MỎ THAN XANH” VÔ TẬN
PHAN 2. PHAN 2. CAC KIỂU TRẠM PHÁT ĐIỆN THỦY TRIỂU
“Thủy triểu lên rồi! Thủy triểu lên rồi!” cùng với tiếng reo vang của mọi người là hình ảnh sóng lớn cuồn cuộn dâng lên, bọt sóng bắn tung
trắng xoá. Bên tai là âm thanh ầm ẩm, mỗi lúc mỗi lớn, giống như tiếng trống vang đội trước trận đánh, đỉnh tai nhức óc. Trên mặt sông mù mịt bỗng xuất hiện một con đường màu trắng nhanh chóng dịch chuyển về
41
phía Tây, hình thành nên một bức tường nước cao ngất, giống như hàng vạn con ngựa đang phi tới. Đây chính là cảnh tượng chứng kiến được ở sông Tiển Đường thuộc Chiết Giang.
Hàng nghìn năm nay, sông Tiền Đường với những cảnh tượng triểu cường vô cùng kỳ lạ, không biết đã làm nghiêng ngả biết bao nhiêu du khách tới đây.
“Bát nguyệt thập bát triểu, tráng quan thiên hạ vô”? Đây là câu thiên cổ của nhà thơ đời Tống - Tô Đông Pha khi nói về cảnh triểu cường trên sông Tiển Đường vào mùa thu, và đây cũng là những câu tả thực hay nhất về thủy triểu trên sông Tiền Đường. Thủy triểu trên sông Tiền Đường là một kỳ quan thiên nhiên nổi tiếng của Trung Quốc, là hiện tượng thủy triểu dâng lên hạ xuống mang tính chu kỳ ở lưu vực sông Tiền Đường thuộc địa phân tỉnh Chiết Giang.
1. Thủy triểu va các dạng thủy triéu
Thủy triểu là hiện tượng thủy văn khi mặt nước dâng lên rồi rút xuống mang tinh chu kỳ. Có người gọi thủy triểu là “hơi thở của biển” cũng thật hợp lý.
Tại sao biển lại có thể “thở” theo giờ giấc, thủy triểu vì sao lại có thể dâng lên rồi rút xuống đúng giờ giấc?
Hóa ra, giữa Trái Đất, Mặt Trăng và Mặt Trời có tồn tại lực vạn vật hấp dẫn. Vì Mặt Trăng cách Trái Đất gần, nên lực hấp dẫn giữa Mặt Trăng,
và Trái Đất lớn hơn khoảng 2 lần so với lực hấp dẫn giữa Mặt Trời và Trái Đất. Đồng thời, Trái Đất quay quanh Mặt Trời, Mặt Trăng cũng quay quanh Trái Đất, chuyển động vòng sinh ra lực ly tâm. Chất điểm? trong
? Dịch nghĩa: Cơn thủy triểu ngày 18 tháng 8, hùng vĩ không đâu bằng.
* Chất điểm hoặc khối điểm là lý thuyết chỉ một khái niệm vật lý về những vật có khối
lượng đáng kể nhưng kích thước có thể bỏ qua trong quá trình khảo sát các tính chất vật lý của chúng. Chất điểm là một đối tượng của vật lý.
42
NANG LƯỢNG MỚI nước biển ở mỗi vùng biển cũng chịu tác động của lực hấp dẫn thiên thể và tác dụng của lực ly tâm sinh ra từ chuyển động vòng, chúng hợp lại thành lực hấp dẫn thủy triểu (Tidal force).
lức độ cao được lực
thủy triểu nâng lên
ó oa Lye quán tính
Vòng tròn ngang +:- Trọng lực
trờn lý thuyết —ằ- Luc dang thủy triểu
Hinh 1.7. So đồ thủy triểu trái đất.
Nguyên nhân dẫn đến thủy triểu chủ yếu là do lực hấp dẫn thủy triểu của Mặt Trăng và Mặt Trời, trong đó chủ yếu là lực hấp dẫn thủy triểu của Mặt Trăng. Thủy triểu là hiện tượng tự nhiên do mặt biển chịu tác động của lực hấp dẫn thủy triểu của hai thiên thể Mặt Trăng và Mặt Trời, xuất
hiện sự thay đổi mang tính chu kỳ, mặt biển mỗi ngày đêm lại có hai lần thủy triểu dâng lên rồi rit xudng.
