NĂNG LƯỢNG THỦY TRIỀU
C. Hàng rào thủy triều
IV. Hiện trạnh sử dụng năng lượng thủy triều
5. Một số thiết kế cải tiến
1 Hệ thống Fraunhofer :
➢ Ý tưởng được lấy từ một chiếc thuyền đánh cá. Nguyên lý hoạt động tương tự như phương pháp sử dụng piston.
➢ Tiềm năng : Người ta ước tính hệ thống này có thể cung cấp khoảng 20 MWh điện chỉ với 15 cent cho mỗi kWh.
2 Thiết bị kiểu hàu biển ( Oyster Machine ) :
➢ Phần lớn thiết bị nằm bên dưới đáy biển chỉ nhô ra phần nhỏ trên bề mặt để tiếp xúc với sóng biển .
➢ Thiết bị sử dụng công nghệ thủy lực, nó
chuyển năng lượng sóng vào bờ thành điện.
Chiều rộng dao động khoảng 18m được lắp với piston.
3 Phao nPower WEC :
Hệ thống được neo vào đáy đại dương và các phao nổi trên bề mặt. Chuyển động nhấp nhô tạo ra điện qua các piston.
➢ Tiềm năng : Thiết kế này được đánh giá hoàn toàn khả thi trong tương lai về mặt thương
mại. Cạnh tranh được với các nhà máy điện truyền thống như than và cho giá thành rẻ.
4 Tế bào mặt trời nổi trên biển :
➢ Đây là máy phát điện hỗn hợp sử dụng năng lượng mặt trời và năng lượng sóng biển.
➢ Tiềm năng : Với việc sử dụng cả năng lượng mặt trời và năng lượng sóng giúp thiết bị này tăng thêm 20% năng lượng thu được so với chỉ có một hệ thống được triển khai trên cùng một vị trí.
Năng lượng từ sự chênh lệch nồng độ muối
❖ Năng lượng thẩm thấu là năng lượng có sẵn từ sự khác biệt về sự chênh lệch nồng độ muối giữa nước biển và nước sông .
❖ Hiện nay có hai phương pháp khả thi để khai thác nguồn năng lượng này là phương pháp electrodialysis
ngược (RED) và phương pháp áp suất thẩm thấu
chậm (PRO). Cả hai quá trình dựa trên thẩm thấu với dụng cụ màng ion . Các chất thải chính của quá trình này là nước lợ.
❖ Các công nghệ để khai thác nguồn năng lượng này đã được chứng minh trong điều kiện phòng thí nghiệm. Và nó đang được phát triển vào sử dụng thương mại tại Hà Lan (RED) và Na Uy (PRO).
❖ Trước kia phương pháp này gặp trở ngại lớn chi phí của các màng ion là rất cao. Ngày nay, với sự ra đời của các màng thẩm thấu rẻ tiền bằng nhựa polyethylen dựa trên một biến đổi điện, làm cho nó phù hợp cho việc sử dụng thương
mại. Và với tiến bộ của khoa học kỹ thuật, các phương pháp khác đã được đề xuất và đang được phát triển như phương pháp dựa trên công nghệ tụ điện 2 lớp và phương pháp dựa trên áp suất hơi khác biệt.
Nhà máy điện thử nghiệm khai thác năng lượng từ sự chênh
lệch nồng độ muối ở Na Uy
Tổng quan về nguồn năng lượng
❖ Năng lượng do sự chênh lệch độ mặn là một loại năng lương tái tạo có thể dùng để thay thế cho các loại năng lương truyền thống bằng cách sử dụng các quá trình tự nhiên để tạo ra năng lượng. Việc sử dụng nguồn năng lượng này không gây ô nhiễm hoặc phát thải khí carbon dioxide
phát thải. Và với việc sử dụng độ chênh lệch độ mặn để tạo ra năng lượng thì cơ bản không có chi phí về nguyên liệu.
