lovezenyvitkon
New Member
Download miễn phí Chuyên đề Chuyển đổi năng lượng sóng đại dương
Chương 1: Giới thiệu Trang 01
1.1. Đặt vấn đề
1.2. Lý do chọn đề tài Trang 02
1.3. Mục tiêu đề tài
1.4. Giới hạn đề tài Trang 03
1.5. Nội dung đồ án
Chương 2: Tổng quan về năng lượng tái tạo Trang 04
2.1. Khái niệm năng lượng tái tạo
2.2. Các dạng của năng lượng tái tạo
2.2.1. Năng lượng mặt trời Trang 05
2.2.2. Năng lượng gió
2.2.3. Năng lượng thủy điện
2.2.4. Năng lượng sóng
2.2.5. Năng lượng thủy triều
2.2.6. Năng lượng địa nhiệt Trang 06
2.2.7. Pin nhiên liệu
2.2.8. Năng lượng sinh khối
2.3. Tiềm năng phát triển của năng lượng tái tạo
2.4. Kết luận Trang 08
Chương 3: Năng lượng sóng và các phương pháp biến đổi Trang 09
3.1. Giới thiệu năng lượng sóng đại dương
3.2. Sự hình thành sóng đại dương Trang 10
3.3. Năng lượng ở các vùng hình thành sóng Trang 11
3.3.1. Vùng sóng gợn
3.3.2. Vùng gia tăng chiều cao sóng
3.3.3. Vùng sóng vỗ Trang 12
3.4. Các thiết bị chuyển đổi năng lượng sóng
3.4.1. Các thiết bị chuyển đổi năng lượng sóng xa bờ
3.4.1.1. Thiết bị chuyển đổi năng lượng sóng xa bờ trực tiếp
3.4.1.2. Thiết bị chuyển đổi năng lượng sóng xa bờ gián tiếp Trang 14
3.4.2. Các thiết bị chuyển đổi năng lượng sóng gần bờ Trang 16
Chương 4: Tính toán các thông số của sóng Trang 19
4.1. Định nghĩa mực nước của đại dương
4.2. Thông số đặc tính của sóng đại dương
4.3. Phương pháp tính toán thông số đặc tính của sóng đại dương Trang 20
4.3.1. Phương pháp tính toán thông số đặc tính của sóng từ các số liệu thu thập được
4.3.1.1. Tính toán năng lượng của sóng đều Trang 21
4.3.1.2. Tính toán năng lượng của sóng không đều (sóng vỗ gần bờ) Trang 23
4.3.2. Phương pháp tính toán thông số đặc tính của sóng dựa vào thông số của gió biển Trang 25
Chương 5: Tính toán và thiết kế mô hình khai thác năng lượng sóng Trang 29
5.1. Tính toán năng lượng chuyển đổi của mô hình phao khai thác năng lượng trên mặt sóng
5.2. Tính toán năng lượng chuyển đổi của mô hình tấm chắn sóng khai thác năng lượng sóng tới Trang 38
Chương 6: Kết luận và hướng phát triển Trang 44
6.1. Kết luận
6.2. Hướng phát triển
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
triều lớn nhất thế giới)… Và còn nhiều dự án hàng tỷ USD đã và đang được lên kếhoạch xây dựng trên toàn thế giới nhằm khai thác một cách triệt để và hiệu quả năng
lượng tái tạo
Theo thống kê của cơ quan điều tra môi trường EIA (Environmental Investigation
Agency) và các nhà cung cấp năng lượng tại Mỹ (US Energy Supply) vào năm 2007 thì
sản lượng điện năng sản xuất từ năng lượng tái tạo đạt 6,7% tổng giá trị sản lượng điện
trên thê giới (hình 2.2).
Sản lượng của năng lượng tái tạo tăng với tốc độ khá nhanh và hướng tới mục tiêu
vào năm 2035 sẽ cung cấp và giải quyết gần 25% năng lượng điện năng trên toàn thế
giới. Theo như biểu đồ đoán như hình 1.3 thi ta thấy tìm năng phát triển của năng
lượng tái tạo, trong đó năng lượng sinh khối, rác thải, sóng và thủy triều là có tiềm năng
phát triển cao hơn trong tương lai từ 220 tỷ KW vào năm 2007 lên 870 tỷ KW vào năm
2035.
