3 loại điện chạy bằng năng lượng tái tạo cùng gắn trên 1 khung đỡ

Lê Vĩnh Cẩn

18-10-2017

1. Vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau hội tụ những điều kiện đặc biệt thuận lợi cho điện sóng biển, điện gió và điện mặt trời:

1.1. Sóng, gió và bức xạ mặt trời trên vùng biển này:

Trong 777 bản tin dự báo sóng biển của Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương mà tôi đã thu thập được thì vùng biển này là vùng biển có sóng lớn nhất trong tất cả các vùng biển gần bờ của nước ta. Vùng biển này cũng là vùng có gió thổi mạnh nhất và có cường độ bức xạ mặt trời mạnh ở nước ta.
1.2. Gió thổi song song với hướng của đường bờ biển (gió đông bắc và gió tây nam) trên vùng biển này chiếm tới trên 92%:

Các khung đỡ của điện sóng biển đặt thẳng góc với hướng của đường bờ biển nên khi sóng đi qua 3 hàng phao, sóng sẽ yếu đi một chút, sau sẽ phục hồi lại một cách nhanh chóng.

Có sóng mạnh quanh năm và sóng chỉ yếu đi trong thời gian giao mùa chuyển hướng gió từ đông bắc sang tây nam hoặc ngược lại, nên sản lượng điện của điện sóng biển vùng biển này trong cả năm rất cao.

1.3. Vùng biển này rất ít khi có gió từ đất liền thổi ra:

Sóng do gió sinh ra và phải qua quá trình tích lũy năng lượng thì sóng mới lớn dần lên, nhưng khi gió từ đất liền thổi ra, ngay gần bờ vẫn có sóng do sóng truyền từ ngoài biển xa vào, như vậy trong trường hợp này gió và sóng có thể ngược chiều nhau, sóng sẽ bị yếu hẳn đi. Trong 777 bản tin dự báo sóng biển mà tôi đã thu thập được thì vùng biển này gió từ đất liền thổi ra chỉ có 3 bản tin chiếm 0,39%, nhưng tại các vùng biển gần bờ khác của nước ta thì gió từ đất liền thổi ra nhiều hơn nhiều, cụ thể như sau: Hải Phòng đến Ninh Bình: 23 bản tin (2,96%), Thanh Hóa đến Nghệ An: 75 bản tin (9,65%), Hà Tĩnh đến Quảng Bình: 182 bản tin (23,42%), Quảng Trị đến Quảng Ngãi: 226 bản tin (29,09%), Bình Định đến Ninh Thuận: 253 bản tin (32,56%), Cà Mau đến Kiên Giang có tới: 449 bản tin (57,79%).

1.4. Đường đẳng sâu 20 m ở vùng biển này khá xa bờ rất thuận lợi cho các khung đỡ của điện sóng biển vươn ra xa hơn nữa để đón sóng từ gió đông bắc hoặc gió tây nam:

Đường đẳng sâu 20 m ở vùng biển này khá xa bờ, có nơi xa đến vài chục km. Vùng biển phía đông nam tỉnh Bạc Liêu và phía đông tỉnh Cà Mau, đường này ra đến sát đảo Hòn Trứng Lớn. Ở phía đông nam của tỉnh Sóc Trăng, đường này gần bờ hơn, nhưng có chỗ lại ra tới gần Côn Đảo. Nên nếu cần ta có thể cho các khung đỡ của điện sóng biển đặt theo hướng tây bắc – đông nam vươn ra xa hơn nữa để đón sóng từ gió đông bắc hoặc gió tây nam thì tiềm năng của điện sóng biển trên vùng biển này còn có thể tăng lên gấp đôi. Trong giới thiệu của Công ty Cổ phần Bê tông ly tâm Thủ Đức về cọc bê tông dự ứng lực, Công ty này cho biết có cọc dài từ 7 m đến 22 m. Với ống bê tông dự ứng lực dài 22 m, khung đỡ của điện sóng biển có thể vươn ra đến nơi biển sâu 16 m. Muốn vươn ra đến nơi biển sâu 20 m thì chỉ cần đặt hàng cho Công ty này hoặc Công ty khác sản xuất loại ống bê tông dự ứng lực dài 26 m, phía dưới cắm đinh mũ rộng vành bằng bê tông cốt thép để dễ cắm xuống đáy biển và khi đã ngập hết đinh mũ thì không thể xuống sâu thêm được nữa. Nhưng tôi chưa tính đến việc kéo dài thêm khung đỡ của điện sóng biển vì:

– Khi tính 54 cụm điện sóng biển tôi đã loại trừ các cửa sông, các cảng biển, các bãi tắm,… Khung đỡ của điện sóng biển vươn ra khơi chỉ dài bình quân hơn 7,4 km để ít ảnh hưởng đến việc đi lại của các tàu biển lớn.

– Nếu kéo dài khung đỡ của điện sóng biển thêm nhiều sẽ ảnh hưởng đến việc đi lại của các tàu biển lớn trong và ngoài nước.

1.5. Vùng biển này nằm trong vùng có dòng chảy biển chậm rất thuận lợi cho các khung đỡ của điện sóng biển vươn ra xa để đón sóng từ gió đông bắc hoặc gió tây nam:

Xem các hình vẽ về dòng chảy biển Việt Nam trên mạng tôi có được một số hình sau:

Nhìn vào hình các dòng chảy biển ở Biển Đông ta thấy chúng đều song song với hướng của đường bờ biển nước ta. Do thường xuyên bị ma sát với đáy biển nông trên quãng đường dài làm cho năng lượng của dòng chảy biển gần bờ bị giảm sút rất nhiều và nơi nào càng gần bờ, càng nông tốc độ dòng chảy càng chậm. Khi đi tắm biển và đứng ở nơi biển sâu khoảng hơn 1 m, nếu ta thả một vật nhỏ và nhẹ xuống biển sẽ thấy nó không trôi vào bờ theo sóng, mà chỉ di chuyển rất chậm song song với bờ biển, hoặc thậm chí gần như đứng yên. Nên các khung đỡ điện sóng biển đều cần có khung chịu lực song song với hướng của đường bờ biển và các phao ở gần bờ có thể cao, nhưng càng ra ngoài biển xa, biển sâu hơn phao càng cần phải thấp hơn. Nhìn vào hình cuối cùng ta thấy vùng biển có màu xanh là vùng biển có dòng chảy chậm, vùng này từ Bình Thuận trở xuống và sang đến Vịnh Thái Lan. Vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau nằm trong vùng này và càng về phía nam vùng này càng mở rộng dần ra.

1.6. Phần lớn phần gần bờ của vùng biển này được bao phủ bằng lớp phù sa của sông Cửu Long, sông Đồng Nai và các sông nhỏ ở Bình Thuận, Bà Rịa – Vũng Tàu qua nhiều đời nay nên có khả năng khá bằng phẳng rất thuận lợi cho việc cắm các khung đỡ của điện sóng biển:

Vùng biển Thành phố Hồ Chí Minh đến Cà Mau hàng năm nhận được 160 triệu tấn phù sa của sông Cửu Long, thêm vào đó là phù sa của sông Đồng Nai từ bao đời nay, lại thêm có dòng chảy biển dọc theo bờ khi suôi khi ngược nên phù sa sẽ lơ lửng theo dòng nước và lắng đọng xuống vùng đáy biển gần bờ. Vì vậy vùng đáy biển gần bờ có khả năng khá bằng phẳng và khó có khả năng còn đá ngầm. Phù sa có nhiều nhất vào mùa mưa, khi đó dòng chảy biển chảy theo hướng tây nam – đông bắc sẽ đưa một phần phù sa sang vùng biển Bình Thuận đến Vũng Tàu, năm này qua năm khác đất phù sa ở đây sẽ dày dần thêm và mở rộng dần ra. Thêm vào đó là phù sa của các sông ở Bình Thuận và Bà Rịa – Vũng Tàu chảy ra biển. Nên ta có hy vọng vùng đáy biển gần bờ của vùng biển Bình Thuận đến Vũng Tàu cũng có khả năng khá bằng phẳng.

Nếu phải xây dựng từ dưới đáy biển lên thì vốn đầu tư sẽ rất lớn, nhưng khung đỡ trong điện sóng biển chỉ cần gắn ngay trên bờ các thanh thép dài 12 m vào các ống thép của cột chống thành từng cụm 4 cột chống để cắm dần từng cụm xuống biển, đoạn đường đi lại và đứng làm việc của công nhân trong cụm cũng được gắn ngay trên bờ, rồi gắn tiếp những thanh thép dài 12 m để nối các cụm đó lại với nhau thành khung đỡ có 3 hàng phao. Dưới các cột chống của khung đỡ đều có các đinh mũ rộng vành bằng bê tông cốt thép để dễ cắm xuống các đáy biển và khi đã cắm xuống hết đinh mũ thì không thể xuống sâu thêm được nữa do vành rộng đã sát với đáy biển. Vì thế đáy biển khá bằng phẳng được bao phủ bằng lớp phù sa rất thuận lợi cho việc cắm các cụm 4 cột chống đó xuống biển và không sợ lún sâu thêm do đã có các vành rộng của đinh mũ. Trong mỗi khung đỡ có 2 tầng liên kết, trong mỗi tầng thì các thanh liên kết tạo thành những tam giác đều nên khung đỡ rất vững chắc. Giá thành phát điện của điện sóng biển theo phương pháp hoàn toàn Việt Nam rẻ chính là nhờ việc làm này.

2. Hình dạng khung đỡ của điện sóng biển:

2.1. Khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển:

Khung đỡ này ở ngay gần bờ, dòng chảy biển còn chậm chưa tác động nhiều đến phao nên ta dùng phao hình trụ tròn đường kính 6 m cao 2,6 m. Chỉ cần gắn ngay trên bờ các thanh thép dài 12 m vào các ống thép của cột chống thành từng cụm 4 cột chống để cắm dần từng cụm xuống biển, đoạn đường đi lại và đứng làm việc của công nhân trong cụm cũng được gắn ngay trên bờ, rồi gắn tiếp những thanh thép dài 12 m để nối các cụm đó lại với nhau thành khung đỡ như trong sơ đồ sau:

Cần lưu ý là mũ của đinh mũ cần phải rộng để chống lún. Xin phép tính thử một chút như sau:

Ở độ sâu 5 m thì nước biển ép lên 1 m2 đáy biển lực ép là 5 tấn, tính ra lực ép lên 1 cm2 đáy biển là: 5.000/10.000 = 0,5kg. Lực nâng lên hạ xuống tối đa của phao hình trụ tròn đường kính 6 m cao 2,6 m nửa nổi nửa chìm là 36,8 tấn, số cột chống nhiều hơn số phao nhưng ta vẫn tạm tính lực này tác động lên mỗi cột chống tối đa là 36,8 tấn. Mỗi cột chống chịu sức nặng của khung đỡ và các thiết bị gắn trên nó khoảng 10 tấn. Cộng cả 2 khoản này lại ta có: 36,8+10 = 46,8 tấn, dự phòng thêm các lực khác có thể tác động lên cột chống, tạm tính là 50 tấn. Cọc bê tông dự ứng lực đường kính 350 mm loại A do Công ty Cổ phần Bê tông ly tâm Thủ Đức có khả năng chịu tải dọc trục là 81 tấn, như vậy vẫn còn 31 tấn để dự phòng. Vành đinh mũ không thể quá rộng vì nó rất nặng, nên phía dưới đinh mũ cần một hình vành khăn bằng bê tông cốt thép. Ống bê tông dự ứng lực, đinh mũ và vành bê tông nặng khoảng 9 tấn nên lực ép tối đa lên đáy biển khoảng 59 tấn. Nếu hình vành khăn đó có bán kính ngoài 2 m và bán kính trong 0,15 m sẽ có diện tích là: 3,1416x2x2-3,1416×0,15×0,15 = 12,4957 m2 và lực ép của nó lên 1 cm2 đáy biển là: 59.000/(12,4957×10.000) = 0,4722 kg/cm2. Như vậy lực này còn nhỏ hơn lực ép của nước biển lên đáy biển.

Khung đỡ chỉ có những cụm 4 cột chống, nhưng cần có cầu để vào khung đỡ nên cắm thêm 1 cụm 3 cột chống để làm thêm cầu chữ Y. Khung đỡ chỉ có 3 hàng phao nhưng do chỉ dùng những cụm 4 cột chống nên chiều rộng của nó lên tới hơn 41 m.

Từ hình vẽ này ta có thể tính được số lượng các loại khung chịu lực, bộ tạo nguồn điện, cột chống, thanh liên kết, chiều dài đường bằng thép tấm cho xe con, xe vận chuyển vật liệu điện qua lại,… Cụ thể như sau:

Trong bài này ta tạm tính là cứ 26 khung lại có 1 cầu cho các khung đỡ thẳng góc cách nhau khoảng hơn 300 m. Khi đó số khung chịu lực ở hàng ngoài cùng của khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển là: 26×29+1 = 755 khung. Mỗi hàng phía sau lại tăng thêm 1 khung chịu lực nên số khung chịu lực ở hàng trong cùng là: 755+2 = 757 khung. Tổng số khung chịu lực là: (755+757):2×3 = 2.268 khung, mỗi khung có 1 bộ tạo nguồn điện, nhưng có 3 khung nằm ngay lối vào khung đỡ ở cầu chữ Y nên số bộ tạo nguồn điện là: 2.268-3 = 2.265 bộ. Bên cạnh mỗi khung chịu lực trong mỗi tầng liên kết cần có đường nhỏ cho công nhân đi lại và làm việc. Như vậy hàng trong cùng dài: 11,8×757 = 8.932,6 m và đường ô tô bằng thép tấm ở ngay cạnh hàng trong cùng nên cũng dài khoảng 8.932 m. Đê phía sau khung đỡ phải dài hơn và ta tạm tính là hơn 9 km. Cứ khoảng 10 km lại có 1 công trình, nên đường cho tàu thuyền của ngư dân qua lại để ra biển xa rộng khoảng gần 1 km. Trong trường hợp phía sau khung đỡ không có đê thì chỉ có 1 cầu nhỏ nối với đoạn đường đi từ khung đỡ vào bờ. Nhìn hình vẽ ta thấy số cụm 4 cột chống bằng số khung chịu lực ở hàng trong cùng là 757 cụm. Nên số lượng cột chống của khung đỡ là: 757×4 = 3.028 cột. Số thanh liên kết trong mỗi cụm 4 cột chống là 8 thanh nên số thanh liên kết trong 757 cụm là: 757×8 = 6.056 thanh. Nhìn hình vẽ ta thấy trong mỗi tầng liên kết, số lượng thanh liên kết cần gắn trên biển nhiều gấp đôi số cột chống trong hàng khung chịu lực đầu tiên nên số thanh liên kết cần gắn trên biển là: (755+1)x2x2 = 3.024 thanh. Như vậy tổng số thanh liên kết là: 6.056+3.024 = 9.080 thanh.

Phần đỡ cầu chữ Y có thêm: 3 khung chịu lực, 4×2 = 8 thanh liên kết và 3 cột chống. Như vậy tổng số khung chịu lực là: 2.268+3 = 2.271 khung, tổng số thanh liên kết là: 9.080+8 = 9.088 thanh và tổng số cột chống là: 3.028+3 = 3.031 cột.

Mỗi cột chống gồm ống bê tông dự ứng lực đường kính 350 mm dài khoảng 10 – 11 m đủ để đầu ống nhô cao hơn mực nước biển trung bình khoảng 5,5 m. Phía dưới ống bê tông dự ứng lực cắm đinh mũ dài khoảng 2 m, đường kính vành mũ 1 m. Đinh mũ đè lên vành bê tông cốt thép hình vành khăn đường kính lớn 4 m, đường kính nhỏ 0,3 m. Phía trên ống bê tông dự ứng lực cắm ống thép tròn đường kính 219,1 mm, dày 32 mm, dài 12 m, cắm ngập sâu vào ống bê tông dự ứng lực khoảng 1 m. Do chân các cột chống dài nên khi gắn các cụm trên bờ cần có thêm một số ống thép nhỏ đủ cứng dài 11,45 m có khoan lỗ ở 2 đầu để buộc vào 2 ống bê tông dự ứng lực cạnh nhau cho phía dưới của các ống bê tông này tâm cũng cách đều nhau 11,8 m. Mỗi cụm 3 cột chống cần 3 ống thép, mỗi cụm 4 cột chống cần 5 ống thép. Chỗ buộc có thể cách phía trên ống bê tông dự ứng lực khoảng hơn 5 m để khi đã cắm cụm 3 hoặc 4 cột chống đó xuống biển thì nó sẽ cao hơn mực nước biển một ít. Sau khi cắm xong cụm cột chống xuống biển thì chỉ cần cho người mặc áo phao cầm dây thừng bơi ra buộc vào giữa ống thép rồi tháo dây buộc ở 2 đầu ống thép ra thì ống thép sẽ chìm xuống nước và người ở trên sà lan sẽ kéo dây để lấy ống thép về và dùng cho các cụm cột chống sau.

Mỗi khung chịu lực có 2 thanh thép U400x100x10.5×12 trong tầng liên kết dưới gắn ốp vào ống thép cột chống để gắn bộ tạo nguồn điện, phía dưới thanh thép cao hơn mực nước biển trung bình khoảng 11,1 m tức cao hơn đầu trên ống bê tông dự ứng lực khoảng: 11,1-5,5 = 5,6 m. Trong tầng liên kết trên có 1 thanh thép U400x100x10.5×12 gắn vào ống thép cột chống, phía trên thanh thép thấp hơn đầu ống thép của cột chống khoảng 0,8 m. Để tăng thêm khả năng chịu lực cần gắn thêm 2 thanh thép U300x90x9x12 dài 6,8 m nối chéo 2 thanh thép chịu lực trong 2 tầng liên kết với nhau. 2 thanh thép dài 6,8 m này sẽ đỡ ngay đoạn giữa của thanh thép chịu lực tầng liên kết trên. Tại vị trí này cũng có 2 thanh thép U300x90x9x12 dài 5,2 m nối 2 thanh thép chịu lực của 2 tầng liên kết để gắn các bánh lăn giữ cho thanh thép có răng đứng giữa phao chỉ có thể chạy lên chạy xuống theo phương thẳng đứng. Để đỡ cho tầng liên kết dưới cần gắn thêm 2 thanh thép U300x90x9x12 dài 6 m nối chéo phần giữa thanh thép chịu lực tầng liên kết dưới với 2 ống thép của cột chống. Như vậy mỗi khung chịu lực cần 3 thanh thép U400x100x10.5×12 dài 12 m và 3 thanh thép U300x90x9x12 dài 12 m. Đây là những thanh thép được gắn ngay trên bờ. Sau khi cắm các cụm 4 cột chống đáy biển thì các thanh thép dài 12 m sẽ gắn cao hơn những thanh thép đó 0,4 m. Tất cả các thiết bị tạo nguồn điện đều gắn vào khung chịu lực nên bên cạnh nó phải có đường đi bộ rộng khoảng 1 m trong cả 2 tầng liên kết cho công nhân có chỗ đứng để gắn các thanh thép trên biển nhằm kết nối các cụm 4 cột chống với nhau thành khung đỡ hoàn chỉnh, gắn các thiết bị vào khung chịu lực, kiểm tra, sửa chữa, bảo dưỡng thiết bị và chống xâm nhập mặn do hơi mặn từ biển bốc lên. Sơ đồ các thanh thép trong khung chịu lực nhìn ngang như trong hình vẽ sau:

Các thanh liên kết bằng thép U300x90x9x12 dài 12 m nối các ống thép cột chống với nhau và được gắn vào ống thép cột chống thấp hơn các thanh thép chịu lực khoảng 1 m. Các thanh liên kết gắn trên biển ở ngay phía trên những thanh thép gắn trên bờ nên chúng cao hơn khoảng 0,3 – 0,4 m.

Dòng Rip là một luồng nước mạnh chảy theo hướng vuông từ bờ ra biển có bề rộng dọc bờ từ 3 – 30 m và chiều dài ra biển từ 100 – 150 m, tốc độ có thể đạt cực đại tới 2 m/s. Dòng Rip phụ thuộc vào sóng biển và địa hình chi tiết của bờ và đáy trong đới sóng đổ. Nó thường tồn tại chủ yếu ở những vùng biển có sự tồn tại của các đỉnh nhọn địa hình cố định nhô ra biển như trên đầu và bên cạnh các bờ kè, đê chắn sóng, cầu cảng và các công trình nhân tạo khác xây sát bờ biển. Nếu sau khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển có đê thì sườn đê không có chỗ lồi lõm nên vùng khung đỡ chỉ có sóng tới và sóng phản xạ gặp nhau, sóng lại càng dữ dội hơn và có lẽ không có dòng Rip. Bên cạnh đê là vùng biển rộng khoảng gần 1 km chỉ có sóng tiến vào vùng biển phía trong không có sóng nên sóng sẽ bị yếu đi nhanh chóng và dòng chảy chỉ là dòng do thủy triều lên xuống mà thôi. Điều cần quan tâm là trường hợp phía sau khung đỡ không có đê, khi đó khung đỡ ở nơi biển sâu 5 m và đã khá xa bờ nên không còn dòng Rip từ bờ ra hoặc nếu còn thì nó đã yếu đi rất nhiều. Nhưng đầu nhô ra biển của đường từ bờ ra khung đỡ có gây ra dòng Rip tác động vào các phao trong các bộ tạo nguồn điện hay không? Vì vậy ta cần nghĩ đến việc này và phải bỏ một số phao ở gần đầu của đường nhô ra biển đó thí dụ như hàng trong cùng bỏ 3 phao, hàng giữa bỏ 4 phao, hàng ngoài cùng bỏ 5 phao và tổng số phao phải bỏ là: 3+4+5 = 12 phao. Như vậy số bộ tạo nguồn điện trên khung đỡ này chỉ còn: 2.268-12 = 2.256 bộ. Tại những chỗ không có những bộ tạo nguồn điện đó, ta có thể làm nhà nghỉ trên biển hoặc làm kho chứa vật liệu điện.

2.2. Khung đỡ thẳng góc với hướng của đường bờ biển:

Muốn đối phó với dòng chảy biển tốt hơn thì chiều cao của phao cần giảm dần khi càng ra ngoài biển xa hơn và các khung đỡ này nên có dạng hình lượn sóng như sau:

Càng ra ngoài biển xa biển càng sâu hơn và áp lực của nước xuống đáy biển càng lớn hơn, thí dụ như nơi sâu 8 m có áp lực của nước xuống đáy biển hơn 0,8 kg/cm2, nơi sâu 10 m có áp lực của nước xuống đáy biển hơn 1 kg/cm2,… nhưng khi dùng vành bê tông cốt thép dưới đinh mũ của cột chống có đường kính 4 m thì áp lực của vành đinh mũ xuống đáy biển vẫn chỉ khoảng 0,48 kg/cm2.

Khi chiều cao của phao giảm dần thì khoảng cách giữa mặt dưới thanh thép chịu lực tầng liên kết dưới và mực nước biển trung bình cũng giảm theo, nhưng chiều cao của cột chống khung đỡ không đổi so với mực nước biển trung bình nên khoảng cách giữa 2 tầng liên kết được tăng thêm. Trong các bài trước đây đã tính với khung đỡ hình lục giác dẹt lệch có chiều dài lớn nhất là: 11,8×631 = 7.445,8 m. Nên ta cần tính xem với chiều dài gần như vậy thì với khung đỡ hình lượn sóng sẽ có bao nhiêu khung chịu lực?

Nhìn vào hình vẽ ta thấy có 3 hàng khung chịu lực hình lượn sóng, nhưng 2 đầu lại giảm dần và mỗi đầu có số khung chịu lực là: 1+2 = 3 khung. Tính theo chiều dài của khung đỡ thì các cột khung chịu lực cách nhau: 11,8×0,866 = 10,22 m (0,866 là ½ của căn 3). Như vậy 2 đầu của khung đỡ đã chiếm chiều dài là: 10,22x2x2 = 40,88 m và phần chiều dài còn lại của khung đỡ là: 7.445,8-40,88 = 7.404,92 m. Số hàng khung chịu lực lượn sóng là: 7.404,92/10,22-1 = 723,55 hàng, nhưng để có được cân đối như hình vẽ thì số hàng khung chịu lực phải là bội số của 4 và là 720 hàng. Tổng số khung chịu lực trong khung đỡ là: 3×2+(720+1)x3 = 2.169 khung, nhưng phải bỏ bớt 1 bộ tạo nguồn điện do ở quá gần khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển nên số bộ tạo nguồn điện là 2.168 bộ. Khung đỡ hình lượn sóng có: 3×2+720 = 726 đoạn, tổng chiều dài của khung đỡ là: 10,22×726 = 7.419,7 m và đường ô tô cần làm trên khung đỡ là 7.419 m.

Hai đầu của khung chịu lực đều phải có cột chống và 2 đầu của khung đỡ cũng phải có cột chống nên tổng số cột chống trong khung đỡ là: 2.169+3×2+721+2 = 2.898 cột.

Mỗi đầu của khung đỡ có số cột chống là: 1+2+3 = 6 cột. Nhìn vào hình vẽ ta thấy mỗi cột chống có 2 thanh liên kết nối với 2 cột chống phía trong nên mỗi đầu khung đỡ có số thanh liên kết là: 6×2 = 12 thanh. Khi đã vào đến phần lượn sóng, đếm trên hình vẽ ta có 7 thanh liên kết trên mỗi cột và số thanh liên kết có trong phần này là: 7×720 = 5.040 thanh. Như vậy số thanh liên kết trong cả 2 tầng liên kết của khung đỡ là: (12×2+5.040)x2 = 10.128 thanh.

Do có đường ô tô ở giữa khung đỡ nên khi lắp ghép cần lưu ý 3 vấn đề sau:

– Các thiết bị gắn trong khung chịu lực chỉ nằm ở một bên, còn lại hơn 5 m là khoảng trống, vì vậy cần dành khoảng trống cho đường ô tô như trong hình vẽ.

– Các thanh thép chịu lực trong 2 khung chịu lực cạnh nhau nằm gối đầu lên nhau và các thanh thép chịu lực trong các cụm 4 cột chống đã gắn trên bờ đều ở vị trí thấp. Để đường ô tô ít lên dốc xuống dốc, các thanh thép chịu lực gắn trên biển nằm trên đường ô tô cần gắn ở vị trí thấp, chỉ trừ các thanh thép chịu lực phải gắn trên các thanh thép chịu lực của 2 cụm 4 cột chống gần nhau bắt buộc phải gắn ở vị trí cao.

– Tại những nơi trên đường ô tô, chỗ gắn các thanh thép chéo đỡ các thanh thép chịu lực tầng liên kết trên vào các ống thép cột chống nên cho cao hơn để ô tô có thể qua lại dễ dàng.

Phần lớn các cột chống trong khung đỡ này đều ở nơi biển sâu hơn nên chỉ một số ít cụm 4 cột chống ở gần bờ có thể tháo các ống thép nhỏ buộc vào ống bê tông dự ứng lực ra được để dùng cho các cụm khác. Còn lại các cụm 4 cột chống ở sâu hơn phải buộc các ống nhỏ bằng thép hoặc bằng chất liệu khác ở ngay gần phía dưới ống bê tông dự ứng lực và không tháo ra được do nó ở sâu gần đáy biển. Ta chỉ cần khoan một số lỗ ở mỗi ống này là có thể làm nhà cho cá con trú ẩn vì khi đã bơi vào đây thì không loại sinh vật biển nào lớn hơn có thể chui vào được, như vậy số lượng cá sẽ tăng lên nhanh chóng.

Vùng biển có dòng chảy chậm ở Bình Thuận còn hẹp nhưng càng về phía nam càng mở rộng ra và Côn Đảo cũng nằm ở trong vùng này. Vì vậy tôi dự kiến tạm tính: Trong vùng biển Bình Thuận đến Vũng Tàu, vùng có dòng chảy chậm ở đông bắc Bình Thuận còn hẹp nhưng càng về phía nam càng mở rộng ra nên gần bờ dùng phao cao 2,6 m, càng ra xa càng nhỏ dần và phao thấp nhất chỉ cao khoảng 1,6 m. Đây chỉ là số bình quân, càng về phía tây nam chiều cao của phao thấp nhất nên càng cao dần. Trong vùng biển Thành phố Hồ Chí Minh đến Cà Mau, vùng có dòng chảy chậm rất rộng nên gần bờ dùng phao cao 2,6 m, càng ra xa càng nhỏ dần và phao thấp nhất cao khoảng 2 m.

Nếu ta làm thêm các khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển ngắn nối các khung đỡ thẳng góc với hướng của đường bờ biển lại với nhau thì ta sẽ lại có thêm rất nhiều điện, nhưng tôi chưa tính đến phương án này vì kết quả tính toán đã lớn lắm rồi. Khi làm như thế thì vùng biển có khung đỡ sẽ được chia thành rất nhiều ô hình chữ nhật và sóng biển khi vào đến gần bờ sẽ yếu bớt đi.

3. Biến chuyển động nâng lên hạ xuống của phao thành chuyển động quay tròn theo một chiều nhất định để chạy máy phát điện:

3.1. Biến chuyển động nâng lên hạ xuống của phao thành chuyển động quay đi quay lại:

Có thể làm theo sơ đồ sau:

 

Phao nâng lên hạ xuống theo sóng làm cho thanh thép có răng đứng giữa phao cũng phải nâng lên hạ xuống theo. Bánh răng nhận lực tiếp xúc với thanh thép có răng biến chuyển động nâng lên hạ xuống thành chuyển động quay đi quay lại.

3.2. Biến chuyển động quay đi quay lại thành chuyển động quay tròn theo một chiều nhất định với tốc độ hàng nghìn vòng phút để chạy máy phát điện:

Có thể làm theo sơ đồ sau:

Trong hình vẽ này có các bánh răng liền nhau, nên tôi phải dùng các đường đậm nét và không đậm nét để phân biệt chúng. Các tỷ lệ về đường kính của bánh răng nhận lực/líp lớn và bánh răng nhỏ/líp nhỏ phải bằng nhau để trục chuyển lực quay được bình thường.

Líp lớn và líp nhỏ gắn cùng chiều vào trục chuyển lực. Bánh răng trung gian nằm giữa bánh răng nhỏ và líp nhỏ làm cho vành líp lớn và vành líp nhỏ luôn luôn quay ngược chiều nhau. Do đó khi trục nhận lực quay đi quay lại thì trục chuyển lực chỉ có thể quay theo một chiều nhất định.

Khi trục nhận lực quay được 1 vòng thì trục chuyển lực quay được: 1/0,8 = 1,25 vòng.

Khi trục chuyển lực quay được 1 vòng thì trục truyền lực sang máy phát điện quay được: 2,2/0,2 = 11 vòng.

Khi trục truyền lực sang máy phát điện quay được 1 vòng thì máy phát điện quay được: 1,4/0,2 = 7 vòng.

Như vậy khi trục nhận lực quay được 1 vòng thì máy phát điện quay được: 1,25x11x7 = 96,25 vòng.

Khi sóng cao 1,8 m, ta có chu kỳ sóng 4,96 giây và khoảng nâng lên hạ xuống của phao là 1,66 m. Như vậy trong 1 phút quãng đường nâng lên hạ xuống của phao là: 1,66x2x60/4,96 = 40,16 m.

Bánh răng nhận lực có đường kính là 1 m, nên có chu vi là 3,1416 m. Khi sóng cao 1,8 m, trong 1 phút trục nhận lực sẽ quay được số vòng là: 40,16/3,1416 = 12,78 vòng.

Như vậy khi sóng cao 1,8 m, trong 1 phút máy phát điện sẽ quay được số vòng là: 12,78×96,25 = 1.230 vòng. Nhưng thực ra do khi chạy máy phát điện sẽ có lực cản rất lớn nên khoảng nâng lên hạ xuống của phao sẽ giảm đi và tốc độ quay của máy phát điện cũng sẽ giảm đi. Khi có sóng cao hơn thì máy phát điện sẽ quay nhanh hơn. Các đường kính trong hình vẽ trên chỉ là thí dụ để tính toán mà thôi, mọi người có thể thay đổi chúng cho phù hợp.

Việc biến chuyển động nâng lên hạ xuống của phao thành chuyển động quay tròn theo một chiều nhất định để chạy máy phát điện, bơm nước,… đã được đăng ký với Cục Sở hữu Trí tuệ. Căn cứ Quyết định số 36352/QĐ-SHTT ngày 20/06/2016, Cục Sở hữu Trí tuệ đã cấp Bằng độc quyền Giải pháp hữu ích số 1396 về Cơ cấu biến đổi chuyển động với 3 phương án.

4. Ước tính sản lượng điện sóng biển:

4.1. Dự kiến các mức giảm sản lượng điện:

Khi tính sản lượng điện gió đã giảm 20% cho an toàn, điện sóng biển bắt chước cách tính của điện gió và trong điện gió không phải là toàn bộ năng lượng gió đi qua vùng cánh quạt đều biến thành năng lượng để quay cánh quạt vì phía sau cánh quạt vẫn có gió thoát ra nên chỉ giảm 15% năng lượng cho phần biến chuyển động nâng lên hạ xuống của phao thành chuyển động quay đi quay lại, rồi chuyển thành chuyển động quay tròn theo 1 chiều nhất định để chạy máy phát điện. Nhưng đối với các khung đỡ thẳng góc với hướng của đường bờ biển trước đây vẫn tính giảm sản lượng điện 5% để dự phòng rủi ro. Nay xin phép chuyển 5% dự phòng đó vào phần giảm 15% này thành giảm 20%. Như vậy khi tính sản lượng điện sóng biển ta đã 2 lần giảm 20%. Khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển cũng bị giảm sản lượng điện do bị tăng thêm mức giảm này. Không những thế cả 2 loại khung đỡ này cũng cần giảm sản lượng điện do sóng đi vào vùng biển nông. Cụ thể như sau:

– Khung đỡ thẳng góc với hướng của đường bờ biển: Đối với các phao ngoài cùng ở nơi biển thường sâu hơn nửa bước sóng nên không cần giảm, càng vào phía trong biển nông dần nên mức giảm tăng dần và khi vào nơi biển sâu khoảng 5 m giảm 10%.

– Khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển: Do nơi biển sâu bằng nửa bước sóng trong vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau ở xa bờ, sóng sẽ ma sát với đáy biển nhiều nên mức giảm sản lượng điện phải khá nhiều và dự kiến là 15% khi phía ngoài không có các khung đỡ thẳng góc với hướng của đường bờ biển. Khi có thêm 30 khung đỡ thẳng góc với hướng của đường bờ biển thì sóng còn phải đi qua các khung đỡ loại này nên tôi dự kiến giảm sản lượng điện là 22%.

Đối với các mức giảm sản lượng điện khác vẫn giữ nguyên như trong bài: “3 phương án về tiềm năng điện sóng gió biển ở nước ta” trong chuyên mục Năng lượng tái tạo ngày 25/10/2016 trên trang web vncold.vn của Hội Đập lớn và Phát triển Nguồn nước Việt Nam.

4.2. Kết quả tính toán sản lượng điện:

Cụm điện sóng biển trên vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau có sản lượng điện rất lớn và vốn đầu tư cũng rất lớn nên ta phải làm dần từng bước. Nên trước tiên tôi tính chỉ có khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển cho có vốn đầu tư ít hơn rất nhiều. Sau này có nhiều vốn sẽ làm thêm các khung đỡ thẳng góc với hướng của đường bờ biển nối với khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển đã có sẵn bằng các cầu nhỏ.

4.2.1. Khi chỉ sử dụng khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển:

4.2.2. Khi tính cho mỗi cụm điện sóng biển:

4.2.2.1. Mỗi khung đỡ thẳng góc với hướng của đường bờ biển trên vùng biển Bình Thuận đến Vũng Tàu:

Khung đỡ thẳng góc với hướng của đường bờ biển có 2.168 bộ tạo nguồn điện. Sản lượng điện của khung đỡ này phụ thuộc vào số lượng phao từng loại nên phải tính cho từng loại phao rồi cộng lại. Công suất lắp máy cho từng loại phao tạm tính bằng 2 lần công suất bình quân của tháng lớn nhất rồi quy tròn lên. Sản lượng điện của mỗi khung đỡ như trong biểu sau:

Số phao tạm để như vậy cho các phao trong mỗi cột đều cùng loại với nhau, cụ thể như sau: 197 phao cao 2,6 m gồm 20 phao ở phần đầu khung đỡ và 177 phao ở 59 cột tiếp theo, 195 phao cao 1,6 m gồm 21 phao ở phần cuối khung đỡ và 174 phao ở 58 cột trước đó, các số 174, 177, 195 và 198 đều là bội số của 3.

4.2.2.2. Mỗi khung đỡ thẳng góc với hướng của đường bờ biển trên vùng biển TP Hồ Chí Minh đến Cà Mau:

Khung đỡ thẳng góc với hướng của đường bờ biển cũng có 2.168 bộ tạo nguồn điện, nhưng phao thấp nhất cao 2 m. Sản lượng điện của mỗi khung đỡ như trong biểu sau:

Khi phía sau khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển có đê thì sóng tới và sóng phản xạ gặp nhau, sóng lại càng dữ dội hơn và sản lượng điện vùng gần đê sẽ tăng thêm. Khung đỡ thẳng góc với hướng của đường bờ biển xa đê hơn, nhưng những phao ở gần đê nhất cũng có khả năng tăng sản lượng điện. Nhưng tôi chưa tính tăng thêm vì sản lượng điện đã quá lớn rồi và mức độ tăng thêm là bao nhiêu phải qua thực tế mới xác định được, tuy nhiên đối với những phao cao 2,6 m cũng nên để máy phát điện một chiều càng gần đê càng lớn hơn, thí dụ như công suất từ 78 KW đến 92 KW chẳng hạn.

Số phao trong mỗi cột đều cùng loại với nhau, cụ thể như sau: 311 phao cao 2,6 m gồm 20 phao ở phần đầu khung đỡ và 291 phao ở 97 cột tiếp theo, 309 phao cao 2 m gồm 21 phao ở phần cuối khung đỡ và 288 phao ở 96 cột trước đó, các số 288, 291, 309 và 312 đều là bội số của 3.

4.2.2.3. Sản lượng điện cho mỗi khung đỡ thẳng góc với hướng của đường bờ biển tính theo từng tháng:

4.2.2.4. Sản lượng điện cho mỗi cụm điện sóng biển:

4.2.3. Tính thử công suất lắp máy cho từng loại khung đỡ:

4.2.4. Tiềm năng điện sóng biển trên vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau:

Trên bờ vùng biển Bình Thuận đến Vũng Tàu có ít đồng bằng ven biển nên tôi chỉ tính phía sau khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển không có đê. Trên bờ vùng biển Thành phố Hồ Chí Minh đến Cà Mau toàn là đồng bằng nên tôi phải tính phía sau khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển có đê khi dùng cụm điện sóng biển. Từ đó có thể tính được tiềm năng điện sóng biển của các vùng biển này như trong biểu sau:

Nếu so sánh với lượng điện sản xuất và mua của cả nước năm 2016 là 176,99 tỷ kWh (Số liệu trong bài: “Thủ tướng đánh giá cao EVN vì 3 năm liền không thiếu điện” trên trang Web evn.com.vn) thì tiềm năng này lớn gấp 4,38 lần. Nếu so sánh với nhu cầu điện lớn nhất của năm 2030 là 632 tỷ KWh thì tiềm năng này lớn gấp 1,23 lần.

5. Ước tính sản lượng điện gió biển:

5.1. Điện gió biển cắm trên khung đỡ của điện sóng biển:

Vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau là vùng biển có gió thổi mạnh nhất trong các vùng biển gần bờ của nước ta. Nên ta có thể cắm thêm các cột điện gió bằng ống thép không gỉ cao 7 m đường kính trong 220 mm vào đầu ống thép của một số cột chống trong các khung đỡ để làm các điện gió có cánh quạt dài 5 m nhằm tăng thêm sản lượng điện.

Mục 1.1 của bài: “Điện sóng gió biển” trong chuyên mục Năng lượng tái tạo ngày 28/03/2016 trên trang web vncold.vn của Hội Đập lớn và Phát triển Nguồn nước Việt Nam đã tính thử sản lượng điện gió theo phương pháp tính trong bài: “Triển vọng phát triển nguồn điện gió tại Việt Nam” của Trần Trí Năng, Lê Khắc Hoàng Lan, Nguyễn Tân Huyền, Trương Trà Hương,Phạm Thanh Tuân, Nguyễn Xuân Cường, Phạm Thị Hồng, Bùi Mỹ Duyên (+ Đại Học Minnesota, Mỹ Quốc.*Viện Khoa Học Vật Liệu Ứng Dụng- Viện Khoa Học & Công Nghệ , Việt Nam) trên trang Web erct.com cho Điện gió Bạc Liêu và điện gió có cánh quạt dài 5 m, nhưng sau khi có kết quả lại giảm thêm 20% cho điện gió có cánh quạt dài 5 m do đường truyền điện dài, các máy phát điện cũng có lúc hư hỏng cần bảo dưỡng, sửa chữa, máy không tốt bằng máy của Điện gió Bạc Liêu,…

Bài này đã tính được sản lượng điện của 3.780 điện gió có cánh quạt dài 5 m công suất 23 KW trên vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau là: Công suất bình quân 25,29 MW, sản lượng 221,51 triệu KWh, công suất lắp máy 86,94 MW.

Trên khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển có 5 hàng cột chống, ta chỉ dùng 3 hàng là hàng ngoài cùng, hàng giữa và hàng trong cùng. Trong hàng ngoài cùng và hàng trong cùng các cột chống đều cách nhau gần 24 m, nhưng trong hàng giữa các cột chống chỉ cách nhau 11,8 m nên điện gió cần để cách nhau 1 cột chống để thu được gió nhiều nhất. Hàng ngoài cùng và hành trong cùng chính là các cột trống phía ngoài của các cụm 4 cột chống nên có số điện gió là 757 cột. Hàng giữa chính là các cột trống phía trong của các cụm 4 cột chống nên có số điện gió là: [757/2]+1 = 379 cột ([757/2] là phần nguyên của 757/2). Tổng cộng trên khung đỡ cắm thêm: 757+379 = 1.136 điện gió. Số điện gió này sẽ cho lượng điện là: Công suất bình quân 25,29×1.136/3.780 = 7,6 MW, sản lượng 221,51 x1.136/3.780 = 66,57 triệu KWh, công suất lắp máy: 23×1.136/1.000 = 26,1 MW.

Trên khung đỡ thẳng góc với hướng của đường bờ biển hình lượn sóng có 9 hàng cột chống, ta chỉ dùng 3 hàng là các hàng thứ 2, thứ 5 và thứ 8 cho các cột điện gió đều cách nhau hơn 20 m. Trong hàng cột chống hình lượn sóng có 727 cột chống thì trong hàng thứ 8 có các cột chống thứ 3, 5, 7,…, 725 và có số lượng cột chống là: (725-3)/2+1 = 362 cột. Hàng thứ 2 tính thêm cả 2 bên quặt xuống cũng có 362 cột, nhưng thêm cột xa nhất của khung đỡ nên có 363 cột. Nhìn trên hình vẽ ta thấy hàng thứ 5 nhiều hơn hàng thứ 8 là 2 cột, nhưng ở mỗi đầu phải bớt đi 2 cột do quá gần với điện gió trong phần quặt xuống của hàng thứ 2 nên số cột điện gió là: 362+2-(2×2) = 360 cột. Tổng số điện gió cắm thêm trên khung đỡ này là: 362+363+360 = 1.085 điện gió. Số điện gió cắm thêm trên 30 khung đỡ loại này là: 1.085×30 = 32.550 điện gió. Số điện gió này sẽ cho lượng điện là: Công suất bình quân: 25,29×32.550/3.780 = 217,78 MW, sản lượng: 221,51×32.550/3.780 = 1.907,48 triệu KWh, công suất lắp máy: 23×32.550/1.000 = 748,7 MW.

Trong cụm điện sóng biển số điện gió nhỏ này sẽ cho lượng điện là: Công suất bình quân: 7,6+217,78 = 225,38 MW, sản lượng: 66,57+1.907,48 = 1.974,05 triệu KWh, công suất lắp máy: 26,1+748,7 = 774,8 MW.

5.2. Điện gió biển cắm trên đê của điện sóng biển và đường từ bờ ra đê:

Trên đê gió rất mạnh và chỉ cần mở rộng ở một số chỗ cho đê vững chắc hơn là ta có thể dựng được những cột điện gió lớn với công suất 1,6 – 2 MW. Đê dài hơn 9 km, nếu cứ 200 m lại dựng một cột điện gió lớn thì số cột dựng được là: 9/0,2+1 = 46 cột. Cộng thêm 4 cột điện gió lớn trên đường từ bờ ra đê thành 50 cột. Điện gió Bạc Liêu có 62 turbin điện gió với tổng công suất lắp máy là 99,2 MW và điện sản xuất mỗi năm khoảng 320 triệu KWh, tính ra công suất bình quân là: 320×1.000/(365×24) = 36,53 MW. Mỗi turbin điện gió có công suất lắp máy là: 99,2/62 = 1,6 MW, công suất bình quân là: 36,53/62 = 0,59 MW và điện sản xuất mỗi năm khoảng: 320/62 = 5,16 triệu KWh. Như vậy điện gió trên đê có thể cho lượng điện là: Công suất lắp máy: 1,6×50 = 80 MW, công suất bình quân: 0,59×50 = 29,5 MW và điện sản xuất mỗi năm: 5,16×50 = 258 triệu KWh.

Trên vùng biển Thành phố Hồ Chí Minh đến Cà Mau mỗi cụm điện sóng biển khi có thêm điện gió lớn trên đê và đường ra đê sẽ cho lượng điện là: Công suất bình quân: 225,38+29,5 = 254,88 MW, sản lượng: 1.974,05+258 = 2.232,05 triệu KWh, công suất lắp máy: 774,8+80 = 854,8 MW.

5.3. Tiềm năng điện gió biển cắm thêm trên các khung đỡ, trên đê và đường ra đê của điện sóng biển:

6. Ước tính sản lượng điện mặt trời gắn trên khung đỡ điện sóng biển:

Pin mặt trời có ưu điểm là gọn nhẹ, có thể lắp bất kỳ ở đâu có ánh sáng mặt trời. Ứng dụng năng lượng mặt trời dưới dạng này được phát triển với tốc độ rất nhanh, nhất là ở các nước phát triển. Ngày nay ứng dụng năng lượng mặt trời để chạy xe thay thế dần nguồn năng lượng truyền thống. Từ dưới vĩ tuyến 17 ở nước ta, bức xạ mặt trời không chỉ nhiều mà còn rất ổn định trong suốt thời gian của năm, chỉ giảm khoảng 20% từ mùa khô sang mùa mưa.

Khi hòa vào điện lưới quốc gia, điện mặt trời có ưu điểm là chỉ phát điện vào ban ngày, khi đó nhu cầu điện đang cần rất lớn. Nước ta cũng sẽ có một số dự án điện mặt trời ở Nam Trung Bộ và Nam Bộ. Tuy nhiên những dự án này sẽ chiếm một số diện tích đất trên đất liền. Muốn làm lớn thì phải vươn ra ngoài biển.

Trong tầng liên kết trên của khung đỡ điện sóng biển rất ít khi có người qua lại vì trên đó chỉ có bánh lăn để đỡ thanh thép có răng và có thêm một số cột điện gió nhỏ bằng thép không rỉ với đường kính trong 0,22 m cắm vào đầu một số ống thép cột chống của khung đỡ. Đường nhỏ cho công nhân đi lại để kiểm tra và làm việc chỉ chiếm khoảng hơn 10% diện tích tầng liên kết trên. Như vậy còn diện tích rất lớn có thể dành cho pin mặt trời. Tuy ở cao hơn mực nước biển 17 m, nhưng hơi mặn từ nước biển vẫn bốc lên thì pin mặt trời có chịu đựng được hay không? Bài: “Tấm năng lượng Mặt trời” trong Bách khoa toàn thư mở Wikipedia có đoạn: “Module năng lượng mặt trời phải chịu được mưa, mưa đá, tuyết, và chu kỳ của nhiệt và lạnh trong nhiều năm. Nhiều nhà sản xuất mô-đun tinh thể silicon cung cấp bảo hành đảm bảo sản xuất điện trong 10 năm ở mức 90% sản lượng điện năng đánh giá và 25 năm ở mức 80%.” Nhưng cũng chưa thấy nói gì về pin mặt trời có chịu được hơi mặn từ nước biển bốc lên hay không? Vì thế ngày 17/06/2017 tôi đã đưa bài: “Pin mặt trời có chịu được hơi mặn từ nước biển hay không?” lên mục Ứng dụng năng lượng mặt trời trên Diễn đàn webdien.com để xin trợ giúp. Ngày 31-07-2017 bạn tungnt145 đã trợ giúp như sau: “bây giờ họ sản xuất được tấm pin 2 lớp kính có thể chịu được muối biển. Thường tấm pin này sẽ đc lắp tại các đầm nuôi trồng thủy sản (nước nợ). Việc lắp tấm này ở biển thì chi phí cao, bây giờ họ mới làm được trên mặt hồ (sóng nhỏ) nhưng chi phí đã tăng lên gấp 1,3 lần”

Để mọi người thấy rõ nguồn điện to lớn này xin phép tính thử như sau:

6.1. Khả năng phát điện của pin mặt trời:

Bài: “Các Ứng dụng thiết kế hệ thống pin mặt trời + các tài liệu về năng lượng bức xạ mặt trời tại Việt Nam” của wd.support đưa trên Diễn đàn webdien.com ngày 16/04/2015 trong mục Ứng dụng năng lượng mặt trời đã cho bảng số liệu về lượng bức xạ mặt trời tại các vùng miền nước ta như sau:

Từ biểu này ta tạm rút ra cường độ bức xạ mặt trời trên mỗi m2/ngày bình quân vùng Tây Nguyên và Nam Trung Bộ là: (4,9+5,7)/2 = 5,3 KWh, vùng Nam Bộ là: (4,3+4,9)/2 = 4,6 KWh. Không biết đấy có phải là bình quân ngày trong 365 ngày của năm hay không? Hay chỉ là cho những ngày có nắng? Nếu điều đó là đúng thì cường độ bức xạ mặt trời trên mỗi m2/năm bình quân vùng Tây Nguyên và Nam Trung Bộ là: 5,3×365 = 1.934,5 KWh, vùng Nam Bộ là: 4,6 x365 = 1.679 KWh. Vùng Bình Thuận đến Cà Mau chỉ có Bình Thuận thuộc Nam Trung Bộ nên tôi lấy cường độ bức xạ mặt trời trên mỗi m2/năm bình quân vùng này là 1.679 KWh cho an toàn. Cường độ bức xạ mặt trời của mỗi m2/năm trên khung đỡ điện sóng biển vùng biển này cũng xin tạm tính là 1.679 KWh.

Bài: “Pin mặt trời” trên Bách khoa toàn thư mở Wikipedia cho biết: “Các pin năng lượng thương mại và hệ thống công nghệ cho nó có hiệu suất từ 5% đến 15%. Giá của 1 đơn vị điện từ 50 Eurocent/kWh (Trung Âu) giảm xuống tới 25 eurocent/kWh trong vùng có ánh Mặt trời nhiều.”

Khoa học kỹ thuật về pin mặt trời đang phát triển rất nhanh, bài: “Tấm năng lượng Mặt trời” có đoạn viết: “tùy theo cấu trúc, nhưng đa số module quang điện được thiết kế với nhiều tần số ánh sáng, nhưng không phải là tất cả, thường thì các module quang điện này không thể bao gồm toàn bộ phạm vi của ánh sáng mặt trời (cụ thể, tia cực tím, tia hồng ngoại và thấp hoặc ánh sáng khuếch tán) do đó khá là lãng phí, vì vậy đã có một ý tưởng được đưa ra là chia ánh sáng thành các tần số khác nhau và chia chúng vào các module quang điện phù hợp, điều này có thể nâng hiệu suất lên tới 50%. Hiện tại, tỷ lệ chuyển đổi ánh sáng mặt trời tốt nhất đạt được là khoảng 21,5% trong các sản phẩm thương mại”. Vì vậy tôi xin phép tạm tính hiệu suất 15%. Như vậy sản lượng điện của mỗi m2/năm trên khung đỡ điện sóng biển vùng biển này tạm tính là 1.679×0,15 = 251,85 KWh.

6.2. Tiềm năng điện mặt trời trong các khung đỡ điện sóng biển trên vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau:

6.2.1. Diện tích tầng liên kết trên của mỗi khung đỡ điện sóng biển:

6.2.1.1. Khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển:

Nhìn trên hình vẽ của khung đỡ này ta thấy có:

– Hình thang cân lớn có đáy nhỏ dài: 11,8×755 = 8.909 m, đáy lớn dài: 11,8×757 = 8.932,6 m, cạnh bên dài: 11,8×2 = 23,6 m và làm thành góc 60 độ với đáy lớn, chiều cao dài: 23,6×0,866 = 20,44 m và diện tích là: (8.909+8.932,6)x20,44/2 = 182.325 m2.

– 757 tam giác đều ở 2 bên khung đỡ cộng thêm 6 tam giác đều phía trên cầu chữ Y thành: 757+6 = 763 tam giác đều. Mỗi tam giác có cạnh dài 11,8 m, chiều cao: 11,8×0,866 = 10,22 m và có diện tích là: 11,8×10,22/2 = 60,29 m2. 762 tam giác này có diện tích là: 60,29×763 = 46.001 m2.

Tầng liên kết trên của khung đỡ và phần che cầu chữ Y có diện tích là: 182.325+46.001 = 228.326 m2.

6.2.1.2. Khung đỡ hình lượn sóng thẳng góc với hướng của đường bờ biển:

Khung đỡ này có 2 hình tam giác đều ở 2 đầu và vùng lượn sóng có: 720/2 = 360 hình bình hành. Tam giác đều có cạnh dài: 11,8×3 = 35,4 m, chiều cao dài: 35,4×0,866 = 30,66 m và diện tích là: 35,4×30,66/2 = 542,63 m2. Hình bình hành có đáy dài 35,4 m, chiều cao: 11,8x2x0,866 = 20,44 m và diện tích là: 35,4×20,44 = 723,51 m2. Như vậy diện tích khung đỡ là: 542,63×2+723,51×360 = 261.550 m2.

6.2.2. Sản lượng điện mặt trời trên mỗi khung đỡ điện sóng biển:

Khi gắn các tấm pin mặt trời trong tầng liên kết trên của khung đỡ ta phải làm thêm đường nhỏ có lan can ở hai bên đảm bảo cho công nhân lắp đặt pin mặt trời và thỉnh thoảng đi kiểm tra được an toàn. Chỗ gắn pin mặt trời cần cao hơn đường đi (thí dụ như cao hơn 1 m chẳng hạn) để gió có thể qua lại dễ dàng giữa phía trên và phía dưới của chỗ gắn pin. Để có thể hứng được nhiều bức xạ mặt trời hơn, pin mặt trời nên đặt hơi nghiêng về phía nam. Do chênh lệch chỉ khoảng 1 m, nên lan can chỉ là những thanh thép tròn nhỏ dài khoảng 1 m gắn vào thanh thép chịu lực ở mép đường đi và gắn vào thanh thép chịu lực đỡ giá đỡ các tấm pin mặt trời, như vậy lại càng chắc chắn hơn. Tuy đã có những chỗ cho gió lưu thông, nhưng ta cũng không nên lấp đầy tầng liên kết trên vì làm như thế sức mạnh của gió tác động vào sẽ rất lớn, nhất là những khi có bão lớn. Vì vậy tôi chỉ tạm tính phần có pin mặt trời chỉ chiếm khoảng 50% diện tích của tầng liên kết trên. Pin mặt trời gắn trong phạm vi rộng, khi truyền điện về và biến đổi điện để hòa vào lưới điện quốc gia sẽ có hao hụt, sản lượng điện sẽ giảm bớt khi dùng sau nhiều năm, nên tôi phải tạm giảm bớt 25% sản lượng điện cho an toàn. Như vậy sản lượng điện mặt trời hàng năm của mỗi khung đỡ là:

– Khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển trên vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau: 228.326×0,5×251,85×0,75 = 21.563.964 KWh, tính tròn là 21,56 triệu KWh.

– Khung đỡ thẳng góc với hướng của đường bờ biển trên vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau: 261.550×0,5×251,85×0,75 = 24.701.763 KWh, tính tròn là 24,7 triệu KWh.

– Cụm điện trên vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau: 21,56+24,7×30 = 762,56 triệu KWh.
6.2.3. Tiềm năng điện mặt trời trong các khung đỡ điện sóng biển trên vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau:

7. Tiềm năng 3 loại điện gắn cùng trên khung đỡ:

3loại điện cùng gắn trên các khung đỡ trong vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau có tiềm năng như sau:
7. Tiềm năng 3 loại điện gắn cùng trên khung đỡ:

3loại điện cùng gắn trên các khung đỡ trong vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau có tiềm năng như sau:

Khung đỡ gắn thiết bị của cả 3 loại điện và nằm trên biển luôn luôn có sóng và gió lớn, nên đòi hỏi phải rất chắc chắn để có thể chống được với các cơn bão rất lớn. Vì vậy kính mong các chuyên gia công trình biển giúp đỡ để có khung đỡ đảm bảo tốt các yêu cầu trên.

8. Điện sóng biển trên vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau có khả năng rẻ hơn thủy điện khá nhiều hay không?

Điện gió và điện mặt trời thì ở nước ta đã nhiều nơi làm rồi, tuy đắt hơn những loại điện khác nhưng vẫn đang phải tích cực phát triển. Trong bài này điện gió chỉ là gắn thêm lên khung đỡ, đê và đường ra đê của điện sóng biển, điện mặt trời chỉ là gắn thêm lên khung đỡ của điện sóng biển, không những thế 2 loại điện này chỉ chiếm một tỷ trọng nhỏ nên tôi chỉ tập trung vào việc ước tính vốn đầu tư cho việc tạo nguồn lực để chạy máy phát điện của điện sóng biển và liệt kê những việc còn lại để các chuyên gia về điện có thể xét xem điện sóng biển có khả năng rẻ hơn thủy điện hay không? Thủy điện là loại điện có giá thành phát điện thấp nhất so với các loại điện ở nước ta hiện nay. Nhưng điện sóng biển (theo phương pháp do tôi đề xuất) và thủy điện có nhiều điểm giống nhau. Chúng đều không phải dùng đến bất cứ loại nhiên liệu nào nhưng đều phải đầu tư ban đầu rất lớn. Vì thế giá thành của điện sóng biển phụ thuộc vào vốn đầu tư ban đầu và các khoản chi phí để thay thế, sửa chữa, bảo dưỡng,… trong quá trình vận hành. Các thiết bị của điện sóng biển đều ở ngoài trời nên chi phí trong quá trình vận hành cũng lớn hơn. Vì thế với cùng sản lượng điện như nhau:

– Nếu vốn đầu tư của điện sóng biển thấp hơn vốn đầu tư của thủy điện không nhiều thì giá thành phát điện của 2 loại có khả năng tương đương nhau.

– Nếu vốn đầu tư của điện sóng biển thấp hơn vốn đầu tư của thủy điện khá nhiều thì giá thành phát điện của điện sóng biển có khả năng thấp hơn thủy điện.

– Nếu vốn đầu tư của điện sóng biển thấp hơn vốn đầu tư của thủy điện rất nhiều thì giá thành phát điện của điện sóng biển có khả năng thấp hơn thủy điện khá nhiều.

Tàu biển vỏ thép đã có từ nhiều năm nay và chúng đã thích nghi rất tốt với xâm nhập mặn, nhưng vừa qua ở Bình Định và một số tỉnh ven biển khác nhiều tàu đánh cá vỏ thép của ngư dân hoạt động chưa được bao lâu đã bị han rỉ. Điện sóng biển có phao nửa nổi nửa chìm, còn các thiết bị và khung đỡ bằng thép ở trên cao không tiếp xúc với nước biển nhưng vẫn bị xâm nhập mặn do hơi nước biển bốc lên vì vậy cần phải dùng các loại thép có khả năng chịu đựng được xâm nhập mặn và trong phần trên cao cũng cần thường xuyên chống xâm nhập mặn bằng các biện pháp thích hợp. Khi ước tính vốn đầu tư và giá thành phát điện cần phải tính toán đầy đủ các yếu tố này.

8.1. Ước tính vốn đầu tư cho khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển:

Mục 2.1 đã cho kết quả về loại khung đỡ này như sau: Tổng số khung chịu lực là 2.271 khung, số lượng cột chống của khung đỡ là 3.031 cột, số thanh liên kết nối từ hàng này sang hàng kia trong cả 2 tầng liên kết là 9.088 thanh, hàng khung chịu lực trong cùng gồm 757 đoạn, đường ô tô bằng thép tấm dài khoảng 8.932 m, đê phía sau khung đỡ tạm tính là hơn 9 km. Số bộ tạo nguồn điện là 2.265 bộ trong trường hợp có đê, và là 2.256 bộ trong trường hợp không đê. Ta dùng ngay các số liệu này để tính toán.

8.1.1. Phần tạo nguồn lực để chạy các máy phát điện:

8.1.1.1. Phao, trụ thép và thanh thép có răng:

Phao hình trụ tròn đường kính 6 m cao 2,6 m có thể tích là: 3,1416x3x3x2,6 = 73,5132 m3.

Dự kiến phao dày 0,005 m, riêng nắp phao dày bình quân 0,01 m vì còn phải gắn trụ thép đứng gần giữa phao. Nên phần rỗng của phao có thể tích là: 3,1416×5,99×5,99×2,985/4 = 72,8467 m3. Như vậy phần thép trong phao có thể tích là: 73,5132-72,8467 = 0,6675 m3.

Dự kiến trụ thép đứng giữa phao cao 1,5 m, rộng 0,3 m và dày 0,05 m có thể tích là: 1,5×0,3×0,05 = 0,0225 m3.

Dự kiến thanh thép có răng cao bình quân 17,5 m, rộng 0,3 m và dày 0,02 m, nhưng do phải gắn vào trụ thép đứng giữa phao nên thanh thép này phải dài hơn, thí dụ như 18 m. Mặt cắt của nó hình chữ T, với chỗ nhô ra ở 2 bên là 0,02 m và có bề dày là 0,02 m có diện tích là: 0,3×0,02+0,04×0,02 = 0,0068 m2. Thể tích của thanh thép có răng hình chữ T là: 0,0068×18 = 0,1224 m3.

Như vậy tổng thể tích vỏ phao, trụ thép và thanh thép có răng là: 0,6675+0,0225+0,1224 = 0,8124 m3. Trong bài này tôi tạm tính tỷ trọng của thép là 7,8 thì số thép đó có trọng lượng là: 0,8124×7,8 = 6,3367 tấn. Cộng thêm với móc ở trên đầu thanh thép có răng và 2 vòng thép ở 2 bên phao để dùng trong khi hoàn chỉnh việc lắp các bánh răng và bánh lăn giữ cho thanh thép có răng chỉ có thể nâng lên hạ xuống theo phương thẳng đứng nên tôi tính tăng thêm và cho tròn là 6,4 tấn.

Tỷ trọng của nước biển lớn hơn 1 một chút nên muốn phao nửa nổi nửa chìm thì tổng trọng lượng của phao, trụ thép và thanh thép có răng là 36,8 tấn. Vì vậy cần đổ thêm bê tông vào phao với trọng lượng khi đã khô là: 36,8-6,4 = 30,4 tấn. Tạm tính tỷ trọng bê tông là 2,5 thì số bê tông đó có thể tích là: 30,4/2,5 = 12,2 m3. Khi đổ số bê tông đó vào trong phao sẽ có độ dày là: 12,2/(3,1416×5,99×5,99/4) = 0,43 m.

Tôi không tính đến việc bơm thêm nước biển vào cho phao nửa nổi nửa chìm vì làm như thế nước biển sẽ xâm nhập vào vỏ phao từ cả phía trong và phía ngoài. Nếu ta đổ thêm bê tông vào, sau khi bê tông đã khô ném vào trong phao 1 mồi lửa và hàn phao lại cho thật kín thì khi trong phao đã hết oxy, lửa sẽ tắt và ta không còn sợ phao bị han rỉ từ bên trong. Tra trên mạng tôi thấy khi chưa tính VAT thép tấm có độ dày từ 5 mm trở lên chỉ dưới 13.000đ/kg, thép hình các loại chỉ dưới 16.000 đ/kg, giá bê tông tươi loại thấp nhất chỉ là 690.000 đ/m3. Muốn có phao, trụ thép và thanh thép có răng đứng giữa phao phải mua thép chịu được nước biển với giá có VAT, vận chuyển về để chế tạo và mang ra bờ biển, khi chế tạo có phế liệu. Vì vậy tôi tạm ước tính mỗi tấn trọng lượng thép khoảng 35 triệu đồng và phần thép hết khoảng: 35×6,4 = 224 triệu đồng. Bê tông chỉ cần đổ thêm vào phao cho khi bê tông đã khô phao nặng thêm 30,4 tấn, nên chỉ cần mua loại bê tông với giá rẻ nhất. Vì vậy tôi tạm ước tính mỗi m3 bê tông đổ vào phao đã khô khoảng 1 triệu đồng thành: 1×12,2 = 12,2 triệu đồng. Như vậy vốn đầu tư cho 1 phao hình trụ tròn đường kính 6 m cao 2,6 m, trụ thép và thanh thép có răng đứng giữa phao đã nằm ở bờ biển là: 224+12,2 = 236,2 triệu đồng.

8.1.1.2. Các bánh răng và líp:

Nhìn hình vẽ trong mục 3.2 ta thấy các bánh răng và líp có đường kính như sau: Bánh răng nhận lực: 1 m, líp lớn: 0,8 m, bánh răng đầu ra: 2,2 m, bánh răng truyền lực sang máy phát điện: 1,4 m, bánh răng nhỏ: 0,5 m, líp nhỏ: 0,4 m, bánh răng trung gian: 0,9-(0,25+0,2) = 0,45 m, bánh răng nhận lực của trục truyền lực sang máy phát điện là: 0,2 m.

Diện tích bánh răng nhận lực là: 3,1416×0,5×0,5 = 0,7854 m2.

Diện tích líp lớn là: 3,1416×0,4×0,4 = 0,5027 m2.

Diện tích bánh răng đầu ra là: 3,1416×1,1×1,1 = 3,8013 m2.

Diện tích bánh răng truyền lực sang máy phát điện là: 3,1416×0,7×0,7 = 1,5394 m2.

Nếu các bánh răng và líp này đều dày 0,03 m thì thể tích của chúng sẽ là: (0,7854+0,5027+3,8013+1,5394)x0,03 = 0,1989 m3 và chúng có trọng lượng là: 0,1989×7,8 = 1,5511 tấn.

Diện tích bánh răng nhỏ là: 3,1416×0,25×0,25 = 0,1964 m2.

Diện tích líp nhỏ là: 3,1416×0,2×0,2 = 0,1257 m2.

Diện tích bánh răng trung gian là: 3,1416×0,225×0,225 = 0,1590 m2.

Diện tích bánh răng nhận lực của trục truyền lực sang máy phát điện là: 3,1416×0,1×0,1 = 0,0314 m2.

Nếu các bánh răng và líp này đều dày 0,05 m thì thể tích của chúng sẽ là: (0,1964+0,1257+0,1590+0,0314)x0,05 = 0,0154 m3 và chúng có trọng lượng là: 0,0154×7,8 = 0,1199 tấn.

Như vậy tổng trọng lượng các bánh răng và líp trong cụm tạo nguồn lực cho chạy máy phát điện là: 1,5511+0,1199 = 1,6710 tấn.

8.1.1.3. Các bánh lăn giữ thanh thép có răng:

Nếu đường kính của bánh lăn có răng là 0,4 m và dày 0,03 m thì nó có thể tích là 3,1416×0,2×0,2×0,03 = 0,00377 m3.

Nếu 2 bánh lăn ép vào phía sau của thanh thép có răng đều có đường kính là 0,2 m và dày 0,05 m thì nó có thể tích là 2×3,1416×0,1×0,1×0,05 = 0,00314 m3.

Nếu 2 bánh lăn ép vào phía trong thanh thép có răng đều có đường kính là 0,2 m và dày 0,2 m thì nó có thể tích là 2×3,1416×0,1×0,1×0,2 = 0,01257 m3.

Do bánh lăn ép vào phía ngoài thanh thép có răng được gắn trên biển, nếu vẫn để đường kính 0,2 m thì mỗi bánh lăn này nặng tới hơn 49 kg, rất khó lắp ghép. Vì vậy tôi đã giảm đường kính của bánh lăn phía ngoài còn 0,1 m, trọng lượng bánh lăn chỉ còn hơn 12 kg cho dễ lắp ghép. Như vậy thể tích của 2 bánh lăn ép vào phía ngoài thanh thép có răng chỉ còn 2×3,1416×0,05×0,05×0,2 = 0,00314 m3.

Tổng thể tích của 4 bánh lăn ép vào 2 bên thanh thép có răng chỉ còn: 0,01257+0,00314= 0,01571 m3.

Như vậy tổng thể tích các loại bánh lăn đó là 0,00377+0,00314+0,01571 = 0,02262 m3. Tỷ trọng của thép là 7,8 nên số thép đó có trọng lượng là 0,02262×7,8 = 0,1764 tấn.

Khi chuyển động, răng của thanh thép có răng, bánh răng và líp đều tiếp xúc với nhau vì vậy chiều rộng của thanh thép có răng, đường kính của các bánh răng và líp đều chỉ tính đến nửa của răng mà thôi.

Tổng trọng lượng thép cho các bánh răng, líp và các bánh lăn trong 1 cụm tạo nguồn lực cho chạy máy phát điện là: 1,6710+0,1764 =1,8474 tấn. Tổng trọng lượng này sẽ giảm đi nhiều vì đối với các bánh răng lớn và líp lớn có thể giảm bớt lượng thép như trong trường hợp của các vành ô tô, xe máy,… Để tạo nên các bộ tạo nguồn lực cho chạy máy phát điện này ta phải có các phế liệu khi chế tạo, phải có thêm các vòng bi,… phải làm nhiều việc như chế tạo, vận chuyển từ nơi mua nguyên liệu về nơi sản xuất, sau đó vận chuyển ra bờ biển để lắp ghép. Các líp lớn có thể phải mua ngoài hoặc tự làm lấy. Thép phải là loại có khả năng chống xâm nhập mặn tốt. Xin phép tạm tính mỗi tấn thành phẩm này khoảng 100 triệu đồng thì phần này hết: 100×1,8474 = 184,74 triệu đồng.

Như vậy vốn đầu tư của 1 cụm tạo nguồn lực cho chạy máy phát điện là: 236,2+184,74 = 420,94 triệu đồng, tính tròn lên là 421 triệu đồng.

Khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển phía sau có đê có 2.265 bộ tạo nguồn lực cho chạy máy phát điện nên vốn đầu tư cho số bộ tạo nguồn lực này là: 421×2.265 = 953.565 triệu đồng.

Khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển phía sau không đê có 2.256 bộ tạo nguồn lực cho chạy máy phát điện nên vốn đầu tư cho số bộ tạo nguồn lực này là: 421×2.256 = 949.776 triệu đồng.

8.1.2. Làm khung đỡ và đường ô tô trên khung đỡ:

Nếu làm khung đỡ như trong mục 2.2 của bài: “Thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển” chịu đựng được phao hình trụ tròn đường kính 6 m, cao 3 m (trong bài này phao chỉ cao 2,6 m lại càng chịu đựng được tốt hơn) ta có thể tính lượng thép chữ U và ống thép cột chống cần dùng như sau:

– Thép chịu lực trong 2 tầng liên kết đều bằng thép U400x100x10.5×12 cần 3×2.271 = 6.813 thanh, mỗi thanh thép nặng 708 kg, tổng trọng lượng thép: 6.813×708 = 4.823.604 kg.

– Thép U300x90x9x12 dùng cho các việc sau:

+ Thép dùng làm liên kết chéo trong 2 tầng liên kết cần 9.088 thanh.

+ Thép dùng trong khung chịu lực là: 3×2.271 = 6.813 thanh.

Tổng cộng thép U300x90x9x12 là: 9.088+6.813 = 15.901 thanh, mỗi thanh thép nặng 457,2 kg, tổng trọng lượng: 15.901×457,2 = 7.269.937,2 kg.

– Ống thép của cột chống cần 3.031 ống. Mỗi ống thép đường kính 219,1 mm, dày 32 mm, dài 12 m có trọng lượng là 1.771 kg. Tổng trọng lượng của 3.031 ống là: 1.771×3.031 = 5.367.901 kg.

– Cần làm đường ô tô bằng thép tấm rộng 6 m dài khoảng 8.932 m đi qua 757 đoạn và mỗi đoạn dài 11,8 m cho các xe có thể qua lại dễ dàng. Nên ta phải tính phần thép cho làm đường như sau: 758 thanh thép chịu lực U400x100x10.5×12 gác trên các thanh thép chịu lực tầng liên kết dưới để đỡ đường nặng: 708×758 = 536.664 kg. Đường rộng 6 m nên phía dưới đường có lẽ phải có tới 5 thanh thép chữ U gắn vào các thanh thép chịu lực đỡ đường và do đi qua 757 đoạn nên số thanh thép chữ U cần là: 757×5 = 3.785 thanh, trong đó có 1.895 thanh thép U300x90x9x12 nặng: 457,2×1.895 = 866.394 kg và 1.890 thanh thép U360x96x9x12 nặng: 576×1.890 = 1.088.640 kg. Đường rộng 6 m và dài 8.932 m cần: 8.932/1,5 = 5.954,7 tấm thép dày 10 mm dài 6 m rộng 1,5 m, tính tròn lên là 5.955 tấm, mỗi tấm nặng 706,5 kg và trọng lượng của chúng là: 706,5×5.955 = 4.207.208 kg. Tổng trọng lượng thép cho làm đường ô tô trên khung đỡ là: 536.664+866.394+1.088.640+4.207.208 = 6.698.906 kg.

– Đường trên cầu chữ Y rộng 6 m gồm 11,8 m đường và 2 nhánh, mỗi nhánh có 23,6 m đường thành: 11,8+23,6×2 = 59 m. Để đỡ đường cần 5 thanh thép chịu lực U400x100x10.5×12 và 20 thanh thép U360x96x9x12 có tổng trọng lượng là: 708×5+576×20 = 15.060 kg. Mặt đường cần: 59/1,5 = 39,3 tấm, tính tròn lên là 40 tấm với trọng lượng là : 706,5×40 = 28.260 kg. Tổng trọng lượng thép làm đường trên cầu chữ Y là: 15.060+28.260 = 43.320 kg.

Như vậy tổng trọng lượng các loại thép cho làm khung đỡ và đường ô tô trên đó là:

4.823.604+7.269.937,2+5.367.901+6.698.906+43.320 = 24.203.668,2 kg.

Ngoài ra còn phải có thêm thép làm đường cho quay đầu xe, lan can ở hai bên đường ô tô, đường nhỏ cho công nhân đi lại và làm việc trên khung đỡ, bu lông, đai ốc, vòng đệm thép, vận chuyển từ nơi mua nguyên liệu về nơi sản xuất, lắp ghép,… Nên số thép có thể lên đến 28.000 tấn và tổng số tiền mua tất cả các loại thép có khả năng chịu mặn để làm khung đỡ và đường trên đó khoảng: 28.000×30 = 840.000 triệu đồng.

Tôi đã gọi điện thoại cho Công ty Cổ phần Bê tông ly tâm Thủ Đức để hỏi về giá ống bê tông dự ứng lực đường kính 350 mm loại A có khả năng chịu tải dọc trục 81 tấn thì được biết giá của 1 m ống là 275.000 đồng đã có thuế VAT. Cột chống cần các ống bê tông dự ứng lực đường kính 350 mm dài từ 10 đến 11 m, bình quân là 10,5 m. Như vậy bình quân giá của 1 ống là 275.000×10,5 = 2.887.500 đồng. Khi đặt hàng cho công ty loại phải chịu được nước biển giá có thể cao hơn. Phía dưới ống phải gắn thêm đinh mũ bằng bê tông cốt thép để cắm xuống đáy biển và vành bê tông cốt thép hình vành khăn để vành đinh mũ bằng bê tông cốt thép đè lên nó. Đầu đinh mũ không nên làm nhọn vì khi đặt cụm 4 cột chống xuống biển thì đầu đinh mũ thường đè lên vành bê tông cốt thép, cần phải điều chỉnh thì 4 đầu đinh mũ mới vào lỗ tròn của vành bê tông cốt thép.

Tạm tính vành đinh mũ rộng 1 m cao 0,25 m, vành bê tông cốt thép đường kính ngoài 4 m, đường kính trong 0,3 m. Vành bê tông cốt thép nên làm giữa dày do bị vành đinh mũ đè lên dự kiến là 0,25 m, ngoài mỏng dự kiến là 0,05 m. Từ đó ta có thể tính được thể tích vành bê tông cốt thép như sau: Thể tích hình nón cụt đường kính nhỏ 1,2 m, đường kính lớn 4 m, cao 0,2 m là: 3,1416x(0,6×0,6+2×2+0,6×2)x0,2/3 = 1,1645 m3. Thể tích hình trụ tròn đường kính 4 m, cao 0,05 m là: 3,1416x2x2x0,05 = 0,6283 m3. Thể tích hình trụ tròn đường kính 0,3 m, cao 0,25 m là: 3,1416×0,15×0,15×0,25 = 0,0177 m3. Thể tích vành bê tông cốt thép là: 1,1645+0,6283-0,0177 = 1,7751 m3, tính tròn lên là 1,8 m3. Vì thế tôi tạm tính cho ống bê tông dự ứng lực, đinh mũ, vành bê tông và vận chuyển ra đến bờ biển là 8 triệu đồng. Như vậy mua 3.031 ống bê tông dự ứng lực và đinh mũ là: 8×3.031 = 24.248 triệu đồng.

Như vậy toàn bộ phần nguyên liệu của khung đỡ là: 840+24,248 = 864,248 tỷ đồng.

8.1.3. Dựng khung đỡ và gắn các cụm tạo nguồn điện trên khung đỡ:

Những công việc cần làm đã trình bày rõ trong các mục 2.1.4 và 2.2 của bài: “Thủy điện chạy bằng năng lượng sóng biển”, chỉ hơi khác là không có các bơm nước áp lực cao chạy bằng pít tông, các ống dẫn nước nên có 2 thanh chéo gắn đỡ phía dưới thanh thép chịu lực tầng liên kết dưới và do phao chỉ còn cao 2,6 m nên vị trí gắn các khung chịu lực và các thanh liên kết vào ống thép cột chống cũng có thay đổi như đã trình bày trong mục 2.1. Ta có thể tính tổng trọng lượng của 1 cụm 4 cột chống như sau:

– Thép U400x100x10.5×12: 708×3 = 2.124 kg

– Thép U300x90x9x12: 457,2×11 = 5.029,2 kg

– Ống thép cột chống: 1.771×4 = 7.084 kg

– Ống bê tông dự ứng lực + đinh mũ: 3.000×4 = 12.000 kg

– Đường nhỏ rộng khoảng 1 m cho công nhân đứng làm việc khoảng 2.000 kg

– Các bánh răng, líp và các bánh lăn gắn trên khung đỡ 1.847,4 kg

Tổng cộng: 30.084,6 kg.

Nên cần trục trên sà lan tự hành phải có sức nâng trên 35 tấn và nâng cao được trên 20 m so với mặt biển.

Việc gắn từng cụm 4 cột chống ở trên bờ, dùng sà lan tự hành trên có cần trục để vận chuyển, rải các vành bê tông cho tâm của chúng cách nhau khoảng 11,8 m và cắm từng cụm đó xuống biển sao cho đinh mũ cắm vào lỗ tròn của vành bê tông rồi kết nối chúng lại với nhau rồi gắn các thiết bị và đường lên để chúng có thể hoạt động tốt đòi hỏi một công sức rất lớn vì thế tôi tạm ước tính phần này hết khoảng 700 tỷ đồng.

Trong những việc đó, việc lắp ghép sao cho thanh thép có răng vào đúng vị trí của nó không hề đơn giản vì phao, trụ thép và thanh thép có răng nặng tới 36,8 tấn và luôn nâng lên, hạ xuống theo sóng. Việc này lại phải làm tới hơn 2.250 lần nên chắc là nhiều người còn nghi ngại về vấn đề này. Các bạn có thể có những cách làm hay hơn nhưng tôi cũng xin phép trình bày cách lợi dụng sóng để làm như sau:

Trước khi đưa phao đến phải lắp ghép đầy đủ các thiết bị trong khung chịu lực, chỉ còn chưa ghép 2 bánh lăn áp về phía ngoài thanh thép có răng mà thôi. Do trọng tâm phao nằm ở phía dưới nên khi kéo phao trên biển thì thanh thép có răng đứng thẳng giữa phao và nó cao hơn 20 m so với mặt biển. Khi phao đã tới sát cụm 4 cột chống thì thanh liên kết dưới chỉ cao dưới 10 m so với mặt biển nên bên trong cụm đó phải treo 1 móc thép thấp hơn thanh liên kết dưới và cần trục trên sà lan phải ấn đầu thanh thép có răng xuống cho 2 móc thép móc vào nhau. Nên có người đứng ở tầng liên kết dưới cầm sào dài và nhẹ đẩy cho 2 móc thép đó móc vào nhau. Sau đó trên tầng liên kết trên phải dùng tời kéo cho cáp thẳng ra và phía dưới thì cần trục phải đẩy cho phao vào bên trong cụm 4 cột chống, khi đó thanh thép có răng lại tiếp tục đứng thẳng và ta có thể bỏ móc ra. Trong tầng liên kết dưới gắn tạm 2 cuộn cáp lớn với cáp có thể kéo được vật nặng khoảng 30 tấn và đầu cáp lớn có móc thép. Cuộn cáp này cần có líp lớn và có chỗ đóng chêm thép để khi chưa có chêm thép thì cuộn cáp có thể quay đi quay lại, nhưng khi đã đóng chêm thép thì cuộn cáp chỉ có thể quay để cuộn cáp lại, ngoài ra nó cần có những tay quay rỗng giữa ở xung quanh để cuộn cáp khi cáp trùng xuống. Trong tầng liên kết dưới còn có 2 que nhẹ ở 2 bên, mỗi que dài khoảng 14 m và đuôi que có dây buộc vào tầng liên kết dưới cho que khỏi rơi xuống biển. Cho 2 người cầm que móc 2 móc thép ở đầu cáp lớn vào 2 vòng thép ở 2 bên phao rồi đóng chêm thép lại. Quay 2 cuộn cáp cho cáp căng ra, nhưng phải chú ý là không được để răng của thanh thép có răng quay về phía khung chịu lực. Mỗi khi sóng đưa phao lên cao cáp lại chùng xuống, quay tay quay cho cáp căng ra, khi không quay được nữa thì đút đầu xà beng dài vào tay quay để có lực quay mạnh hơn, cứ làm như vậy nhiều lần thì phao sẽ đứng yên, nhưng phải chú ý điều chỉnh trước khi phao đứng yên để cho khi phao đứng yên thì thanh thép có răng phải vào đúng vị trí cần lắp ghép. Nói đúng hơn là phao chỉ còn nâng lên hạ xuống rất ít vì không thể dùng sức người và xà beng kéo cho cáp lớn thật thẳng ra được. Không những thế thanh thép có răng có thể chưa vào đúng vị trí cần lắp ghép nên cần có người đứng ở tầng liên kết trên và tầng liên kết dưới cầm móc thép để kéo hoặc đẩy thanh thép có răng vào đúng vị trí cần lắp ghép. Khi đó có thể ghép nốt 2 bánh lăn áp về phía ngoài thanh thép có răng. Kiểm tra lại thật kỹ các thiết bị gắn trên khung chịu lực rồi dùng xà beng tháo chêm thép ra khi sóng đang lên, phao sẽ hạ nhanh xuống biển. Tốc độ hạ của phao chậm hơn tốc độ rơi tự do vì nó phải làm quay các thiết bị gắn vào khung chịu lực. Nếu móc ở đầu cáp lớn chưa tung ra khỏi vòng thép ở phao thì dùng que dài tháo móc ở đầu cáp lớn ra và tháo cuộn cáp đó để dùng cho các phao sau.

Như vậy tổng vốn đầu tư cho 1 khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển phía sau có đê và trên đó đã có 2.265 bộ tạo nguồn lực cho chạy máy phát điện hết khoảng: 953,565+864,248+700 = 2.517,813 tỷ đồng, tính tròn lên là 2.518 tỷ đồng.

Tổng vốn đầu tư cho 1 khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển phía sau không có đê và trên đó đã có 2.256 bộ tạo nguồn lực cho chạy máy phát điện hết khoảng: 949,776+864,248+700 = 2.514,024 tỷ đồng, tính tròn là 2.514 tỷ đồng.

8.2. Ước tính vốn đầu tư cho khung đỡ hình lượn sóng thẳng góc với hướng của đường bờ biển:

Mục 2.2 đã cho kết quả về loại khung đỡ này như sau: Tổng số khung chịu lực trong khung đỡ là 2.169 khung, tổng số cột chống trong khung đỡ là 2.898 cột, số thanh liên kết trong cả 2 tầng liên kết của khung đỡ là 10.128 thanh, số bộ tạo nguồn điện là 2.168 bộ, khung đỡ có 726 đoạn và đường ô tô bằng thép tấm trên khung đỡ dài 7.419 m.

8.2.1. Phần tạo nguồn lực để chạy các máy phát điện:

Do chiều cao của phao giảm dần từ 2,6 m xuống còn 1,6 m hoặc 2,2 m nên phần thép và bê tông sẽ giảm bớt nhưng để cho rộng rãi vẫn tạm dùng số đã tính được trong mục 8.1.1 là vốn đầu tư của 1 cụm tạo nguồn lực cho chạy máy phát điện 421 triệu đồng. 2.168 bộ tạo nguồn lực chạy máy phát điện có vốn đầu tư là: 421×2.168 = 912.728 triệu đồng.

8.2.2. Làm khung đỡ và đường ô tô trên khung đỡ:

Làm tương tự như mục 8.1.2 ta có thể tính lượng thép chữ U và ống thép cột chống cần dùng như sau:

– Thép chịu lực trong 2 tầng liên kết đều bằng thép U400x100x10.5×12 cần: 3×2.169 = 6.507 thanh. Mỗi thanh thép nặng 708 kg, tổng trọng lượng thép: 708×6.507 = 4.606.956 kg.

– Thép U300x90x9x12 dùng cho các việc sau:

+ Thép dùng làm liên kết chéo trong 2 tầng liên kết cần 10.128 thanh.

+ Số thanh thép cần dùng trong 2.169 khung chịu lực là: 3×2.169 = 6.507 thanh.

Tổng cộng thép U300x90x9x12 là: 10.128+6.507 = 16.635 thanh, mỗi thanh thép nặng 457,2 kg, tổng trọng lượng: 457,2×16.635 = 7.605.522 kg.

– Tổng trọng lượng của 2.898 ống thép cột chống là: 1.771×2.898 = 5.132.358 kg.

– Nên làm đường ô tô bằng thép tấm rộng 3 m đi qua 726 đoạn, mỗi đoạn dài 10,22 m, cầu nhỏ và đi qua khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển. Đường rộng 3 m có lẽ phải dùng 3 thanh thép chữ U để đỡ đường, mỗi đoạn chỉ dài 10,22 m nhưng ta vẫn tạm tính dùng thép dài 12 m. Nên ta phải tính phần thép cho làm đường như sau: (726+4)x3 = 2.190 thanh thép chữ U gắn vào các thanh thép chịu lực tầng liên kết dưới, trong đó có 1.095 thanh thép U300x90x9x12 nặng: 457,2×1.095 = 500.634 kg và 1.095 thanh thép U360x96x9x12 nặng: 576×1.095 = 630.720 kg. Đường rộng 3 m và dài: 7.419+11,8×4 = 7.466,2 m cần: 7.466,2/3 = 2.488,7 tấm thép dày 10 mm dài 6 m rộng 1,5 m, tính tròn là 2.489 tấm, mỗi tấm nặng 706,5 kg và trọng lượng của chúng là: 706,5×2.489 = 1.758.478,5 kg. Tổng trọng lượng thép cho làm đường ô tô trên khung đỡ là: 500.634+630.720+1.758.478,5 = 2.889.832,5 kg.

Như vậy tổng trọng lượng các loại thép cho làm khung đỡ và đường ô tô trên đó là: 4.606.956+7.605.522+5.132.358+2.889.832,5 = 20.234.668,5 kg. Ngoài ra còn phải có thêm thép làm những chỗ cho ô tô có thể quay đầu xe và tránh nhau, lan can hai bên đường ô tô, đường nhỏ cho công nhân đi lại và làm việc trên khung đỡ, các ống nhỏ dài 11,45 m buộc vào phía dưới các ống bê tông dự ứng lực để giữ cho tâm của chân các cột chống cách đều nhau 11,8 m, các loại bu lông, đai ốc, vòng đệm thép,… nên tổng trọng lượng của các loại thép khoảng 24.000 tấn. Tính thêm chi phí vận chuyển ra tận bờ biển,… và dự phòng rủi ro hết khoảng: 24.000×30 = 720.000 triệu đồng.

Cột chống cần các ống bê tông dự ứng lực đường kính 350 mm dài từ 10,5 đến 20,5 m, bình quân là 15,5 m. Giá 1 m ống bê tông dự ứng lực đường kính 350 mm loại A có khả năng chịu tải dọc trục 81 tấn đã có thuế VAT là 275.000 đồng. Như vậy bình quân giá của 1 ống là 275.000×15,5 = 4.262.500 đồng. Phía dưới ống phải gắn thêm đinh mũ và vành rộng bằng bê tông cốt thép để cắm xuống đáy biển và phải vận chuyển ra đến bờ biển để lắp ráp nên tôi tạm tính là 9,4 triệu đồng. Như vậy 2.898 ống bê tông dự ứng lực có gắn đinh mũ hết khoảng 9,4×2.898 = 27.241,2 triệu đồng, tính tròn lên là 27.242 triệu đồng.

Như vậy toàn bộ phần làm khung đỡ và làm đường trên khung đỡ này là: 720+27,242 = 747,242 tỷ đồng.

8.2.3. Dựng khung đỡ và gắn các cụm tạo nguồn điện trên khung đỡ:

Khung đỡ này gắn trên bờ chỉ toàn những cụm 4 cột chống và các ống bê tông dự ứng lực dài hơn nên cần trục trên sà lan tự hành phải có sức nâng trên 40 tấn.

Việc gắn từng cụm 4 cột chống ở trên bờ, dùng sà lan tự hành trên có cần trục để vận chuyển, rải các vành bê tông cho tâm của chúng cách nhau khoảng 11,8 m và cắm từng cụm đó xuống biển sao cho đinh mũ cắm vào lỗ tròn của vành bê tông rồi kết nối chúng lại với nhau để chúng có thể hoạt động tốt đòi hỏi một công sức rất lớn vì thế tôi tạm ước tính phần này hết khoảng 800 tỷ đồng.

Như vậy tổng vốn đầu tư cho 1 khung đỡ thẳng góc với hướng của đường bờ biển hết khoảng: 912,728+747,242+800 = 2.459,97 tỷ đồng, tính tròn lên là 2.460 tỷ đồng. Vốn đầu tư cho 30 khung đỡ loại này là: 2.460×30 = 73.800 tỷ đồng.

8.3. Đê và đường từ bờ ra khung đỡ hoặc ra đê:

Đặc điểm của vùng biển Thành phố Hồ Chí Minh đến Cà Mau như sau: Vùng biển này hàng năm nhận được 160 triệu tấn phù sa của sông Cửu Long, thêm vào đó là phù sa của sông Đồng Nai từ nhiều triệu năm nay, lại thêm có dòng chảy biển dọc theo bờ khi suôi khi ngược nên phù sa sẽ lơ lửng theo dòng nước và lắng đọng xuống vùng đáy biển gần bờ. Vì vậy vùng đáy biển gần bờ có khả năng khá bằng phẳng và khó có khả năng còn đá ngầm. Hầu hết san hô phụ thuộc vào ánh sáng mặt trời và phát triển ở các vùng nước trong và nông, nhưng vùng biển này có nhiều phù sa nên không thuận lợi cho các loại san hô phát triển.

Việc làm những đê bọc bê tông ở nơi biển sâu khoảng 5 m, có lẽ phải đúc sẵn những mặt phẳng bê tông cốt thép có thêm chân ở trên bờ để khi đưa ra ngoài biển và dùng cần trục lớn đưa xuống nước là những mặt phẳng bê tông cốt thép đó nằm ở vị trí đã định trước. Thí dụ như ta cần đê cao hơn mực nước biển 2 m chẳng hạn và mặt phẳng bê tông cốt thép cao 10 m, rộng 5 m, dày 0,2 m thì thể tích của mặt phẳng bê tông cốt thép là: 10x5x0,2 = 10 m3, cộng thêm cả chân vào sẽ là khoảng 12 m3 và mặt phẳng đó sẽ tạo thành góc 44,4 độ so với mặt nước biển. Phía sau không còn sóng mạnh nên mặt phẳng bê tông cốt thép có thể mỏng hơn và có thể để thẳng đứng thí dụ như mặt phẳng bê tông cốt thép cao 7 m, rộng 8 m, dày 0,16 m chẳng hạn thì thể tích của mặt phẳng bê tông cốt thép là 7x8x0,16 = 8,96 m3, cộng thêm cả chân vào sẽ là khoảng 11 m3. Tại những nơi có cột điện gió lớn, đê phải làm rộng hơn thì nên mở rộng đê về phía sau. Để vận chuyển và lắp đặt những mặt phẳng bê tông cốt thép đó xuống biển cần dùng sà lan tự hành và cần trục trên sà lan phải có sức nâng khoảng 50 tấn. Sau khi đặt xong những mặt phẳng bê tông cốt thép đó xuống biển và phủ kín những chỗ tiếp giáp, mới có thể phun cát vào bên trong rồi đầm nén cho thật chặt. Nếu sóng đập vào mặt bê tông cốt thép nghiêng mà vẫn còn có khả năng đi xuống phía dưới làm xói mòn chân đê thì cần có thêm mặt phẳng bê tông cốt thép nằm ngang đặt ngay sát chân đê. Do vùng đáy biển gần bờ này khá bằng phẳng nên rất thuận lợi cho việc đặt các mặt phẳng bê tông cốt thép đó cạnh nhau và tiếp giáp với nhau. Tuy nhiên cũng cần phải khảo sát trước cho kỹ để xem chỗ định đặt các tấm bê tông cốt thép xuống còn có đá ngầm hoặc dị vật gì không? Nếu có phải đặt dịch ra chỗ khác cho các tấm bê tông cốt thép và chân của nó không đè lên đá ngầm hoặc dị vật đó. Việc phủ kín những chỗ tiếp giáp chắc là các chuyên gia thủy lợi có nhiều cách làm hay, nhưng cũng xin phép nêu ra suy nghĩ của tôi về vấn đề này như sau: Nên dệt những tấm thảm lớn và dày bằng ni lông và nối chúng lại với nhau thành những tấm ni lông dày rộng trên 3 m và dài trên 12 m để dùng cho mặt phẳng bê tông cốt thép cao 10 m hoặc dài trên 9 m để dùng cho mặt phẳng bê tông cốt thép cao 7 m. Trong chiều rộng của tấm ni lông rộng trên 3 m đó thì phần giữa của tấm ni lông nên dày hơn ở 2 bên, thí dụ như phần dày đó rộng hơn 2 m chẳng hạn. Trên mặt trong của mặt phẳng bê tông cốt thép cần có những đinh để buộc khoảng 1/3 tấm ni lông dài rộng đó vào và để thừa khoảng hơn 2 m ở phía dưới. Đầu phía trên của tấm ni lông thừa ra cũng treo tạm vào đinh ở phía trên mặt phẳng bê tông cốt thép. Phía dưới của mặt phẳng bê tông cốt thép đó cần gắn giây thép đủ cứng để buộc đoạn ni lông còn thừa khoảng hơn 2 m và bẻ cho nghiêng ra phía ngoài. Khi đặt mặt phẳng bê tông cốt thép đó xuống biển thì phần ni lông thừa ra sẽ nằm sát đáy biển và ở phía ngoài. Khi đặt tiếp mặt phẳng bê tông cốt thép khác xuống biển ngay bên cạnh thì nó sẽ đè lên phần ni lông thừa ra, vì vậy ta chỉ cần tháo dây treo đầu tấm ni lông phía trên ra và buộc phần trên của tấm ni lông đó vào những đinh ở mặt trong của mặt phẳng bê tông cốt thép mới này. Khi phun cát vào bên trong rồi đầm nén thì cát sẽ ép chặt tấm ni lông vào các mặt phẳng bê tông cốt thép và phần giữa của tấm ni lông dày gác lên 2 tấm bê tông cốt thép cạnh nhau nên nó đỡ bị phồng hơn và cát không thể ra được phía ngoài. Sau khi có được đê đó thì việc xây dựng cho đê cao hơn chỉ còn là việc xây dựng bình thường mà thôi. Xin phép nêu một con số cụ thể: Báo Dân trí ngày 29/09/2005 đã có bài: “100 tỷ đồng cho một km đê biển kiên cố” và câu đầu tiên của bài này là: “Đó là khẳng định của ông Đặng Quang Tính – Cục trưởng Cục Phòng, chống lụt bão và Quản lý đê điều Trung ương. Theo ông, Việt Nam chưa đủ điều kiện để kiên cố hóa đê biển”. Đó là giá từ cách đây 12 năm trước, ngày nay giá còn cao hơn. Vì vậy tôi dự kiến tạm tính giá 1 km đê biển bọc bê tông ở phía sau khung đỡ khoảng 400 tỷ đồng. Vốn đầu tư cho đê dài khoảng 9,1 km là: 400×9,1 = 3.640 tỷ đồng.

Giá đường từ bờ ra khung đỡ sẽ rẻ hơn, dự kiến tạm tính khoảng 300 tỷ đồng/km. Đường từ bờ ra khung đỡ trên vùng biển Bình Thuận đến Vũng Tàu tạm tính dài 500 m cần: 300×0,5 = 150 tỷ đồng. Đường từ bờ ra khung đỡ trên vùng biển Thành phố Hồ Chí Minh đến Cà Mau tạm tính dài 800 m cần: 300×0,8 = 240 tỷ đồng.

Do đã có đê phía ngoài nên phía trong không còn sóng nên chỉ tạm tính giá đường từ bờ ra đê khoảng 200 tỷ đồng/km. Đường từ bờ ra khung đỡ trên vùng biển Thành phố Hồ Chí Minh đến Cà Mau tạm tính dài 800 m cần: 200×0,8 = 160 tỷ đồng.

8.4. Điện sóng biển trên vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau có khả năng rẻ hơn thủy điện khá nhiều hay không?

Suất đầu tư cho thủy điện tạm tính như của nhà máy thủy điện Sông Lô 6 là 9,891 tỷ đồng cho sản lượng điện 1 triệu KWh/năm thì ta có kết quả tính toán được như trong biểu sau:

Số tiền còn lại và những việc còn lại đã có trong biểu trên. Những việc còn lại chỉ là những máy phát điện một chiều với số lượng và công suất đã có trong biểu gắn vào các khung đỡ, các đường dây điện nối từ các máy phát điện một chiều đó tới trạm biến đổi điện sao cho hao tổn điện trên đường dây thấp nhất và xây dựng trạm biến đổi điện. Kính mong các chuyên gia về xây dựng công trình điện ước tính giúp hộ những việc còn lại đó sẽ hết khoảng bao nhiêu tỷ đồng và chiếm khoảng bao nhiêu phần trăm so với số tiền còn lại khổng lồ vừa ước tính cho từng vùng biển trong biểu trên. Từ đó ta có thể thấy được ngay giá thành phát điện của điện sóng biển làm theo kiểu hoàn toàn Việt Nam trên vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau có rẻ hơn khá nhiều so với thủy điện hay không?

8.5. Vì sao giá thành phát điện của điện sóng biển làm theo kiểu hoàn toàn Việt Nam lại thấp như vậy?

Người xem có thể đặt câu hỏi: Tại sao giá thành phát điện của điện sóng biển do các nước đã làm trước đây rất cao, không thể cạnh tranh được với các nguồn điện khác, nhưng khi làm theo kiểu hoàn toàn Việt Nam trên vùng biển này lại thấp như vậy? Xin phép được trả lời như sau:

Một số nhược điểm trong các công trình điện sóng biển mà trước đây các nước đã làm như sau:

– Sử dụng những công nghệ rất hiện đại, phức tạp, khó sản xuất ở Việt Nam.

– Nước biển có độ ăn mòn rất cao nhưng phần lớn thiết bị điện sóng biển của nhiều nước nằm trong nước biển.

– Giá thành phát điện rất cao, không thể cạnh tranh được với các loại điện khác.

Tất nhiên ta không dại gì chạy theo vết xe đổ đó mà phải tìm ra cách làm mới hoàn toàn Việt Nam khắc phục được các nhược điểm đó. Cụ thể như sau:

– Sử dụng những công nghệ rất bình thường nhiều nơi trong nước có thể làm được.

– Phần ngâm trong nước biển chỉ có chân các cột chống bằng ống bê tông dự ứng lực cùng đinh mũ bằng bê tông cốt thép, vành bê tông cốt thép phía dưới nó và các phao. Các bộ phận tạo nguồn lực để chạy máy phát điện và máy phát điện đều ở cao trên 11 m so với mực nước biển.

– Trạm biến đổi điện ở trên bờ có công suất bình quân lớn tới hơn 60 MW hoặc lớn hơn hàng chục lần và giá thành phát điện của điện sóng biển trên vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau có khả năng rẻ hơn thủy điện khá nhiều.

Giá thành phát điện của điện sóng biển trên vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau có khả năng rẻ hơn thủy điện khá nhiều do:

– Vùng biển này hội tụ những điều kiện rất thuận lợi cho điện sóng biển như đã trình bày trong phần 1 của bài này.

– Lực nâng lên hạ xuống theo sóng của mỗi phao hình trụ tròn đường kính 6 m cao 2,6 m có thể lớn tới vài chục tấn. Hơn 2.000 phao trên mỗi khung đỡ được sóng nâng lên hạ xuống cho năng lượng rất lớn. Việc biến chuyển động nâng lên hạ xuống của phao thành chuyển động quay tròn theo một chiều nhất định để chạy máy phát điện, bơm nước,… đã được đăng ký với Cục Sở hữu Trí tuệ. Căn cứ Quyết định số 36352/QĐ-SHTT ngày 20/06/2016, Cục Sở hữu Trí tuệ đã cấp Bằng độc quyền Giải pháp hữu ích số 1396 về Cơ cấu biến đổi chuyển động với 3 phương án. Độ cao bình quân sóng biển trên vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau khoảng 1,87 m, nhưng chỉ cần làm theo sơ đồ như trong phần 3 của bài này là có thể có tốc độ quay của máy phát điện một chiều lên đến hàng nghìn vòng/phút.

– Khung đỡ trong điện sóng biển không phải xây dựng từ dưới đáy biển lên, mà chỉ cần gắn ngay trên bờ các thanh thép dài 12 m vào các ống thép của cột chống thành từng cụm 4 cột chống để cắm dần từng cụm xuống biển, đoạn đường đi lại và đứng làm việc của công nhân trong cụm cũng được gắn ngay trên bờ, rồi gắn tiếp những thanh thép dài 12 m để nối các cụm đó lại với nhau thành khung đỡ với 3 hàng phao. Trong mỗi khung đỡ có 2 tầng liên kết, trong mỗi tầng thì các thanh liên kết tạo thành những tam giác đều nên khung đỡ rất vững chắc. Các khung đỡ thẳng góc với hướng của đường bờ biển đều kết nối với khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển nên xe con, xe tải nhỏ chở vật liệu điện có thể ra đến chỗ xa nhất khung đỡ của điện sóng biển và công nhân đi làm việc có thể để xe máy ngay trên đường đi trong khung đỡ.

9. Về môi trường, kinh tế và xã hội:

9.1. Về môi trường:

3 loại điện trên có tác dụng vô cùng to lớn về môi trường nhưng phía dưới mỗi khung đỡ có tới khoảng 3.000 cột chống được cắm xuống đáy biển và hơn 2.000 phao thép nửa nổi, nửa chìm trên mặt nước, nó sẽ tác động tốt hay xấu đến môi trường biển? Tôi thấy với số lượng cột chống và phao dày đặc như vậy thì các loài cá lớn rất khó bơi lội và kiếm ăn, nhưng các loài cá nhỏ và vừa thì vẫn dễ dàng hoạt động trong đó. Nó sẽ trở thành nơi trú ẩn an toàn cho các loài cá nhỏ và vừa, số lượng cá sẽ tăng lên nhanh chóng. Những con cá khá lớn, lớn đến mức độ nào đó cũng sẽ thấy vùng đó chật hẹp, cần phải ra ngoài để bơi lội và kiếm ăn. Vùng gần khung đỡ sẽ có nhiều cá hơn. Thêm vào đó các ống nhỏ buộc ngay gần phía dưới ống bê tông dự ứng lực có khoan một số lỗ sẽ là nhà cho cá con trú ẩn vì khi đã bơi vào đây thì không loại sinh vật biển nào lớn hơn có thể chui vào được, như vậy số lượng cá nhỏ sẽ tăng lên nhanh chóng. Các phao sẽ trở thành nơi các loài lưỡng cư nằm nghỉ trên cạn và phơi nắng. Các thanh liên kết sẽ là nơi các loài chim đến đậu để nghỉ ngơi và kiếm ăn. Tính đa dạng sinh học sẽ được tăng thêm.

9.2. Lấn biển để nuôi trồng thủy sản, tạo nơi trú ẩn an toàn cho tàu thuyền đánh cá khi có bão hoặc áp thấp nhiệt đới:

Trên vùng biển Thành phố Hồ Chí Minh đến Cà Mau, nếu ở nơi biển sâu khoảng 5 m có những đê bọc bê tông song song với hướng của đường bờ biển, mỗi đê dài khoảng hơn 9 km và chúng được đặt ngay gần nhau, thí dụ như chúng chỉ cách nhau khoảng gần 1 km chẳng hạn để tàu đánh cá có lối ra vào thì sóng biển sau khi đi qua cửa này sẽ bị phân tán ra nhiều phía. Khi sóng đến bờ biển đối diện với cửa này thì chỉ còn là những sóng nhỏ, những nơi xa hơn sẽ không còn sóng để làm sạt lở bờ biển và đê biển nữa. Như vậy vùng biển phía trong không còn sóng sẽ là nơi trú ẩn an toàn cho tàu thuyền đánh cá khi có bão hoặc áp thấp nhiệt đới. Do đó ta cũng không cần phải mất hàng nghìn tỷ đồng để đắp hàng chục km đê biển kiên cố ngăn nước biển dâng và chắn sóng mà có thể dùng số tiền đắp đê đó vào việc thuê các tàu hút cát để hút cát ở những chỗ biển sâu khoảng 3 m đến 4 m phun vào những chỗ biển nông hơn tạo thành vùng cát dài hình vòng cung lõm nổi cao hơn mực nước biển khoảng hơn 3 m so với khi thủy triều dâng lên đến mức cao nhất cho dân cư sinh sống, phía sau có thể tạo thành vùng nuôi trồng thủy sản. Sơ đồ lấn thêm ra biển như trong hình sau:

Rất tiếc là do vốn đầu tư xây dựng đê quá lớn nên điện gió lớn phải gánh bớt hoặc cần có thêm vốn hỗ trợ của Nhà nước, nếu không chỉ làm được khi xây dựng cụm điện sóng biển.

9.3. Điện sóng biển có khả năng cứu được lượng phù sa màu mỡ về đồng bằng sông Cửu Long hay không?

Ngoài tác dụng về môi trường vô cùng to lớn của 3 loại điện trên, ta cũng nên tính toán đến tác dụng khác do điện sóng biển có khả năng rẻ hơn thủy điện khá nhiều. Trên thượng nguồn sông Mekong, Trung Quốc đã xây dựng nhiều nhà máy thủy điện lớn. Do lợi ích của đất nước họ, 11 nhà máy thủy điện sẽ dần dần được xây dựng trên dòng chính sông Mekong ở Lào và Căm Pu Chia. Như vậy đại bộ phận phù sa của sông Mekong sẽ bị lắng đọng xuống đáy các hồ thủy điện và khi nước về đến vùng đồng bằng sông Cửu Long thì lượng phù sa sẽ không còn bao nhiêu, tình trạng sạt lở bờ sông sẽ diễn ra thường xuyên hơn. Hiện nay các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long cũng đã bị sạt lở bờ sông ở nhiều nơi, dân sống ở ven sông đang rất khổ sở. Nếu điện sóng biển khi sang đến đất Thái Lan vẫn còn rẻ hơn thủy điện thì các nhà đầu tư dại gì phải bỏ những số tiền khổng lồ ra xây dựng những nhà máy thủy điện lớn trên sông Mekong để rồi sẽ bị thua lỗ lớn và lượng phù sa màu mỡ của sông sẽ tiếp tục về đến đồng bằng sông Cửu Long. Không những thế Thái Lan và Căm Pu Chia có nhiều chỗ bức xạ mặt trời rất lớn và điện mặt trời đang ngày càng rẻ dần, khi rẻ đến mức độ nào đó, họ sẽ phát triển mạnh loại điện này nên ta sẽ không phải xuất khẩu quá nhiều điện sang các nước đó.

10. Về an ninh, quốc phòng:

Tại nơi xa nhất của khung đỡ thẳng góc với hướng của đường bờ biển ở ngay cạnh đường biển cho tàu thuyền đánh cá qua lại có thể nối dài ra để xây dựng đồn cảnh sát biển hoặc đồn biên phòng. Từ đây có thể theo dõi được tàu thuyền qua lại trong phạm vi mấy chục km. Khi đó ô tô qua lại sẽ nhiều hơn và trọng tải xe cũng lớn hơn nên đường trên khung đỡ này cũng phải chắc chắn hơn, cụ thể là nên thay các thanh thép đỡ mặt đường loại U300x90x9x12 và U360x96x9x12 bằng loại U360x96x9x12 và U400x100x10.5×12. Trên phần có xe quân sự hoặc xe cảnh sát biển chạy qua của khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển cũng nên thay các thanh thép đỡ mặt đường như vậy, đồng thời phải bổ sung thêm các thanh thép chịu lựcU400x100x10.5×12 để đỡ các thanh thép này.

Ngay cả phương án khung đỡ chỉ có 3 hàng phao thì điện sóng biển cũng đã có khả năng rẻ hơn thủy điện khá nhiều nên trong điều kiện vốn còn ít và để cho chắc ăn ta nên làm trước phương án này. Khi thấy lượng điện ở hàng phao thứ 3 không kém nhiều so với hàng phao đầu tiên thì nên cắm thêm 1 hàng các cụm 3 cột chống ở phía trước thành khung đỡ có 5 hàng phao cho khung đỡ vững chắc hơn, sản lượng điện sẽ tăng thêm và giá thành phát điện sẽ giảm đi. Nếu thấy lượng điện ở hàng phao thứ 5 không kém quá nhiều so với hàng phao đầu tiên thì nên cắm thêm 1 hàng các cụm 3 cột chống ở phía sau thành khung đỡ có 7 hàng phao cho khung đỡ càng thêm vững chắc, sản lượng điện sẽ lại tăng thêm và giá thành phát điện sẽ lại thêm giảm bớt.

Trong bài này tôi đã trình bày rất cụ thể phương pháp tính toán điện sóng biển và đã ước tính rất chi tiết các chi phí cần cho việc xây dựng công trình điện sóng biển. Không biết có chỗ nào còn sai sót không, rất mong mọi người phát hiện những sai sót để tôi sửa lại cho tốt hơn. Xin chân thành cám ơn.