Ứng dụng tự động hóa trong lĩnh vực phát triển năng lượng mới, năng lượng...

8
Hi nghtoàn quc vĐiều khin và Tđộng hoá VCCA-2011 ng dng tđộng hóa trong lĩnh vực phát trin năng lượng mới, năng lượng tái to. Applying Automation in Renewable Energy Development Field Th.s Nguyn Chí Cường Trung tâm Nghiên cu Thukhí Vin Nghiên cứu Cơ khí Hà Ni - Vit Nam [email protected] Tóm tt: Bài báo nêu tng quan vtiềm năng ca năng lượng tái to (NLTT), trin vng phát trin NLTT; Mt skinh nghim trong nghiên cu thiết bphát điện sdụng năng lượng sóng bin Vin Nghiên cứu Cơ khí. Kết lun bài báo có li bàn vmt svấn đề trong nghiên cu phát triển Năng lượng sóng và NLTT nói chung, và sđóng góp ca tđộng hóa trong các hthng, thiết bNLTT. Abstract This article provides a general view about potentiality as well as promised development relating to renewable energy. It also provides some experience of NARIME in research and development wave energy device. At the conclusion is concluding opinion about research and development issue in general and the contribution of automation in renewable energy industry. Chviết tt NLTT: năng lượng tái to; NLS: năng lượng sóng; KHCN: khoa hc công ngh; 1. Gii thiu chung Nhu cu và tiềm năng NLTT Hin nhiều nước trên thế giới đã đưa việc sdng NLTT thành yêu cu bt buc trong chiến lược phát triển năng lượng quc gia thì vấn đề này Vit Nam vn chdng li mc rt khiêm tn. Vit Nam đã có các quy hoạch điện năng (đến quy hoch VI và VII), trong đó có NLTT mục tiêu đến 2025 chiếm đến 4 ÷ 5% tng sản lượng điện. Tuy nhiên đến nay phát trin NLTT Vit Nam vn rt khiêm tn, nếu không có các chính sách phát triển và chương trình nghiên cứu, đào tạo vNLTT thì khó có thđạt được kế hoch. Hình 1 Năng lượng gió (win energy). Trong khi đó, các đánh giá đều cho rng, Vit Nam là quc gia có đầy đủ điều kiện để phát trin mnh các dng NLTT, nhưng thực tế vẫn chưa khai thác được nhiu ngun tim năng này. Nhiều chuyên gia cho rng, nếu đầu tư khai thác đúng hướng, nguồn năng lượng này có ththay thế 100% năng lượng truyn thng ca Vit Nam. Nói như vậy không có nghĩa là việc ng dng NLTT là ddàng, không tốn kém. Để ngày càng phát trin ngun NLTT đòi hỏi sphát triển đồng b, tquan điểm, đường li phát triển đến sđầu tư, nghiên cứu cho KHCN và các chính sách khuyến khích phát trin khác. Như chúng ta biết, trong các dạng năng lượng, dng NLTT được đánh giá như sau [1]: - Năng lượng mt tri: 100 ÷ 200 W/m 2 ; - Năng lượng gió: 400÷600 W/m 2 ; - Năng lượng sóng bin: 2.000 ÷ 3.000 W/m 2 . NLTT có tiềm năng và li ích to ln, tuy nhiên NLTT li thay đổi ln, phthuc nhiu vào thiên nhiên, theo thi tiết, theo mùa, khí hậu… Với điều kin công nghchế to hin đại và thiết bđiều khin, hthng tđộng hóa đồng b, hiện nay các nước tiên tiến đã khc phục được các hn chế trên, chế tạo được các thiết bsdụng NLTT đáp ứng nhu cu, dn thay thế các ngun năng lượng khác, mà đi đầu các nước là Đức, M, Nhật… Đặc bit sau scđiện ht nhân Fukujima ti Nht bn, nhiu nước đã tăng cường phát trin NLTT. Hình 2. Năng lượng mt tri (solar energy). 432

Upload: pvdai

Post on 29-Jul-2015

67 views

Category:

