Nhu cầu điện của nước ta tăng lên rất nhanh nhưng:
- Điện chạy bằng than đang gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, ảnh hưởng lớn đến sức khỏe của nhân dân, không những thế khả năng sản xuất than trong nước chỉ có hạn, nên đã phải mua thêm than của nước ngoài và sẽ phải mua ngày càng nhiều hơn.
- Thủy điện không còn khả năng để phát triển thêm nhiều vì các thủy điện lớn và vừa đã xây dựng gần hết rồi.
- Điện chạy bằng khí đốt cũng chỉ phát triển đến một mức độ nào đó.
Tại Hội nghị Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu lần thứ 24 (COP24), Germanwatch công bố bảng xếp hạng mới nhất của các quốc gia dựa trên chỉ số ảnh hưởng bởi biến đổi khí hậu hay mức độ mất mát mà từng quốc gia phải chịu do thiên tai liên quan đến biến đổi khí hậu. Trong bảng xếp hạng này Việt Nam đứng thứ 6 toàn cầu, đứng thứ 1 trong số các quốc gia ASEAN.
Vì vậy cần phải nhanh chóng phát triển điện chạy bằng năng lượng tái tạo và đây cũng đang là xu hướng chung trên thế giới để chống biến đổi khí hậu. Tôi đã có nhiều bài viết về điện chạy bằng năng lượng tái tạo trên các Diễn đàn webdien.com, Diễn đàn Kỹ sư Công trình Biển, trên trang web vncold.vn của Hội Đập lớn và Phát triển Nguồn nước Việt Nam,... Trong đó có bài đã có trên 15 triệu lượt người xem, có bài đã có trên 10,2 triệu lượt người xem và 2 bài mỗi bài có trên 10 triệu lượt người xem. Những bài đó ngày càng được bổ sung sửa đổi cho tốt hơn. Vì vậy trong bài này tôi hệ thống lại những bài viết đó và chỉ để lại những gì đang dùng để người xem dễ nắm bắt hơn.
1. Nhược điểm của các loại điện chạy bằng năng lượng tái tạo chính và cách khắc phục:
1.1. Nhược điểm của các loại điện chạy bằng năng lượng tái tạo chính:
1.1.1. Điện gió:
- Điện không ổn định do gió khi mạnh khi yếu. Chỉ cần có một cơn giông là điện gió tăng vọt hẳn lên. Điện gió tăng tỷ lệ thuận với lập phương của tốc độ gió, thí dụ như tốc độ gió tăng gấp đôi thì điện gió tăng gấp 8 lần, tốc độ gió tăng gấp ba thì điện gió tăng gấp 27 lần,... Đặc biệt là khi ở vùng gần tâm bão tốc độ gió có thể lên đến hàng trăm km/giờ, khi ở trong tâm bão lặng gió, khi tâm bão vừa đi qua tốc độ gió lại tăng lên đến hàng trăm km/giờ, với tốc độ gió thay đổi nhanh chóng như vậy nếu không có biện pháp đặc biệt để ngăn chặn thì điện gió sẽ bị hư hỏng hoặc thay đổi rất khủng khiếp. Vì thế Điện gió Bạc Liêu có hệ thống điều khiển tự gập cánh lại để tránh hư hỏng khi bão lớn. Nếu tỷ trọng điện gió khá lớn, khi có bão điện gió lớn tạm ngừng phát điện thì lấy đâu ra điện để bù vào?
- Điện gió lớn có thể làm thay đổi dòng không khí, ảnh hưởng đến các loài chim di trú.
Nếu điện gió lớn đặt ở trên đất liền thì:
- Tiếng ồn có thể ảnh hưởng đến các loài động vật hoặc con người sống gần nơi đặt các trạm năng lượng gió.
- Có thể ảnh hưởng đến các trạm thu phát sóng điện thoại, truyền hình,…
Nếu điện gió lớn đặt ở xa ngoài biển thì:
- Đòi hỏi công nghệ rất cao, ta chưa tự làm được, vốn đầu tư rất lớn.
- Xa bờ, phải truyền điện vào bờ bằng cáp ngầm, mỗi lần muốn kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa,... phải đi ra bằng tàu thủy.
1.1.2. Điện mặt trời:
- Điện mặt trời không ổn định do ngày có đêm không, khi nắng có khi mưa không, chỉ cần 1 đám mây bay qua là điện đã giảm hẳn đi. Điện mặt trời gắn trên mái nhà tận dụng được mái nhà chưa có gì trên đó nhưng điện mặt trời tập trung lại chiếm rất nhiều đất.
- “Pin mặt trời có thể sản sinh ra lượng chất thải độc hại trên mỗi đơn vị điện nhiều hơn cả các lò phản ứng hạt nhân. Trên thực tế, các nhà khoa học đã có rất nhiều kinh nghiệm để đối phó với chất thải phóng xạ từ các lò phản ứng hạt nhân, nhưng lại có rất ít kinh nghiệm đối phó với chất thải năng lượng mặt trời.” Đó là câu đầu tiên của bài: “Mặt trái của chính sách phát triển năng lượng tái tạo” đăng ngày 22/04/2019 trên trang web nangluongvietnam.vn của Hiệp hội Năng lượng Việt Nam.
1.1.3. Điện sóng biển theo cách các nước đã làm:
Giá thành phát điện rất cao, không thể cạnh tranh được với các loại điện khác nên bây giờ người ta thường chỉ nói đến điện gió và điện mặt trời do:
- Nhiều công trình phải xây dựng từ dưới đáy biển lên, vốn đầu tư rất lớn.
- Nước biển có độ ăn mòn rất cao nhưng thiết bị điện sóng biển của nhiều nước nằm trong nước biển.
- Nhiều công trình phải truyền điện vào bờ bằng cáp ngầm dưới biển.
- Sử dụng những công nghệ rất hiện đại, phức tạp, khó sản xuất ở Việt Nam.
Tuy nhiên nếu làm được tốt thì điện sóng biển có ưu điểm là:
- Các công trình thủy điện lớn và vừa của nước ta tập trung chủ yếu ở Bắc Bộ và Tây Nguyên. Mùa khô thủy điện không có nước bổ sung, rất cần có nguồn điện khác hỗ trợ. Khi đó là mùa gió đông bắc, sóng ở biển Đông mạnh nhất là vào mùa này nên điện sóng biển có thể hỗ trợ cho thủy điện và giúp cho thủy điện để dành nước cho phát điện vào cuối mùa khô.
- Khi có bão thì điện gió phải ngừng hoạt động, điện mặt trời phát điện rất yếu nhưng khi đó sóng biển rất mạnh và điện sóng biển phát rất nhiều điện có thể bù cho 2 loại điện kia.
- Độ cao của sóng biển ít biến động đột xuất vì sóng do gió sinh ra và phải qua quá trình tích lũy năng lượng thì sóng mới lớn dần lên. Gió đông bắc từ eo biển Đài Loan, Philippin đến vùng biển từ Bình Thuận đến Cà Mau phải đi qua biển dài trên 2.000 km nên một cơn giông lớn trên biển cũng chỉ ảnh hưởng một phần đến độ cao của sóng biển. Khi có bão hoặc áp thấp nhiệt đới thì khi chúng còn ở xa cũng đã bắt đầu có ảnh hưởng đến độ cao sóng biển, sau đó sóng lớn dần lên từ vài ngày trước và khi bão hoặc áp thấp nhiệt đới đi qua sóng mới giảm dần vào vài ngày sau nên không có biến động đột xuất như điện gió và điện mặt trời.
1.2. Cách làm điện sóng biển mới theo cách hoàn toàn Việt Nam có thể khắc phục được các nhược điểm đó:
1.2.1. Cách làm điện sóng biển mới theo cách hoàn toàn Việt Nam dựa vào:
- Có thể biến chuyển động nâng lên hạ xuống của phao thành chuyển động quay tròn theo một chiều nhất định để chạy máy phát điện rất đơn giản. Cách làm này đã được Cục Sở hữu Trí tuệ cấp Bằng độc quyền Giải pháp hữu ích số 1396 về Cơ cấu biến đổi chuyển động với 3 phương án theo Quyết định số 36352/QĐ-SHTT ngày 20/06/2016.
- Lợi dụng các vùng có đáy biển khá bằng phẳng do phù sa của các sông lắng xuống từ bao đời nay, khó có khả năng còn đá ngầm và không thuận lợi cho các loại san hô phát triển để làm điện chạy bằng năng lượng sóng biển theo cách hoàn toàn Việt Nam. Nhờ vậy không cần phải xây dựng từ dưới đáy biển lên, 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 bao gồm cả bộ phận chống lún 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 dài 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. Giá thành phát điện rẻ chính là nhờ việc làm này.
- Dùng phao nửa nổi nửa chìm nên lực nâng lên lớn nhất, lực hạ xuống mạnh nhất của phao chỉ bằng trọng lượng của phao, trụ đứng giữa phao và thanh thép có răng gắn vào trụ đứng. Nhưng cái quan trọng nhất là đã giảm được công suất do phao sinh ra khi có sóng lớn theo công thức (h-a)x(h-a)/(hxh) trong đó h là khoảng nâng lên hạ xuống của phao và a là nửa chiều cao của phao. Cách chứng minh công thức này như thế nào, xin xem trong phần 2 của Phụ lục 1. Khoảng nâng lên hạ xuống h của phao phụ thuộc vào độ cao sóng biển và tỷ lệ giữa đường kính phao và bước sóng, sóng càng lớn h càng gần với độ cao sóng biển, cách tính h như thế nào đã có trong phần 1 của Phụ lục 1. Nhờ vậy khi có sóng rất mạnh thì điện sóng biển cũng không tăng mạnh lên như điện gió, cụ thể là khi dùng phao hình trụ tròn đường kính 6 m cao 2,6 m, nếu sóng cao gấp 2, gấp 3, gấp 4 hoặc gấp 5 mức bình thường là 2 m chẳng hạn thì công suất của phao chỉ cao gấp 2,27 lần, gấp 3,29 lần, gấp 4,34 lần hoặc gấp 5,26 lần, không tăng mạnh đến mức gấp 8 lần, gấp 27 lần, gấp 64 lần hoặc gấp 125 lần như điện gió nếu tốc độ gió tăng lên gấp 2, gấp 3, gấp 4 hoặc gấp 5.
- Vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau hội tụ được những điều kiện đặc biệt thuận lợi cho điện sóng biển, điện gió và điện mặt trời. Chi tiết cụ thể như trong Phụ lục 2.
1.2.2. Cách làm đó có thể khắc phục được các nhược điểm của điện gió lớn, điện mặt trời tập trung và điện sóng biển theo cách các nước đã làm trước đây, cụ thể là:
- Không phải xây dựng từ dưới đáy biển lên mà chỉ cần cắm dần từng cụm 4 cột chống xuống đáy biển, sau đó kết nối chúng lại với nhau thành khung đỡ dài có 3 hàng phao và công nhân hoàn toàn làm việc ở trên cao.
- Không phải dùng cáp ngầm để truyền điện vào bờ như điện gió trên biển xa hoặc điện sóng biển các nước đã làm trước đây mà các đường dây dẫn điện hoàn toàn nằm trên khung đỡ. Trong các khung đỡ đều có đường ô tô bằng thép tấm cho xe con, xe nhỏ vận chuyển vật liệu điện, xe máy của công nhân đi làm việc,... chạy ra đến nơi xa nhất của khung đỡ.
- Phần ngâm trong nước biển chỉ có chân các cột chống bằng ống bê tông dự ứng lực phía dưới gắn bộ phận chống lún bằng bê tông cốt thép và các phao. Chỉ cần diện tích của bộ phận chống lún bằng bê tông cốt thép rộng khoảng 50 m2 thì áp lực xuống đáy biển của nó và các vật đè lên nó còn nhỏ hơn áp lực của nước biển xuống đáy biển ở độ sâu 5 m nên không sợ bị lún. 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.
- Không tốn đất để xây dựng như điện mặt trời tập trung.
- Sử dụng những công nghệ rất bình thường nhiều nơi trong nước có thể làm được. Các máy phát điện một chiều chỉ là những máy có công suất dưới 200 KW.
- Thủy điện là loại điện có giá thành phát điện thấp nhất nước ta hiện nay nhưng mặc dù đã giảm sản lượng điện 20% để dự phòng rủi ro mà giá thành phát điện của điện sóng biển làm theo cách hoàn toàn Việt Nam trên vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau đã tính toán đến từng chi tiết cụ thể như ở trong mục 2.6 của bài này có khả năng rẻ hơn nhiều so với thủy điện.
- Tầng liên kết trên của khung đỡ phần lớn chưa sử dụng đến nên có thể gắn thêm điện gió nhỏ và điện mặt trời và giá thành phát điện của chúng sẽ rẻ hơn điện gió và điện mặt trời thông thường. Do chúng nằm rải trên một dãy dài nên cũng ít bị biến động hơn loại tập trung ở một chỗ.
2. Điện sóng biển làm theo cách hoàn toàn Việt Nam:
2.1. Độ cao bình quân tháng của sóng biển trên từng vùng biển ở nước ta:
Cuối tháng 12 năm 2011 và từ chiều ngày 04/03/2012 đến sáng ngày 04/03/2013, tôi đã tìm kiếm dự báo độ cao sóng biển trong các bản tin dự báo sóng biển của Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương. Sau đó từ 01/01/2018 đến nay lại tiếp tục thu thập thêm. Tính đến 31/05/2019 tổng cộng đã thu thập được 1.293 bản tin dự báo sóng biển và kết quả tính toán độ cao sóng biển bình quân từng tháng (tính theo mét) như sau:

Trong đó 6 vùng biển gần bờ là: Bắc Vịnh Bắc Bộ, Nam Vịnh Bắc Bộ, Quảng Trị đến Quảng Ngãi, Bình Định đến Ninh Thuận, Bình Thuận đến Cà Mau và Cà Mau đến Kiên Giang. Vùng biển Cà Mau đến Kiên Giang có sóng biển thấp hơn hẳn các vùng biển gần bờ khác nên khi tính điện sóng biển không tính đến vùng biển này. Hướng của đường bờ biển, độ dốc đáy biển, dòng chảy biển,... rất quan trọng nên cần chia các vùng biển này thành các vùng nhỏ hơn để dễ dàng trong việc tính toán:
- Trong vùng biển Bắc Vịnh Bắc Bộ thì Quảng Ninh có rất nhiều đảo nên gần bờ sóng rất nhỏ, vùng biển Hải Phòng có đảo Cát Bà chắn hướng đông bắc nên sóng từ gió đông bắc ở gần bờ biển phía nam Hải Phòng sẽ yếu hẳn đi vì thế trong vùng biển này chỉ xét từ Thái Bình đến Ninh Bình. Vùng này hoàn toàn nằm trong vùng có dòng chảy biển chậm nhưng do độ cao sóng biển còn thấp nên chỉ tính khung đỡ ở ngay gần bờ mà thôi.
- Trong vùng biển Nam Vịnh Bắc Bộ thì hướng của đường bờ biển từ Thanh Hóa đến Nghệ An là bắc đông bắc - nam tây nam, nhưng hướng của đường bờ biển từ Hà Tĩnh đến Quảng Bình là tây bắc - đông nam. So với Quảng Bình, Hà Tĩnh có đường đẳng sâu 20 m ở xa hơn và dòng chảy biển cũng chậm hơn. Vì thế vùng biển này tạm chia thành 3 vùng nhỏ là: Thanh Hóa đến Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình. Các vùng này do độ cao sóng biển còn thấp nên cũng chỉ tính khung đỡ ở ngay gần bờ mà thôi.
- Trong vùng biển từ Quảng Trị đến Quảng Ngãi thì hướng của đường bờ biển từ Quảng Trị đến Quảng Nam là tây bắc - đông nam, nhưng hướng của đường bờ biển Quảng Ngãi là bắc tây bắc - nam đông nam, đường đẳng sâu 20 m của chúng cũng khác nhau rất nhiều. Vì thế vùng biển này tạm chia thành 2 vùng nhỏ là: Quảng Trị đến Quảng Nam và Quảng Ngãi. Do dòng chảy biển đã khá mạnh nên tại vùng biển Quảng Trị đến Quảng Nam chỉ làm cụm điện sóng biển có 6 khung đỡ với phao thấp nhất cao 1,6 m. Vùng biển Quảng Ngãi do đường đẳng sâu 20 m ở ngay gần bờ và dòng chảy biển rất mạnh, việc tìm được nơi thuận lợi để làm điện sóng biển không dễ dàng nên tại vùng biển này nếu tìm được chỉ làm khung đỡ ở ngay gần bờ mà thôi.
- Trong vùng biển từ Bình Định đến Ninh Thuận thì hướng chung của đường bờ biển là bắc - nam. Đường đẳng sâu 20 m ở ngay gần bờ và dòng chảy biển rất mạnh, việc tìm được nơi thuận lợi để làm điện sóng biển không dễ dàng nên tại vùng biển này nếu tìm được cũng chỉ làm khung đỡ ở ngay gần bờ mà thôi.
- Trong vùng biển từ Bình Thuận đến Cà Mau thì đường đẳng sâu 20 m trên vùng biển từ Thành phố Hồ Chí Minh đến Cà Mau xa hơn vùng biển từ Bình Thuận đến Vũng Tàu và vùng có dòng chảy biển chậm ở đông bắc Bình Thuận hẹp, sau mở rộng dần ra thành rất rộng, nên tạm chia thành 3 vùng nhỏ là: Bình Thuận, Bà Rịa - Vũng Tàu và Thành phố Hồ Chí Minh đến Cà Mau. Do chiều rộng của vùng có dòng chảy biển chậm nên tại vùng biển Bình Thuận chỉ làm cụm điện sóng biển có 6 khung đỡ với phao thấp nhất cao 1,6 m, vùng biển Bà Rịa - Vũng Tàu làm cụm điện sóng biển có 11 khung đỡ với phao thấp nhất cao 1,6 m, còn vùng biển Thành phố Hồ Chí Minh đến Cà Mau có thể làm cụm điện sóng biển có 11 khung đỡ với phao thấp nhất cao 2 m.
Nếu muốn gắn thêm điện gió nhỏ và điện mặt trời trên khung đỡ của điện sóng biển thì chỉ nên làm từ Bình Định trở vào mà thôi vì càng ra ngoài phía bắc thì tốc độ trung bình của gió và bức xạ mặt trời càng giảm bớt, nhưng khi có bão thì gió lại rất mạnh ảnh hưởng đến độ bền vững của khung đỡ.