Thủy triểu và sóng không giống nhau, nó là một dạng chuyển động của nước biển. Sự chuyển động của nước biển do thủy triểu dẫn đến có hai loại: Một loại là nước biển chuyển động thẳng lên xuống, tức là thủy triểu dâng lên rồi hạ xuống; một loại khác là bể ngang mặt biển chuyển động, tức là dòng thủy triểu, nó được sinh ra từ sự dâng lên rồi hạ xuống của thủy triểu. Thủy triểu và dòng thủy triểu là anh em sinh đôi, đều có quy luật nhất định.
Vi dia hình và vị trí địa lý của bờ biển khác nhau, tình hình khí tượng khác nhau, nên tình hình thủy triéu và chu kỳ lên xuống cũng không giống
nhau, thủy triểu có 3 đạng như sau:
43
Thay triéu bán nhật, một ngày xuất biện hai lần thủy triểu cao và hai lần thủy triểu thấp, sự chênh lệch thủy triểu giữa lan cao và lần thấp đầu tiên và chênh lệch thủy triểu giữa lần cao và lần thấp thứ hai gần như giống nhau, thời gian của quá trình thủy triểu đâng lên và quá trình thủy triểu rút xuống cũng tương tự nhau, déu diễn ra trong khoảng 6 tiếng. Thủy triểu ở phần lớn các biển thuộc Trung Quốc đểu là dang thủy triểu bán nhật (nửa ngày).
'Thủy triểu cả ngày, trong một ngày chỉ diễn ra một lần thủy triểu đãng lên rồi rút xuống. Ví dụ như ở khu vực Vịnh Bắc Bộ là khu vực thủy triểu cả ngày điển hình trên thế giới.
Thủy triểu hỗn hợp, trong một ngày điễn ra hai lần thủy triểu dâng cao và thủy triểu rút xuống, nhưng chênh lệch thủy triểu giữa hai lấn này tương đối lớn, thời gian của quá trình thủy triểu dâng lên và rút xuống cũng không giống nhau.
Dù là dạng thủy triểu nào chăng nữa thì trong một tháng âm lịch luôn xảy ra hai đợt thủy triểu lớn và hai đợt thủy triểu nhỏ. Ở những vùng eo biển hay những nơi giao nhau giữa sông và biển, do vị trí địa lý và những, nhân tế địa hình nên chênh lệch thủy triểu sẽ rất lớn. Chênh lệch thủy triểu ở vịnh Hàng Châu và trên sông Tiền Đường có thể lên đến khoảng 9 m, là những nơi có hiện tượng thủy triểu lớn và nổi tiếng thế giới.
Bạn có biết
Thủy triểu là hiện tượng nước biển dâng lên rúi xuống mang tính chu kỳ. Đến một thời gian nhất định, nudc bién dang lên rất nhanh, xuất hiện thấy triểu cao; sau đó, phần nuớc biển dâng lên sẽ tự động rút xuống, xuất hiện thủy triểu thấp. Hiện tượng này cú ngày qua ngày diễn ra tuần hoàn như thé. Thủy triểu và con người có mối quan hệ chặt chẽ. Các công trình trên biển, giao thông trên biển, hoạt động quân sự, đánh bắt thấy sân, chế biến muối, tác nghiệp trên biển, nghiên cứu môi trường biển gân bờ và xử lý ô nhiễm... đêu có liên quan chặt chẽ với hiện tượng thây triểu, đặc biệt là
44
NĂNG LƯỢNG MỚI chuyển động thẳng theo chiều lên xuống điễn ra liên tục trên mặt biển có chứa nguồn năng lượng to lớn, khai thác tận dụng năng lượng thấy triểu là
dung quan trọng trong lĩnh vực khai thác biển.
2. Năng lượng thủy triểu và việc tận dụng năng lượng thủy triểu Năng lượng có trong sự chuyển động của nước biển đo thủy triểu dan đến được gọi là năng lượng thủy triểu, đây là nguồn năng lượng tự nhiên vô cùng to lớn có tại các biển trên thế giới. Tại bờ biển và một số vùng biển nông, hẹp, năng lượng thủy triều rất lớn. Năng lượng thủy triểu ở Trung Quốc cũng rất phong phú.