Documents


9 download

DESCRIPTION

Hội nghị toàn quốc về Điều khiển và Tự động hoáỨng dụng tự động hóa trong lĩnh vực phát triển năng lượng mới, năng lượng tái tạo. Applying Automation in Renewable Energy Development FieldTh.s Nguyễn Chí Cường Trung tâm Nghiên cứu Thuỷ khí Viện Nghiên cứu Cơ khí Hà Nội - Việt Nam [email protected] Tóm tắt:Bài báo nêu tổng quan về tiềm năng của năng lượng tái tạo (NLTT), triển vọng phát triển NLTT; Một số kinh nghiệm trong nghiên cứu thiết bị phát điện sử dụng năng lượng sóng biển ở Viện N

TRANSCRIPT

Page 1: Ứng dụng tự động hóa trong lĩnh vực phát triển năng lượng mới, năng lượng tái tạo

Hội nghị toàn quốc về Điều khiển và Tự động hoá

VCCA-2011

Ứng dụng tự động hóa trong lĩnh vực

phát triển năng lượng mới, năng lượng tái tạo.

Applying Automation in Renewable Energy Development Field

Th.s Nguyễn Chí Cường

Trung tâm Nghiên cứu Thuỷ khí

Viện Nghiên cứu Cơ khí

Hà Nội - Việt Nam

[email protected]

Tóm tắt: Bài báo nêu tổng quan về tiềm năng của năng lượng tái tạo

(NLTT), triển vọng phát triển NLTT; Một số kinh nghiệm

trong nghiên cứu thiết bị phát điện sử dụng năng lượng sóng

biển ở Viện Nghiên cứu Cơ khí. Kết luận bài báo có lời bàn

về một số vấn đề trong nghiên cứu phát triển Năng lượng

sóng và NLTT nói chung, và sự đóng góp của tự động hóa

trong các hệ thống, thiết bị NLTT.

Abstract This article provides a general view about potentiality as

well as promised development relating to renewable energy.

It also provides some experience of NARIME in research

and development wave energy device. At the conclusion is

concluding opinion about research and development issue in

general and the contribution of automation in renewable

energy industry.

Chữ viết tắt NLTT: năng lượng tái tạo;

NLS: năng lượng sóng;

KHCN: khoa học công nghệ;

1. Giới thiệu chung

Nhu cầu và tiềm năng NLTT

Hiện nhiều nước trên thế giới đã đưa việc sử dụng NLTT

thành yêu cầu bắt buộc trong chiến lược phát triển năng

lượng quốc gia thì vấn đề này ở Việt Nam vẫn chỉ dừng lại ở

mức rất khiêm tốn.

Việt Nam đã có các quy hoạch điện năng (đến quy hoạch VI

và VII), trong đó có NLTT mục tiêu đến 2025 chiếm đến 4

÷ 5% tổng sản lượng điện. Tuy nhiên đến nay phát triển

NLTT ở Việt Nam vẫn rất khiêm tốn, nếu không có các

chính sách phát triển và chương trình nghiên cứu, đào tạo về

NLTT thì khó có thể đạt được kế hoạch.

Hình 1 Năng lượng gió (win energy).

Trong khi đó, các đánh giá đều cho rằng, Việt Nam là quốc

gia có đầy đủ điều kiện để phát triển mạnh các dạng NLTT,

nhưng thực tế vẫn chưa khai thác được nhiều nguồn tiềm

năng này. Nhiều chuyên gia cho rằng, nếu đầu tư khai thác

đúng hướng, nguồn năng lượng này có thể thay thế 100%

năng lượng truyền thống của Việt Nam.

Nói như vậy không có nghĩa là việc ứng dụng NLTT là dễ

dàng, không tốn kém. Để ngày càng phát triển nguồn NLTT

đòi hỏi sự phát triển đồng bộ, từ quan điểm, đường lối phát

triển đến sự đầu tư, nghiên cứu cho KHCN và các chính

sách khuyến khích phát triển khác.

Như chúng ta biết, trong các dạng năng lượng, dạng NLTT

được đánh giá như sau [1]:

- Năng lượng mặt trời: 100 ÷ 200 W/m2 ;

- Năng lượng gió: 400÷600 W/m2;

- Năng lượng sóng biển: 2.000 ÷ 3.000 W/m2

.

