Tiem Nang Nlg

ĐÁNH GIÁ CHẾ ĐỘ GIÓ VÀ TIỀM NĂNG NĂNG LƯỢNG GIÓ XÃ ĐẢO QUAN LẠN Lời nói đầu Việt Nam có trên 3200 km bờ biển với một vùng lãnh hải rộng lớn, có tiềm năng lớn về kinh tế biển, du lịch và có vị trí đặc biệt quan trọng về an ninh quốc phòng. Về cơ chế hành chính, nước ta hiện có 10 huyện đảo với hàng nghìn hòn đảo lớn nhỏ phân bố từ bắc đến Nam. Nhiều đảo lớn xa bờ như Cô Tô, Bạch Long Vỹ, Lý Sơn, Phú Quý, Trường Sa, Côn Đảo, Phú Quốc…,một số đảo gần bờ hơn như Quan Lạn, Hòn Mê, Cồn Cỏ… Trên các hải đảo lớn có dân cư sinh sống, lực lượng vũ trang phòng thủ bờ biển và các cơ quan thuộc một số ngành như khí tượng, lâm nghiệp,… các đảo này đều có vị trí đặc biệt quan trọng về an ninh quốc phòng. Hiện nay các hải đảo, đặc biệt các hải đảo xa bờ đều không có khả năng cấp điện lưới quốc gia. Nhiều đảo hiện nay chưa có điện, một số đảo có sử dụng nguồn điện diesel để cấp điện rất hạn chế cho một số nhu cầu sinh hoạt tối thiểu, không có khả năng cấp điện phục vụ sản xuất do chi phí nhiên liệu hết sức tốn kém, giá điện năng quá cao và còn rất nhiều bất cập khác như đời sống cán bộ chiến sĩ lực lượng vũ trang, đồng bào sinh sống trên các đảo gặp rất nhiều khó khăn, dân trí thấp, kinh tế không thể phát triển. Trong khuôn khổ bài báo này, chúng tôi đề cập đến việc đánh giá chế độ gió và tiềm năng năng lượng gió tại xã đảo Quan Lạn, huyện Vân Đồn, tỉnh Quảng Ninh, là cơ sở trong lựa chọn giải pháp cấp điện hợp lý cho vùng sâu vùng xa, đặc biệt là các vùng hải đảo xa bờ không có điện lưới quốc gia. Các kết quả nghiên cứu được thực hiên trên cơ sở các kết quả nghiên cứu triển khai nhiều năm về lĩnh vực cấp điện cho vùng sâu vùng xa của Viện khoa học năng lượng và nhiều đề tài dự án về năng lượng tái tạo đã được triển khai trong nhiều năm qua tại Việt Nam.

1

1. Giới thiệu chung về đảo Quan Lạn: Đảo Quan Lạn là tuyến đảo phía ngoài cửa biển Quảng Ninh, thuộc quần đảo Vân Hải, huyện Vân Đồn, nằm giáp Biển Đông, cách Thành phố Hải Phòng 120 km, cách trung tâm huyện Vân Đồn là 35 km, cách Thành phố Hòn Gai 55 km, cách Cửa Ông 40 km. Trên đảo có 2 xã là Quan Lạn và Minh Châu. Địa hình Đảo Quan Lạn có địa hình đồi, núi thấp xen kẽ các đồng bằng nhỏ, hẹp. Ven bờ đảo là các rừng cây, đồi núi và đồi cát thấp. Độ cao trung bình khoảng 150-200m. Đáy biển nông, ven bờ có độ sâu 20m là bờ ngắn, dốc, có nhiều bãi đá ngầm. Khí hậu Đảo Quan Lạn có đặc điểm khí hậu nhiệt đới gió mùa, có 2 mùa rõ rệt. Mùa Đông từ tháng 9 đến tháng 4 năm sau, có gió Đông - Bắc. Mùa Hè từ tháng 5 đến tháng 8, có gió Nam và Đông – Nam. Tốc độ gió trung bình ở độ cao 12m là 4,2m/s. Số giờ nắng trung bình năm từ 1800 - 1820 giờ. Nhiệt độ trung bình từ 220C đến 230C. Mùa Hè nhiệt độ trung bình từ 280C đến 290C. Mùa Đông nhiệt độ trung bình từ 150C đến 15,50C. Lượng mưa trung bình năm từ 1700 - 1750 mm, tập trung vào 6 tháng từ tháng 5 đến tháng 10 chiếm 86% tổng lượng mưa cả năm. Độ ẩm không khí tương đối khoảng 85%. Bão: 10 năm trở lại đây thường có bão to nhưng cũng chỉ cấp 9-10 Dông sét thường xuất hiện chủ yếu vào thời kỳ đầu và cuối mùa hạ hàng năm: tháng 4 có 9 ngày dông sét, tháng 9 có 4 ÷ 6 ngày dông sét, nhiều nhất là tháng 6 có 12 ngày dông sét. Thuỷ văn, hải văn Đảo Quan Lạn có địa hình hẹp nên chỉ hình thành các dòng chảy tạm thời. Mạng lưới suối kém phát triển, mật độ trung bình là 0,23 km/km2. Chế độ nước mặt: tổng lượng mưa hàng năm là 31, 2 triệu m3 nước. Chế độ nước ngầm tầng nông là 2, 7 triệu m3 Thuỷ triều: Thuộc chế độ nhật triều. Biên độ triều từ 0,6 - 4,1 m 2