Hình 2.2: Biểu đồ thống kê năng lượng tái tạo
2.4. Kết luận:
Khai thác năng lượng tái tạo là một lĩnh vực tiềm năng và mang lại nhiều lợi ích
lâu dài. Vì vậy, việc chú trọng phát triển loại năng lượng này là một nhu cầu cấp bách
hiện nay trên toàn thế giới. Có rất nhiều phương pháp và thiết bị đã được nghiên cứu và
phát triển nhằm khai thác năng lượng tái tạo, trong nội dung đề tài dưới đây đưa ra một
số thông tin và cách thức nhằm khai thác năng lượng sóng của đại dương.
Hình 2.3: Biểu đồ đoán khả năng phát triển của các nguồn năng lượng tái tạo
Chương 3:
NĂNG LƯỢNG SÓNG ĐẠI DƯƠNG
VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN ĐỔI
3.1. Giới thiệu năng lượng sóng đại dương:
Dạng năng lượng dễ thấy nhất từ đại dương chính là năng lượng của sóng trên bề
mặt đại dương, sóng đại dương mang năng lượng rất lớn. Nguồn tạo ra năng lượng sóng
dựa trên 4 hiện tượng:
- Vật thể di chuyển trên hay gần mặt nước gây ra sóng với chu kỳ nhỏ và mang
năng lượng nhỏ.
- Các hoạt động địa chấn cũng là nguyên nhân gây ra sóng địa chấn biển “hay
được gọi là tsunami”.
- Lực hấp dẫn của mặt trăng và mặt trời cũng là nguyên nhân gây ra các đợt sóng
triều cường “tidal wave” hay gọi là sóng thần.
- Gió biển và các hiện tượng khí hậu là
nguồn tạo ra sóng lớn nhất, gió thổi trên mặt
biển tạo ra các đợt sóng khá lớn, các cơn bão có
thể gây ra sóng thần và sóng lừng hai loại sóng
này mang một năng lượng cực kỳ lớn. Năng
lượng sóng biển từ gió là một dạng của năng
lượng mặt trời, vì nguồn gốc cơ bản của gió
chính là từ mặt trời. Năng lượng mặt trời bức xạ
lên đất liền và biển, tạo ra các khối không khí
ấm, khối không khí này sẽ di chuyễn đến và thế
chỗ cho khối không khí lạnh hơn và tạo ra gió.
Năng lượng từ sóng biển là dạng năng lượng vô hạn và rất dễ để khai thác, tuy
nhiên giá trị kinh tế của việc khai thác chuyển đổi năng lượng từ sóng biển còn tùy
thuộc vào các yếu tố sau:
- Độ lớn và độ tin cậy của nguồn sóng.
- Chi phí nguyên cứu phát triển các hệ thống chuyển đổi.
- Hiệu suất của các hệ thống chuyển đổi năng lượng.
- Chi phí lắp đặt, vận hành và bảo dưỡng các hệ thống chuyển đổi.
- Chi phí truyền tải năng lượng chuyển đổi đến nơi tiêu thụ.
Hình 3.1: Sự hình thành của sóng
Vì vậy, muốn thiết kế một mô hình khai thác năng lượng sóng đại dương ta cần
quan tâm đến hiệu quả kinh tế của nó mang lại, nói cách khác ta phải quan tâm đến các
yếu tố nêu trên. Trong các yếu tố đó yếu tố độ lớn và độ tin cậy của sóng là không phụ
thuộc vào con người, cho nên muốn có nguồn sóng lớn và ổn định ta phải tìm hiểu về
sóng cùng với việc đo đạc, thống kê để tìm ra nguồn sóng tốt nhất và thích hợp với
những mô hình thiết kế nhất.
