Sơ đồ cơ học máy phát điện bằng dòng chảy thủy triều

KS Doãn Mạnh Dũng

Dòng chảy thủy triều là dòng chảy hình thành do sức hút  chính từ mặt trăng. Thủy triều có 2 chiều lên và xuống. Cao độ thủy triều thay đổi theo khoãng cách tương đối giữa mặt trăng, mặt trời và trái đất. Ở Việt Nam  có biên độ thủy triều không cao, nên tiềm năng về năng lượng thủy triều thấp so với nhiều nơi trên thế giới. Ở Bắc bộ, biên độ thủy triều tăng dần từ Hòn Dấu đến Cửa Ông, mang đặc trưng nhật triều và cao nhất khoãng 5 m, có khi đạt đến 5,5m. Ở Nam Bộ, bờ biển phía Đông từ Vũng Tàu đến Cà Mau mang đặc trưng bán nhật triều với biên độ cao nhất đến 5m.

Nhiều nơi trên thế giới có biên độ thủy trường rất lớn. Thủy triều cường có thể đạt đến 17 m ở vịnh Fundy bờ phía Đông  Canada. Vì vậy việc đưa ra mô hình  sử dụng nguồn năng lượng thủy triều là cần thiết cho con người.

Sơ đồ cơ học cho một máy phát điện thủy triều

Máy phát điện bằng thủy triều  phải có cơ chế tiếp nhận dòng chảy theo 2 chiều ngược nhau. Về cơ học, mô hình máy phát điện bằng dòng chảy 2 chiều sẽ sử dụng mô hình cơ học của máy phát điện bằng dòng chảy 1 chiều và thêm bộ biến đối chiều quay khi trống quay đổi chiều.

Bộ biến đổi chiều quay sử dụng kết cấu cơ học. Nó gồm 3 bánh răng hình côn. Bánh răng hình côn số 1  đưa động năng vào hộp chuyển đổi. Bánh răng số 2 và số 3 là những bánh răng quay tự do và đối diện nhau để đổi hướng chuyển động. Có cần gạt giữa bánh răng số 2 và số 3. Cần gạt gắn với trục chỉ cho phép chuyển theo hướng 1 chiều. Cần gạt kết nối với bánh răng số 2 hoặc số 3 để tiếp nhận năng lượng.   Bộ chuyển đổi chiều quay đặt tại vị trí phía trước  bộ phận ly hợp. Như vậy toàn bộ hệ thống từ đầu vào bộ ly hợp đến máy phát điện đều ổn định với chiều quay định sẳn.

Để trống quay có thể quay được 2 chiều, lưỡi nhận lực đặt trên trống quay cần thiết kế có mô hình cân bằng khi nhận lực theo cả 2 chiều. Sự cân bằng này có thể làm ảnh hưởng đến công suất của máy phát điện với loại chỉ nhận năng lượng  từ 1 chiều.

Để thuận lợi cho việc ứng dụng, việc tính toán ở đây dựa trên tiêu chuẩn cơ bản có đường kính 2m và sâu 2 m. Tiêu chuẩn này giúp vận chuyển trống quay và các phụ kiện với giá thành rẽ nhất vì đưa vào được công-ten-nơ. Các trống có thể xếp chồng lên nhau để có thể có độ sâu 2m, 4m và 6 m… Chúng có kết cấu đặc biệt để có thể kết nối với nhau.

Với tốc độ dòng chảy 1 m/s, sử dụng độ sâu 2 m thì cần máy phát điện 14 KW, với độ sâu 4m thì cần máy phát điện 28 KW. Theo độ sâu mà công suất máy phát điện tăng lên cho mỗi cụm máy phát điện.

Trong năng lượng tái tạo, nhược điểm lớn nhất là sự không cân bằng giữa cung và cầu. Vì hệ thống tích trữ điện rất cao nên con người đang có hướng sử dụng nguồn điện thu được sản xuất ra sản phẩm trung gian. Khi cần năng lượng sẽ sử dụng sản phẩm trung gian để tạo ra điện. Giải pháp đang được quan tâm hiện nay là việc điện phân nước để có sản phẩm hydro và ô xy.