Tổng quan về luận án

Sự cạn kiệt nhanh chóng của các nguồn nhiên liệu hóa thạch truyền thống cùng với tình trạng phát thải khí nhà kính ($CO_2$) gây ô nhiễm môi trường và biến đổi khí hậu toàn cầu đang đặt ra yêu cầu cấp bách về việc tìm kiếm các nguồn năng lượng tái tạo bền vững. Trong bối cảnh đó, năng lượng sóng biển (NLSB) nổi lên như một nguồn năng lượng tái tạo dồi dào, có mật độ công suất cao và tính khả dụng liên tục suốt ngày đêm—khác biệt rõ rệt so với năng lượng mặt trời (phụ thuộc vào chu kỳ ngày - đêm) hay năng lượng gió (chịu ảnh hưởng của các giai đoạn lặng gió). Tuy nhiên, đặc tính vật lý của sóng biển có sự phân hóa sâu sắc theo từng vùng địa lý trên thế giới: các vùng biển mở như Nam Ấn Độ Dương và Nam Đại Tây Dương sở hữu mật độ năng lượng trung bình năm lên tới $100 - 140\text{ kW/m}$, khu vực Bắc Thái Bình Dương và Bắc Đại Tây Dương đạt $40\text{ kW/m}$, trong khi Biển Đông của Việt Nam là vùng biển kín nên mật độ năng lượng trung bình năm chỉ đạt khoảng $8\text{ kW/m}$ (tương đương $1/5$ mức trung bình thế giới), với chiều cao sóng trung bình dao động từ $1 - 2\text{ m}$ và chu kỳ sóng ngắn từ $2 - 4\text{ s}$.

Khoảng trống nghiên cứu (research gap) cốt lõi xuất phát từ thực tế: phần lớn các công nghệ chuyển đổi năng lượng sóng biển (Wave Energy Converter - WEC) thương mại hóa trên thế giới hiện nay được thiết kế cho vùng biển hở có năng lượng cao ($>10\text{ kW/m}$ đến $40\text{ kW/m}$) bằng các hệ thống phi tuyến quay phức tạp (như thiết bị Pelamis công suất $750\text{ kW}$ tại Scotland). Khi áp dụng các hệ thống phi tuyến này vào vùng biển có mật độ năng lượng thấp và biến động mạnh theo mùa như Việt Nam, tổn hao ma sát tại cơ cấu biến đổi chuyển động làm suy giảm nghiêm trọng hiệu suất thu hồi. Ngược lại, các công trình nghiên cứu trong nước về hệ hấp thu tuyến tính (linear generator WEC) lắp đặt gần bờ, quy mô công suất nhỏ phục vụ phương tiện thủy sản hầu như mới chỉ dừng lại ở lý thuyết sơ khai hoặc mô hình tính toán máy phát đơn lẻ, chưa giải quyết trọn vẹn bài toán tương tác thủy động lực học, tối ưu hóa kích thước hình học phao và cơ chế cộng hưởng thích ứng với sự thay đổi theo tháng của sóng biển.

Để giải quyết khoảng trống này, luận án tiến sĩ chuyên ngành Kỹ thuật Cơ khí (mã số: 62520103) của tác giả Hà Phương, dưới sự hướng dẫn của PGS. Trần Doãn Sơn và TS. Trương Quốc Thanh tại Trường Đại học Bách khoa – ĐHQG TP. Hồ Chí Minh (2021), đã tập trung nghiên cứu phương pháp khai thác năng lượng sóng biển bằng hệ hấp thu tuyến tính phù hợp với điều kiện khí tượng - thủy văn Việt Nam. Luận án đặt ra ba câu hỏi nghiên cứu (Research Questions - RQ) và ba giả thuyết khoa học (Hypotheses - H) tương ứng:

  • RQ1: Đặc trưng hình học và cơ chế thủy động lực học nào của phao nổi cho phép tối đa hóa lực kích thích thẳng đứng và triệt tiêu lực cản ngang trong vùng biển năng lượng thấp?
  • H1: Phao dạng hình cầu có tỷ lệ ngập $1/2$ đến $3/4$ giúp phân bố đồng đều áp suất thủy tĩnh, triệt tiêu hoàn toàn lực ngang và giảm thiểu lực bức xạ phản xạ, tạo ra chuyển động tịnh tiến khứ hồi thuần nhất theo phương thẳng đứng.
  • RQ2: Những điều kiện ràng buộc động lực học nào quyết định trạng thái thu hồi năng lượng cực đại của hệ hấp thu tuyến tính dưới tác động của sóng điều hòa?
  • H2: Việc thỏa mãn đồng thời 3 điều kiện ràng buộc (cộng hưởng tần số dao động phao với tần số sóng, tối ưu hóa trở kháng tải cản điện từ của máy phát, và đồng pha dao động) sẽ khuếch đại tỷ số biên độ dao động, đạt công suất cơ học thu nhận cực đại.
  • RQ3: Giải pháp công nghệ nào khả thi để duy trì điều kiện cộng hưởng khi thông số sóng biến thiên liên tục theo mùa trong thực tế?
  • H3: Cơ chế phao cầu có khả năng thay đổi thể tích nước dằn (ballast) chủ động cho phép điều chỉnh linh hoạt khối lượng và tần số riêng của hệ thống, thích ứng tối ưu với chu kỳ sóng thay đổi từ $2\text{ s}$ đến $10\text{ s}$ theo chu kỳ gió mùa.

