Chế tạo thiết bị chuyển đổi năng lượng sóng biển

Với mong muốn góp phần khai thác các nguồn năng lượng mới, tái tạo của biển phù hợp cho phát triển KT- XH, PGS.TS. Đặng Thế Ba cùng các cộng sự đã nghiên cứu phát triển các thiết bị chuyển đổi và sử dụng nguồn năng lượng quý‎ giá này,
Chế tạo thiết bị chuyển đổi năng lượng sóng biển
Sơ đồ cấu tạo của thiết bị chuyển đổi năng lượng sóng 

Hiện nay, trên thế giới các nghiên cứu về năng lượng sóng đang được triển khai mạnh ở nhiều nước tiến tiến trên thế giới. Trong thời gian vừa qua, nhóm nghiên cứu của khoa Cơ học kỹ thuật và Tự động hóa do PGS.TS. Đặng Thế Ba, trường ĐH Công nghệ, ĐH Quốc gia Hà Nội  làm Trưởng nhóm đã có những thành công bước đầu trong việc phát triển, chế tạo và thử nghiệm thiết bị chuyển đổi năng lượng sóng biển thành điện năng, tạo cơ sở cho phát triển khai thác nguồn năng lượng biển phục vụ các mục đích kinh tế xã hội và bảo vệ chủ quyền các vùng biển đảo của tổ quốc.

Trên thực tế,  nhu cầu năng lượng cho phát triển ngày càng tăng trong khi nguồn năng lượng hóa thạch dần cạn kiệt, gây nhiều tác dụng xấu đến môi trường. Vì vậy nghiên cứu sử dụng các nguồn năng lượng mới, tái tạo đang là xu thế tất yếu, trong đó có năng lượng sóng.Việt Nam là quốc gia biển với diện tích mặt biển lớn và bờ biển dài, giàu tiềm năng kinh tế cũng như năng lượng. Vì vậy, việc nghiên cứu chuyển đổi năng lượng sóng có nhiều ý nghĩa để phát triển các trạm năng lượng cho các vùng ven biển hải đảo; cung cấp điện cho các phao tín hiệu, các tàu neo đậu, các căn cứ hải quân.

Từ năm 2010, nhóm nghiên cứu tại Trường ĐHCN do PGS.TS Đặng Thế Ba với sự kết hợp của Viện Cơ học đã bắt đầu thực hiện những nghiên cứu về tiềm năng và công nghệ khai thác các nguồn năng lượng biển. Từ các kết quả nghiên cứu, các tác giả đã nhận thấy nước ta có tiềm năng rất lớn về nguồn năng lượng tái tạo từ biển. Bên cạnh đó là nhu cầu rất lớn và cấp thiết về điện năng cho các mục đích phát triển kinh tế xã hội cũng như an ninh và bảo vệ chủ quyền biển đảo.

Từ các nghiên cứu về tiềm năng năng lượng biển, nhóm nghiên cứu của PGS.TS. Đặng Thế Ba đã nhận thấy sự cần thiết phải nghiên cứu khai thác nguồn năng lượng trên biển này, đặc biệt là nguồn năng lượng sóng, nhằm mục đích cung cấp điện cho các nhu cầu phát triển kinh tế xã hội và an ninh trên các vùng biển đảo và có thể góp chung vào hệ thống điện lưới quốc gia.

 Nguồn năng lượng sóng này hoàn toàn phù hợp với các yêu cầu cụ thể về phát triển kinh tế biển của Việt Nam. Với lợi thế bờ biển dài; vùng biển rộng với nhiều vùng đảo có nhiều tiềm năng kinh tế, quốc phòng. Nhiều vùng có sóng và dòng triều quanh năm. PGS.TS. Đặng Thế Ba khẳng định, cũng giống nguồn năng lượng tái tạo khác như mặt trời và gió, sóng biển và dòng triều cũng như thủy triều là nguồn năng lượng vô tận có thể khai thác sử dụng. Ngoài ra, khi nghiên cứu khai thác nguồn năng lượng biển này, còn có thể kết hợp với các quy hoạch sử dụng và xây dựng công trình bảo vệ bờ biển.

Chế tạo thiết bị chuyển đổi năng lượng sóng biển
Thiết bị chuyển đổi năng lượng được thực hiện thí nghiệm tại Hồ Tây 

Bởi vì, trong nhiều trường hợp, năng lượng sóng hay dòng triều không được khai thác sử dụng lại chính là nguồn năng lượng phá hủy bờ và công trình biển. Mặt khác, với các hoạt động kinh tế tại các vùng biển và đảo xa, việc cung cấp các nguồn năng lượng khác thường gặp nhiều khó khăn với chi phí đắt, vì vậy nguồn năng lượng từ sóng biển hay dòng chiều là lựa chọn cần phải tính đến.