NLTT có tiềm năng và lợi ích to lớn, tuy nhiên NLTT lại

thay đổi lớn, phụ thuộc nhiều vào thiên nhiên, theo thời tiết,

theo mùa, khí hậu… Với điều kiện công nghệ chế tạo hiện

đại và thiết bị điều khiển, hệ thống tự động hóa đồng bộ,

hiện nay các nước tiên tiến đã khắc phục được các hạn chế

trên, chế tạo được các thiết bị sử dụng NLTT đáp ứng nhu

cầu, dần thay thế các nguồn năng lượng khác, mà đi đầu các

nước là Đức, Mỹ, Nhật… Đặc biệt sau sự cố điện hạt nhân ở

Fukujima tại Nhật bản, nhiều nước đã tăng cường phát triển

NLTT.

Hình 2. Năng lượng mặt trời (solar energy).

432

Page 2: Ứng dụng tự động hóa trong lĩnh vực phát triển năng lượng mới, năng lượng tái tạo

Hội nghị toàn quốc về Điều khiển và Tự động hoá

VCCA-2011

Trong khuôn khổ bài báo này, chúng tôi muốn đề cập đến

tầm quan trọng của lĩnh vực tự động hóa trong hệ thống

thiết bị NLTT.

Hình 3. Năng lượng sóng biển (wave energy).

2. Triển vọng phát triển năng lượng tái tạo

Như trên đã phân tích, tiềm năng phát triển NLTT trên thế

giới nói chung và Việt Nam nói riêng là rất lớn, nhưng để

thu nhận và chuyển đổi các nguồn NLTT thành điện năng,

đòi hỏi sự đầu tư, nghiên cứu phát triển đồng bộ nhiều lĩnh

vực: cơ, điện tử, vật liệu, tự động hóa …

Với các tính chất về sự không ổn định của các nguồn năng

lượng [1]:

- Năng lượng gió: không ổn định, tốc độ gió thay đổi

lớn 0 ÷ 16 m/s, thay đổi liên tục, theo thời tiết, địa

điểm…

- Năng lượng mặt trời: không ổn định, theo ngày và

đêm, thay đổi theo thời gian hang ngày, theo thời

tiết, địa lý vùng miền…

- Năng lượng sóng: Không ổn định, biên độ, tần số

sóng thay đổi lớn, phụ thuộc theo thời tiết, địa

điểm…

a. Đối với các nước công nghiệp phát triển:

Các sản phẩm về năng lượng mới, NLTT bao gồm: năng

lượng gió; năng lượng mặt trời; thủy điện; năng lượng thủy

triều; năng lượng địa nhiệt; điện hạt nhân.

Phân bổ tỉ lệ các nguồn năng lượng hiện tại và các năm dự

kiến như sau (đơn vị GW):

Năm Nhiệt

điện

Thủy

điện

Điện

gió

Hạt

nhân

Mặt

trời

Sinh

khối

Tổng

2010 706 213 31 11 0.24 4.7 963

2015 857 280 90 40 5 15 1287

2020 1000 380 150 86 20 30 1666

Nhìn chung, các nước phát triển ngày càng nâng cao tỉ lệ

NLTT, các sản phẩm, thiết bị điện có hiệu suất cao, công

suất lớn và giảm khí thải CO2, giá thành ngày càng giảm.

Một số nước như Đức đã công bố sẽ sử dụng NLTT thay thế

năng lượng hạt nhân, Nhật cũng đang xem xét lại các nhà

máy điện hạt nhân sau khủng khoảng nhà máy điện nguyên

tử Fukujima.

Trung Quốc một nước tiêu thụ năng lượng lớn thứ 2 thế giới

(sau Mỹ) cũng đã và đang phát triển các nguồn năng lượng

trong đó NLTT cũng chiếm tỷ trọng ngày một lớn:

Năm Nhiệt

điện

Thủy

điện

Điện

gió

Hạt

nhân

Mặt

trời

Tổng

2008 60.3 17.3 0.84 0.88 0.04 79.3

2009 65.1 19.6 1.8 0.91 0.53 87.5

2010 70.7 21.3 3.1 1.1 2.7 96.2

Trong đó năng lượng gió đến 2010 chiếm 3.23% trong tổng

các nguồn năng lượng.