Dân số: Tính đến tháng 1/2005 toàn xã có 3365 người, 760 hộ, trung bình 4, 43 người/hộ. Tỷ lệ tăng dân số tự nhiên là 1,5%/năm. Cơ cấu hành chính: Xã Quan Lạn được chia thành 8 thôn, 5 thôn chính và 3 thôn lẻ. Ngoài ra còn có đồn biên phòng số 20, bưu điện, trạm tiếp sóng vinaphone, trạm tiếp sóng Viettel, trạm y tế và một số đơn vị khác đang làm việc trên địa bàn xã. Trung tâm xã có trụ sở Đảng uỷ, HĐND, UBND xã bao gồm các ban ngành cùng trường mầm non, tiểu học, trung học cơ sở và trung học phổ thông. 2. Phương pháp đánh giá: Để đánh giá chế độ gió và tiềm năng năng lượng gió tại đảo Quan Lạn, chúng tôi đã áp dụng một số các phương pháp sau: - Xây dựng cột đo gió với độ cao 60m tại xã đảo. Các thiết bị đo lường hiện đại được lắp đặt ở các độ cao từ 10m đến 60m, thực hiện chế độ đo tự ghi, liên tục theo giờ. - Dựa trên số liệu về chế độ gió được đo đạc nhiều năm tại trạm khí tượng Quan Lạn và tính toán ngoại suy ở các độ cao khác nhau. - Dựa trên số liệu về chế độ gió được đo đạc nhiều năm tại trạm khí tượng của các vùng lân cận như Bãi Cháy, Cô Tô, Cửa Ông, Móng Cái, Tiên Yên, ... 3. Chế độ gió: Phương pháp tính các đại lượng đặc trưng: Vận tốc gió trung bình theo ngày, theo tháng: 720

24

Vtb ngay =

∑V

i

ti

1

24

Vtb thang =

∑V

i

ti

1

720

trong đó: Vi = f(giờ trong ngày/tháng), tính bằng m/s Tần suất xuất hiện từng vận tốc gió theo số giờ trong ngày hay theo số giờ trong tháng (giờ):