Với mong muốn góp phần khai thác các nguồn năng lượng mới, tái tạo của biển phù hợp cho phát triển kinh tế xã hội cũng như an ninh quốc phòng ở các vùng biển đảo của tổ quốc, nhóm nghiên cứu của PGS.TS. Đặng Thế Ba đã tiến hành các hoạt động nghiên cứu nhằm phát triển các thiết bị chuyển đổi và sử dụng nguồn năng lượng quý‎ giá này, đặc biệt là nguồn năng lượng sóng.

 

Sau ba năm nghiên cứu, phiên bản thử nghiệm thiết bị chuyển đổi năng lượng sóng biến sâu dạng phao đã hoàn thành. Phiên bản này đã được thử nghiệm  tại Hồ Tây (Hà Nội) và Sầm Sơn (Thanh Hóa). Đây là loại thiết bị có cơ cấu chuyển đổi năng lượng trực tiếp dạng phao, dùng máy phát điện tịnh tiến không lõi sắt. Kết cấu thiết bị có dạng phao kép, đảm bảo tính cơ động và phù hợp với môi trường khắc nghiệt cũng như điều kiện phức tạp.

Sau khi đã khảo sát các thông số kỹ thuật về sóng, các điều kiện tự nhiên và môi trường về địa hình cũng như nhu cầu kinh tế xã hội ở các vùng biển Việt Nam. Đến năm 2014 nhóm nghiên cứu đã bắt tay vào nghiên cứu phát triển và chế tạo chế tạo “Thiết bị chuyển đi năng lượng sóng biển sau thành điện”. Sản phẩm này có khả năng sử dụng sóng biển tạo ra điện.

Mục đích của nghiên cứu là đề xuất, tính toán, thiết kế và chế tạo thiết bị chuyển đổi năng lượng sóng biển sâu có cấu tạo không phức tạp, dễ chế tạo, dễ hoạt động, dễ triển khai, dễ bảo trì, bảo dưỡng, vận hành trong điều kiện của vùng biển sâu.

Để đạt được mục đích nêu trên, thiết bị đã phát triển có cấu tạo dạng phao kép (hai phao có liên kết với nhau) tự nổi trên mặt nước, giữ bằng neo mềm nên hoạt động không phụ thuộc thủy triều, ít tốn kém trong giải pháp công trình biển. Hai phao chuyển động tương đối với nhau do có kích thước và cấu tạo khác nhau theo nguyên lí hấp thụ năng lượng sóng.

Phao thứ nhất của thiết bị có bán kính phần nổi trên mặt nước đủ lớn để hấp thụ năng lượng sóng tốt và chuyển động cùng mặt sóng, nhưng đủ nhỏ so với bước sóng để đảm bảo nguyên lí hấp thụ điểm. Phao thứ hai có bán kính phần nổi trên mặt nước bé nên hấp thụ năng lượng sóng ít, vì thế có xu hướng đứng im so với mặt sóng và với phao thứ nhất. Ngoài ra để điều chỉnh các đặc trưng dao động của hai phao, tăng hiệu suất của thiết bị, đảm bảo các hoạt động của thiết bị ổn định hơn, thiết bị chuyển đổi năng lượng sóng biển sâu còn được đề xuất bao gồm thêm lồng gia tốc gắn với phao thứ nhất và đĩa gia tốc gắn với phao thứ hai được tính toán và thiết kế hợp lý.

Hai phao liên kết với nhau qua bộ phận chuyển đổi năng lượng là máy phát tịnh tiến để chuyển đổi trực tiếp năng lượng sóng thành năng lượng điện. Cơ cấu trục tiếp có ưu điểm là giảm tiêu hao cơ khí ở các bộ phận trung gian. Nam châm trong máy phát tịnh tiến là nam châm vĩnh cửu, cuộn dây trong máy phát tịnh tiến không có lõi sắt nên không phát sinh lực từ.

Máy phát có cấu tạo đơn giản, phù hợp để phần nam châm gắn với phao thứ nhất, còn phần cuộn dây gắn vào phao thứ hai. Khi phao thứ nhất chuyển động tương đối với phao thứ hai làm cuộn dây chuyển động tương đối so với nam châm phát sinh hiệu điện thế và là nguồn của máy phát. Với thiết kế này không mất năng lượng cho khởi động từ như các thiết kế trước đây, hiệu suất chuyển đổi tốt hơn. Khi chế tạo cũng không cần phải tạo độ kín nước cho thiết bị tại các vị trí liên kết, vì các phần này đã thiết kế để đưa lên trên mặt nước, giảm tổn hao do ma sát.