Như vậy có thể nói NLTT ở các nước phát triển và đang

phát triển đã và đang được quan tâm phát triển.

b. Đối với Việt Nam (theo Quy hoạch điện VII- 2011)

TT Chỉ tiêu 2009 2010 2015 2020 2030

1 Thuỷ điện nhỏ 437 437 1067 1467 1767

2 Điện gió +

NLTT khác 0 0 200 1500 8200

Tổng công suất (MW) 437 437 1267 2967 9967

Như vậy việc phát triển NLTT ở Việt Nam vẫn rất khiêm

tốn, việc đạt được mục tiêu 4,5 ÷ 6% đến năm 2030 theo

Quy hoạch điện VII đòi hỏi lỗ lực rất lớn, bên cạnh các ưu

đãi đầu tư, cơ chế chính sách… thì việc nghiên cứu kỹ thuật,

KHCN trong lĩnh vực này là rất cần thiết, góp phần không

nhỏ cho sự phát triển NLTT cho đất nước.

3. Nghiên cứu thiết bị phát điện sử dụng năng

lượng sóng biển ở Viện Nghiên cứu Cơ khí

Đề tài Mã số KC.05-17/06-10 do Viện Nghiên cứu Cơ khí

thực hiện trong giai thời gian 02 năm, đây là giai đoạn tiền

nghiên cứu, với mục tiêu ứng dụng năng lượng sóng biển

trong việc sản xuất ra điện năng (qui mô công suất hệ thống

phát điện từ 5 ÷ 10 kW).

Đây là đề tài mới, lĩnh vực năng lượng sóng biển là lĩnh vực

mới, khó và phức tạp vì toàn bộ thiết bị công nghệ đều thực

hiện ở môi trường biển, chịu ảnh hưởng của yếu tố thời tiết,

thiên nhiên khắc nghiệt. Thiết bị phát điện NLS biển là tổ

hợp thiết bị công nghệ cao, bao gồm nhiều lĩnh vực khoa

học, công nghệ, công nghệ chế tạo máy. Từ lý thuyết sóng,

năng lượng sóng, lĩnh vực cơ khí hàng hải, lĩnh vực thủy

lực, khí nén, điện, tự động hóa, điện điều khiển, phát và

truyền dẫn trên biển…

Viện Nghiên cứu Cơ khí là đơn vị đầu tiên trong nước thực

hiện Đề tài này, kết quả ban đầu đáp ứng yêu cầu của Đề tài

433

Page 3: Ứng dụng tự động hóa trong lĩnh vực phát triển năng lượng mới, năng lượng tái tạo

Hội nghị toàn quốc về Điều khiển và Tự động hoá

VCCA-2011

và đã khẳng định được nguyên lý thu nhận và chuyển đổi

năng lượng sóng biển thành điện năng, mặc dù thiết bị còn

một số hạn chế, phụ thuộc nhiều vào địa điểm lắp đặt…

Có thể tóm tắt quá trình thực hiện Đề tài như sau:

Lựa chọn phương án:

Cho đến nay, các giải pháp khai thác và chuyển đổi năng

lượng sóng biển thành năng lượng điện được các nhà khoa

học và các hãng chế tạo hàng đầu thế giới phân định như sau

[2], [3], [4], [5]: Nguyên lý khí động; Nguyên lý thuỷ động;

Nguyên lý thuỷ tĩnh; Nguyên lý máy phát điện tĩnh. Qua

phân tích, tham khảo tài liệu nước ngoài, nhóm nghiên cứu:

đã lựa chọn theo phương án nguyên lý thủy tĩnh do phương

pháp này hoạt động theo phương thức tích góp năng lượng,

dòng điện phát ra sẽ ổn định hơn, đây cũng là xu hướng phát

triển năng lượng song biển chung trên thế giới (xem kết cấu

cơ bản theo hình 4 dưới):

Hình 4. Nguyên lý thủy tĩnh - phương án Đề tài lựa chọn.

