhà máy trình diễn, dự kiến phát được công suất 50 MW vào giai đoạn dòng triều đỉnh, công suất trung bình 30 MW. Bước tiếp theo trong kế hoạch của công ty là một nhà máy có công suất đỉnh 1000 MW, công suất trung bình 600 MW lắp trên đường nối hai hòn đảo. Blue Energy cũng đang thăm dò ý tưởng về một dự án lớn hơn nữa, đó là hàng rào thuỷ triều dài 4 km giữa các đảo Samar và Dalupiri tại eo biển San Bernardino. Nhà máy điện này sẽ có công suất tổng là 2.200 MW khi dòng triều lớn nhất (công suất trung bình là 1.100 MW).

Đáng lưu ý là Blue Energy còn có một số ý tưởng nữa còn lớn lao hơn nhiều. Để hoàn thành việc liên kết chuỗi các đảo Philippin này sẽ phải tốn tới 38 tỉ bảng Anh, nhưng sẽ mang lại khoảng 25 GW công suất nguồn. Công ty cũng tìm đến những địa điểm tiềm năng ở nhiều nơi khác trên thế giới, kể cả tại Anh.

Tài nguyên năng lượng thuỷ triều ở Anh

Các dự án lớn trên cho thấy triển vọng của phương án khai thác dòng thuỷ triều là rất lớn. Anh Quốc đang đứng vị trí cao trong cuộc đua sử dụng năng lượng này. Qua khảo sát, đã xác định được 106 địa điểm có triển vọng về năng lượng thuỷ triều, trong đó 80% nằm ở vùng bờ biển bao quanh miền Britain (gồm Scotland, Wales và xứ Anh). Những địa điểm tốt nhất thường nằm giữa các hòn đảo hoặc gần các bờ biển cắt xẻ mạnh, nơi có dòng triều lớn. Theo ước tính nêu trong báo cáo của ETSU hồi năm 1993, nếu khai thác được tất cả các địa điểm ở Anh có dòng thuỷ triều thì sản lượng điện phát ra có thể đảm bảo tới 20% nhu cầu điện năng ở Anh.

Nhóm khảo sát dòng thuỷ triều tại Trường đại học Robert Gordon (thành phố Aberdeen, Scotland) hiện đang tiến hành đánh giá tác động môi trường, tài nguyên, cũng như các nghiên cứu tối ưu hoá khác nhau. Nhóm này lưu ý rằng do tuabin thuỷ triều ngập trong nước và ở ngoài tầm mắt nên ít có vấn đề về ảnh hưởng tới cảnh quan như đối với các trại năng lượng gió. Tuy nhiên cũng có thể có một số vấn đề đáng kể liên quan tới môi trường và hình thái học động thực vật.



Theo: Thông tin QLNĐ số 3/2005

Lâm Đồng xây dựng cùng lúc 22 thuỷ điện vừa và nhỏ

Một hệ thống thủy điện vừa và nhỏ (công suất từ 2 MW - 24 MW) đến 22 nhà máy với tổng công suất lên đến 235 MW (bằng một nửa thủy điện lớn thứ hai cả nước Yaly ở bắc Tây Nguyên, sau Hòa Bình) đang được UBND tỉnh Lâm Đồng cho triển khai xây dựng đồng loạt trên địa bàn tỉnh này.

Có gần 20 doanh nghiệp đã và đang tham gia vào xây dựng hoàn chỉnh hệ thống thủy điện trên với tổng số vốn đầu tư lên đến trên 4.300 tỉ đồng - để bán điện cho EVN (Tổng công ty diện lực VN), tại 22 điểm trên hệ thống suối lớn ở khắp địa bàn Nam Tây Nguyên, từ cao nguyên Langbian (1.500 m) đến vùng trũng Cát Tiên (300 m so với mặt biển).

Sở Công nghiệp Lâm Đồng cho biết với hệ thống thủy điện dồi dào như trên, mỗi ngày tỉnh có thể thu vào được 100 triệu đồng tiền thuế tài nguyên nước mà các nhà máy sử dụng để phát điện, khi tất cả đi vào hoạt động.

