1

1

DỰ ÁN HCS Tác Giả: Calen TD Cao Đia Chỉ: 05 Hùng Vương, Thủ Dầu Một, Bình Dương. Email: dthcao@gmail.com. Điện Thoại: (+84) 34 231 34694

Ý tưởng, về Hệ Thống Chuyển Hóa Năng Lực Bằng Cơ

Chế Thủy Điện, goi tắt là HCS, xuất xứ từ phát minh HCS

(Hydropower Conversion System).

Đã được công bố trên ‘google search’ qua đề tài “Hydro Power Conversion System”.

Bằng sở hữu trí tuệ của Mỹ (US Patent) cho phát minh HCS

vào năm 2002, với số liệt kê là US 6420794 B1.

2

2

3

3

Hiện giờ, tôi xin đề cập đến HCS như là một hệ thống thủy điện chạy bằng năng lực từ ánh sáng mặt trời và gió; sau này, năng lực từ các nguồn thiên nhiên khác, chẳng hạn như sóng nước, thủy triều, khoáng nhiệt, vân vân … , sẽ được áp đặt thêm vào hệ thống HCS theo những bước phát triển trong tương lai. Quyền áp đặt thêm năng lực từ các nguồn thiên nhiên khác vào hệ thống HCS cũng đã được công nhận và bảo vệ trong bằng sở hữu trí tuệ của Mỹ cho phát minh HCS.

Đại Cương

✓ 1. Máy bôm bằng năng lực gió và ánh sáng mặt trời, không cần bình lưu trử điện,

bôm nước từ một bồn dưới thấp lên các bồn trên cao.

✓ 2. Trong các bồn trên cao, mặt nước được duy trì ở một mức cao cố định.

✓ 3. Từ mức cao cố định, nước đỗ xuống vào một hệ thống thủy điện.

✓ 4. Nước đỗ vào làm cho hệ thống thủy điện phát ra điện để xử dụng trong gia đình.

✓ 5. Nước thoát ra, từ hệ thống thủy điện,

đỗ xuống trở về bồn dưới thấp để rồi được bôm trở lên các bồn trên cao.

Lý Do Vì Sao Cần Phải Loại Bỏ Bình Điện Trong Kỷ Thuật Tái Tạo Năng Lực Như Là HCS

Từ trước đến nay, tất cả các hệ thống ‘tái tạo năng lực’, lớn cũng như nhỏ trên thế giới, đều áp dụng một giải pháp duy nhất, đó là giải pháp dùng bình điện (batteries) để ổn định dòng điện trong quá trình chuyển hóa năng lực thiên nhiên, chẳng hạn như năng lực của gió hay mặt trời hoặc của một dòng nước đỗ xuống từ một nguồn trên cao, thành điện năng ở dạng ổn định và an toàn cho công chúng xử dụng trong gia đình.

Thật ra, trong một hệ thống bình điện được áp dụng, không phải là chỉ có bình điện, nhưng còn tháp tùng thêm cả một guồng mối đũ thứ phụ tùng linh tinh. Nếu không có các phụ tùng linh tinh này thì bình điện không thể nào có được khả năng, như đã dự kiến, để điều chĩnh và ổn định hóa được dòng điện biến chuyển vô chừng vô độ trong thiên nhiên thành dòng điện ở dạng ổn định và an toàn. Sau đây là một số phụ tùng linh tinh thông thường theo truyền thống.

✓ Bộ phận inverter là để chuyển hóa điện năng trong dạng thức DC, xuất phát

từ hệ thống bình điện, trở nên điện năng trong dạng thức AC để có thể xử

dụng được cho các dụng cụ và máy móc thông thường chạy bằng điện, Tuy

nhiên, khi điện trong dạng thức DC ở một thế năng quá thấp, thì inverter

4

4

mất hiệu nghiệm và thiếu chính xác, còn khi mà điện trong dạng thức DC ở

thế năng quá quá cao, thì inverter ngưng hoạt động, nghỉa là tự động bật

tắt. Vì thế cho nên, muốn cho inverter có được một khả năng phù hợp để

xử dụng, thì tầm cở của một inverter cần phải được chuẩn định thật chính

xác; chuẩn định tầm cở của inverter cho một hệ thống tái tạo năng lực theo

truyền thống là một công việc đòi hỏi kỷ năng chuyên môn cao cùng với

dụng cụ tinh vi chính xác.

✓ Bộ phận Pulse Width Modulator (PWM) hay còn gọi là on/of controller để

bảo vệ cho bình điện khỏi bị quá tải vì điện năng xuất phát thái quá từ các

‘bảng thu nhập ánh sáng mặt trời’ (solar panels) trong những ngày trời

lạnh.

✓ Bộ phận Temperature Compensator để sưởi ấm bình điện hầu giãm thiểu

độ lượng điện thoát ra khỏi bình, vì độ lượng điện thoát ra khỏi bình gia

tăng theo độ lạnh.