3.1. Thiết bị phát điện năng lượng sóng biển dựa trên

nguyên lý thủy tĩnh

Trên cơ sở phân tích trên, chúng tôi thấy loại tổ hợp thiết bị

năng lượng dựa trên nguyên lý thuỷ tĩnh là rất đáng quan

tâm nghiên cứu và phát triển. Các thiết bị này thông thường

đều tuân theo nguyên tắc kết cấu chung: có bộ phận thu

nhận năng lượng cơ học từ sóng biển, chuyển đổi thành

năng lượng dầu ép, năng lượng dầu ép được nạp vào ở bình

tích áp, thông qua hệ thống thuỷ lực sẽ cung cấp năng lượng

dầu ép có áp suất và lưu lượng ổn định cho động cơ thủy lực

quay máy phát điện.

Để hình dung mức năng lượng sóng có thể thu được, chúng

ta có tính toán đơn giản như sau. Coi sóng biển có dạng

sóng hình sin, với chiều cao sóng H thì năng lượng trung

bình của nó trên một diện tích bề mặt nằm ngang sẽ là:

E=ke.H2, kW

với ke=ρg/8 = 1,25 kW.s/m4; ρ=1020 kg/m

3; g=9,8 m/s

2.

Với: cột sóng H= 2 m, nếu thu hồi hoàn toàn năng lượng

sóng này ta có năng lượng thu được:

Esóng=5 kW.s/m2 - một năng lượng không nhỏ!

Và năng lượng truyền dẫn trong sóng theo phương nằm

ngang: J=kj.T.H2;

Với kj=ρg2/32π= 1 kW/m

3s; T - chu kỳ sóng, s; H - chiều

cao sóng, m. Khi T= 10 s; H= 2m. Ta có năng lượng mang

trong sóng khi lan truyền: Jsóng=40 kW/m - Một năng lượng

khổng lồ!

Hình 5. Sơ đồ tính toán cơ cấu thu nhận năng lượng sóng dạng “rắn biển”.

434

Page 4: Ứng dụng tự động hóa trong lĩnh vực phát triển năng lượng mới, năng lượng tái tạo

Hội nghị toàn quốc về Điều khiển và Tự động hoá

VCCA-2011

Rắn biển bao gồm các phao rời liên kết với nhau (phao

1,2,3,2,6) bởi các khớp quay theo chiều ngang và đứng, các

phao dao động theo sóng trên bề mặt sóng, chuyển động

tương đối giữa các phao được lắp đặt các xilanh (bơm thủy

lực 5,6), các xilanh có nhiệm vụ chuyển đổi năng lượng

chuyển động cơ học thành năng lượng thủy tĩnh. Các chuyển

động ở đây chủ yếu do lực Acsimet (lực nổi của phao) và

dao động của phao trong hệ dao động chung trường sóng.

Trong thiết bị phát điện sóng biển dạng rắn biển, mong

muốn khai thác năng lượng sóng ở cả hai hướng: sóng ngang

và sóng đứng. Năng lượng sóng đứng do lực Acsimet tạo ra

(chủ yếu), năng lượng sóng ngang do phao dao động theo

trường sóng và một phần tiếp nhận động năng của sóng vào

sườn hệ thống, thành phần này nhỏ. Với cách đặt vấn đề trên

ta có sơ đồ tính toán như hình 5a khi thiết bị nằm ở bụng

sóng. Khi thiết bị nằm ở đỉnh sóng ta có sơ đồ tính toán như

hình 5b tương tự song vị trí lực Acsimet thay đổi. Dưới đây

là ý nghĩa các ký hiệu trong hình vẽ 5.

- G1; G2 là trọng lượng cụm phao phải; phao trái .

- A1; A2 là lực Acsimet phao phải; phao trái.

- F là lực áp lực thủy tĩnh trong xilanh thu nhận năng

lượng.

- M1là lực cản ma sát của xilanh trên ở trạng thái

đẩy.

- M2 là lực cản ma sát của xilanh dưới ở trạng thái

hút.

- Ε là góc kết cấu của thiết bị (phụ thuộc độ dốc tối

đa của sóng).

- α là độ dốc tối đa của sóng (phụ thuốc độ cao tối đa

của sóng và bước sóng).

- LG1; LG2l à cánh tay đòn điểm đặt trọng lực các

phao phải, trái.

- LA1; LA2 là cánh tay đòn điểm đặt lực nổi (lực

Acsimet) phao phải, trái.

Từ phương trình cân bằng, theo sơ đồ hình 5, ta có công

thức tính đường kính phao D đáp ứng nhu cầu công suất No:

2

12 2 1 12 -6 -2

3,14.d .Z.p8 b bD= . +M .Z.cosα+G . -δ .cosα-G . .cosα-M .Z.cos(α+ε)

3,14.2.b .ρ.10 .cosα 4.10 .cosα 2 2

Hình 6. Sơ đồ khối của hệ thống thu nhận và chuyển đổi năng lượng [6].

Trên sơ đồ khối hình 6 trên thể hiện rõ quả trình vận

hành thiết bị:

- Khối thu nhận năng lượng sóng và tích nạp năng

lượng (hệ thống phao, bơm piston và hệ thống bình

tích năng thủy lực).

- Khối chuyển đổi năng lượng thủy tĩnh sang năng

lượng điện. (hệ thống truyền động thủy lực và hệ phát dẫn

điện).

Để hiện thực hóa sơ đồ khối trên, ta có sơ đồ nguyên lý

truyền động thủy lực trên hình 6.

Dưới đây là sản phẩm đang được nghiên cứu thiết kế chế tạo

và khảo nghiệm.

435

Page 5: Ứng dụng tự động hóa trong lĩnh vực phát triển năng lượng mới, năng lượng tái tạo

Hội nghị toàn quốc về Điều khiển và Tự động hoá

VCCA-2011

Hình 7. Sơ đồ nguyên lý hệ thống truyền động thuỷ lực [6].

Hình 8. Sản phẩm thiết bị phát điện năng lượng sóng biển dạng con rắn biển

(do nhóm thực hiện Đề tà ithiết kế) [6].

Thiết bị phát điện năng lượng sóng biển “rắn biển” công

suất 5 ÷ 10 kW của Đề tài KC 05-17/06-10 có các thông số

thiết kế như sau:

1. Công suất phát tổng : P = 10 kW;

2. Độ cao sóng nhỏ nhất: H= 0,8 m;

3. Bước sóng: L= 7 m;

4. Chu kỳ sóng T= 5÷7 s

5. Đường kính thân phao (rắn biển): D= 1,2 m;

6. Chiều dài thân phao thu nhận: Bt= 3,5 m

7. Chiều dài thân module năng lượng Bm= 1,5 m.

Rắn biển bao gồm các phao rời liên kết với nhau bởi các

khớp quay theo chiều ngang và đứng, các phao dao động

theo sóng trên bề mặt sóng, chuyển động tương đối giữa các

phao được lắp đặt các xilanh bơm thủy lực, các xilanh có

nhiệm vụ chuyển đổi năng lượng chuyển động cơ học thành

năng lượng thủy tĩnh. Các chuyển động ở đây chủ yếu do

lực Acsimet (lực nổi của phao) và dao động của phao trong

436

Page 6: Ứng dụng tự động hóa trong lĩnh vực phát triển năng lượng mới, năng lượng tái tạo

Hội nghị toàn quốc về Điều khiển và Tự động hoá

VCCA-2011

hệ dao động chung trường sóng. Thiết bị phát điện năng biển dạng “rắn biển”mong muốn khai thác năng

lượng sóng ở cả hai hướng: sóng ngang và sóng đứng. Năng

lượng sóng đứng do lực Acsimet tạo ra (chủ yếu), năng

lượng sóng ngang do phao dao động theo trường sóng và

một phần tiếp nhận động năng của sóng vào sườn hệ thống,

thành phần này nhỏ (hệ số =0,25).

Thiết bị trên đã được chế tạo và đang khảo nghiệm trên thiết

bị mô phỏng sóng cơ học trong phòng thí nghiệm và đã cho

kết quả khả quan: công suất phát ra 5 ÷ 10 kW.

3.2. Một số vấn đề trong quá trìnhViện Nghiên cứu Cơ khí

thực hiện Đề tài

Năng lượng sóng biển là loại năng lượng rất không ổn định,

thiết bị phát điện năng lượng sóng biển làm việc trong điều

kiện thời tiết rất khắc nghiệt: sóng to, gió lớn, nhiệt độ cao,

môi trường ăn mòn của biển, thêm vào đó: thiết bị phát điện

vận hành trong điều kiện hoàn toàn độc lập trên mặt biển

không có người theo dõi, hiệu chỉnh vận hành.

Với các đặc điểm trên, thiết bị phát điện năng lượng sóng

biển trên nguyên lý thủy tĩnh là loại thiết bị có tính hệ thống,

nó phối hợp rất nhiều lĩnh vực: cơ học, truyền động thủy

lực, khí nén, kỹ thuật phát dẫn điện, hệ điều khiển, hệ tự

động điều chỉnh ổn định quá trình phát điện. Để giải quyết

đầy đủ các vấn đề trên, hệ thống điều khiển nói chung và

vấn đề từ động hóa đóng vai trò quan trọng cần tiếp tục

nghiên cứu, hoàn thiện thiết bị. Trong bài báo này, chúng tôi

không có tham vọng trình bày cụ thể các giải pháp mà chỉ

nêu lên một số vấn đề chúng tôi đã, đang giải quyết và sẽ

phải giải quyết tiếp để hoàn thiện thiết bị. Ở đây cũng phải

lưu ý một khía cạnh thực tế khác: với một thiết bị phát điện

chỉ có 5÷10 kW, quy mô thiết bị là quá nhỏ bé không thể

giải quyết đầy đủ trọn vẹn các vấn đề quá phức tạp. Điều

này là không khả thi!.

Các vấn đề của thiết bị năng lượng sóng biển hiện còn tồn

tại cần giải quyết trong quá trình tiếp tục nghiên cứu phát

triển:

- Tính toán chọn lựa giải pháp thu nhận năng

lượng sóng biển;

- Xây dựng nguyên lý chuyển đổi năng lượng

sóng thành năng lượng điện;

- Giải quyết vấn đề tích nạp điều tiết và ổn định

năng lượng thu được;

- Phát điện ổn định và hòa nhiều tổ máy có công

suất nhỏ;

- Vấn đề chuyền tải năng lượng điện vào bờ;

- Vấn đề tự động hóa cho thiết bị.

Những vấn đề nêu trên tuy rõ ràng, song trên thực tế nhóm

thực hiện Đề tài đã gặp rất nhiều khó khăn trong quá trình

thực hiện như vấn đề hòa điện 04 máy phát điện đồng bộ

công suất 2,8 kW dẫn điện về bờ; ổn định tương đối vòng

quay của động cơ thủy lực trong hệ thống thủy lực chung;

vấn đề tích năng thủy lực trong việc giải quyết vấn đề ổn

định, vấn đề tự động hóa cho hệ thống thiết bị…

3.3. Một số hình ảnh minh họa quá trình thiết kế chế

tạovà khảo nghiệm thiết bị

.

Hình 9. Sản phẩm thiết bị phát điện năng lượng sóng biển- con rắn biển

(do Viện Nghiên cứu Cơ khí chế tạo).

437

Page 7: Ứng dụng tự động hóa trong lĩnh vực phát triển năng lượng mới, năng lượng tái tạo

Hội nghị toàn quốc về Điều khiển và Tự động hoá

VCCA-2011

Hình 10. Thiết bị mô phỏng sóng cơ học

(phục vụ công tác khảo nghiệm “rắn biển” trong phòng thí nghiệm).