Tuy nhiên, UBND tỉnh cho biết, trên địa bàn tỉnh còn đến 38 điểm trên hệ thống suối nằm ở vùng sâu vùng xa có thể đặt nhà máy thủy điện, với tổng công suất không dưới 130 MW, và với tiến độ như hiện tại khả năng trong vòng hai năm tới nhà đầu tư sẽ có mặt, bởi đầu tư thủy điện hiện được xem là lĩnh vực “ăn chắc” nhất hiện nay (chỉ chừng 1 triệu USD/MW, và điện luôn được đón mua, bởi VN đang báo động thiếu điện).

Được biết, hiện trên địa bàn Lâm Đồng có 7 nhà máy thủy điện lớn đã và sắp hoạt động: Đa Nhim (160 MW), Đại Ninh (300 MW), Hàm Thuận - Đạ Mi (472MW), Đồng Nai 3 và 4 ( 588 MW). Và cũng chính tỉnh này là nơi ra đời nhà máy thủy đầu tiên ở VN: thủy điện Ankroet(1945), và Đa Nhim (1961).



Theo: Theo Tuổi Trẻ

Wednesday, June 08, 2005

Links on Tidal Energy

Tidal Electric

http://www.tidalelectric.com/technology.html

Marine Turbine

http://www.marineturbines.com/technical.htm


Blue Energy
http://www.bluenergy.com/tidal.html

Wave Energy
http://www.waveenergy.no

WaveGen
http://www.wavegen.com/

Strathclyde Course

http://www.esru.strath.ac.uk/EandE/Web_sites/01-02/RE_info/Tidal%20Power.htm

Research Papers

http://www.dti.gov.uk/energy/renewables/publications/pubs_hydro.shtml

Tidal Power System

http://reslab.com.au/resfiles/tidal/text.html

E-Tide

http://www.e-tidevannsenergi.com/

Movie!

http://www.statoil.com/statoilcom/HMS/SVG03272.NSF/0/FAAE95A3CF92C077C1256E600045AA7E?OpenDocument#

IEA Ocean Energy

http://www.iea-oceans.org/index1.htm

Tuesday, June 07, 2005

Important links

Small Hydro
http://www.small-hydro.com/

UK Mini-hydro guide
http://www.british-hydro.org/mini-hydro/

World Commission on Dams
http://www.dams.org/
http://www.dams.org/report/contents.htm

HydroPower Foundation
http://www.hydrofoundation.org/

US Hydropower Program
http://hydropower.inel.gov/

National Hydropower Association
http://www.hydro.org/

IEA Hydro
http://www.ieahydro.org/

Hydro Tours
http://fwee.org/Tours.html

National Geo

Thursday, June 02, 2005

Thủy điện tích năng - giải pháp mới cho nguồn điện VN


Thượng nguồn sông A vương, chuẩn bị xậy dựng thủy điện A Vương
TTCN - Nhu cầu sử dụng điện trong những năm gần đây đang tăng đều ở mức độ trung bình 14% mỗi năm. Như vậy việc xây dựng một nguồn điện ổn định, đáp ứng được nhu cầu sử dụng trong sản xuất và sinh hoạt của người dân là vô cùng quan trọng và cấp thiết. Hiện nay, giải pháp tốt nhất và gần như duy nhất là xây dựng các nhà máy thủy điện tích năng (pumped storage power plant).

Khác biệt so với thủy điện thông thường

Với thủy điện thông thường, người ta xây đập ngăn sông cho nước dâng cao thành một hồ chứa khổng lồ (ví dụ như hồ Hòa Bình trên sông Đà kéo dài gần 200km), rồi nước được cho chảy xuống hạ lưu làm quay tuôcbin máy phát điện.

Thủy điện tích năng có hai hồ chứa nước ở độ cao khác nhau, thường là chênh nhau vài trăm mét. Hồ chứa có thể được tạo thành bằng việc ngăn sông bằng đập, hay khoét sâu vào lòng đất tạo thành hồ trên một khu đất bằng phẳng, hay có thể là một hồ nước sẵn có như hồ thủy điện Hòa Bình; vào lúc thấp điểm điện năng dư thừa được sử dụng để bơm nước lên hồ trên cao.

Ngược lại, vào lúc cao điểm nước được cho chảy từ hồ trên xuống hồ dưới để quay máy phát điện giống như nhà máy thủy điện thông thường. Nhà máy phát điện được xây dựng dưới lòng đất giữa hai hồ trên và dưới.

Tuyến đường hầm dẫn nước chịu áp lực cao làm bằng bêtông hoặc thép cũng đi xuyên trong lòng đất từ hồ trên đến nhà máy và từ nhà máy xuống hồ dưới. Ở giữa hai tuyến ống đó, một máy bơm - phát địện hỗn hợp được dùng cho cả việc bơm nước lên cao (khi được nối với nguồn điện) và phát điện (khi cho nước chảy từ trên xuống làm quay tuôcbin).

Ưu điểm

Vị trí dự kiến xây dựng thủy điện Sơn La trên sông Đà
Với thủy điện tích năng, các hồ chứa chỉ cần tích nước đủ cho việc sử dụng trong một vài giờ nên có diện tích nhỏ (dưới 1km2), giảm thiểu tác động đến môi trường tự nhiên và sinh thái trong xây dựng nhà máy. Hơn nữa sau khi chứa đủ nước rồi thì lượng nước đó cứ lên xuống tuần hoàn giữa hai hồ, dòng chảy của sông sau đó vẫn như trước khi có nhà máy.

Ngoài hai hồ chứa, tất cả công trình khác đều nằm trong lòng đất nên ít có tác động đến cảnh quan xung quanh. Ngoài ra, thủy điện tích năng là phương án dự trữ năng lượng an toàn và tiết kiệm nhất. Giả sử một trong các nguồn điện gặp sự cố thì chỉ cần ba phút sau khi nhấn nút khởi động là có thể cho điện hòa lưới; trong khi với các loại nguồn khác như nhiệt điện phải cần hàng giờ hay vài ngày để khởi động một nhà máy.

Đó là chưa kể đến tài nguyên nước mà thiên nhiên ban cho chúng ta, chỉ việc đầu tư xây dựng ban đầu mà không tốn chi phí cho nhiên liệu như các nguồn năng lượng khác. Với việc đưa nhà máy thủy điện tích năng vào lưới điện quốc gia, hiệu suất sử dụng của các nhà máy khác sẽ tăng lên, việc các nhà máy phải chạy không tải hay đóng mở liên tục sẽ không còn nữa (do điện năng khi thừa đã được sử dụng để bơm nước lên cao), dẫn đến hiệu quả của toàn bộ mạng lưới được nâng lên rõ rệt.

Bơm nước lên và cho chảy xuống lại sẽ có tổn thất năng lượng, vậy có hiệu quả kinh tế không? Đúng, sẽ có tổn thất năng lượng, nhưng nếu ta biết rằng giá thành điện năng vào giờ thấp điểm (khi bơm nước lên cao) chỉ bằng 1/3 giá vào giờ cao điểm (khi phát điện) thì sẽ thấy được hiệu quả kinh tế của nó. Nhưng quan trọng hơn việc tính toán hiệu quả kinh tế của riêng nhà máy là tác động của nó đến hiệu suất chung của toàn bộ hệ thống điện.

Kinh nghiệm của Nhật Bản

Sơ đồ minh họa nhà máy thủy điện tích năng
Nhật Bản có rất nhiều nhà máy thủy điện tích năng, các nhà máy này tạo ra gần 70% tổng điện năng do thủy điện tạo ra. Nguồn năng lượng để bơm nước chủ yếu do các nhà máy nhiệt điện và điện nguyên tử cung cấp.

Trong các nghiên cứu gần đây về ngành điện của VN, các chuyên gia Nhật đã đề xuất giải pháp sử dụng thủy điện tích năng để giải quyết vấn đề chênh lệch nhu cầu sử dụng điện giữa giờ thấp điểm và cao điểm.

Tổng công ty Điện lực VN đang nghiên cứu tính khả thi của việc đưa vào sử dụng nhà máy thủy điện tích năng với sự trợ giúp về tài chính và kỹ thuật của Tổ chức Hợp tác quốc tế Nhật Bản (Japan lnternational Cooperation Agency - JICA).

Từ tháng 12-2002, các chuyên gia Nhật và VN đã bắt tay vào việc khảo sát thực địa các địa điểm tiềm năng sau khi xác định vị trí sơ bộ trên bản đồ. Trong số 38 địa điểm tiềm năng, 10 địa điểm có triển vọng nhất đã được khảo sát lần thứ nhất và sáu trong số đó được tuyển chọn cho việc khảo sát lần hai vào cuối tháng 5-2003.

Cùng lúc đó việc mô phỏng toàn bộ hệ thống điện của VN bằng máy tính cũng đã được các chuyên gia Nhật Bản hướng dẫn thực hiện. Cuối tháng bảy, trong hội thảo báo cáo kết quả nghiên cứu tại Hà Nội, các chuyên gia Nhật khẳng định thủy điện tích năng hoàn toàn thích hợp với hệ thống điện và hiện trạng sử dụng điện của VN.

Theo Bộ Công nghiệp VN, nhà máy thủy điện tích năng đầu tiên sẽ được xây dựng tại khu vực xã Vinh Quang, huyện Vinh Thanh, tỉnh Bình Định từ năm 2006-2010, công suất dự kiến 1.000MW (bằng một nửa công suất Nhà máy thủy điện Hòa Bình trên sông Đà).

TS. PHAN HỮU DUY QUỐC

EVN nghiên cứu xây dựng thủy điện tích năng

Sơ đồ minh họa nhà máy thủy điện tích năng
Tổng Công ty Điện lực Việt Nam (EVN) đang nghiên cứu việc xây dựng nhà máy thủy điện tích năng với sự trợ giúp của các chuyên gia Nhật Bản nhằm tối ưu hóa đầu tư phát triển nguồn điện ở Việt Nam.

Theo EVN, nếu như so với thủy điện thông thường phải xây đập ngăn sông cho nước dâng cao thành một hồ chứa khổng lồ thì thủy điện tích nước chỉ làm hai hồ chứa nước ở độ cao khác nhau, thường chênh nhau vài trăm mét. Vào lúc thấp điểm, điện năng dư thừa được sử dụng để bơm nước lên hồ trên cao. Ngược lại, vào lúc cao điểm, nước được chảy từ hồ trên xuống hồ dưới để phát điện.

Với thủy điện tích năng, các hồ chứa chỉ cần tích đủ nước cho việc sử dụng trong một vài giờ nên có diện tích nhỏ (dưới 1km2), giảm thiểu tác động đến môi trường tự nhiên và sinh thái trong xây dựng nhà máy.

Trong Chiến lược phát triển ngành điện Việt Nam, bên cạnh nguồn nhiệt điện khí và nhiệt điện than, Chính phủ sẽ ưu tiên phát triển thủy điện, nhất là các công trình có lợi ích tổng hợp như cấp nước, chống lũ, chống hạn... Như vậy, trong khoảng 20 năm tới, Việt Nam sẽ xây dựng các nhà máy thủy điện tại hầu hết những nơi có khả năng để đạt tổng công suất từ 13.000 đến 15.000MW.

Tuy nhiên, thủy điện lại phụ thuộc vào nguồn nước cũng như phụ thuộc vào sự thất thường của thủy văn. Điển hình như các hồ Hòa Bình, Thác Bà, Trị An năm nay điều kiện thủy văn không thuận lợi nên sản lượng thủy điện huy động trong 5 tháng đầu năm chỉ chiếm 20,1% toàn hệ thống, giảm gần 10% so với cùng kỳ năm trước.

Theo VNA

Thủy điện tích năng - giải pháp mới cho điện VN

Mô hình nhà máy thuỷ điện Ea Krông Rou, Ninh Hoà, Khánh Hoà.

Tổng công ty điện lực VN (EVN) vừa hoàn chỉnh bản quy hoạch về thuỷ điện tích năng để trình Bộ Công nghiệp. Thuỷ điện tích năng ra đời sẽ giải quyết được bài toán thiếu điện lúc cao điểm và thừa điện giờ thấp điểm như hiện nay.

Tại cuộc họp hôm qua giữa EVN và nhà tài trợ và tư vấn - Cơ quan hợp tác quốc tế Nhật Bản (JICA), các chuyên gia đã thống nhất đề xuất 3 địa điểm phù hợp nhất để xây dựng nhà máy thủy điện tích năng đầu tiên tại Việt Nam, là: Phù Yên Đông và Phù Yên Tây (huyện Phù Yên, tỉnh Sơn La) và Bắc Ái (tỉnh Ninh Thuận). Mỗi dự án có công suất khoảng 1.200 MW, chi phí khoảng 700-800 triệu đôla.

3 địa điểm trên được chọn từ 38 địa điểm trên cả nước, căn cứ vào các chỉ tiêu như kinh tế nhất, rẻ nhất, di dân ít nhất, tác động môi trường ít nhất... Trong số đó, các chuyên gia đánh giá Phù Yên Đông là có chỉ tiêu kinh tế tốt hơn, và đề nghị nghiên cứu trước, phục vụ dự án tiền khả thi và dự án khả thi. Cũng theo bản quy hoạch do JICA tư vấn, dự kiến nhà máy sẽ được xây dựng vào năm 2018.