❖ Năng lượng do sự chênh lệch độ mặn dựa vào việc sử dụng các nguồn năng lượng của sự khác biệt áp suất thẩm thấu giữa nước ngọt và nước biể. Áp suất thẩm thấu là tiềm năng hóa học của sự đậm và loãng dung dịch muối.
Tiềm năng.
❖ Một nghiên cứu năm 2012 của trường đại học Yale đã kết luận rằng việc thu năng lượng hiệu quả nhất bằng phương pháp PRO ta sẽ thu được 0,75 kWh / m 3 trong khi lượng năng lượng tiềm tàng là 0,81 kWh /
m 3 có nghĩa là hiệu quả khai thác tối đa của phương pháp này là khoảng 91,0%.
Một số phương pháp khai thác năng lượng do chênh lệch nồng độ muối
❖ Phương pháp áp suất thẩm thấu chậm (PRO)
❖ Phương pháp Electrodialysis ngược (RED)
❖ Phương pháp điện dung.
❖ Phương pháp chênh lệch áp suất hơi: chu kỳ mở và chu trình hấp thụ làm lạnh (chu kỳ đóng) .
❖ Ao mặt trời.
❖ Ống nano Boron nitride.
Phương pháp áp suất thẩm thấu chậm (PRO)
❖ Đây là phương pháp phổ biến nhất để khai thác năng lượng từ sự chênh lệch nồng độ muối. Phương pháp này được nghiên cứu và chứng minh hiệu quả trong cả phòng thí nghiệm lẫn thực tế sản xuất.
❖ Trong vòng PRO nước biển được bơm vào một buồng áp lực có áp suất thấp, buồng bên kia chứa nước ngọt, ngăn cách giữa 2 buồng là 1 màng bán thấm ion. Do có sự chênh lệch áp suất nên nước ngọt di chuyển qua màng ion bán thấm và lượng
nước trong buồng chứa nước mặn tăng dần. Khi lượng nước trong buồng nước mặn tăng tạo ra áp suất để tuabin quay để tạo ra điện.
Sơ đồ nguyên lý cơ bản của PRO
Phương pháp Electrodialysis ngược (RED)
❖ Electrodialysis đảo (RED) là
phương pháp khai thác năng lượng từ sự khác biệt về nồng độ muối giữa nước biển và nước sông. Thực tế là sự khác biệt về nồng độ muối giữa nước biển và nước sông.
❖ Trong phương pháp này nước biển và nước sông được cho qua một chồng xen kẽ nhau các màng trao đổi cation và anion. Sự khác về hóa học và nống độ các ion giữa nước mặn và nước ngọt tạo ra một điện áp trên mỗi màng trao đổi ion.
Màng trao đổi cation và anion có sự chênh lệch điện áp, từ đó ta thu
được năng lượng từ sự chênh lệch này.
Một trạm năng lượng dùng công nghệ RED
Sơ đồ nguyên lý của phương pháp RED
Ao mặt trời
Nguyên lý hoạt động của ao mặt trời
Ao mặt trời trên thực tế
Có thể tác động tiêu cực về môi trường
❖Môi trường biển và sông có sự khác biệt rõ ràng về chất lượng nước, cụ thể là độ mặn. Mỗi loài thực vật và động vật thủy sản đều đã thích nghi với một môi trường nhất định và mỗi loài này thường phát triển mạnh nhất trong một môi trường nước cụ thể. Các sản phẩm thải chủ yếu của công nghệ chênh lệch độ mặn là nước lợ. Việc xả nước lợ vào vùng biển xung quanh, nếu được thực hiện với số lượng lớn và đều đặn, sẽ gây ra biến động độ mặn. Thay đổi độ mặn trong môi trường nước có thể dẫn đến những hiện tượng tiêu cực trong hệ thủy sinh của khu vực.
❖Tác động của các hệ sinh thái nước lợ trên có thể được giảm thiểu bằng cách bơm ra biển và thải ra lớp nước giữa để tránh ảnh hưởng đển lớp nước bề mặt và lớp đáy.