5 tháng đầu năm nay, độ cao của sóng trên các vùng biển nước ta giảm nhiều so với cùng kỳ năm trước, cụ thể như trong biểu sau:

2.2. Mô tả các khung đỡ của điện sóng biển:
Ngay gần bờ, dòng chảy biển còn rất chậm chưa tác động nhiều đến phao nên ta dùng khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển với các phao hình trụ tròn đường kính 6 m cao 2,6 m chạy lên chạy xuống theo nhịp độ của sóng. 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 = 0,5 kg. 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. Ống bê tông dự ứng lực, đinh mũ có vành rộng đường kính 4 m bằng bê tông cốt thép nặng khoảng 12 tấn nên lực ép tối đa lên đáy biển khoảng 62 tấn. Diện tích vành đinh mũ là: ∏x2x2 = 12,5664 m2 và lực ép tối đa đó lên 1 cm2 đáy biển là: 62.000/(12,5664x10.000) = 0,4934 kg/cm2. Như vậy lực này còn nhỏ hơn lực ép của nước biển lên đáy biển. Vì thế nếu có sà lan tự hành lớn trên có cần trục lớn với sức nâng hơn 70 tấn, ta nên làm ngay trên bờ 4 đĩa bê tông cốt thép đường kính 4 m và tâm của chúng cách đều nhau 11,8 m. Tâm của các đĩa này phía trên có cọc bê tông đường kính 0,2 m để gắn chặt vào ống bê tông dự ứng lực, phía dưới có đinh mũ bằng bê tông cốt thép để cắm xuống đáy biển. Cần có 5 thanh thép chữ L dài 12 m đủ cứng gắn vào 4 đĩa bê tông cốt thép để giữ cho tâm của chúng cách đều nhau 11,8 m. Lắp toàn bộ cụm 4 cột chống ở ngay trên bờ, chỉ trừ phần phao lắp sau và vận chuyển cả khối đó ra nơi biển sâu 5 m có đáy biển bằng phẳng để cắm nó xuống biển rồi lắp thêm phần phao nữa là xong. Sau đó cắm tiếp các cụm 4 cột chống khác đã gắn sẵn các phần chống lún bằng bê tông cốt thép xuống biển cho thẳng hàng và cách đều nhau 11,8 m hoặc dưới 11,8 m một chút là có thể kết nối chúng lại với nhau bằng các thanh thép dài 12 m ngay trên biển thành khung đỡ dài có 3 hàng phao.
Phao luôn luôn chịu 2 lực tác động ngược chiều nhau đều nằm thấp hơn mặt nước biển là lực hút của trái đất và lực đẩy lên của nước. Trọng lượng phao không đổi và trọng tâm phao luôn nằm giữa phao, nhưng do mặt sóng thường nghiêng nên hợp lực đẩy lên của nước thường chạy đi chạy lại một chút quanh tâm phao theo phương của sóng. Khi sóng đến lực đẩy lên của nước mạnh hơn lực hút của trái đất, hợp lực của lực đẩy lên nằm lệch về phía nửa trước phao và phao được nâng lên. Khi sóng đã đi qua lực đẩy lên của nước yếu hơn lực hút của trái đất, hợp lực của lực đẩy lên nằm lệch về phía nửa sau phao và phao hạ xuống. 2 lực ngược chiều nhau này tạo nên momen lực khi mạnh khi yếu, chiều quay của momen lực cũng luôn đổi hướng và tâm của nó nằm phía dưới mặt nước biển nên khi sóng đến thì nó có thể tác động lớn đến phao và trụ đứng giữa phao nhưng càng ra xa càng yếu bớt đi. Bộ phận giữ phao ở cao trên 11 m so với mặt nước biển và ở xa tâm của momen lực nên lực tác động theo chiều ngang của nó không lớn. Nơi momen lực tác động mạnh nhất là phao và trụ đứng giữa phao vì thế nắp phao cần dày để gắn thật chắc trụ đứng giữa phao. Còn thanh thép có răng tuy ở xa tâm của momen lực hơn nhưng cũng cần có tiết diện hình chữ T.
Khung đỡ chỉ có những cụm 4 cột chống, nhưng cần có cầu để đi vào khung đỡ nên phải 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:
Tạm tính là cứ 10 km lại có 1 khung đỡ gần bờ, cần chừa đường đi cho các tàu đánh cá và các tàu khác rộng khoảng hơn 1 km nên chiều dài của khung đỡ gần bờ phải dưới 9 km. Khung đỡ có 3 hàng phao nên cũng có 3 hàng khung chịu lực. Nếu hàng trong cùng có 757 khung chịu lực thì khung đỡ dài: 11,8x757 = 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 tạm tính là 9 km. Khi đó hàng giữa có 756 khung chịu lực và hàng ngoài cùng có 755 khung chịu lực. Tổng số khung chịu lực là: 755+756+757 = 2.268 khung, mỗi khung có 1 bộ tạo nguồn điện, nhưng có 1 khung nằm ngay lối vào khung đỡ ở cầu chữ Y nên số bộ tạo nguồn điện là: 2.268-1 = 2.267 bộ. 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: 757x4 = 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: 757x8 = 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 khung chịu lực trong hàng khung chịu lực thứ 2 nên số thanh liên kết cần gắn trên biển là: 756x2x2 = 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, 6 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+6 = 9.086 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 11 m đủ để đầu ống nhô cao hơn mực nước biển trung bình khoảng 6 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.
Mỗi khung chịu lực có 2 thanh thép U400x100x10.5x12 trong tầng liên kết dưới gắn ốp vào ống thép cột chống để gắn bộ tạo nguồn lực cho chạy máy phát điện và máy phát điện (xin gọi tắt là 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: 11,1-6 = 5,1 m. Trong tầng liên kết trên có 1 thanh thép U400x100x10.5x12 gắn vào ống thép cột chống, phía trên thanh thép thấp hơn đầu ống thép của cột chống khoảng 1,3 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 U400x100x10.5x12 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 gắn trên biển sẽ gắn ngay phía trên những thanh thép đó. 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:

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 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 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.
Đơn giản hơn ta cũng có thể làm khung đỡ chỉ toàn những cụm 3 cột chống như trong hình sau:

Nhìn hình vẽ ta thấy số cụm 3 cột chống bằng số khung chịu lực ở hàng trong cùng là 757 cụm. Nên số lượng cột chống của khung đỡ là: 757x3 = 2.271 cột. Số thanh liên kết trong mỗi cụm 3 cột chống là 4 thanh nên số thanh liên kết trong 757 cụm là: 757x4 = 3.028 thanh. Trong mỗi tầng liên kết, số lượng thanh liên kết cần gắn trên biển nhiều gấp đôi số khung chịu lực trong hàng khung chịu lực thứ 2 nên số thanh liên kết cần gắn trên biển là: 756x2x2 = 3.024 thanh. Như vậy tổng số thanh liên kết là: 3.028+3.024 = 6.052 thanh.
Loại khung đỡ này không chắc chắn bằng loại khung đỡ chỉ toàn những cụm 4 cột chống và không nên tận dụng tầng liên kết trên để lắp thêm điện gió nhỏ và điện mặt trời, nhưng tốn ít vật tư hơn, lắp đặt cũng dễ dàng hơn, vốn đầu tư cũng ít hơn và sản lượng điện cũng không khác gì loại khung đỡ đó. Ước tính vốn đầu tư của loại khung đỡ này xin xem trong Phụ lục 3.
Muốn có thêm nhiều điện, tại những vùng có sóng biển lớn và có dòng chảy biển chậm ta nên làm thêm những khung đỡ song song ở phía ngoài. Do tất cả các khung đỡ đều song song với dòng chảy biển nên những phao đầu chịu tác động của dòng chảy biển mạnh hơn các phao sau vì thế trong 1 khung đỡ phía ngoài có thể có 2 hoặc 3 loại phao cao thấp khác nhau. Lưu ý là dòng chảy biển gần bờ đã bị tiêu hao năng lượng rất nhiều do bị ma sát với đáy biển nông trên quãng đường dài, khi gặp khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển nó sẽ bị các cột chống và các phao trong khung đỡ cản lại nên càng bị tiêu hao năng lượng nhiều hơn. Như vậy khi có càng nhiều cụm khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển thì năng lượng của dòng chảy biển gần bờ càng bị tiêu hao năng lượng nhiều và vùng có dòng chảy biển rất chậm sẽ được lan tỏa thêm ra.
Ta có thể kết nối các khung đỡ song song với nhau bằng cách cắm 12 cụm 4 cột chống xuống đáy biển rồi kết nối chúng lại với nhau rất đơn giản như trong hình sau:

Trong đoạn kết nối dài khoảng 300 m này không gắn thêm điện gió nhỏ và pin mặt trời để giảm bớt áp lực của gió biển. Phương án này có ưu điểm là tốn ít vật liệu và công sức, tận dụng được hết chiều dài của các thanh thép dài 12 m và dễ dàng làm mặt đường bằng phẳng bằng thép tấm. Không những thế nếu dùng đoạn kết nối với bờ thì khung đỡ gần bờ chỉ phải giảm bớt 4 bộ tạo nguồn điện do có đường rộng 6 m đi qua và nó không sợ gì dòng Rip tác động vào các phao vì dòng Rip nếu có chỉ tác động trong khoảng 100 - 150 m, còn khung đỡ này đã ở xa đường nối với bờ khoảng 300 m rồi. Nhưng do nó quá đơn giản nên không biết có chịu đựng nổi sóng to bão lớn hay không? Vì vậy trong bài này tôi đưa ra phương án kết nối chắc chắn hơn và chỉ gồm các cụm 3 cột chống như sau:

Lưu ý là những cái trong đoạn kết nối đã tính trong khung đỡ rồi thì không tính trong đoạn kết nối. Khoảng cách giữa 2 khung đỡ gồm 27 đoạn gồm 18 đoạn dài 10,22 m và 9 đoạn dài 11,8 m, tổng cộng dài: 10,22x18+11,8x9 = 290,16 m.
Trong mỗi đoạn kết nối này do các cột điện gió nhỏ phải cách nhau trên 20 m nên có thể gắn thêm được 16 cột điện gió nhỏ. Số tam giác tăng thêm để gắn thêm pin mặt trời vào tầng liên kết trên là 64 tam giác, mỗi tam giác có diện tích là 60,29 m2, nhưng còn các hình vuông có cạnh dài 11,8 m là: 3x4+5 = 17 hình. Số diện tích tăng thêm để gắn thêm pin mặt trời vào tầng liên kết trên là: 60,29x64+11,18x11,18x17 = 5.983,43 m2.