Khung lý thuyết của nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng Thuyết sóng tuyến tính Airy (Linear Wave Theory), Phương trình động lực học vật thể nổi Cummins, Định luật cảm ứng điện từ Faraday và Lý thuyết đồng dạng thủy khí Froude - Reynolds. Luận án mang lại đóng góp đột phá khi thiết lập thành công mô hình toán học tích hợp giữa động lực học phao và máy phát tuyến tính dẫn động trực tiếp, chế tạo hoàn chỉnh kênh tạo sóng thực nghiệm quy mô phòng thí nghiệm và đề xuất giải pháp công nghệ phao tự thích nghi mớn nước. Phạm vi nghiên cứu bao quát chuỗi số liệu đo đạc thực tế 12 tháng năm 2018 tại vùng biển Phan Thiết (Bình Thuận), mô phỏng số 3D trên nền tảng ANSYS CFX và kiểm chứng thực nghiệm chuyển đổi cơ năng - điện năng với hệ thống siêu tụ điện lưu trữ.

Literature Review và Positioning

Nghiên cứu về chuyển đổi năng lượng sóng biển trên thế giới đã trải qua hơn hai thế kỷ phát triển, khởi nguồn từ bằng sáng chế đầu tiên tại Pháp năm 1799, bùng nổ sau cuộc khủng hoảng dầu mỏ thập niên 1970 với hơn 340 sáng chế tại Anh (1973) và hơn 1.000 bằng sáng chế trong thập niên 1980 (Falnes, 2002; McCormick, 2007). Tổng hợp y văn quốc tế cho thấy các hướng tiếp cận phân hóa thành hai trường phái công nghệ chính:

  1. Hệ thống chuyển đổi phi tuyến quay (Rotary Non-linear WEC): Sử dụng các khớp nối bản lề hoặc cơ cấu cánh tay đòn để biến đổi dao động nhấp nhô của phao thành chuyển động quay của máy phát điện truyền thống thông qua hệ thống thủy lực tích áp hoặc hộp số cơ khí (Salter, 1974; Yemm et al., 2012). Điển hình là hệ thống Pelamis (Scotland) dạng module hình trụ liên kết bản lề dài $120\text{ m}$, đường kính $3.5\text{ m}$, công suất danh định $750\text{ kW}$, vận hành hiệu quả tại các vùng biển khơi Đại Tây Dương. Tuy nhiên, hệ phi tuyến đòi hỏi kinh phí đầu tư rất lớn, kết cấu cơ khí phức tạp, tổn thất hiệu suất qua nhiều tầng truyền động trung gian và khó bảo trì trong môi trường biển khắc nghiệt.
  2. Hệ thống hấp thu tuyến tính dẫn động trực tiếp (Direct-drive Linear WEC): Sử dụng phao nổi liên kết trực tiếp với con trượt mang nam châm vĩnh cửu chuyển động tịnh tiến khứ hồi bên trong cuộn dây (Baker, 2003; Mueller et al., 2007; Polinder et al., 2005). Hệ thống này loại bỏ hoàn toàn cơ cấu truyền động trung gian, giảm thiểu ma sát, kết cấu gọn nhẹ, chi phí đầu tư thấp và đặc biệt thích hợp với các vùng biển gần bờ có mật độ năng lượng sóng nhỏ ($<5 - 8\text{ kW/m}$).
+---------------------------------------------------------------------------------------------------+
|                                TIẾN TRÌNH NGHIÊN CỨU WEC VÀ ĐỊNH VỊ LUẬN ÁN                       |
+---------------------------------------------------------------------------------------------------+
|  TRƯỜNG PHÁI PHI TUYẾN QUAY (OFFSHORE)            |  TRƯỜNG PHÁI TUYẾN TÍNH TRỰC TIẾP (NEARSHORE) |
|  - Pelamis (Scotland): 750 kW, L=120m             |  - Vantorre (2004), Babarit (2012): Phao trụ  |
|  - BiMEP (Tây Ban Nha), Jeju OWC (Hàn Quốc)       |  - Đặng Thế Ba (2016-2018): Lý thuyết máy phát|
|  * Nhược điểm: Tổn hao cơ khí cao, đắt đỏ,        |  * Ưu điểm: Hiệu suất cao vùng sóng nhỏ,      |
|    không phù hợp sóng thấp Việt Nam (<8 kW/m)     |    không qua cơ cấu truyền động trung gian    |
+---------------------------------------------------+-----------------------------------------------+
                                          \       /
                                           \     /
+---------------------------------------------------------------------------------------------------+
|                   ĐỊNH VỊ ĐỘT PHÁ CỦA LUẬN ÁN (HÀ PHƯƠNG, 2021)                                   |
| - Kết hợp hình học phao cầu HDPE (tối ưu thủy tĩnh, triệt tiêu lực ngang)                         |
| - Thiết lập hệ 3 điều kiện ràng buộc cộng hưởng biên độ cực đại                                  |
| - Đề xuất giải pháp Ballast nước chủ động thích ứng chu kỳ sóng mùa Đông Bắc - Tây Nam            |
+---------------------------------------------------------------------------------------------------+

Trong y văn tồn tại hai cuộc tranh luận lý thuyết và công nghệ nổi bật:

  • Tranh luận về độ ngập của phao: Vantorre et al. (2004) và tài liệu trích dẫn số [25] khảo sát hai trạng thái ngập: ngập hoàn toàn dưới nước và ngập một phần trên bề mặt. Nghiên cứu chỉ ra rằng phao chìm hoàn toàn giúp tránh được tải trọng phá hủy của gió bão nhưng công suất hấp thu sóng bề mặt bị suy giảm nghiêm trọng. Ngược lại, phao nổi ngập một phần khai thác triệt để động năng và thế năng mặt sóng nhưng đối mặt với nguy cơ mất ổn định và chấn động va đập khi sóng lớn.
  • Tranh luận về hình học phao nổi: Nghiên cứu [21] khẳng định phao hình nón cụt ($r=6.7\text{ m}$, góc nón $\theta=80^\circ$, mớn nước $d=3.35\text{ m}$) đạt công suất tối ưu; nghiên cứu [22] lựa chọn phao trụ đứng với tỷ lệ đường kính $D$ và chiều dài $L$ tối ưu; nghiên cứu [23] chỉ ra phao trụ kết hợp nón vượt trội hơn phao trụ kết hợp bán cầu khi chiều cao sóng $H > 2\text{ m}$; trong khi nghiên cứu [24] so sánh ba dạng phao (hình cầu, trụ ngang, hoa tulip) và chứng minh phao cầu có phân bố áp suất thủy tĩnh đồng đều nhất.

Tại Việt Nam, các công trình của Nguyễn Mạnh Hùng (2014) về bản đồ năng lượng sóng hay Đặng Thế Ba và cộng sự (2016, 2017, 2018) về máy phát điện tuyến tính đã đặt nền móng lý thuyết ban đầu nhưng chưa tích hợp trọn vẹn mô hình tương tác thủy động lực học - cơ học - máy phát điện thực tế trong bồn tạo sóng đồng dạng.

Luận án này định vị chính xác vào khoảng trống: phát triển hệ WEC tuyến tính phao cầu chế tạo từ nhựa kỹ thuật High-Density Polyethylene (HDPE), giải quyết triệt để vấn đề phân bố tải trọng đồng đều và tối ưu hóa chuyển đổi năng lượng cho sóng biển ven bờ miền Trung Việt Nam. So với hai dự án quốc tế tiêu biểu—nhà máy BiMEP (Biscay Marine Energy Platform, Tây Ban Nha) và trạm Yongsoo OWC $500\text{ kW}$ tại đảo Jeju (Hàn Quốc) vốn phụ thuộc vào kết cấu cố định đồ sộ và chi phí vận hành cao—giải pháp hệ tuyến tính phao cầu tự điều chỉnh của luận án thể hiện tính vượt trội về chi phí, độ linh hoạt và khả năng ứng dụng trực tiếp cho các phương tiện thủy nội địa.

Đóng góp lý thuyết và khung phân tích

Đóng góp cho lý thuyết

Luận án đã mở rộng và hoàn thiện lý thuyết động lực học dao động thủy cơ đối với các thiết bị WEC điểm hấp thu (Point Absorber) bằng cách thiết lập mô hình toán học giải tích chính xác, giải quyết giới hạn băng thông hẹp của hiện tượng cộng hưởng tuyến tính.

+----------------------------------------------------------------------------------------------------+
|                         MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC HỆ HẤP THU TUYẾN TÍNH                                 |
+----------------------------------------------------------------------------------------------------+
|                                      SÓNG TỚI: eta(t) = A * cos(omega*t)                           |
|                                                     |                                              |
|                                                     v                                              |
|                     +--------------------------------------------------------+                     |
|                     |             PHAO CẦU NỔI (Vật liệu HDPE)               |                     |
|                     | Lực tác dụng:                                          |                     |
|                     | - Lực đẩy nổi Archimedes: F_e = rho * g * V_ngap(z)    |                     |
|                     | - Lực kích thích sóng: F_ex(t) = F_0 * cos(omega*t)    |                     |
|                     | - Lực bức xạ sóng: F_r = -m_add * z''(t) - b_hyd * z'(t)|                    |
|                     | - Trọng lực: F_g = -m * g                              |                     |
|                     +--------------------------------------------------------+                     |
|                                                     |                                              |
|                                                     | Chuyển động tịnh tiến z(t)                   |
|                                                     v                                              |
|                     +--------------------------------------------------------+                     |
|                     |           MÁY PHÁT ĐIỆN TUYẾN TÍNH DẪN ĐