Trong nhiều năm gần đây, nhiều quốc gia trên thế giới đã phát minh và sử dụng các loại thiết bị để khai thác năng lượng sóng biển - nguồn năng lượng tái tạo, thân thiện với môi trường. Tuy vậy các thiết bị này chưa được sử dụng nhiều tại Việt Nam do chưa phù hợp với chế độ sóng của vùng biển nước ta. Nhóm nghiên cứu của Viện Khoa học Năng lượng (Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam) đã sáng tạo ra thiết bị giải quyết được vấn đề này.
 |
| Thiết bị được thử nghiệm trên biển Nghi Sơn (Thanh Hóa). |
Sóng biển là một trong những nguồn năng lượng sẵn có, dồi dào, bền vững và thân thiện với môi trường. Do đó, ngày càng có nhiều thiết bị được chế tạo để tận dụng năng lượng từ sóng biển. Các nghiên cứu này chủ yếu được thực hiện bởi các quốc gia có tiềm năng về năng lượng sóng biển lớn với chiều cao sóng biển trung bình từ 2 - 8m. Trong khi đó, chiều cao sóng trung bình tại nước ta chỉ khoảng 0,3 đến 2m.
Thay mặt nhóm tác giả, ông Nguyễn Bình Khánh - Viện Khoa học Năng lượng cho biết: “Qua nghiên cứu, chúng tôi đã thiết kế thiết bị phát điện từ sóng biển phù hợp với chế độ sóng biển của Việt Nam. Cụ thể, mô hình hoạt động theo nguyên lý trạm thủy điện có hồ chứa bằng cách tạo độ chênh cột nước và dòng chảy qua tuabin để phát điện. Với nguyên lý này thì thiết bị duy trì tương đối ổn định cột nước, lưu lượng phát điện. Ngoài ra tuabin được thiết kế theo nguyên lý làm việc của tuabin thủy điện giúp cải thiện hiệu suất khai thác năng lượng sóng biển”.
Cụ thể, thân thiết bị là một khoang kín có dạng hình hộp, bên trong chia thành hai khoang gồm khoang nạp và khoang xả, cánh quay của máy phát điện được bố trí ở lân cận cửa xả của khoang nạp. Thiết bị có khả năng nổi và được giữ nổi trên mặt nước biển bởi hệ thống phao.
Khi phần thứ nhất của một chu kỳ sóng biển tới cửa nạp của khoang nạp, cơ cấu nạp được mở ra, nước biển đi vào trong khoang nạp, dâng lên và chảy vào trong khoang xả rồi lại tiếp tục dâng lên. Khi phần thứ hai của một chu kỳ sóng biển tới phần bề mặt bên của khoang xả nằm dưới cửa nạp của khoang nạp, cơ cấu xả được mở ra. Nước biển trong khoang nạp chảy qua khoang xả rồi cùng với nước biển trong khoang xả chảy ra qua cơ cấu xả đang mở làm tuabin quay liên tục trong một chu kỳ sóng biển để phát ra điện năng một cách liên tục và tương đối ổn định. Các phao nổi được neo cố định vào đáy biển và có thể điều chỉnh lên xuống theo sự thay đổi của mực nước biển trong ngày, giúp thiết bị được định vị ở vị trí thích hợp trên biển, vận hành với hiệu suất cao nhất.
Thiết bị đã được vận hành thử nghiệm tại vùng biển Nghi Sơn tỉnh Thanh Hóa. Thiết bị được thiết kế, vận hành với phạm vi chiều cao sóng không lớn, từ 0,3 - 1,5m, công suất khoảng 300W. Hiệu suất của thiết bị có thể đạt tới 45% và vùng làm việc hiệu quả nhất khi sóng tới có chu kỳ từ 3s đến 6s.
Để bảo đảm sử dụng được lâu dài trong điều kiện tiếp xúc với nước biển, tuabin được làm từ nguyên liệu chống ăn mòn, máy phát điện được bảo vệ cách nước, vỏ thiết bị được phủ sơn chống ăn mòn theo quy định của các thiết bị, công trình biển. Nếu được bảo dưỡng định kỳ, thiết bị có tuổi thọ lên đến 10 năm.
Giải pháp này đã được Cục Sở hữu trí tuệ (Bộ Khoa học và Công nghệ) cấp Bằng độc quyền giải pháp hữu ích số 2-0001903, công bố vào tháng 12/2018.