✓ Bộ phận diverter để bảo vệ cho bình điện khi bị quá tải bằng cách thuyên

chuyển lượng điện quá tải từ một hệ thống điện gió hay thủy điện qua một

hệ thống phân tán; thông thường, hệ thống phân tán là một bộ phận

chuyển hóa điện năng quá tải thành nhiệt năng, và nhiệt năng này thường

được hóa giải bằng cách dùng nấu nước.

✓ Bộ phận Low Voltage Disconnector (LVD) để ngắt lượng điện quá tải và

ngăn chặn không cho dòng điện quá tải thoát ra từ bình điện đi vào các

dụng cụ dang xử dụng. Bộ phận này sẽ kết nối lại dòng điện chỉ khi nào

bình điện hồi phục lại được trạng thái bình thường.

✓ Bộ phận rectifier để chuyển dạng thức điện AC xuất phát từ một nguồn

thiên nhiên, chẳng như là gió hay dòng nước, trở thành dạng thức điện

DC; chỉ có điện trong dạng DC mới có thể nạp được vào hệ thống bình lưu

trử điện.

✓ Semiconductors hay là diodes được kết nối để ngăn chặn không cho dòng

điện chạy ngược chiều, và thêm electromagnetic coil relay để tắt điện khi

dòng điện chạy ngược chiều.

✓ Vân vân và vân vân ... .

5

5

Trong khi các phụ tùng linh tinh, trong hệ thống, trở nên càng ngày càng nhiều hơn, càng tối tân và phức tạp hơn,

thì các vấn đề trở ngại, vì bình điện với nguy cơ phát nỗ và thiếu khả năng,

vẫn tồn tại như tự thuở nào. Vì thế, công cuộc phát triển công nghệ chuyển hóa năng lực

vẫn luôn luôn bị đình trệ trong khi nhu cầu năng lượng sạch và bảo vệ môi trường

tiếp tục trở nên càng ngày càng khẩn thiết hơn trên thế giới.

Câu hỏi hiện nay là:

“áp dụng bình điện có phải là một giải pháp

thực sự an toàn, và

hệ thống bình điện cùng với các phụ tùng linh tinh

có thực sự điều chĩnh và ổn định hóa được năng lực và dòng điện hay không?”

Chúng ta cần phải đánh giá truyền thống xử dụng bình điện dựa trên bằng chứng cụ thể và cơ sở thực tế.

Sau đây là những đoạn được trích và dịch theo nguyên văn trong bài báo cáo

của ông Peter Fairley đăng trên tạp chí MIT Technology Review của Đại Học

Massachusetts Institute of Technology vào ngày 20/01/2015 với tựa đề là “Hawaii’s

Solar Push Strains the Grid”; đây là bài báo cáo về các vấn đề nan giải đang làm

đình trệ công cuôc phát triển kỷ thuật điện mặt trời tại cơ sở khổng lồ của công ty

KIUC (Kauai Island Utility Cooperative) ở Hawaii.

6

6

Trong phần chú thích ở dưới cuối của văn bản này,

nguyên văn diển tả bằng tiếng Anh của các sự cố trên đây

cùng với phiên bản dịch ra tiếng Việt

được liệt kê theo cùng thứ tự với đề mục (1), (2), (3), (4), (5) như sau.

Ngoài ra, nguyên văn toàn bộ

bản tin “Hawaii’s Solar Push Strains the Grid” của Peter Fairley

cũng được đính kèm theo văn bản này để tiện kiểm chứng.

(1) “Các biến chuyển, vì giao động của mức năng lượng trong một cơ sở lớn của KIUC thiết lập vào năm 2012, đã thiêu rụi (làm phát nổ) hầu hết những bình điện khổng lồ được thiết lập để giữ cho năng lực mặt trời khỏi làm mất độ thăng bằng ổn định của hệ thống điện lưới trên đảo. …”

Báo cáo này cho thấy rằng, trên thực tế,

bình điện có nguy cơ phát nổ bất ngờ.

Trong tình trạng này, đối với nhận thức của giới lảnh đạo trong công nghệ và

theo ý kiến của các chuyên gia trong nghề, giải pháp, để giải quyết

nguy cơ phát nổ bất ngờ cùng với các trục trặc phức tạp khác, là thay đổi bình điện cũ làm bằng chì bằng

bình điện mới làm bằng lithium-ion.

7

7

Quyết định này hiển nhiên là vì, ngoài truyền thống xử dụng bình điện cho công nghệ chuyển hóa năng lực,

chẳng còn giải pháp nào khác để mà lựa chọn nữa. (2) “Giờ đây (Tập Đoàn) KIUC (Kauai Island Utility Cooperative) đang thử nghiệm giải pháp xử dụng bình điện thêm lần thứ nhì với kỳ vọng rằng kỷ thuật lưu trử năng lực (bằng bình điện dùng lithium- ion) đã được cải tiến đúng mức để phòng ngăn chặn các sự cố tương tự khỏi tái diển. …”