Trên thế giới rất nhiều vùng vịnh và eo biển đều chứa nguồn năng lượng thủy triểu rất lớn. Theo tinh toán của những nhân viên khoa học kỹ thuật hải dương, trữ lượng của năng lượng thủy triểu trên các vùng biển thế giới lên đến hơn 100 triệu KW.
Từ thời cổ đại xa xưa, con người đã nghĩ đến việc tận dụng nguồn năng lượng thủy triéu.
Hình 1.8. Làm muối từ nước biển.
45
Người Trung Quốc cổ đại tận dụng nước biển để làm muối, tức là
tận đụng những lúc thủy triều lên xuống để tiến hành khai thác muối. Họ chọn những bãi biển bằng phẳng, có nhiều ánh nắng để làm thành ruộng muối, đầu tiên họ dẫn nước biển vào ruộng muối, sau đó để nước biển bốc hơi dưới sự chiếu xạ của ánh nắng mặt trời, sau khi nước biển trong ruộng muối bốc hơi sẽ để lại muối thô.
Cách tận dụng thủy triểu lên xuống để tiến hành làm muối được
dùng cho đến tận ngày nay, chỉ có cách làm đã được cải tiến. Nước biển sẽ chảy vào ruộng muổi qua van nước. Khi thủy triểu lên thì mở van nước ở ruộng muối để nước biển chảy vào khi thủy triểu rút thì khóa van lại, để giữ nước biển trong ruộng muối, tận dụng ánh nắng và sức gió để nước biển bốc hơi và cô đặc lại, sau đó sẽ bão hòa, muối sẽ được kết tỉnh. Muối thô làm từ ruộng muối như thế này được tiến hành gia công, sau đó sẽ thành muối tỉnh.
Tập dụng thủy triểu lên xuống để làm muối có thể tiết kiệm sức người sức của, hơn nữa lúc thủy triểu lên là lúc hàm lượng muối trong nước biển cao nhất, vì thế sản lượng muối cũng sẽ cao.
Người dân sống ở ven biển tận dụng thủy triểu lên xuống để tiến hành đánh bắt cá. Khi những chiếc tàu lưới kéo đánh bắt cá đưới biển sâu, thường quăng lưới vào lúc thủy triểu rút, bởi vì khi thủy triều rút nước biển chảy chậm nhất, các loài cá tập trung. Những chiếc tàu lưới vây đánh bắt cá dưới biển và những loại cá trên mặt biển, thường quảng lưới vào lúc thủy triểu đâng cao, bởi vì những loại cá này thích đẻ trứng thành từng bẩy vào lúc dòng thủy triểu mạnh.
Các nhân viên hàng hải tận dụng lúc thủy triều lên xuống để tàu cập cảng và một số luồng nước nông một cách thuận lợi. Các công nhân ở xưởng đóng tàu và sửa chữa tàu tận dụng lúc thủy triểu lên xuống để những con tàu đã đóng xong được hạ thủy một cách thuận lợi, hoặc đưa những con tàu cần sửa chữa lên xưởng hoặc đưa lên bãi tiến hành sửa gấp.
Những công nhân làm việc ở cảng tận dụng lúc thủy triểu lên xuống để bốc
46
NĂNG LƯỢNG MỚI đỡ hàng hóa trên tàu. Hầu hết những tác vụ ngoài biển đều phải cân nhắc đến ảnh hưởng của thủy triéu.
Ngoài ra, dân cư sống ở vùng ven biển tận dụng năng lượng thủy triểu thay cho lao động tay chân, đẩy cối giã bằng nước, bánh xe nước, phục vụ cho hoạt động trong sản xuất và đời sống hàng ngày của con người.
3. Nguyên lý phát điện bằng năng lượng thủy triểu
“Thủy triểu có chứa nguồn năng lượng rất lớn, thế nhưng nó mới chỉ được tận dụng không đáng kể. Hiện nay, phương hướng chủ yếu trong lĩnh vực phát điện bằng năng lượng thủy triểu chủ yếu là thủy triểu phát điện.