Đường rộng 6 m đi giữa đoạn kết nối, những chỗ rộng ở hai bên đường có thể làm các phòng nghỉ dưỡng để du khách hưởng không khí trong lành trên biển, làm bãi đỗ xe hoặc làm các kho chứa vật liệu điện. Nếu cần có thể bổ sung thêm các cụm 3 cột chống để tạo ra mặt bằng rất rộng làm khu nghỉ dưỡng trên biển.
Các khung đỡ phía ngoài do có đường lớn đi qua giữa khung đỡ và 4 khung chịu lực nằm ngay trên đường này nên số bộ tạo nguồn điện trong mỗi khung đỡ là: 2.268-4 = 2.264 bộ và khung đỡ gần bờ phía sau có đê cũng lấy theo số này vì đường nằm dọc theo khung đỡ không cần phải làm quá to. Riêng đối với khung đỡ ngoài cùng chỉ có 1 khung chịu lực nằm ngay trên đường nên số bộ tạo nguồn điện trong khung đỡ đó là: 2.268-1 = 2.267 bộ. Trong trường hợp phía sau khung đỡ có đê và chưa làm thêm các khung đỡ phía ngoài thì số bộ tạo nguồn điện trong khung đỡ gần bờ cũng là 2.267 bộ vì chưa cần đường lớn đi qua.
Các cụm 3 cột chống trong đoạn kết nối cũng đơn giản hơn nhiều so với các cụm 4 cột chống trong các khung đỡ. Nhìn vào hình thứ 2 trong mục này ta thấy khung chịu lực trong khung đỡ cần 3 thanh thép chịu lực U400x100x10.5x12 và 3 thanh thép U300x90x9x12. Nhưng khung chịu lực trong đoạn kết nối chỉ cần 1 thanh thép chịu lực U400x100x10.5x12 và 2 thanh thép U300x90x9x12, trong đó ở tầng liên kết dưới chỉ cần 1 thanh thép chịu lực cho mặt đường bằng thép tấm bằng phẳng và 2 nửa thanh thép U300x90x9x12 để đỡ thanh thép chịu lực đó, còn tầng liên kết trên chỉ cần 1 thanh thép U300x90x9x12. Ngay trong các khung chịu lực của khung đỡ không có bộ tạo nguồn điện cũng cần giảm 2 thanh thép U300x90x9x12 ở phía trên.
Nếu làm khung đỡ chỉ toàn những cụm 3 cột chống thì đoạn kết nối giữa 2 khung đỡ như trong sơ đồ sau:

Đoạn kết nối cũng giống như trong trường hợp của khung đỡ gồm toàn những cụm 4 cột chống, nhưng khoảng cách giữa 2 khung đỡ ngắn hơn do không có cầu chữ Y.
2.3. Biến chuyển động nâng lên hạ xuống của phao thành chuyển động quay tròn theo một chiều nhất định để chạy máy phát điện:
2.3.1. 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.
2.3.2. 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 mà thôi.
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 ∏ m. Khi sóng cao 1,8 m, trong 1 phút trục nhận lực sẽ quay được số vòng là: 40,16/∏ = 12,78 vòng.
Như vậy khi sóng cao 1,8 m, trong 1 phút máy phát điện sẽ quay được số vòng là: 12,78x96,25 = 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.
2.4. Phương pháp tính điện sóng biển:
2.4.1. Thu thập thông tin và xử lý số liệu để tính sản lượng của điện sóng biển:
Về nguồn số liệu để tính toán, tôi đã sử dụng số liệu về độ cao sóng biển trong 1.293 bản tin dự báo sóng biển của Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương đã thu thập được. Nhưng do chúng đều là những ký tự nên chỉ cần khác nhau một dấu trắng (dấu cách) là máy tính cũng không thể nhận ra. Vì vậy sau khi thu thập được dữ liệu hàng tháng, cần so sánh số bản tin máy tính đã nhận ra với số bản tin đã thu thập được. Nếu còn thiếu cần kiểm tra phát hiện những chỗ còn thiếu và sửa lại để máy tính có thể nhận ra. Trong mỗi bản tin dự báo sóng biển của Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương có độ cao của sóng với 2 mức cao thấp khác nhau và hướng gió cũng có khi ghi khá phức tạp. Vì vậy ta phải lấy độ cao của sóng và hướng gió theo mức trung bình để tính toán.
2.4.2. Tính chu kỳ và bước sóng theo độ cao sóng biển:
Trong các bản tin dự báo sóng biển của Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương chỉ có độ cao sóng biển, không có chu kỳ và bước sóng. Vì vậy để tính chúng, tôi phải nội suy từ các số liệu trong Bảng 2 – Đặc trưng sóng có phổ P-M ứng với cấp gió Beaufort trong bài: “Thang sức gió Beaufort và các thang sóng biển” do PGS.TS. Phan Văn Khôi (Cục Đăng kiểm Việt Nam) viết trên trang web vinamarine.gov.vn của Hàng hải Việt Nam như sau:

Đối với những chỗ có 2 số ở trong biểu, ta phải dùng số bình quân để tính nội suy cho các sóng có độ cao khác.
Phần này đã bắt đầu được sử dụng trong bài: “ Tính thử khả năng phát điện của năng lượng sóng biển” trên Diễn đàn webdien.com ngày 01/01/2012.
2.4.3. Các mức giảm độ cao của sóng biển trong vùng khung đỡ:
2.4.3.1. Khi sóng chéo góc với khung đỡ:
Khi sóng chéo với khung đỡ để đi qua 3 hàng phao thì độ cao của sóng xin tạm tính giảm so với sóng thẳng góc với khung đỡ như sau: Khi sóng song song với khung đỡ giảm 10%, khi sóng chéo khung đỡ góc 45 độ giảm 5%, khi sóng chéo khung đỡ góc 22,5 độ giảm 7,5%, khi sóng chéo khung đỡ góc 67,5 độ giảm 2,5%,...
2.4.3.2. Khi gió từ đất liền thổi ra:
Khi gió thổi từ đất liền ra vẫn có sóng do sóng truyền từ ngoài biển xa vào nhưng gió thổi từ đất liền ra có thể ngược chiều với sóng, sóng sẽ yếu đi vì vậy xin tạm giảm độ cao của sóng 50% so với sóng ngoài biển xa.
2.4.3.3. Khi gió từ đất liền vùng bên cạnh thổi sang:
Khung đỡ ở ngay gần bờ, nên sóng sẽ yếu đi, xin tạm lấy mức giảm độ cao của sóng 25% so với sóng ngoài biển xa.
2.4.3.4. Khi gió có yếu tố từ đất liền thổi ra:
Hướng gió trong các bản tin dự báo sóng biển có chỗ ghi khá phức tạp thí dụ như từ đông đông bắc đến bắc đông bắc, ta thấy bình quân là đông bắc, nếu hướng của đường bờ biển là đông bắc - tây nam chẳng hạn thì ta thấy hướng gió này có yếu tố từ đất liền thổi ra là bắc đông bắc nên cũng giảm 25% độ cao của sóng, trong khi hướng gió đông bắc chỉ giảm 10% độ cao của sóng.
2.4.4. Tính lại độ cao sóng biển nơi biển sâu 5 m:
Độ cao sóng biển thu thập được trong các bản tin dự báo sóng biển của Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Trung ương chủ yếu phục vụ cho tàu thuyền đi lại nơi biển xa. Nhưng khung đỡ song song với hướng của đường bờ biển lại ở nơi biển sâu khoảng 5 m nên cần phải tính lại độ cao sóng biển.
Xin phép chụp ảnh toàn bộ nội dung trang 61 trong mục 5.5. Sóng ven bờ của sách “Cơ sở đại dương học” do tác giả Phạm Văn Huấn biên soạn như sau:

Nhìn vào trang này ta thấy chu kỳ sóng khi vào vùng nước nông gần như không biến đổi nhưng bước sóng phải giảm so với ngoài biển xa và độ cao sóng biển có tăng lên. Từ công thức (71) ta có thể tính được ngay khi sóng vào đến nơi biển sâu 5 m thì bước sóng chỉ còn bằng ½ so với khi ở nơi biển sâu 20 m. Từ công thức (72) ta có thể tính được khi sóng biển từ nơi biển sâu 20 m vào đến nơi biển sâu 5 m thì độ cao sóng biển sẽ cao gấp 1,414 lần.
Nhưng đầu trang 51 trong mục 5.2.1. Lý thuyết sóng biển sâu trong sách “Cơ sở đại dương học” cũng cho biết: Ở độ sâu bằng nửa bước sóng, độ cao sóng chỉ còn bằng 0,04 giá trị của nó ở trên mặt. Trong thực tế, người ta coi độ sâu xâm nhập của sóng là nửa bước sóng. Vì thế ta có thể coi độ cao sóng biển trong các bản tin đã thu thập được là ở những nơi có độ sâu đáy biển bằng từ nửa bước sóng trở lên và sẽ áp dụng các công thức (71) và (72) để tính lại bước sóng và độ cao sóng biển khi sóng từ nơi có độ sâu đáy biển bằng nửa bước sóng vào nơi biển sâu 5 m.
2.4.5. Tính khoảng nâng lên, hạ xuống của phao so với độ cao sóng biển và tính công của phao trong 1 chu kỳ sóng:
Phần này rất dài, xin mọi người xem trong Phụ lục 1 ở cuối bài.
2.4.6. Cách tính sản lượng điện sóng biển:
Để tính sản lượng điện sóng biển phải trừ bớt phần hao phí năng lượng do việc chuyển từ chuyển động nâng lên hạ xuống của phao thành chuyển động quay tròn theo một chiều nhất định để chạy máy phát điện nên tôi đã giảm bớt 20% năng lượng. Trong chương IX về Máy điện một chiều trong Bài giảng kỹ thuật điện dành cho sinh viên các ngành Sư phạm kỹ thuật của Phạm Khánh Tùng trên trang web academia.edu, ở phần 8. Các ví dụ có hiệu suất máy phát điện là 0,853 trong ví dụ 2, hiệu suất 0,825 trong ví dụ 6 và ở phần bài tập của chương này có hiệu suất 0,844 trong bài số 9.3, vì vậy tôi xin phép dùng hệ số thấp nhất là 0,825. Rất mong các mọi người góp ý về hệ số này để tôi sửa lại cho tốt hơn.
2.4.7. Giảm sản lượng điện khi phao ở nơi biển sâu 5 m:
Khi sóng vào vùng biển nông sẽ yếu bớt đi do bị ma sát với đáy biển, việc yếu bớt đi này tùy thuộc vào quãng đường sóng ma sát với đáy biển. Đường đẳng sâu 20 m trên vùng biển Bình Thuận đến Vũng Tàu đã khá xa bờ, nhưng trên vùng biển Thành phố Hồ Chí Minh đến Cà Mau lại càng xa bờ hơn. Nên đối với khung đỡ gần bờ ở nơi biển sâu 5 m xin tạm giảm 24% sản lượng điện đối với vùng biển Bình Thuận đến Vũng Tàu, nhưng cần giảm 30% sản lượng điện đối với vùng biển Thành phố Hồ Chí Minh đến Cà Mau. Đối với các vùng biển khác do đường đẳng sâu 20 m ở gần bờ hơn nên mức giảm cũng ít hơn, cụ thể như sau: Vùng biển từ Thái Bình đến Nghệ An giảm 20%, vùng biển Hà Tĩnh giảm 15%, vùng biển từ Quảng Bình đến Quảng Nam giảm 10%, vùng biển từ Quảng Ngãi đến Ninh Thuận giảm 5%.
Khi có thêm các khung đỡ ở phía ngoài thì khi đi qua các khung đỡ sóng đều hao hụt năng lượng, mặc dù có khoảng cách giữa các khung đỡ là 290 m để sóng hồi sức nhưng sóng cũng không thể mạnh bằng sóng lúc ban đầu. Nếu qua mỗi khung đỡ bình quân giảm 4% chẳng hạn thì lũy thừa bậc 5 của 0,96 là 0,82 và lũy thừa bậc 10 của 0,96 là 0,66 nên tạm tính mức giảm sản lượng điện cho khung đỡ gần bờ thêm như sau: Nếu có 5 khung đỡ phía ngoài phải tạm giảm thêm 18%, có 10 khung đỡ phía ngoài phải tạm giảm thêm 34% cho khung đỡ gần bờ. Nếu qua mỗi khung đỡ có mức giảm bình quân nhiều hơn thì ta phải giảm bớt số khung đỡ phía ngoài.
Nhưng ngay cả khung đỡ xa nhất cũng ở gần bờ, vậy sản lượng điện của nó là bao nhiêu? Muốn vậy phải tính sản lượng điện của khung đỡ giả định song song với hướng của đường bờ biển ở xa bờ để so sánh với sản lượng điện của khung đỡ gần bờ khi chưa trừ phần ma sát với đáy biển nông xem nó bằng bao nhiêu phần trăm để ước lượng hệ số sản lượng điện cho khung đỡ ở ngoài cùng. Cụ thể là phải ước lượng hệ số sản lượng điện khung đỡ ở ngoài cùng theo công thức: n = g+k(x-g), trong đó: n là hệ số sản lượng điện khung đỡ ở ngoài cùng, g là hệ số đã giảm sản lượng điện của khung đỡ gần bờ, x là hệ số sản lượng điện của khung đỡ giả định song song với hướng của đường bờ biển ở nơi biển sâu bằng ½ bước sóng và k là hệ số ước tính tùy theo khoảng cách giữa khung đỡ ngoài cùng với bờ và khung đỡ giả định, nhưng ta chưa biết nó ở đâu và vị trí đó luôn biến động theo độ cao của sóng nên đành phải dùng đường đẳng sâu 20 m để thay cho nó.
2.4.8. Giảm sản lượng điện do sóng đi qua 3 hàng phao:
Khi sóng đi qua hàng phao thứ nhất sóng sẽ yếu bớt đi, đi qua hàng phao thứ hai sóng lại càng yếu hơn, nên cần giảm bình quân 10% sản lượng điện do sóng phải đi qua 2 hàng phao đầu rồi mới đến hàng phao thứ ba.
2.4.9. Tăng sản lượng điện khi phía sau khung đỡ gần bờ có đê:
Khi phía sau khung đỡ gần bờ có đê, sóng tới và sóng phản xạ gặp nhau, sóng lại càng dữ dội hơn và sản lượng điện sẽ tăng thêm. Vì vậy trong trường hợp này xin tạm tính sản lượng điện tăng thêm 20%.
2.4.10. Hệ số dự phòng rủi ro:
Do sản lượng điện sóng biển trên vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau tính ra rất cao, nên tôi giảm hẳn 20% để dự phòng rủi ro. Những rủi ro này có thể là: Sóng biển có năm thấp, có năm cao, mức độ chính xác của các bản tin dự báo sóng biển, các hệ số dự kiến còn chưa tốt,...
2.4.11. Tính sản lượng của điện sóng biển trên bảng tính Excel:
- Do tại từng vùng biển đã dự kiến khung đỡ đặt theo hướng nào nên ta có thể biết được hướng gió trong bản tin đó thẳng góc hay lệch góc bao nhiêu so với khung đỡ. Nhân độ cao trung bình của sóng trong bản tin với hệ số giảm bớt do hướng gió chéo với khung đỡ và các yếu tố khác như trong mục 2.4.2 sẽ có độ cao ước tính của sóng. Đây thường là số có nhiều số lẻ nên ta phải quy tròn lại cho chỉ còn 1 số lẻ.
- Tính sẵn chu kỳ, bước sóng của sóng và khoảng nâng hạ của phao hình trụ tròn đường kính 6 m khi sóng cao 6 m, 5,9 m, 5,8 m,..., 0,1 m. Đối với khung đỡ gần bờ phải tính thêm độ cao của sóng và bước sóng khi sóng vào đến nơi biển sâu 5 m rồi mới tính khoảng nâng hạ của phao. Công cơ, công suất cơ và công suất điện cũng đều được tính sẵn cho từng độ cao sóng với các mức giảm như trong mục 2.4.6, 2.4.7 và 2.4.9, mức tăng như trong mục 2.4.8.
- Nhân với số lượng phao có trong khung đỡ sẽ được công suất điện của toàn bộ khung đỡ.
- Đếm xem trong từng tháng số bản tin có từng độ cao sóng biển đã tính lại là bao nhiêu, rồi nhân số đó với công suất phát điện của sóng biển có độ cao đó. Lấy tổng của các kết quả đó chia cho tổng số bản tin đã thu thập được trong tháng sẽ có công suất phát điện tháng.
- Nhân công suất tháng với số giờ có trong tháng sẽ có sản lượng điện của tháng đó. Tính tổng sản lượng điện cả năm rồi chia cho số giờ có trong năm sẽ được công suất điện năm.
Rất may là trong bảng tính Excel có nhiều hàm để tính toán và chọn lọc nên ta có thể xây dựng được bảng tính để khi thay đổi các hệ số sẽ có ngay kết quả tính toán mới. Vì vậy ta có thể ẩn đại bộ phận các dòng, chỉ để hở kết quả tính toán và vài dòng để có thể thay đổi các hệ số rồi khóa lại. Cụ thể là tôi đã để các hệ số có thể thay đổi và bôi màu xanh lá cây như sau:
- Mức giảm độ cao sóng do góc giữa hướng gió với khung đỡ và các yếu tố khác.
- Chiều cao của phao.
- Các hệ số giảm sản lượng điện do sóng đi qua 3 hàng phao, do ma sát khi chuyển từ chuyển động nâng lên hạ xuống của phao thành chuyển động quay tròn theo một chiều nhất định để chạy máy phát điện và điện năng hao hụt do đường điện dài, bảo dưỡng, sửa chữa,...
- Hệ số biến đổi năng lượng từ cơ sang điện.
- Hệ số giảm do sóng ma sát với đáy biển nông.
- Hệ số giảm do sóng phải đi qua nhiều khung đỡ.
- Hệ số giảm do khung đỡ xa nhất vẫn gần bờ.
- Hệ số dự phòng rủi ro.
- Hệ số tăng do phía sau khung đỡ có đê.
Khi nạp thêm các bản tin dự báo sóng biển mới hoặc thay đổi hệ số thì ngay lập tức kết quả tính toán trong các biểu có liên quan sẽ thay đổi theo. Chương trình tự động tính toán này nằm trong 3 biểu EXCEL liên kết với nhau: 3ldNam.xls, 3ldTrung.xls và 3ldBac.xls. Do trong file 3ldBac.xls chỉ có các biểu về khung đỡ gần bờ, nên các biểu tổng hợp toàn quốc tôi để trong file này. Riêng tổng hợp điện gió và điện mặt trời để trong file 3ldNam.xls vì 2 loại điện đó chủ yếu nằm trong file này.
2.5. Tiềm năng điện sóng biển trên các vùng biển gần bờ của nước ta:
Do hướng của đường bờ biển và do độ dốc đáy biển nên trong mục 2.1 đã chia nhỏ thêm các vùng biển gần bờ cho việc tính toán dễ dàng hơn. Do khoảng cách giữa đường đẳng sâu 20 m và bờ nên trong mục 2.4.6 đã phải dự kiến mức giảm sản lượng điện do sóng yếu đi vì bị ma sát với đáy biển nông cho từng vùng biển nhỏ gần bờ. Trong tất cả các vùng biển gần bờ đều tính với phao hình trụ tròn đường kính 6 m và cao nhất là 2,6 m, nhưng các phao thấp nhất và số lượng khung đỡ phía ngoài có khác nhau do các yếu tố về độ cao sóng biển, dòng chảy biển và độ dốc đáy biển cũng đã có trong mục 2.1.