Báo cáo này cho thấy rằng quyết định thay đổi bình,

từ loại cổ truyền bằng chì qua loại hiện đại bằng lithium-ion, là dựa trên

thử nghiệm và kỳ vọng, chứ không phải là trên

kiến thức chính xác thực tế. Và kết quả từ thử nghiệm và kỳ vọng, theo như báo cáo của ông Fairley, được

trích dịch như sau. (3) “… . Nhưng khi cơ sở khởi động vảo Tháng Chạp năm 2012, Rockwell và các kỷ sư của ông nhanh chóng khám phá ra rằng, theo như cách ông Rockwell phát biểu, bình điện “đúng ra không phải là cái mà trong dự kiến đã khiến cho ta chế nó ra”

Báo cáo này cho thấy nỗi thất vọng sâu xa của một chuyên gia, như ông Brad Rockwell,

giám đốc điều hành của Công Ty KIUC Utility’s Power Supply, khi ông nhận thức ra rằng

dự kiến của mình, từ trước đến giờ, đều sai; sau khi đã thay đổi bình điện,

từ loại cổ truyền bằng chì qua loại hiện đại bằng lithium-ion, hệ thống bình điện vẫn không hề có đũ được

khả năng ổn định hóa và điều chỉnh được năng lượng thiên nhiên theo như đã dự kiến, và

những nỗ lực, từ trước đến giờ, trong công cuộc lấp đặt các phụ tùng linh tinh để

hổ trợ tăng cường khả năng cho bình điện, cũng chỉ là những nỗ lực vô hiệu quả.

(4) “Nỗi khó khăn (trong vấn đề năng lực mặt trời) ở Kauai trở nên ‘khủng hoảng’ nhất là khi mây lướt ngang qua từng đợt ngay trên cơ sở chuyển hóa năng lực mặt trời. Sự cố này triệt hạ 70 đến 80 phần trăm năng lượng xuất phát trong vòng không đầy một phút. Nếu cơ sở là nguồn cung cấp một phần năng lực đáng kể cho hệ thống điện lưới (grid electricity), lượng năng lực bị mất đột xuất đó có thể làm cho độ xoay chiều của dòng điện AC trong mạn lưới đột ngột ‘rớt xuống’ một mức

8

8

quá xa dưới 60 hertz, (sự suy giãm quá đột ngột như thế) có thể làm hư hỏng các thiết bị (chạy bằng điện) của khách hàng, và hơn thế nữa, còn có thể gây nên tình trạng ‘mịt mù tăm tối toàn diện’ (blackout) vì mất điện. …”

Báo cáo này cho thấy rằng khả năng ổn định hóa và điều chỉnh của bình điện,

cùng với các phụ tùng linh tinh để tăng cường hổ trợ, vẫn chỉ là một khả năng có giới hạn,

không phải là một khả năng có hiệu quả thích ứng thực tế,

như theo dự kiến của mọi người từ trước đến nay. (5) “Hệ thống (bình điện) Xtreme Power được thiết kế để xử dụng lẻ ra cho tám năm, nhưng mới được hai năm là khả năng lưu trử của hệ thống (bình điện) chỉ còn ‘rất là ít’, theo như nhận định của tâp đoàn KIUC. …”

Báo cáo này cho thấy rằng hạn xử dụng của bình điện quá ngắn, trên thực tế.

Nguyên do khiến cho bình điện ‘chết sớm’ là vì lượng điện lưu lại trong bình thường quá ít,

có thể là vì thiếu ánh sáng do mây mưa thường xuyên, và rồi thì đêm đến

không còn ánh sáng thu nhập được để bù đấp kịp thời cho bình đã cạn hết điện.

Chẳng riêng gì công nghệ Năng Lực Mặt Trời, bình điện cũng gây nên

những trở ngại tương tự trong công cuộc phát triển công nghệ Năng Lực Gió.

9

9

Khi tốc độ gió vượt lên trên 30mph (khoảng chừng 48 kilo mét), thì gió

thường làm cho bình điện trở nên quá tải. Lượng điện quá tải làm cho oxygen và hydrogen trong nước sủi bọt; hai khí này, khi tái phối hợp, nẹt lên tia lữa và có thể làm cho bình điện bất ngờ bốc cháy và phát nỗ.

Khi tốc độ gió sụt xuống dưới 10mph (khoảng chừng 16 kilo mét), thì gió

không đủ năng lực để quay chong chóng cho đũ sức tạo ra điện, và bình điện ‘lâm vào tình trạng kiệt lực’. Ngưng hoạt động, quá thường xuyên, cũng là nguyên do khiến cho bình điện trở nên ‘kiệt lực’. Tình trạng ‘kiệt lực’ là nguyên do làm cho hạn xử dụng của bình điện trở nên ngắn ngũi hơn hạn xử dụng được ấn định khi sản xuất.

Khi tốc độ gió thay đổi thái quá, điện vào ra thất thường làm cho bình điện

mất khả năng lưu trử và trở nên vô dụng.

10

10

HCS Hệ Thống Chuyển Hóa Năng Lực

Không Cần Bình Trử Điện

Để diển tả Thành Phần và Cơ Chế của một Hệ Thống HCS, tôi xin xử dụng đồ hình FIG.1 của H-PCS; đồ hình này được trích ra từ đơn xin US Patent.