Nhu cầu sử dụng điện trong những năm gần đây đang tăng cao, đặc biệt khó khăn là chênh lệch giữa giờ cao điểm (đỉnh) và giờ thấp điểm quá lớn. Thực chất việc xây dựng các nguồn điện mới chỉ nhằm đáp ứng yêu cầu của giờ cao điểm, trong khi các giờ thấp điểm lại bị lãng phí rất lớn. Đỉnh của biểu đồ phụ tải hiện nay là khoảng 19h. Sau 2008, dự kiến đỉnh này sẽ dịch chuyển sang buổi trưa.

Một thực tế khác là trong khi các nhà máy thuỷ điện có cánh dẫn tuabin, có thể điều chỉnh công suất lẫn tần số rất nhạy, thì các nhà máy nhiệt điện (hoặc điện hạt nhân) lại điều chỉnh khó khăn hơn nhiều. Vào lúc thấp điểm, nhà máy vẫn phải hoạt động, và tổn hao điện năng "vô ích".

Thủy điện tích năng ra đời sẽ giải quyết bài toán vừa thừa, vừa thiếu ở trên: tận dụng điện năng "vô ích" ở các nhà máy nhiệt điện vào giờ thấp điểm, để sản sinh điện vào giờ cao điểm.

Ông Lê Quang Minh, phó Ban Thẩm định của EVN cho biết: Khác với nhà máy thuỷ điện nằm là trên dòng sông, thuỷ điện tích năng không cần nằm trên sông. Chỉ cần có vị trí phù hợp, chẳng hạn một đoạn suối, đủ để đắp một cái đập. Phía trên đó (khoảng vài trăm mét), người ta sẽ đào một cái hồ tạo thành thuỷ điện tích năng. Hồ có thể có dung tích rất nhỏ, do vậy không tốn nhiều diện tích, không "kén" địa điểm như với nhà máy thuỷ điện. Nước theo hồ đổ xuống đường ngầm, đi qua nhà máy (thường nằm ngầm trong núi) và chảy xuống hồ nhân tạo phía dưới.

Vào lúc thấp điểm, người ta sẽ chuyển điện dư thừa từ các nhà máy nhiệt điện (hoặc điện hạt nhân) ở gần đó để bơm nước từ hồ thấp lên hồ cao của thuỷ điện tích năng. Đến giờ cao điểm, hồ tích năng sẽ xả nước để phát điện, bổ sung cho dòng điện quốc gia.

Như vậy, giữa các nhà máy điện đã hình thành một hệ thống. Chính vì lý do này mà nhà máy thuỷ điện tích năng phải được xây dựng gần nhà máy nhiệt điện, đường dây 500 kV, gần phụ tải lớn hoặc gần nhà máy điện nguyên tử. Hiện tại, cả 3 vị trí được chọn ở trên đều nằm gần đường dây 500 kV Bắc Nam, để có thể đấu vào khi cần thiết.

Một nhà máy thuỷ điện tích năng chỉ chạy 5-7 tiếng mỗi ngày vào giờ cao điểm. Do vậy dung tích hồ không cần quá lớn, giảm thiểu tác động đến môi trường xung quanh trong khi xây dựng nhà máy. Nước được đưa tuần hoàn giữa hai hồ nên ảnh hưởng không nhiều đến dòng chảy. Ngoài hai hồ chứa, tất cả công trình khác đều nằm trong lòng đất nên ít có tác động đến cảnh quan chung quanh.

Với việc đưa nhà máy thủy điện tích năng vào lưới điện quốc gia, hiệu suất sử dụng của các nhà máy nhiệt điện (hay điện hạt nhân) sẽ tăng lên, nâng cao hiệu quả của toàn bộ hệ thống.

Tuy nhiên, ông Minh cũng cho biết phải chờ đến cuối năm nay, khi EVN trình Chính phủ phê duyệt Quy hoạch phát triển điện lực Việt Nam giai đoạn 6 (từ 2005 đến 2015, có xét triển vọng đến 2025-2030), EVN mới chính thức kiến nghị sẽ xây dựng thuỷ điện tích năng vào thời điểm nào, ở đâu là hợp lý.

Thuận An