4. Lời kết

Khai thác năng lượng sóng biển hiện vẫn đang trong giai

đoạn phát triển thăm dò bởi việc tính toán phương thức thu

nhận năng lượng sóng hết sức phức tạp. Đề tài khai thác

năng lượng sóng biển, Đề tài KC 05.17/06-10 mới chỉ là

bước khởi đầu, sự thành công của đề tài phụ thuộc nhiều vào

mức độ triển khai ứng dụng mechatronics. Trong quá trình

hoàn thiện thiết bị chúng tôi mong nhận được sự trao đổi,

góp ý của các nhà khoa học và kỹ thuật quan tâm đến lĩnh

vực năng lượng sóng biển này, đặc biệt các chuyên gia trong

lĩnh vực mechatronics, tự động hóa quan tâm đóng góp ý

kiến cho Đề tài tiếp tục hoàn thiện trong giai đoạn tiếp theo.

Lĩnh vực năng lượng sóng biển là một phần trong lĩnh vực

NLTT, chúng tôi nghĩ rằng, để phát triển lĩnh vực NLTT

theo định định hướng, Nhà nước cần có chiến lược dài hơi,

xây dựng các chương trình cụ thể, trên cơ sở các kết quả

nghiên cứu của các nhà khoa học trong nước hay trên thế

giới. Việc đầu tư cho nghiên cứu khoa học và công nghệ cần

được quan tâm thích đáng, khuyến khích nhiều nhà khoa

họcvà kĩ thuật cùng góp phần cho ra các sản phẩm có chất

lượng, hàm lượng cao ứng dụng trong thực tiễn góp phần

tăng cường cho an ninh năng lượng...

Tài liệu tham khảo

[1]. Wave Star Energy Ltd. Wave energy - challenges and

possibilities. Denmark - 2006.

[2]. George Hagerman. Wave and Tidal Power: Projects

and Prospects. Center for Energy and the Global

Environment . USA - 2005.

[3]. Dr Tom Denniss. The Energetech Wave Energy

Technology.Energetech Australia Pty Limited,

Australia - 2005.

[4]. Dr. S.A. Sannasiraj. Ocean Energy Scenario in India.

Department of Ocean Engineering, Indian Institute of

Technology Madras Chennai, India -2007.

[5]. Robert H. Stewart. Introduction to Physical

Oceanography. Department of Oceanography, Texas A

& M University, United States – 2008.

[4]. Các nội dung trên trang web: www.wavedragon.co.uk;

[5]. Các nội dung trên trang web: www.giec.ac.cn;

[6]. Tư liệu của đề tài nghiên cứu và phát trển khoa học

công nghệ cấp Nhà nước KC 05-17/06-10: “Thiết bị phát

điện bằng năng lượng sóng biển công suất 5÷10 kW”. Hà

Nội , 2010.

438

Page 8: Ứng dụng tự động hóa trong lĩnh vực phát triển năng lượng mới, năng lượng tái tạo

Hội nghị toàn quốc về Điều khiển và Tự động hoá

VCCA-2011

LÝ LỊCH

Họ và tên: Nguyễn Chí Cường;

Năm sinh: 1967;

Học vị: Thạc sĩ Kỹ thuật;

Năm đạt học vị: 1999;

Chức danh: Nghiên cứu viên

chính;

Chức vụ: Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu Thủy khí -

Viện Nghiên cứu Cơ khí - số 4 - đường Phạm Văn Đồng

- Cầu Giấy - Hà Nội.

Điện thoại:

CQ: 04.3834 1695; Mobile: 090. 328. 6409;

Tóm tắt quá trình học tập và nghiên cứu:

- Tốt nghiệp đại học vào năm 1991 và bảo vệ

thành công luận án thạc sĩ vào năm 1999 tại

cùng Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, khoa

Máy & Tự động Thủy khí, làm thực tập sinh

khoa học tại Viện Năng lượng Tự nhiên Gansu -

Trung Quốc.

- Công tác tại Viện Nghiên cứu Cơ khí từ năm

1991. Một số công trình tiêu biểu về năng lượng

mới là tác giả hoặc đồng tác giả: Đề tài cấp Bộ

Công Thương, mã số 102- 07 RD/HĐ - KHCN

về phát triển năng lượng thủy triều tại tỉnh

Quảng Ninh; Đề tài cấp nhà nước KC.05.17/06-

10 về phát triển năng lượng sóng biển tại Việt

Nam.

439