hn

=

24

∑h

Vi

1

ht

=

720

∑h

Vi

1

3

Bảng số liệu về chế độ gió Quan Lạn năm 2005: Tháng

10 m

20 m

30 m

40 m

50 m

60 m

1

2.63

3.02

3.25

3.42

3.55

3.65

2

2.42

2.54

2.73

2.87

2.98

3.07

3

2.53

2.91

3.13

3.29

3.42

3.52

4

2.46

2.74

2.95

3.10

3.22

3.31

5

3.33

3.83

4.12

4.33

4.49

4.62

6

2.96

3.30

3.55

3.73

3.87

3.99

7

3.60

4.15

4.46

4.69

4.86

5.01

8

3.22

3.71

3.99

4.19

4.35

4.48

9

4.22

4.70

5.06

5.32

5.52

5.68

10

3.92

4.51

4.85

5.10

5.29

5.44

11

3.72

4.15

4.46

4.69

4.86

5.01

12

4.40

5.06

5.45

5.73

5.94

6.11

Cả năm

3.28

3.72

4.00

4.21

4.36

4.49

Tần suất các cấp tốc độ gió tại độ cao 10m, 60m Độ cao

10m

Vận tốc trung bình

Vtb<3

3÷4

4÷ 5

5÷6

6÷7

7÷8

Vtb >8

2,3

3,5

4,4

5,5

6,5

7,5

10,5

Số giờ

4512

2448

1080

360

168

72

120

%

51,51

27,95

12,33

4,11

1,92

0,82

1,37

Độ cao

60m

Vận tốc trung bình

Vtb<3

3÷4

4÷ 5

5÷6

6÷7

7÷8

Vtb >8

1,96

3.5

4,4

5,5

6,4

7,6

10,7

Số giờ

1440

2400

2136

1608

624

288

432

%

16,44

27,40

24,38

18,36

7,12

3,29

4,93

4

5

Nhận xét Căn cứ các bảng số liệu nêu trên cho thấy chế độ gió của Quan Lạn có những đặc điểm sau đây : - Ở độ cao thấp từ 10m đến 20m, tốc độ gió trung bình các tháng khá thấp, dao động trong khoảng 3 ÷ 5 m/s, chỉ có thể sử dụng những máy điện gió công suất nhỏ, nhưng hiệu quả không cao. - Từ độ cao 30m trở lên, chế độ gió tốt hơn nhiều, tốc độ gió trung bình tháng đạt giá trị từ 6 ÷ 7m/s trong các tháng 1,2,3 và 9,10,11,12 (chủ yếu là các tháng mùa đông) , trong các tháng còn lại (chủ yếu là mùa hè), tốc độ gió đạt giá trị từ 4 ÷ 5 m/s. Trong khoảng độ cao từ 30m ÷ 60m, tốc độ gió không có sự cách biệt đáng kể. - Như vậy trong khoảng độ cao tương đối rộng cho ta khả năng thuận lợi để lựa chọn những máy điện gió có công suất vừa hoặc lớn làm nguồn cung cấp điện. - Với tốc độ gió có độ dao động tương đối lớn giữa các tháng trong năm, để tận dụng đối đa năng lượng gió thì một số thang trong năm phải chạy bù bằng nguồn điện khác. Đôi với các phụ tải nhỏ có thể kết hợp với nguồn điện mặt trời, đối với phụ tải lớn, có yêu cầu độ tin cậy cao phải kết hợp nguồn điện diesel. Chế độ gió của Quan lạn cho ta khả năng sử dụng tương đối hiệu quả nguồn năng lượng gió làm nguồn cấp điện, chủ yếu là nguồn điện gió công suất vừa và lớn tuỳ theo nhu cầu của phụ tải. Tại Quan Lạn cũng có thể sử dụng cá loại máy bơm nước bằng sức gió, tuy nhiên phải lựa chọn những vị trí thích hợp có chế độ gió tốt, vì các máy bơm nước bằng sức gió đều có chiều cao cột tương đối thấp.

6

4. Tiềm năng năng lượng gió: Phương pháp tính: Tiềm năng năng lượng gió tại một địa điểm được đánh giá bằng đại lượng mật độ năng lượng gió trung bình: 3

E = 0,6 K V , trong đó: V là vận tốc trung bình, tính bằng m/s. E tính bằng W/m2. K là hệ số năng lượng mẫu. Bảng số liệu về tiềm năng năng lượng gió Quan Lạn năm 2005: Tháng

10 m

20 m

30 m

40 m

50 m

60 m

1

27.02

41.51

55.25

60.43

65.92

71.73

2

21.25

24.02

30.26

37.50

41.51

45.80

3

24.02

37.50

45.80

55.25

60.43

65.92

4

24.02

30.26

41.51

45.80

50.38

55.25

5

55.25

84.37

105.97

122.24

140.10

149.65

6

41.51

55.25

71.73

77.88

91.20

98.40

7

71.73

105.97

140.10

159.63

180.89

192.19

8

50.38

77.88

98.40

113.91

130.97

140.10

9

113.91

159.63

203.95

228.90

255.80

284.73

10

91.20

140.10

180.89

203.95

228.90

242.10

11

77.88

105.97

140.10

159.63

180.89

192.19

12

130.97

203.95

255.80

284.73

315.77

348.98

Cả năm

60.76

88.87

114.15

129.15

145.23

157.26

7

8