Thủy triểu dâng lên rồi hạ xuống, làm thế nào có thể tận dụng thủy triểu để phát điện?
Nguyên lý phát điện bằng năng lượng thủy triểu là xây đập ngăn thủy
triểu ở eo biển hoặc cửa sông, để hình thành nên bể chứa nước. Buồng máy
sẽ được xây dựng trong đập của bể chứa hoặc bên cạnh đập, trong đó sẽ lắp đặt tua-bin nước phát điện. Tận dụng những lúc thủy triểu dâng lên rồi hạ xuống, theo đó mực nước biển cũng sẽ dâng lên hạ xuống hình thành nên độ cao chênh lệch của mực nước có thể tận dụng, nước biển sẽ tác động vào tua-bin nước và kéo theo máy phát điện vận hành.
Nếu nói từ góc đệ tận dụng năng lượng, thì phát điện bằng năng lượng thủy triểu chính là tận dụng thế năng và động năng của nước biển, thông qua máy phát điện tua-bin nước để chuyển hóa thành điện năng,
mang lại ánh sáng và động lực cho nhân loại.
Nguyên lý của phát điện bằng năng lượng thủy triểu cũng tương tự như phát điện bằng thủy lực thông thường, đều cần phải xây dựng bể chứa nước, khi thủy triểu dang lên thì trữ nước vào bể chứa, giữ nước lại bằng hình thức thế năng; khi thủy triểu rút thì xả nước ra, tận dụng sự chênh lệch giữa mực nước cao và thấp để tác động đến tua-bin nước khiến nó chuyển động, kéo theo máy phát điện vận hành.
47
Sự khác biệt giữa phát điện bằng năng lượng thủy triểu và phát điện bằng thủy lực thông thường chính là sự khác nhau giữa nước biển và nước sông, phát điện bằng thủy lực thông thường là tận dụng sự khác nhau của vị trí địa lý, hình thành sự chênh lệch về độ cao của mực nước, từ chỗ cao chảy xuống chỗ thấp, làm cho tua-bin nước chuyển động phát điện. Phat điện bằng năng lượng thủy triểu là tận dụng sự dang lên hạ xuống mang tính chu kỳ của thủy triều để phát điện, chênh lệch độ cao của nước biển giữa những lúc thủy triểu đâng và rút không lớn, thể nhưng lưu lượng khá lớn, đồng thời có tính gián đoạn. Do vậy, kết cấu của tua-bin nước dùng trong phát điện bằng năng lượng thủy triểu cần phải phù hợp với những đặc điểm như áp suất nước thấp, lửu lượng lớn.
Nguyên lý phát điện bằng năng lượng thủy triểu rất đơn giản, thế nhưng khi thực biện lại gap rất nhiều vấn đề. Phát điện bằng năng lượng
thủy triểu bị ảnh hưởng
bởi sự dâng lên rút xuống của thủy triểu, phát điện không ổn định. Hơn nữa, nước biển thường ăn mòn tua-bin nước và những bộ phận bằng sắt thép, vấn để ứ bùn đất trong bể chứa
Nước biển Tua-bin nước
Hình 1.9. Nguyên lý phát điện
bằng năng lượng thủy triểu.
nước thường khá nghiêm trọng. Những vẫn để này cần phải được giải quyết một cách thỏa đáng, thì phát điện bằng năng lượng thủy triểu mới được mở rộng và ứng dụng ở quy mô lớn. T
4. Những loại hình của trạm phát điện bằng năng lượng thủy triểu Phát điện bằng năng lượng thủy triểu được bắt đầu từ đầu thế kỷ XX, lúc này một số quốc gia bắt đầu nghiên cứu phát điện bằng năng lượng
48
r
NANG LUONG MOL thủy triểu. Trạm đầu tiên có giá trị thực tiễn được xây dựng vào năm 1967, đó là trạm phát điện Rance của Pháp, nằm ở cửa sông Rance tại eo biển
Saint Malo. Trong buồng máy của trạm phát điện bằng năng lượng thủy triểu Rance có lắp đặt 24 cỗ máy phát điện tua-bin nước hai hướng, thủy triểu dâng lên hay hạ xuống đều có thể phát điện, tổng công suất phát điện
là 240 nghìn KW, lượng phát điện mỗi năm là hơn 500 triệu KWh, có thể
hòa với mạng điện quốc gia. |
Nam 1968, Liên Xô? xây dựng một trạm phát điện thử nghiệm bằng năng lượng thủy triểu có công suất 800 KW. Năm 1980, tại vịnh Fundy, Canada xây dựng một trạm phát điện thử nghiệm bằng năng lượng thủy triểu trung gian với công suất 20 nghìn KW. Trung Quốc cũng xây dựng một số trạm phát điện bằng năng lượng thủy triểu ở khu vực ven biển quy mô nhỏ và vừa. Trong đó trạm phát điện Giang Hạ ở huyện Ôn Lĩnh tỉnh Chiết Giang là trạm phát điện bằng năng lượng thủy triểu lớn thứ 2 trên thế giới.