PGS.TS. Đặng Thế Ba cho biết, trên thế giới hiện nay, có nhiều nhóm đang nghiên cứu và phát triển thiết bị chuyển đổi năng lượng sóng, nhưng phần lớn cũng mới ở giai đoạn thử nghiệm do còn rào cản kỹ thuật, công nghệ. Vì vậy, nhóm nghiên cứu cũng đang tiếp tục phát triển để từng bước hoàn thiện và có thể sớm đưa vào ứng dụng cho những mục đích cụ thể khác nhau..

H. Anh 

Chủ đề :

khcn

 
List comment
 
 
Phát triển thành công công nghệ cảnh báo người ngã qua camera
icon

Các nhà khoa học tại Trường ĐH Công nghệ, ĐH Quốc gia Hà Nội đã phát triển một phương pháp đơn giản tích hợp vào camera thông thường để hỗ trợ phát hiện tình huống người bị ngã, góp phần cấp cứu và phục hồi sau tai nạn cho người cao tuổi.

 
 
Nhà khoa học tìm cách trồng cây diêm mạch trong vùng đất ngập mặn
icon

Sử dụng kỹ thuật chỉ thị phân tử, nhóm nghiên cứu đã lựa chọn và đánh giá kiểu gene diêm mạch để thử nghiệm với từng mức độ mặn khác nhau và các vùng đất ngập mặn tại  Nam Định, Hải Phòng và Sóc Trăng.

 
 
3 sáng kiến nổi bật của EVN trong năm 2020
icon

Trong năm 2020 vừa qua ngành điện lực có nhiều sáng kiến ứng dụng KH&CN góp phần nâng cao hiệu quả quản lý hệ thống và chăm sóc khách hàng.

 
 
Nhà khoa học Việt sáng chế gieo sạ lúa kết hợp bón phân theo hàng
icon

Nhóm nghiên cứu của Học viện Nông nghiệp Việt Nam do Tiến sĩ Nguyễn Thanh Hải dẫn đầu đã bắt tay vào nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy gieo sạ lúa kết hợp bón phân theo hàng với sự trợ giúp của khí nén.

 
 
Công nghệ xử lý nước thải góp phần giải quyết thực trạng ô nhiễm nguồn nước
icon

Nhằm góp phần giải quyết thực trạng ô nhiễm nguồn nước đang ngày một nghiêm trọng tại Việt Nam, nhiều công nghệ xử lý nước thải tiên tiến hiện đã và đang được áp dụng ở nhiều địa phương từ các đơn vị nhận chuyển giao.

 
 
Bất ngờ với cô giáo phát minh ra máy khử men cho chè
icon

 “Máy khử men cho chè làm giảm vị đắng chát của chè mới” là đề tài nghiên cứu khoa học được cô giáo Chu Thị Mai Ly thực hiện trong 6 tháng, cung cấp giải pháp hữu ích cho các cơ sở sản xuất, chế biến chè xanh khô.

 
Sản xuất cát nhân tạo từ xỉ lò cao nhà máy luyện gang
icon

Nhờ các kết hợp nhiều công nghệ đã giúp thành phẩm cát nhân tạo từ xỉ lò cao có chất lượng và đặc tính có thể thay thế cát tự nhiên trong xây dựng.

 
Thầy giáo Vật lý 'ẵm giải thưởng' 100 triệu đồng từ đam mê nghiên cứu khoa học
icon

Theo thầy Liêm, với sản phẩm nghiên cứu này, học sinh có thể biết được trực quan về các thông số, cũng hiểu được sự quy đổi ra các đơn vị khác nhau của áp suất bởi áp suất có nhiều đơn vị khác nhau.

 
Nghiên cứu vật liệu y sinh 3D của các nhà khoa học Việt
icon

Trong bối cảnh ung thư xương, bệnh lý cơ xương khớp, chấn thương thể thao, tai nạn lao động… khiến hàng triệu người có nguy cơ tàn phế, phương pháp phẫu thuật thay xương nhân tạo ra đời đã góp phần thay đổi cuộc đời của nhiều bệnh nhân.

 
Nghiên cứu nuôi cấy vật liệu phục vụ kỹ thuật ghép gân
icon

Từ nhiều năm nay, các nhà khoa học của Trung tâm mô phôi, Trường Đại học Y Hà Nội đã nghiên cứu rất nhiều công nghệ y sinh để phục vụ cho các kỹ thuật ghép thay thế trong đó có vật liệu ghép gân.