I. Thành Phần Không Cần Bình Điện của Hệ Thống HCS Ba thành phần chủ yếu, trong một hệ thống HCS, là

Hệ Thống Bôm Nước, Hệ Thống Bồn Nước, Hệ Thống Phát Điện.

11

11

❖ 1. Hệ Thống Bôm Nước gồm có, theo như trong đồ hình FIG.1,

• máy bôm (pump) 122, như được minh họa tượng trưng bằng khung hình

tam giác,

• nguồn năng lực (power source) 151 để chạy máy bôm, như được minh họa

tượng trưng bằng khung hình ngôi sao tám góc, và

• hệ kết nối (connector) 152 liên kết máy bôm 122 với nguồn năng lực 151.

Đễ loại trừ bình điện, máy bôm trong hệ thống bôm nước, phải thuộc loại máy bôm không cần bình điện. 1a. Hệ thống bôm điện bằng gió không cần bình điện

Michael L.S. Bergey là một người tiên phong trong công cuộc trải nghiệm

và chế tạo ra các hệ thống máy bôm nước chạy bằng điện gió WEPS (Wind-Electric Pumping Systems) không cần bình điện.

Trong bài thuyết trình của ông Bergey, tựa đề là “Wind-Electric Pumping Systems for Communities” (“Hệ thống Bôm bằng Điện Gió cho Cộng Đồng”), trình bày tại “the First International Symposium on Safe Drinking Water in Small Systems” (Cuộc Hội Thảo Quốc Tế Đầu Tiên về “Hệ Thống Cung Cấp Nước Uống An Toàn thuộc Loại Nhỏ”) ở Washington, D.C. vào các ngày 10-13/05/1998, có nêu lên các đặc điểm của máy bôm không cần bình điện; tôi xin trích lại theo nguyên văn lời ông Bergey diển tả các đặc điểm này, và xin tạm dịch như sau.

Nguyên văn toàn bộ bài thuyết trình của ông Bergey được

đính kèm theo đây, với VĂN BẢN này, để tiện kiểm chứng.’

✓ “… the wind turbine in a wind-electric pumping systems is directly

connected to the pump without need for batteries . …” - “… chong chóng

12

12

phát điện gió trong một Hệ Thống Máy Bôm Nước Chạy bằng Điện Gió

được kết nối trực tiếp với máy bôm không cần bình điện …”

✓ “… They are able to operate automatically in all weather conditions and

most are designed for operational lives of 20 or 30 years. …” - “ … Chúng (các

máy bôm này) có thể tự hoạt động trong tất cả mọi trạng thái thời tiết và

hầu hết đều được thiết kế để xử dụng cho 20 hay 30 năm. …”.

✓ “… it is not uncommon for them to operate for ten years or more without

any attention whatsoever. …” - “…hoạt động, ròng rã mười năm hay lâu

hơn mà không cần bất cứ một sự lưu tâm châm sóc nào cả, cũng chẳng có

gì gọi là chuyện bất thường” đối với các máy bôm (không cần bình điện)

này.

✓ “… . Since power is transmitted by electrical cables it is possible to separate

the wind turbine from the pump with wire runs up to 700 meters. In hilly

terrain this means that the wind turbine can be installed on top of a hill

where the best wind resource is located, while the pump can be placed in

the valley where the water supply is located. This can provide a large boost

to system performance. …” - “… . Vì năng lực được truyền qua dây dẫn điện

nên wind turbine có thể được đặt cách xa máy bôm bằng cách kéo dài dây

dẫn điện ra đến 700 thước. Nhờ vậy nên, trong những vùng đồi núi, wind

turbine có thể được lấp đặt trên đỉnh đồi, nơi có được nhiều gió nhất, còn

máy bôm thi đặt dưới thung lũng, gần nơi cần cung cấp nước. Giải pháp

này tăng cường hiệu nghiệm hoạt động của hệ thống. …”,

‘

1b. Hệ thống bôm điện bằng ánh sáng mặt trời không cần bình điện

13

13

Trong bài hướng dẩn tham khảo, “Clean Energy Brands Tech Support”, của

công ty phân phối máy bôm CLEAN ENERGY BRANDS, có nhận xét như sau về

máy bôm chạy bằng điện mặt trời không cần bình điện.

✓ “The most efficient solar water-pumping systems are photovoltaic PV-direct

without batteries. This classic off-grid pumping solution connects a DC

submersible pump directly to the PV array. …” – “Hệ thống bôm nước bằng

năng lực mặt trời với hiệu năng cao nhất là loại bôm photovoltaic PV-

direct không cần bình điện. Giải pháp cổ điển để bôm nước không xử

dụng điện lưới là kết nối trực tiếp với bảng thu nhập ánh sáng (the PV

array). …”.

Cũng như máy bôm bằng năng lực gió không cần bình điện, máy bôm

bằng năng lực mặt trời không cần bình điện cũng bền bĩ, khó bị hư hỏng nên

không cần phải bảo trì thường xuyên.