3.2. Sự hình thành sóng đại dương:
Sóng cơ bản được hình thành qua 3 bước từ đó phân chia ra 3 vùng hình thành
sóng cơ bản:
Sóng ban đầu được hình thành ngoài khơi đại dương và rất xa bờ là từng đợt sóng
gợn sóng với chiều dài thân sóng (wavelength) rất gắn và chiều cao (wave height) rất
thấp (vùng sóng gợn (wave crowding)). Như vậy, ban đầu sóng được hình thành với
bước sóng (chiều dài thân sóng) ngắn và tốc độ dịch chuyển của đỉnh sóng cao nhất.
Sau đó những đợt sóng này sẽ dao động về phía gần bờ và bắt đầu gia tăng bước
sóng, đồng thời chiều cao của sóng cũng được gia tăng (vùng gia tăng chiều cao sóng
(wave height increases)). Ở vùng này, tốc độ dịch chuyển của đỉnh sóng cũng giảm
xuống và năng lượng sóng với chiều tác động dẩy sóng nhô lên gia tăng lực đẩy làm gia
tăng chiều cao của sóng.
Khi tiến đến gần bờ thì sườn sau của sóng bắt đầu dịch chuyển nhanh hơn rất nhiều
và vượt tới trước, lúc này chiều cao của sóng được đẩy lên cao nhất và sóng bắt đầu vỡ
ra và đập vào bờ hay còn gọi là sóng tới (vùng sóng vỗ (surf zone)).
Hình 3.2: Sự hình thành các vùng sóng Hình 3.3: Các thành phần của sóng
3.3. Năng lượng ở các vùng hình thành sóng:
3.3.1: Vùng sóng gợn:
Như đã đề cập ở mục 3.2, ở vùng sóng này, sóng được hình thành với bước sóng
ngắn và chiều cao sóng thấp nên mang năng lượng thấp. Lực tác động của bề mặt sóng ở
vùng này chủ yếu là lực theo phương thẳng đứng 1Fz
và lực theo phương ngang 1Fx
và
hợp lực tổng là 1F
, vì ở vùng này bước sóng và chiều cao tỉ lệ tương đối với nhau nên ta
có 1 1Fz Fx
nên 1 1 / 2F Fz
.
3.3.2: Vùng gia tăng chiều cao sóng:
Sóng ở vùng này được gia tăng năng lượng và lực 2Fz
được gia tăng nhằm đẩy
mực nước lên cao, tăng chiều cao và bước sóng. Lực tác động của bề mặt sóng ở vùng
này chủ yếu là lực theo phương thẳng đứng 2Fz
và lực theo phương ngang 2Fx
( 2 2Fx Fz
) và hợp lực tổng là 2F
, nên 2 2F Fz
. Ta dễ thấy 2 1 2 1Fz Fz F F
Vì vậy, khi khai thác lực sóng theo phương đứng thường người ta khai thác ở
vùng gia tăng chiều cao sóng hơn là vùng sóng gợn. Vì chủ yếu là khai thác lực ở bề
mặt sóng và theo phương thẳng đứng nên các thiết bị chuyển đổi năng lượng sóng ở khu
vùng này phải được thiết kế sao cho nhận được lực 2Fz
với hiệu suất cao nhất.
Fz
Fx
Fz
Fx
F
F
Wave crowding and wave height increases Surf zone
Hình 3.4: Năng lượng ở các vùng sóng
3.3.3: Vùng sóng vỗ:
Khi tiến vào gần bờ sóng được gia tăng lực tác động theo phương ngang nhiều
lần nhờ vào tác động của gió biển hay từ các nguồn tạo nên sóng. Vì được gia tăng nên
lực 3Fx
lúc này rất lớn tác động vào sườn sau của sóng đẩy sườn sau di chuyển nhanh và
vượt lên phía trước làm chiều cao sóng tăng lên cao nhất rồi đập vào bờ, như vậy lúc
này lực 3Fz
cũng được gia tăng, mà 3F
= 3Fx
+ 3Fz
. Như vậy ta thấy:
3 2 3 2 3 2Fx Fx Fz Fz F F
...