Phát điện bằng năng lượng thủy triểu có rất nhiều chủng loại, hình thức cũng khác nhau, nhưng chủ yếu vẫn là 3 hình thức duéi day:
Trạm phát điện một bể một hướng, chỉ đùng một bể chứa, thông thường xây dựng ở cửa sông một bể ngăn thủy triểu, để hình thành một bể chứa nước tại cửa sông,
xây dựng buồng máy trong đập
ngắn nước hoặc bên cạnh đập,
lắp máy phát điện bằng tua-bin
nước một hướng. Khi thủy triểu oa erg ee ° 4 ha xuống, mặt biển và bể nước
sẽ có sự chênh lệch về độ cao,
thế năng của thủy triểu làm cho nước biển tác động và tua-bin
phát điện. Nó không thể phát Hình 1.10. Trạm phát điện bằng năng điện liên tục, thời gian phát điện lượng thủy triểu Giang Hạ, Ôn Lĩnh.
* Liên Bang Nga ngày nay.
và lượng phát điện ít. Trạm phát điện bằng năng lượng thủy triểu Sa sơn thuộc thành phố Ôn Lĩnh tỉnh Chiết Giang thuộc loại này.
Trạm phát điện một bể hai hướng, cũng chỉ dùng một bể chứa, nhưng trong buồng máy lắp đặt máy phát điện tua-bin nước hai hướng, cấu tạo của nó đặc biệt, có thể chuyển động theo chiểu kìm đồng hồ, cũng có thể chuyển động ngược lại, làm cho nước biển tác động vào tua-bin nước kéo theo máy phát điện vận hành. Do đó nó có thể phát điện vào cả
lúc thủy triểu dâng lên và lúc thủy triểu rút xuống, nhưng khi thủy triểu bình thường không đâng không rút thì không thể phát điện. Trạm phát điện bằng năng lượng thủy triểu Chấn Khẩu thuộc thành phố Đông Hoan tỉnh Quảng Đông thuộc loại này.
Trạm phát điện hai bể hai hướng, nó tận dụng hai bể chứa cạnh nhau, một bể chứa sẽ dẫn nước khi thủy triểu đâng, còn bể kia sẽ xả nước khi thủy triểu hạ, và như thế mực nước của bể trước luôn cao hơn mực nước của bể sau, vì thế mà bể trước được gọi là bể trên, bể sau được gọi là bể dưới. Máy phát điện tua-bin nước lắp đặt ở giữa hai bể, mực nước ở hai bể luôn chênh lệch nhau, vì thế mà có thể phát điện cả ngày.
wee eee eee en eee eee Ban cé biét?
Trạm phát điện bằng năng lượng thủy triểu
Tram phát điện bằng năng lượng thủy triểu là các trang thiết bị dùng để tận dụng năng lượng thủy triều cho việc phát điện, những thiết bị này sẽ chuyển đổi năng lượng thủy triểu thành điện năng. Trạm phát điện bằng năng lượng thủy triêu hiện nay là trạm điện năng lượng hãi đương có thể ứng dựng vào thực tế. Nguyên lý là xây dung đập nước ở co biển hoặc những cửa sông có triểu cường để hình thành nên đập chứa nước. Khí thủy triểu dâng thị bể chứa tích trữ nước, khi thủy triểu hạ, mực nước biển thấp xuống thì xả nước trong bể chứa, lực nước tác động vào tua-bin phát điện kéo theo máy phát điện vận hành.