Số lượng các biểu trong chương trình tự động tính toán rất nhiều, nên ở đây tôi chỉ xin đưa ra mấy biểu kết quả tính toán sau:
Sản lượng điện của khung đỡ gần bờ trên từng vùng biển khác nhau rất nhiều như trong biểu sau:

Nhìn vào hướng gió và mức giảm sản lượng điện do sóng ma sát với đáy biển nông trong biểu này và độ cao sóng biển bình quân cả năm ở biểu trong mục 2.1 ta có thể thấy ngay sự khác biệt về sản lượng điện của khung đỡ gần bờ trên từng vùng biển.
Sản lượng điện hàng tháng của mỗi khung đỡ gần bờ trên từng vùng biển lại càng khác nhau nhiều hơn. Để dễ xem hơn, xin phép để tháng đầu tiên là tháng 4 sẽ có đồ thị như sau:

Nhìn vào đồ thị ta thấy từ tháng 11 năm trước đến tháng 2 năm sau sản lượng điện sóng biển trên các khung đỡ gần bờ ở tất cả các vùng biển đều cao, sau đó giảm dần cho đến tháng 5. Từ tháng 6 đến tháng 9 chỉ riêng vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau có sản lượng điện sóng biển cao, còn các vùng biển khác sản lượng điện sóng biển đều thấp. Các nhà máy thủy điện lớn và vừa của nước ta chủ yếu ở Bắc Bộ và Tây Nguyên, từ tháng 12 năm trước đến tháng 2 năm sau là giữa mùa khô của các vùng này, thủy điện không còn nguồn nước bổ sung, rất cần các nguồn điện khác hỗ trợ. Khi đó điện sóng biển rất mạnh nên nó có thể hỗ trợ cho thủy điện và giúp cho thủy điện để dành nước cho phát điện vào cuối mùa khô. Tháng 3 và tháng 4 thủy điện sử dụng nước đã để dành được, thêm vào đó điện mặt trời ở các tỉnh phía nam đang rất mạnh. Tháng 5 là đầu mùa mưa, thủy điện đã có nguồn nước bổ sung và điện mặt trời ở các tỉnh phía nam cũng còn mạnh. Tháng 7 và tháng 8 thủy điện chỉ cần phát điện một phần, chủ yếu là tích nước cho phát điện vào tháng 10 và mùa khô năm sau.
Tiềm năng điện sóng biển trên vùng biển Thái Bình đến Cà Mau như trong biểu sau:

Trong đó riêng vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau chiếm đến 81% tiềm năng, nếu chỉ làm khung đỡ gần bờ thì vùng này cũng chiếm đến 55,24%. Vì thế ta cần xét thêm vùng này như trong 3 biểu sau:



So với sản lượng điện sản xuất và mua năm 2018 của Việt Nam là 212,9 tỷ KWh thì tiềm năng này lớn gấp gần 1,6 lần. Trong đó phần dễ làm nhất là chỉ dùng khung đỡ gần bờ và chưa làm thêm đê ở phía sau khung đỡ đã là 44.508,7 triệu KWh, lớn gần gấp đôi sản lượng điện của tất cả các nhà máy thủy điện trên sông Đà và các sông nhánh của nó cộng lại.
Sóng ở Biển Đông hình thành chủ yếu từ gió nên hướng của sóng trùng với hướng của gió, khi đi vào vùng biển nông sóng mới dần dần hướng về phía bờ. Khoảng trên 85% gió trên vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau là gió đông bắc hoặc gió tây nam nên sóng chủ yếu đi theo hướng này. Các khung đỡ trong cụm điện sóng biển đều ở khá gần bờ, nên sóng có thể đi qua vài khung đỡ, mỗi lần đi qua như vậy sóng có thể yếu đi một chút nên mặc dù các khung đỡ đều cách nhau 290 m để sóng hồi lại nhưng vẫn phải tính giảm sản lượng điện bình quân 4% mỗi khi qua 1 khung đỡ. Khi khung đỡ ở xa bờ đến mức độ nào đó thì hướng của sóng song song với khung đỡ nên nó không còn phải đi qua nhiều khung đỡ nữa và độ cao của nó chỉ bị hao hụt một chút do tác động vào các phao trong khung đỡ đó mà thôi, sau đó sóng sẽ hồi lại ngay. Không những thế sóng không còn bị hao hụt năng lượng do ma sát với đáy biển nông. Nhưng khi đó dòng chảy biển sẽ chảy mạnh hơn nên muốn phát triển điện sóng biển ra ngoài biển xa cần tính toán kỹ độ cao của phao và bộ phận giữ phao phải rất chắc chắn để có thể chịu đựng được sức đẩy ngang vào phao của dòng chảy biển đó.
2.6. Điện sóng biển làm theo cách hoàn toàn Việt Nam trên vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau có khả năng rẻ hơn nhiều so với thủy điện hay không?
Ở đây 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 nhiều so với 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 làm theo cách hoàn toàn Việt Nam 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 nhiều so với thủy điện.
Tàu biển vỏ thép đã có từ nhiều năm nay và chúng đã thích nghi rất tốt với xâm nhập mặn, nhưng thời gian 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.
2.6.1. Ước tính vốn đầu tư cho các khung đỡ của điện sóng biển:
Mục 2.1 đã cho kết quả về loại khung đỡ này như sau: Khung đỡ có 757 cụm 4 cột chống, 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 9 km. Số bộ tạo nguồn điện là 2.267 bộ trong trường hợp là khung đỡ ngoài cùng, 2.264 bộ trong trường hợp là khung đỡ phía trong và là 2.256 bộ trong trường hợp là khung đỡ gần bờ không đê. Ta dùng ngay các số liệu này để tính toán.
2.6.1.1. Phần tạo nguồn lực để chạy các máy phát điện:
2.6.1.1.1. Phao, trụ thép và thanh thép có răng:
Phao hình trụ tròn đường kính 6 m cao 2,6 m có thể tích là: ∏x3x3x2,6 = 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 giữa phao. Nên phần rỗng của phao có thể tích là: ∏x5,99x5,99x2,585/4 = 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 khoảng 1,5 m, rộng bình quân 0,3 m và dày bình quân 0,05 m có thể tích là: 1,5x0,3x0,05 = 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 tiết diện là: 0,3x0,02+0,04x0,02 = 0,0068 m2. Thể tích của thanh thép có răng hình chữ T là: 0,0068x18 = 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. Tạm tính tỷ trọng của thép là 7,8 thì số thép đó có trọng lượng là: 0,8124x7,8 = 6,3367 tấn. Cộng thêm với móc ở trên đầu thanh thép có răng và 2 vòng thép ở 2 bên phao để dùng khi hoàn chỉnh việc lắp ghép phao vào bộ phận giữ phao nên phải tính tăng thêm và tính 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 khô 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/(∏x5,99x5,99)/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 18.000 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 đựng 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 thành phẩm khoảng 35 triệu đồng và phần thép hết khoảng: 35x6,4 = 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 thành phẩm khoảng 1 triệu đồng thành: 1x12,2 = 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.
2.6.1.1.2. Các bánh răng và líp:
Nhìn hình vẽ trong mục 2.3.2 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: ∏x0,5x0,5 = 0,7854 m2.
Diện tích líp lớn là: ∏x0,4x0,4 = 0,5027 m2.
Diện tích bánh răng đầu ra là: ∏x1,1x1,1 = 3,8013 m2.
Diện tích bánh răng truyền lực sang máy phát điện là: ∏x0,7x0,7 = 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: 0,1989x7,8 = 1,5511 tấn.
Diện tích bánh răng nhỏ là: ∏x0,25x0,25 = 0,1964 m2.
Diện tích líp nhỏ là: ∏x0,2x0,2 = 0,1257 m2.
Diện tích bánh răng trung gian là: ∏x0,225x0,225 = 0,1590 m2.
Diện tích bánh răng nhận lực của trục truyền lực sang máy phát điện là: ∏x0,1x0,1 = 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: 0,0154x7,8 = 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.
2.6.1.1.3. 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: ∏x0,2x0,2x0,03 = 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: 2x∏x0,1x0,1x0,05 = 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: 2x∏x0,1x0,1x0,2 = 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 2x∏x0,05x0,05x0,2 = 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: 0,02262x7,8 = 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: 100x1,8474 = 184,74 triệu đồng. Bạn Huỳnh Kim Thạch trên Cộng đồng Năng lượng Tái tạo Việt Nam trong Facebook có nhận xét là các bánh răng trong bài của tôi quá lớn, nên thu nhỏ lại để giảm bớt vốn đầu tư vì hộp số của xe tải lớn rất nhỏ. Đấy là ý kiến rất hay kính mong các chuyên gia về cơ khí giúp đỡ, còn trong phần này đang ước tính vốn đầu tư nên ta ước tính cao cũng không sao, khi thực hiện thấp hơn càng tốt.
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 ngoài cùng có 2.267 bộ tạo nguồn lực cho chạy máy phát điện nên vốn đầu tư cho số bộ tạo nguồn lực này là: 421x2.267 = 954.407 triệu đồng.
Khung đỡ phía trong có 2.264 bộ tạo nguồn lực cho chạy máy phát điện nên vốn đầu tư cho số bộ tạo nguồn lực này là: 421x2.264 = 953.144 triệu đồng.
Khung đỡ gần bờ 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: 421x2.256 = 949.776 triệu đồng.
2.6.1.2. 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” trên trang web vncold.vn của Hội Đập lớn và Phát triển Nguồn nước Việt Nam ngày 20/08/2015 trong mục Khoa học & công nghệ, 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 2.271 khung chịu lực đều bằng thép U400x100x10.5x12 cần 3x2.271 = 6.813 thanh, mỗi thanh thép nặng 708 kg, tổng trọng lượng thép: 6.813x708 = 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: 3x2.271 = 6.813 thanh. Nhưng có 3 khung chịu lực nằm trên cầu chữ Y và ít nhất 1 khung chịu lực nằm trên đường đi, mỗi khung chịu lực này chỉ cần 2 nửa thanh thép để đỡ thanh thép chịu lực tầng liên kết dưới nên 4 khung này giảm đi: 2x4 = 8 thanh. Vì vậy số thanh thép loại này dùng cho khung chịu lực nhiều nhất là: 6.813-8 = 6.805 thanh.
Tổng cộng thép U300x90x9x12 là: 9.088+6.805 = 15.893 thanh, mỗi thanh thép nặng 457,2 kg, tổng trọng lượng: 15.893x457,2 = 7.266.279,6 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: 1.771x3.031 = 5.367.901 kg.
 Cần làm đường ô tô bằng thép tấm rộng 3 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 U400x100x10.5x12 gác trên các thanh thép chịu lực tầng liên kết dưới để đỡ đường nặng: 708x758 = 536.664 kg. Đường rộng 3 m nên phía dưới đường phải có 3 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: 757x3 = 2.271 thanh, trong đó có 1.137 thanh thép U300x90x9x12 nặng: 457,2x1.137 = 519.836,4 kg và 1.134 thanh thép U360x96x9x12 nặng: 576x1.134 = 653.184 kg. Đường rộng 3 m và dài 8.932 m cần: 8.932/3 = 2.977,3 tấm thép dày 10 mm dài 6 m rộng 1,5 m, tính tròn lên là 2.978 tấm, mỗi tấm nặng 706,5 kg và trọng lượng của chúng là: 706,5x2.978 = 2.103.957 kg. Tổng trọng lượng các loại thép cho làm đường ô tô trên khung đỡ là: 536.664+519.836,4+653.184+2.103.957 = 3.813.641,4 kg.
 Đường trên cầu chữ Y vào khung đỡ rộng 6 m dài: 11,8+10,22x3 = 42,46 m. Để đỡ đường cần 10 thanh thép U400x100x10.5x12 và 10 thanh thép U360x96x9x12 có tổng trọng lượng là: 708x10+576x10 = 12.840 kg. Mặt đường cần: 42,46/1,5 = 28,3 tấm, tính tròn lên là 29 tấm với trọng lượng là : 706,5x29 = 20.488,5 kg. Tổng trọng lượng thép làm đường trên cầu chữ Y là: 12.840+20.488,5 = 33.328,5 kg.
Như vậy tổng trọng lượng các loại thép cho làm khung đỡ và đường ô tô trên đó là:
4.823.604+7.266.279,6+5.367.901+3.813.641,4+33.328 ,5 = 21.304.754,5 kg.
Ngoài ra còn phải có thêm thép làm đường cho quay đầu xe và xe tránh nhau, 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 25.000 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: 25.000x30 = 750.000 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 11 m sẽ có giá là 275.000x11 = 3.025.000 đồng. Khi đặt hàng cho công ty loại phải chịu được nước biển giá có thể cao hơn. Vì thế tôi tạm tính cho ống bê tông dự ứng lực và vận chuyển ra đến bờ biển là 4 triệu đồng. Như vậy mua 3.031 ống bê tông dự ứng lực là: 4x3.031 = 12.124 triệu đồng.
Thể tích đĩa bê tông cốt thép đường kính 4 m, dày bình quân 0,2 m là: ∏x2x2x0,2 = 2,5133 m3. Tạm tính tổng chiều dài của cọc bê tông cốt thép đường kính 0,2 m để cắm chặt vào ống bê tông dự ứng lực và đầu đinh mũ bằng bê tông cốt thép để cắm xuống đáy biển khoảng 2 m thì chúng có thể tích là: ∏x0,1x0,1x2 = 0,0628 m3. Tổng thể tích của chúng là: 2,5133+0,0628 = 2,5761 m3, tính tròn là 2,58 m3. Tạm tính mỗi m3 bê tông cốt thép hết 2 triệu đồng thì khối bê tông cốt thép này hết: 2x2,58 = 5,16 triệu đồng. Thép để giữ cho tâm của các đĩa bê tông cốt thép cách đều nhau 11,8 m chỉ cần đủ cứng và khi đã cắm cụm 4 hoặc 3 cột chống xuống đáy biển thì những thanh thép này bị gỉ và hỏng cũng không sao nên tôi chỉ tính là thép bình thường, thí dụ như thép L75x75 dầy cánh 7 mm dài 12 m, mỗi thanh thép nặng 94,8 kg, tạm tính 20.000 đồng/kg hết: 94,8x20.000 = 1.896.000 đồng = 1,896 triệu đồng, tính tròn là 1,9 triệu đồng. Do đó 1 cụm 4 cột chống hết khoảng: 5,16x4+1,9x5 = 30,14 triệu đồng và 1 cụm 3 cột chống hết khoảng: 5,16x3+1,9x3 = 21,18 triệu đồng. Nên phần chống lún của 757 cụm 4 cột chống và 1 cụm 3 cột chống hết khoảng: 30,14x757+21,18 = 22.837 triệu đồng.
Như vậy toàn bộ phần nguyên liệu của khung đỡ gần bờ là: 750+12,124+22,837 = 784,961 tỷ đồng.
Đối với khung đỡ phía ngoài cần tính thêm đoạn kết nối như sau:
Nhìn vào sơ đồ gần cuối trong mục 2.2 về đoạn kết nối, ta có 24 cụm 3 cột chống, 48 khung chịu lực và mỗi tầng liên kết có 80 thanh liên kết. Nên phần thép để kết nối 2 khung đỡ song song với nhau như sau:
 Mỗi khung chịu lực cần 1 thanh thép U400x100x10.5x12 và 2 thanh thép U300x90x9x12. Nên số thép U400x100x10.5x12 trong 48 khung chịu lực cần 48 thanh, mỗi thanh thép nặng 708 kg, tổng trọng lượng thép: 708x48 = 33.984 kg.
 Thép U300x90x9x12 dùng cho các việc sau:
 Thép dùng làm liên kết chéo trong 2 tầng liên kết cần 80x2 = 160 thanh.
 Thép dùng trong khung chịu lực là: 2x48 = 96 thanh.
Tổng cộng thép U300x90x9x12 là: 160+96 = 256 thanh, mỗi thanh thép nặng 457,2 kg, tổng trọng lượng: 457,2x256 = 117.043,2 kg.
 Mỗi cụm 3 cột chống để cắm xuống biển cần 3 cột chống nên 24 cụm cần: 24x3 = 72 cột. 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 72 ống là: 1.771x72 = 127.512 kg.
 3 đoạn sau cùng đã tính trong khung đỡ sau rồi nên cần làm đường ô tô bằng thép tấm rộng 6 m đi qua 24 đoạn và 1 đoạn dài 10,22 m nằm trong khung đỡ trước, tổng cộng dài 10,22x17+11,8x8 = 268,14 m cho các xe có thể qua lại dễ dàng. Nên ta phải tính phần thép cho làm đường như sau: Đường rộng 6 m nên phía dưới đường phải có tới 5 thanh thép chữ U gắn vào các thanh thép chịu lực đỡ đường và do đi qua 31 đoạn nên số thanh thép chữ U cần là: 25x5 = 125 thanh, trong đó có 63 thanh thép U400x100x10.5x12 nặng: 708x63 = 44.604 kg và 62 thanh thép U360x96x9x12 nặng: 576x62 = 35.712 kg. Đường rộng 6 m và dài 268,14 m cần: 268,14/1,5 = 178,76 tấm thép dày 10 mm dài 6 m rộng 1,5 m, tính tròn lên là 179 tấm, mỗi tấm nặng 706,5 kg và trọng lượng của chúng là: 706,5x179 = 126.463,5 kg. Tổng trọng lượng thép cho làm đường ô tô trên khung đỡ là: 44.604+35.712+126.463,5 = 206.779,5 kg.
Như vậy tổng trọng lượng các loại thép cho làm khung đỡ của đoạn kết nối và đường ô tô trên đó là:
33.984+117.043,2+127.512+206.779,5 =485.318,7 kg.
Ngoài ra còn phải có thêm thép làm lan can ở hai bên đường ô tô, 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 540 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: 540x30 = 16.200 triệu đồng.
Cũng tạm tính cho ống bê tông dự ứng lực và vận chuyển ra đến bờ biển là 4 triệu đồng. Như vậy mua 72 ống bê tông dự ứng lực hết: 4x72 = 288 triệu đồng.
Có 24 cụm 3 cột chống nên phần chống lún hết: 21,18x24 = 508,32 triệu đồng, tính tròn là 509 triệu đồng.
Toàn bộ phần nguyên liệu của phần kết nối 2 khung đỡ là: 16.200+288+509 = 16.997 triệu đồng.
Như vậy toàn bộ phần nguyên liệu của khung đỡ có thêm phần kết nối là: 784,961+16,997 = 801,958 tỷ đồng.
2.6.1.3. 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 U400x100x10.5x12: 708x3 = 2.124 kg
- Thép U300x90x9x12: 457,2x11 = 5.029,2 kg
- Ống thép cột chống: 1.771x4 = 7.084 kg
- Mỗi ống bê tông dự ứng lực đường kính ngoài 0,35 m, đường kính trong 0,2 m, dài 11 m có trọng lượng là: ∏x(0,175x0,175-0,1x0,1)x11x3,5 = 2,5 tấn. 4 ống có trọng lượng là: 2,5x4 = 10 tấn = 10.000 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
- Phần chống lún nặng: 2.580x4x3,5+94,8x5 = 36.594 kg.
Tổng cộng: 64.678,6 kg.
Nên cần trục trên sà lan tự hành phải có sức nâng trên 70 tấn và nâng cao được trên 30 m so với mặt biển.
Việc gắn từng cụm 4 cột chống ở trên bờ bao gồm cả bộ phận chống lún, dùng sà lan tự hành trên có cần trục để vận chuyển và cắm từng cụm đó xuống biển sao cho thẳng hàng và tâm 2 đĩa bê tông của 2 cụm cạnh nhau cách nhau 11,8 m hoặc gần 11,8 m để sau đó 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.
Mỗi khung đỡ của điện sóng biển có tới 757 cụm 4 cột chống và phần chống lún, mỗi cái như vậy nặng tới 65 tấn và cũng không cần vận chuyển nhanh nên nếu có sà lan tự hành lớn chuyên dùng để làm việc này thì chi phí có thể giảm đi rất nhiều. Thí dụ như sà lan đó có thể hình chữ U trên gắn cầu trục hoặc cổng trục lớn cho vững chãi và có thể vận chuyển được 7 cụm 4 cột chống. Xem trên mạng tôi thấy ở nước ta cũng có chỗ bán cầu trục, cổng trục có trọng tải tới 100 tấn. Khi lấy các cụm 4 cột chống và phần chống lún ở trên bờ thì cầu trục có thể thò ra trên bờ để móc cái đó rồi đưa vào đặt trên sà lan. Khi đã ra đến nơi, cầu trục có thể móc cả cụm 4 cột chống và phần chống lún để thả xuống biển. Nếu cầu trục có sức nâng trên 110 tấn thì toàn bộ cụm 4 cột chống và phần chống lún, trong đó có cả phao có thể lắp ráp toàn bộ trên bãi biển để sau đó cầu trục nhấc chúng lên đưa vào đặt trên sà lan, vận chuyển đến vị trí đã định trước rồi thả xuống biển. Như vậy phần làm trên biển chỉ còn là việc kết nối chúng lại với nhau để thành khung đỡ có 3 hàng phao dài khoảng gần 9 km mà thôi và việc lắp thêm phao trên biển vào đúng vị trí cũng dễ hơn vì không bị vướng thanh liên kết ở tầng liên kết dưới.
Đáy biển ở các vùng do phù sa lắng đọng xuống từ bao đời nay khá bằng phẳng nhưng trước khi cắm các cụm 4 cột chống xuống biển cũng cần quan sát kỹ xem đáy biển ở đó có thực sự bằng phẳng hay không, có dị vật gì ở dưới đó hay không để xử lý trước khi cắm các cụm đó xuống biển, nếu không xử lý được cần chuyển địa điểm một chút. Nếu chỉ là những cây thân cỏ mọc dưới đáy biển thì khi đặt cụm 4 cột chống lên, nó sẽ tự xẹp xuống. Việc quan sát đáy biển sâu từ 5 m đến 20 m, chắc là không khó khăn gì, thí dụ như chỉ cần cho camera và đèn pha nhỏ vào trong hộp thủy tinh kín treo vào ca nô và cho nó đi rất chậm thì khi chiếu lên có thể thấy từng chi tiết nhỏ ở vùng ca nô đi qua.
Đoạn kết nối cần cắm 30 cụm 3 cột chống xuống đáy biển. Tổng trọng lượng của 1 cụm 3 cột chống như sau:
- Thép U400x100x10.5x12: 708x1 = 708 kg
- Thép U300x90x9x12: 457,2x6 = 2.743,2 kg
- Ống thép cột chống: 1.771x3 = 5.313 kg
- 3 ống bê tông dự ứng lực có trọng lượng là: 2,5x3 = 7,5 tấn = 7.500 kg
- Đường nhỏ rộng khoảng 1 m cho công nhân đứng làm việc khoảng 2.000 kg
- Phần chống lún nặng: 2.580x3x3,5+94,8x3 = 27,374,4 kg.
Tổng cộng: 45.638,6 kg. So với 1 cụm 4 cột chống, trọng lượng cụm này chỉ bằng 70,56%. Không những thế chỉ cần cắm những cụm này xuống biển cho đúng hàng lối là xong, không cần lắp thêm phao và các thiết bị trên đó, nên tôi chỉ tạm tính chi phí phần cắm 1 cụm xuống biển chỉ bằng 50% so với 1 cụm 4 cột chống. Như vậy chi phí phần cắm 24 cụm 3 cột chống xuống biển là: 700x24x0,5/758 = 11,082 tỷ đồng.
Chi phí toàn bộ cho khung đỡ gần bờ là: 784,961+700 = 1.484,961 tỷ đồng.
Chi phí toàn bộ cho khung đỡ phía ngoài và đoạn kết nối là: 801,958+700+11,082 = 1.513,04 tỷ đồng.
Như vậy tổng vốn đầu tư cho 1 khung đỡ gần bờ phía sau có đê và trên đó đã có 2.267 bộ tạo nguồn lực cho chạy máy phát điện hết khoảng: 954,407+1.484,961 = 2.439,368 tỷ đồng, tính tròn lên là 2.440 tỷ đồng.
Tổng vốn đầu tư cho 1 khung đỡ gần bờ phía sau có đê và trên đó đã có 2.264 bộ tạo nguồn lực cho chạy máy phát điện hết khoảng: 953,144+1.484,961 = 2.438,105 tỷ đồng, tính tròn lên là 2.439 tỷ đồng.
Tổng vốn đầu tư cho 1 khung đỡ gần bờ 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+1.484,961 = 2.434,737 tỷ đồng, tính tròn là 2.435 tỷ đồng.
Tổng vốn đầu tư cho 1 khung đỡ trên đó đã có 2.264 bộ tạo nguồn lực cho chạy máy phát điện và đoạn kết nối hết khoảng: 953,144+1.513,04 = 2.466,184 tỷ đồng, tính tròn là 2.467 tỷ đồng.
Tổng vốn đầu tư cho 1 khung đỡ trên đó đã có 2.267 bộ tạo nguồn lực cho chạy máy phát điện và đoạn kết nối hết khoảng: 954,407+1.513,04 = 2.467,447 tỷ đồng, tính tròn là 2.468 tỷ đồng.
Khi tiến ra ngoài biển thì chiều cao phao giảm bớt, nhưng ống bê tông dự ứng lực sẽ dài ra và việc cắm các cụm càng khó khăn hơn, vì thế chi phí sẽ tăng lên, tạm tính mỗi lần ra ngoài thêm như vậy thì chi phí cho khung đỡ phía ngoài tính cả phần kết nối sẽ tăng thêm khoảng 10 tỷ đồng thì vốn đầu tư của khung đỡ phía ngoài thứ nhất sẽ là: 2.467+10, khung đỡ phía ngoài thứ hai sẽ là: 2.467+10x2,... khung đỡ phía ngoài thứ tư sẽ là: 2.467+10x4,... khung đỡ phía ngoài thứ chín sẽ là: 2.467+10x9.
Đây là những cấp số cộng nên tổng đầu tư các khung đỡ phía ngoài từ 1 đến 4 sẽ là: 2.467+10+2.467+10x2+...+2.467+10x4 = 2.467x4+(10+40)x4/2 = 9.968 tỷ đồng.
Tổng đầu tư các khung đỡ phía ngoài từ 1 đến 9 sẽ là: 2.467+10+2.467+10x2+...+2.467+10x9 = 2.467x9+(10+90)x9/2 = 22.653 tỷ đồng.
Tổng đầu tư cho cụm điện sóng biển trên vùng biển Bình Thuận là: 2.435+9.968+2.468+10x5 = 14.921 tỷ đồng.
Tổng đầu tư cho cụm điện sóng biển trên vùng biển Bà Rịa - Vũng Tàu là: 2.435+22.653+2.468+10x10 = 27.656 tỷ đồng.
Tổng đầu tư cho cụm điện sóng biển trên vùng biển Thành phố Hồ Chí Minh đến Cà Mau là: 2.439+22.653+2.468+10x10 = 27.660 tỷ đồng.
2.6.2. Đê và đường từ bờ ra khung đỡ hoặc ra đê:
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 10 m, dày 0,2 m thì thể tích của mặt phẳng bê tông cốt thép là: 10x10x0,2 = 20 m3, cộng thêm cả chân vào sẽ là khoảng 24 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 16 m, dày 0,16 m chẳng hạn thì thể tích của mặt phẳng bê tông cốt thép là 7x16x0,16 = 17,92 m3, cộng thêm cả chân vào sẽ là khoảng 22 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 80 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. Nên có sà lan tự hành lớn chuyên dùng có cầu trục rất lớn như đã nêu trong mục 2.6.1.3 để làm việc này. 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 14 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 km là: 400x9 = 3.600 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: 300x0,5 = 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: 300x0,8 = 240 tỷ đồng. Đường từ bờ ra khung đỡ trên vùng biển Quảng Ngãi đến Ninh Thuận tạm tính dài 200 m cần: 300x0,2 = 60 tỷ đồng. Đường từ bờ ra khung đỡ trên vùng biển Quảng Bình đến Quảng Nam tạm tính dài 300 m cần: 300x0,3 = 90 tỷ đồng. Đường từ bờ ra khung đỡ trên vùng biển Thái Bình đến Hà Tĩnh tạm tính dài 400 m cần: 300x0,4 = 120 tỷ đồng.
Do đã có đê phía ngoài, phía trong không còn sóng nên chỉ tạm tính giá đường từ bờ ra đê khoảng 200 tỷ đồng/km. Đường từ bờ ra đê phía sau khung đỡ trên vùng biển Thành phố Hồ Chí Minh đến Cà Mau tạm tính dài 800 m cần: 200x0,8 = 160 tỷ đồng.
2.6.3. Điện sóng biển trên vùng biển Bình Thuận đến Cà Mau có khả năng rẻ hơn nhiều so với thủy điện 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: