Sóng biển là gì? Công nghệ khai thác năng lượng sóng biển

Năng lượng sóng biển là nguồn năng lượng vô cùng tiềm năng để thay thế cho những nguồn năng lượng khai thác từ các nhiên liệu hóa thạch ngày càng cạn kiệt. Việt Nam sở hữu nhiều điều kiện thuận lợi để phát triển khai thác nguồn năng lượng sóng biển. Vậy sóng biển là gì? Năng lượng sóng biển được tạo ra như thế nào? Hãy cùng theo dõi trong bài viết dưới đây.

I. Sóng biển là gì? Tổng quan về sóng biển

Trước khi đến với chủ đề năng lượng sóng biển, hãy cùng tìm hiểu xem sóng biển là gì, chúng có nguồn gốc từ đâu và vì sao chúng lại có thể tạo ra một nguồn năng lượng hữu ích đến thế.

1. Sóng biển là gì

Sóng biển là những nhiễu loạn xuất hiện tại bề mặt của biển hoặc đại dương. Chúng có nhiều hình dạng và kích cỡ khác nhau, từ chục centimet đối với những gợn sóng nhỏ cho đến hàng nghìn kilomet. Sóng biển được hình thành chủ yếu do gió, trọng lực hoặc hoạt động địa chấn dưới đáy biển làm xáo trộn mặt nước và có thể lan truyền đến hàng nghìn kilomet. Các phân tử nước biển tham gia vào chuyển động của sóng chỉ xoay vòng tại chỗ và ít khi chuyển động tịnh tiến theo hướng lan truyền.

Các yếu tố chính liên quan đến sự truyền sóng bao gồm:

• Chiều cao sóng: Khoảng cách thẳng đứng từ chân sóng đến đỉnh sóng.
• Bước sóng: Khoảng cách từ đỉnh sóng này đến đỉnh sóng tiếp theo theo hướng lan truyền.
• Chu kỳ sóng: Khoảng thời gian giữa hai đỉnh liên tiếp xuất hiện tại một điểm đứng yên.
• Hướng sóng hoặc phương vị: Được điều khiển chủ yếu bởi hướng gió.

2. Nguyên nhân hình thành sóng biển

Sóng biển được hình thành do tác động của gió, gió càng mạnh thì sóng càng lớn. Bên cạnh đó, chúng còn chịu ảnh hưởng của một số yếu tố tự nhiên khác như động đất, núi lửa phun ngầm,… hay hoạt động địa chấn lan truyền hàng nghìn kilomet.

Đôi khi sóng biển do gió gây nên ở một nơi nào đó trên biển có thể lan truyền đến những nơi khác, hoặc núi lửa phun trào, động đất dưới đáy biển cũng có thể khuấy động đại dương tạo nên cơn sóng. Đây chính là nguyên nhân vì sao gió lặng nhưng biển vẫn có sóng.

3. Các loại sóng biển

Nhìn chung, sóng biển được phân chia thành 3 loại chính: Sóng bạc đầu, sóng thần và sóng độc. Đặc điểm của mỗi loại sóng như sau:

• Sóng bạc đầu: Sóng bạc đầu được tạo ra do những phân tử nước biển chuyển động lên cao, va đập vào nhau và vỡ tung tóe khi rơi xuống tạo thành bọt trắng xóa.
• Sóng thần: Sóng thần là một chuỗn sóng liên tiếp nhau tạo nên một thể tích nước lớn. Với chiều cao 20 – 40m, chúng chuyển dịch vô cùng nhanh chóng với tốc độ lên tới 400 – 800 km/h trên quy mô lớn. Sóng thần được sinh ra chủ yếu do nguyên nhân chính là động đất hoặc sự phun trào của núi lửa,… Hiện tượng sóng này chỉ xuất hiện ở những vùng nước nông hoặc gần bờ, tuy nhiên hậu quả mà nó đem lại là vô cùng lớn.
• Sóng độc (sóng sát thủ): Đây là loại sóng đơn độc, xuất hiện bất ngờ với kích thước khổng lồ. Chiều cao cảu nó có thể lên tới hơn 30m. Theo các chuyên gia, đại dương cần đến 30.000 năm để chuẩn bị và tạo ra con sóng này.

II. Năng lượng sóng biển – Những thông tin cần biết

Năng lượng sóng biển là một loại năng lượng có nguồn gốc từ hoạt động của các con sóng. Chúng có nguồn vô tận, không tạo chất thải và không đòi hỏi bảo trì cao. Năng lượng sóng biển được khai thác bằng công nghệ hiện đại và chuyển hóa thành dạng điện năng phục vụ cho các nhu cầu sử dụng của con người.

1. Ưu điểm nổi bật của năng lượng sóng biển

Năng lượng sóng biển mang lại điện năng lớn hơn đáng kể so với các nguồn năng lượng tái tạo khác như gió, mặt trời,… Các nhà khoa học đã đưa ra một phép so sánh rất thú vị: Mỗi mét vuông của tấm pin mặt trời nhận được 0,2 đến 0,3 kW năng lượng mặt trời; mỗi mét vuông tháp điện gió hấp thụ từ 2- 3 kW thì mỗi mét vuông bờ biển nhận tới 30 kW năng lượng sóng biển.

Bên cạnh đó, năng lượng sóng biển mang lại nhiều lợi ích như:

• Nguồn năng lượng từ sóng biển vô cùng dồi dào, có thể khai thác cả ngày lẫn đêm, trong khi năng lượng mặt trời chỉ có ở ban ngày. Hơn thế nữa, chúng tương đối nhất quán và có thể dự đoán trước được.
• Năng lượng sóng thân thiện với môi trường hơn so các nguồn năng lượng xanh khác, hạn chế xói lở bờ biển, không tạo rào cản hoặc khó khăn cho việc di chuyển của các loại hải sản và động vật thủy sinh.
• Năng lượng sóng biển tạo nguồn điện năng dồi dào, giảm sự phụ thuộc của con người vào nhiên liệu hóa thạch. Nhờ đó góp phần bảo vệ môi trường và sử dụng nguồn nhiên liệu một cách hiệu quả và tiết kiệm.

Bên cạnh những ưu điểm vượt trội nêu trên, việc khai thác năng lượng tái tạo vấp phải một số rào cản đáng kể: Môi trường biển khắc nghiệt với sóng và gió lớn, đòi hỏi máy móc, thiết bị khai thác năng lượng sóng có độ bền lớn. Công tác nghiên cứu, thử nghiệm các bộ chuyển đổi năng lượng sóng cũng yêu cầu thiết bị chuyên dụng với chi phí rất cao.

2. Hiện trạng năng lượng sóng biển trên thế giới

Trên thế giới có nhiều quốc gia đã đưa vào ứng dụng thực tế các trạm phát điện bằng năng lượng sóng biển cung cấp cho các khu dân cư, đặc biệt là các hải đảo xa bờ với công suất phổ biến từ 50 kW, 100 kW, 300 đến 500 kW. Hiện nay đã có trên 30 quốc gia đầu tư nghiên cứ công nghệ khai thác nguồn năng lượng này với kinh nghiệm hơn 20 năm.

Tiềm năng năng lượng sóng biển ở các khu vực trên thế giới là rất khác nhau. Châu Âu là khu vực đi đầu trong việc ứng dụng năng lượng sóng biển với 4 dự án khia thác thương mại. Giá thành điện năng từ năng lượng sóng biển hiện nay đã giảm 80% so với 20 năm vừa qua nhờ những tiến bộ về máy móc thiết bị và tối ưu hóa trong kết cấu khai thác.

3. Công nghệ chuyển đổi năng lượng sóng

Cho đến nay, công nghệ chuyển đổi năng lượng sóng thành điện năng đã khá đa dạng. Tựu chung lại, có thể phân chia thành 3 loại như sau: Thiết bị trên bờ, thiết bị gần bờ và thiết bị ngoài khơi.

a. Thiết bị trên bờ

Những thiết bị chuyển đổi này được lắp đặt trên bờ, có thể trên mặt biển, nước cạn,… hoặc thậm chí cố định vào một vách đá. Loại thiết bị trên bờ dễ dàng lắp đặt và bảo trì hơn cả, cũng không yêu cầu hệ thống neo đậu hoặc cáp dài để kết nối với lưới điện chung. Mặc dù vậy, chúng khai thác được ít năng lượng hơn do sóng biển gần bờ nhẹ hơn.

b. Thiết bị gần bờ

Thiết bị chuyển đổi loại này được lắp đặt ở khu vực nước có độ sâu trung bình khoảng 10 đến vài trăm mét. Chúng khá gần bờ, tránh những nơi neo đậu tàu thuyền và có kết cấu bền bỉ, chịu được áp lực phát sinh nếu sóng vượt quá thiết kế. Một số trường hợp, thiết bị khai thác năng lượng sóng gần bờ được đặt nổi trên mặt nước.

c. Thiết bị ngoài khơi

Đây là những thiết bị chuyển đổi năng lượng được đặt tại các vùng nước sâu (thông thường lớn hơn 40 m) cách xa bờ. Chúng được xây dựng với kết cấu nổi hoặc ngập nước nhưng đều gắn với đáy biển để khai thác tối đa sức mạnh của sóng lớn. Chính vì vậy, thiết bị ngoài khơi có khả năng chịu áp lực rất cao, việc sửa chữa và bảo trì cũng là một quá trình rất phức tạp và tốn kém.

4. Tiềm năng năng lượng sóng ở Việt Nam

Theo kết qảu nghiên cứu của Viện Nghiên cứu Biển và Hải đảo, tổng công suất năng lượng sóng thế giới khai thác được mỗi năm là 212 TWh/ năm, chiếm gần 1% tổng giá trị toàn cầu và 90% nhu cầu tiêu thụ điện năng của Việt Nam. Với hơn 3000 km bờ biển, Việt Nam có tiềm năng rất lớn trong việc khai thác năng lượng sóng biển. Tuy nhiên, loại năng lượng tái tạo vô tận này vẫn chưa được quan tâm, đầu tư một cách đúng mức.

Các kết quả nghiên cứu cho thấy năng lượng sóng dọc bờ biển nước ta rất phong phú. Dòng năng lượng trung bình yếu nhất đạt 15kW/m, mạnh nhất là 30 kW/m. Trong đó Vịnh Hạ Long (Quảng Ninh) và vịnh vịnh Gành Rái (Bà Rịa – Vũng Tàu) đủ điều kiện để xây dựn nhà máy thủy điện thủy triều. Bên cạnh đó, việc nghiên cứu áp dụng tuabin kỹ thuật sóng – kỹ thuật điện sóng để vừa thu được nguồn năng lượng lại chống xói lở cho những công trình ven biển.

Sóng biển là nguồn năng lượng vô cùng tiềm năng và vô tận. Giá thành điện năng sản xuất từ nguồn năng lượng này ngày càng giảm nhờ công nghệ khai thác ngày càng tiên tiến và tối ưu. Việt Nam sở hữu điều kiện tự nhiên rất thuận lợi và nên đầu tư nghiên cứu, triển khai công tác khai thác nguồn năng lượng đặc biệt này.

Hiện nay, điện năng trở thành nguồn năng lượng vô cùng quan trọng đối với cuộc sống hàng ngày của con người cũng như hoạt động sản xuất kinh doanh, trong đó có việc sản xuất và vận hành xe nâng hàng. Tuy nhiên, nguồn điện từ nhiên liệu hóa thạch đang đứng trước nguy cơ suy giảm do tình trạng cạn kiệt tài nguyên. Chính vì vậy, năng lượng sóng biển nói riêng và năng lượng tái tạo nói chung trở thành giải pháp hữu hiệu hơn bao giờ hết.

Trên đây là nội dung liên quan đến chủ đề sóng biển là gì và những thông tin quan trọng về năng lượng sóng biển. Hy vọng rằng chúng giúp ích cho bạn. Nếu muốn tìm hiểu thêm về chủ đề này hoặc có nhu cầu chọn mua xe nâng điện, bạn vui lòng liên hệ hotline 0869 285 225 để được tư vấn và hỗ trợ nhanh nhất!