Với hệ thống bôm nước không cần bình điện, HCS là một hệ thống không cần bình điện,

vì hai thành phần còn lại, hệ thống Bồn Nước và hệ thống Phát Điện (Hydro Electric Generators)

đương nhiên là các hệ thống không cần bình điện.

Sau khi học hỏi về bôm nước không cần bình điện, rõ ràng là ứng dụng phù

hợp nhất của năng lực gió và năng lực mặt trời là bôm nước

chứ không phải là móc nối với bình điện để tạo ra điện xử dụng trong nhà.

❖ 2. Hệ Thống Bồn Nước gồm có, theo như trong đồ hình FIG.1, • bồn thu hồi (receiving reservoir) 102 ở dưới thấp và hai bồn ở trên cao là

• bồn phân phối (back-up reservoir) 104 và

• bồn cung cấp (delivering reservoir) 101.

Bồn chứa nước chế tạo ở Việt Nam có thể xử dụng được cho giai đoạn thử nghiệm,

14

14

❖ 3. Hệ Thống Phát Điện gồm có, theo như trong đồ hình FIG.1,

• hệ thống chong chóng nước (hydro turbine) 112,

• máy phát điện (electric generator) 141, và

• hệ kết nối (connector) 142 liên kết hệ thống chong chóng nước (hydro

turbine) 112 với máy phát điện (electric generator) 141.

Sau đây là sơ đồ toàn bộ của một hệ thống thủy điện 3kw micro hydro generator

thuộc loại có thể xử dụng được trong công cuộc thử nghiệm.

Ngoài ra chúng ta còn có thể chọn lựa các hệ thống thủy điện khác, đủ loại đủ cở, đang thịnh hành trên thị trường khắp thế giới. II. Những Ưu Điểm của một Hệ Thống HCS Vì Không Có Bình Điện

Nhờ không có bình điện, HCS là một hệ thống an toàn, không có gì quá tải để phát nỗ.

Nhờ không có bình điện, HCS là một hệ thống không thể bị hư hỏng vì

thiếu điện trong bình.

Nhờ không có bình điện, hệ thống HCS có thể hoạt động trong tất cả mọi tình huống đổi thay của thời tiết; chẳng khác gì một hệ thống bôm nước, WEPS, của ông Bergey.

15

15

Nhờ không có bình điện, hệ thống HCS không cần các phụ tùng linh tinh

phức tạp để hỗ trợ cho bình điện, nên vấn đề chế tạo và lấp đặt một hệ thống HCS không đòi hỏi dụng cụ tinh vi chính xác cùng với kiến thức của kỷ thuật cao.

Nhờ không có bình điện, HCS là một hệ thống không cần phải được bảo trì

thường xuyên, và là một hệ thống có thể được xử dụng liên tục không cần bảo trì thập niên này qua thập niên khác; chẳng khác gì một hệ thống bôm nước, WEPS, của ông Bergey.

Nói chung là, nhờ không có bình điện, nên HCS là một hệ thống đơn giản, dễ thiết lập, dễ xử dụng và bảo trì.

Ngoài những ưu điểm kể trên, hệ thống HCS còn có các lợi điểm được diển tả trong các đề tài kế tiếp sau đây. III. Cơ Chế Không Cần Bình Điện của Hệ Thống HCS Theo hướng dẫn của các mũi tên trong đồ hình FIG.1, cơ chế luân lưu của nước trong hệ thống HCS được hình thành qua ba giai đoạn như sau.

➢ 1. Bôm Nước Lên từ bồn thu hồi 102 lên bồn phân phối 104.

Nước, trong bồn thu hồi 102 ở dưới thấp, được máy bôm 122 hút qua lối vào

(inlet) 121 và bôm lên trên cao để qua lối ra (outlet) 123 tuôn vào bồn phân phối

104.

➢ 2. Duy Trì Mặt Nước trong hai bồn ở trên, 104 và 101,

ngang với một mức cao ấn định.

Nước, trong bồn phân phối 104, có hai lối đi, đó là

tràn qua lối tháo nước tràn (overflow outlet) 106 và

xuyên qua ống thông nhau (passage) 105.

2a. Lối tháo nước tràn (overflow outlet) 106 là

một giải pháp đơn giản để giữ cho mặt nước

không thể dâng lên cao hơn mức cao ấn định.

Mức cao ấn định là mức cao

ngang với miệng của lối tháo nước tràn (overflow outlet) 106.

16

16

Khi nước bôm lên quá nhiều thì mặt nước dâng lên quá mức, và nước phải tràn

qua lối tháo nước tràn (overflow outlet) 106 để đỗ trở xuống bồn thu hồi 102 ở

dưới.

2b. Ống thông nhau 105 dẫn nước

từ bồn phân phối 104 qua bồn cung cấp 101 nên

mặt nước, trong hai bồn, 104 và 101, luôn luôn ở

cùng một mức cao ngang nhau.

Vì thế cho nên, cũng như mặt nước trong bồn phân phối 104, mặt nước trong bồn

cung cấp 101 cũng không thể nào dâng lên cao hơn mức cao ấn định.

2c. Còn vấn đề giữ cho mặt nước không thể hạ xuống thấp hơn mức cao ấn định

được giải quyết bằng ba giải pháp sau đây:

✓ 1. Tăng lượng nước bôm bằng cách xử dụng máy bôm mạnh với công xuất

cao hơn.

Theo như nhận định của ông Bergey, trong bản thuyết trình

“Wind-Electric Pumping Systems for Communities”,

“… . WEPS technology was developed by the U.S. Dept. of Agriculture, the U.S. Dept. of nergy, and private industry in the 1980’s and commercial systems ranging from 1 – 10 kW (1.3 – 13 Hp) have now been installed at several hundred sites in more than 20 countries. …” - “… . Kỷ thuật WEPS được Bộ Canh Nông của Mỹ, Bộ Năng Lượng của Mỹ và cơ xưởng kỷ nghệ tư nhân triển khai vào thập niên 1980’s và các hệ thống trên thị trường với công xuất từ 1 – 10 kW (1.3 – 13 Hp) đã được thiết lập cho đến nay tại nhiều địa điễm ở hơn 20 quốc gia. …”,

do đó, ta có thể giải quyết vấn đề xử dụng máy bôm mạnh

bằng cách chọn máy bôm để mua với

công xuất từ 1 – 10 kW (1.3 – 13 mã lực).

“… . These turbines which range in size from 50 Watts to 10 Kilowatts, and are

available from approximately 15 manufacturers worldwide, typically have only

three or four moving parts and require no scheduled maintenance. …”- “… . Hiện

có khoảng 15 cơ xưởng chế tạo trên khắp thế giới đang sản xuất và cung cấp cho

thị trường các giàn chong chóng gió bôm nước loại này (WEPS), đặc trưng của

các giàn chong chóng này là chỉ cần có ba hay bốn bộ phận cơ động và không cần

phải đươc bảo trì theo định kỳ thường xuyên. …”.

Vì vậy nên nếu cần, chúng ta có thể đặt mua máy bôm với công xuất

từ 50 Watts đến 10 Kilowatts (6.5 – 13 mã lực).

✓ 2. Tăng lượng nước bôm bằng cách thiết lập nhiều máy bôm hơn.

17

17

✓ 3. Tăng lượng nước bôm bằng cách bôm lên nhiều tầng hơn, thay vì trực

tiếp từ bồn thu hồi 102 ở dưới lên tầng cuối là bồn phân phối 104 ở trên.

2d. Vì mặt nước được giữ cho

không thể dâng lên cao hơn mức cao ấn định và

không thể hạ xuống thấp hơn mức cao ấn định, nên

mặt nước trong hai bồn ‘thông nhau’,

đó là bồn phân phối 104 và bồn cung cấp 101, đều

được duy trì ở một mức cao ấn định.

Trong bồn cung cấp 101, mức cao ấn định được tượng trưng bằng đoạn thẳng

ngang có mũi tên ở hai đầu. VCM (Valve Control Mechanism) và AV (Ajusting

Valve) là các cơ phận bổ túc để giúp điều chỉnh mức cao ấn định thêm chính xác.

➢ 3. Nước Đỗ Xuống

từ bồn cung cấp 101 vào hệ thống chong chóng nước 112

✓ Với mặt nước được duy trì cố định ở một mức cao ấn định,

nước trong bồn cung cấp 101 từ trên cao đổ xuống

theo lối vào (inlet) 111 để vào hệ thống chong chóng nước (hydro turbine) 112.

✓ Vào hệ thống chong chóng nước 112,

nước làm xoay chong chóng nước.

✓ Sau khi tháo qua chong chóng nước 112,

nước theo lối ra (outlet) 113 và

trở về bồn thu hồi 102 ở dưới.

Động lực xoay của chong chóng nước 112 được cơ chế kết nối (connector) 142

truyền qua máy phát điện 141 và trở thành điện năng để xử dụng cho gia đình.

Nhờ mặt nước trong bồn cung cấp 101 trên cao được duy trì cố định ở mức

cao ấn định nên hệ thống HCS đạt được các lợi thế sau đây.

✓ Áp xuất nước lên cánh quạt của chong chóng nước 112 ở dưới thấp cũng

được

duy trì cố định theo thời gian.

18

18

Nhờ áp xuất cố định này, năng lực quay của chong chóng nước 112 cũng là một

năng lực cố định.

✓ Năng lực quay cố định

từ chong chóng nước 112 truyền qua máy phát điện 141 cũng là

một năng lực cố định, và

dòng điện phát xuất từ hệ thống HCS là

dòng điện trong dạng ổn định xoay chiều (điện AC), nên có thể được

phân phối ra cho đến khách hàng ở cách xa vị trí của hệ thống HCS

chẳng khác gì dòng điện đang được cung cấp

‘qua mạn lưới’ từ một ‘hệ thống trung uơng’,

✓ Duy trì mặt nước, trong bồn cung cấp 101 trên cao, cố định ở mức cao ấn

định tạo cho Hệ thống HCS một khả năng ổn định hóa dòng điện chính

xác vượt bật, cho nên dòng điện AC xuất phát từ HCS bền vững và an toàn

hơn dòng điện AC trong mạn ‘điện lưới’.

Và vì là AC nên điện của HCS có thể được phân phối, cũng như điện trong

‘mạn lưới’, đến những vùng sâu vùng xa cách xa vị trí của nguồn phát điện.

IV. HCS là một Hệ Thống Tự Túc Độc Lập

Cơ chế luân lưu của nước trong một hệ thống HCS là một cơ chế tuần hoàn, vì

nước được bôm lên vào bồn phân phối 104 ở trên

đều trở xuống về bồn thu hồi 102 ở dưới

✓ qua lối tháo nước tràn (overflow outlet) 106 từ bồn phân phối 104 và

✓ qua lối ra 113 từ hệ thống chong chóng nước (hydro turbine) 112,

✓ rồi từ bồn thu hồi 102 ở dưới, lại được bôm trở lên vào bồn phân phối 104

ở trên.

Xin lưu ý là tất cả các hệ thống thủy điện, lớn cũng như nhỏ, đã và đang

được xử dụng từ trước đến nay, đều cần phải có một nguồn cung cấp nước vào

hydro turbine từ bên ngoài hệ thống, chẳng hạn như là nguồn suối hay nguồn

thác trên cao, và một phương tiện, chẳng hạn như là khe nước hay sông rạch ở

dưới thấp, để giải quyết vấn đề nước từ bên trong hệ thống, qua hydro turbine

thoát ra ngoài.

Nước chảy từ trên qua hệ thống xuống dưới rồi

19

19

đi luôn không trở lại.

Vì cơ chế tuần hoàn nên dung lượng của nước tồn tại trong một HCS

không thay đổi và, vì thế, HCS là một hệ thống tự túc độc lập.

▪ Là một hệ thống tự túc độc lập, nên HCS không lệ thuộc vào địa thế và

nguồn cung cấp nước từ bên ngoài. Một hệ thống HCS có thể được thiết

lập ở bất cứ nơi nào trên đất hoặc trên nước, chẳng hạn như tại một vị trí

thuận tiện sát bên một căn nhà đang cần điện, hoặc sát bên một giàn khoan

trên biển khơi, hoặc để cung cấp điện cho dân cư ở những vùng đất cằn cổi

và thiếu nguồn nước thiên nhiên, chẳng hạn như trên cao nguyên hay

ngoài sa mạc.

Vì vậy, trong tương lai, khi HCS trở nên thịnh hành, chúng ta sẽ không cần

phải hao tốn bạc tỷ đễ giăng dây tải điện hàng trăm hàng ngàn cây số từ nhà máy

điện về thành phố, vào các vùng sâu vùng xa hay ra biển đảo.

▪ Là một hệ thống tự túc độc lập, nên các hệ thống HCS còn có thể được

chế tạo thành nhiều tầm cở, nhỏ hay lớn hoặc nhiều hay ít, đễ đáp ứng nhu

cầu của khách hàng một cách chính xác, chẳng hạn như cho một căn nhà

đơn sơ hoặc cho một biệt thự lộng lẩy, cho một ngôi trường hay một ngôi

làng trong vùng sâu vùng xa hoặc cho một khu dân cư trên biển đảo.

Và vì có thể được chế tạo thành nhiều tầm cở, nhỏ hay lớn hoặc nhiều hay

ít, nên phương pháp cung cấp điện bằng HCS sẽ là một giải pháp để bảo vệ môi

trường; rồi đây, tất cả các cơ sở phát điện bằng những phương pháp gây ra ô

nhiễm môi trường tệ hại nhất, như là máy phát điện chạy bằng xăng dầu và các hệ

thống phát điện bằng nhiệt dùng than đá, lớn hoặc nhỏ, đều có thể được thay thế

bằng hệ thống HCS.

V. Phí Tổn Phỏng Định của các Thành Phần Thiết Yếu cho một Mẫu Thử Nghiệm HCS

1. Hệ Thống Bôm Nước

1a. Hệ Thống Bôm Nước trực tiếp bằng năng lực gió không cần bình điện

Theo phỏng định của công ty hướng dẫn sáng tạo và đầu tư SaskPower, giá

thành toàn bộ của một hệ thống bôm nước trực tiếp bằng năng lực gió (không có trung gian bình điện) đươc trích dẫn và tạm dịch trong đoạn văn sau đây.

20

20

“The capital cost of a wind system depends on the size and design of the system. A system with a capacity of 10 to 15 gallons per minute will cost approximately US$3,000, while one that pumps 250 to 300 gallons per minute will cost between US$15,000 and US$20,000.” – “ Gía thành của một hệ thống bôm bằng điện gió được ước lượng theo tầm cở và kiểu mẫu. Một hệ thống với khả năng bôm được từ 10 đến 15 gallons mỗi phút (khoảng từ 40 lít đến 60 lít mỗi phút) có giá` khoảng chừng US$3,000, trong khi máy bôm với khả năng bôm được từ 250 đến 300 gallons mỗi phút (khoảng từ 1000 lít đến 1200 lít mỗi phút) có giá khoảng chừng US$20,000.”

1b. Hệ thống bôm nước trực tiếp bằng năng lực mặt trời không cần bình điện

Cũng theo báo cáo của công ty SaskPower, phỏng định giá thành của toàn bộ một hệ thống bôm nước trực tiếp bằng năng lực mặt trời (không có trung gian bình điện) đươc trích dẫn và xin tạm dịch như sau.

“Because PV systems must be custom designed to user and site characteristics,

costs vary. Prices range from US$900 to more than US$6,000.” - “Vì một hệ thống điện

mặt trời phài được phối trí the0 ý của khách hàng và theo đặc điểm về hình thế của vị trí

lấp đặt, nên tổn phí không được thống nhất. Giá thành thay đổi khoảng từ US$900 cho

đến hơn US$6,000.”

2. Hệ Thống Bồn Nước

Theo giá liệt kê của công ty sản xuất và phân phối Đại Thanh, 2a. Bồn 10,000 lít có giá là 25,070,000 VNĐ, khoảng chừng US$1,140, 2b. bồn 6,000 lít có giá là 15,380,000 VNĐ, khoảng chừng US$700, 2c. bồn 3000 lít có giá là 8,370,000 VNĐ, khoảng chừng US$380. 3. Hệ Thống Phát Điện

Theo giá liệt kê tại Tập Đoàn Alibaba, một công ty phân phối sản phẩm công nghệ tái tạo, toàn bộ một hệ thống thủy điện 3kw micro hydro generator có giá là US$550.

21

21

CHÚ THÍCH

MIT Technology Review

Peter Fairley’s Report, “Hawaii’s Solar Push Strains the Grid”, 20/01/2015.

(1) “… . Power fluctuations from a first large plant installed in 2012 have already largely burned out the big batteries installed to keep solar from destabilizing the island’s grid. …” – “Các biến chuyển vì giao động của mức năng lượng trong một cơ sở lớn thiết lập vào năm 2012 đã thiêu rụi (làm phát nổ) hầu hết những bình điện khổng lồ được thiết lập để giữ cho năng lực mặt trời khỏi làm mất độ thăng bằng ổn định của hệ thống điện lưới trên đảo. …” (2) “… .Now KIUC (Kauai Island Utility Cooperative) is taking a second try with batteries and hoping energy storage technology (using batteries) has progressed sufficiently to keep the same problems from recurring. …” – “Giờ đây KIUC (Kauai Island Utility Cooperative) đang thử giải pháp xử dụng bình điện thêm lần thứ nhì với hy vọng rằng kỷ thuật lưu trử năng lực (bằng bình điện) đã được cải tiến đúng mức để phòng ngăn chặng các sự cố tương tự khỏi tái diển. …” (3) “… . But when the plant went live in December 2012, Rockwell and his engineers quickly discovered that, as Rockwell puts it, the battery is “just not what it was cracked up to be.” …” – “… . Nhưng khi cơ sở khởi động vảo Tháng Chạp năm 2012, Rockwell và các kỷ sư của ông nhanh chóng khám phá ra rằng, theo như cách ông Rockwell phát biểu, bình điện “nó (bình điện) không phải là cái như trong dự kiến (và dự kiến đó là cái dự kiến) đã khiến cho ta chế ra nó” …” (4) “… . Kauai’s difficulty (with solar energy) is most acute when clouds drift over a solar plant. That can slash a plant’s power output by 70 to 80 percent in less than a minute. If the plant is providing a substantial share of the grid’s power, that rapid power loss can cause the frequency of the grid’s alternating current to drop well below 60 hertz, damaging customer equipment or even causing a blackout. …” – “Nỗi khó khăn (trong vấn đề năng lực mặt trời) ở Kauai trở nên ‘khủng hoảng’ nhất là khi mây lướt ngang qua từng đợt ngay trên cơ sở chuyển hóa năng lực mặt trời. Sự cố này triệt hạ 70 đến 80 phần trăm năng lượng xuất phát trong vòng không đầy một phút. Nếu cơ sở là nguồn cung cấp một phần năng lực đáng kể cho hệ thống điện lưới (grid electricity), lượng năng lực bị mất đột xuất đó có thể làm cho độ xoay chiều của dòng điện AC trong mạn lưới đột ngột ‘rớt xuống’ một mức quá xa dưới 60 hertz, (sự suy giãm quá đột ngột như thế) có thể làm hư hỏng các thiết bị (chạy bằng điện) của khách hàng, và hơn thế nữa, còn có thể gây nên tình trạng ‘mịt mù tăm tối toàn diện’ (blackout) vì mất điện. …” (5) “… . The Xtreme Power system was designed to last eight years, but two years in it has “very little” capacity left, according to KIUC. …” - “Hệ thống (bình điện) Xtreme Power được thiết kế để xử dụng lẻ ra cho tám năm, nhưng mới được hai năm là khả năng lưu trử chỉ còn ‘rất là ít’, theo như nhận định của tâp đoàn KIUC. …”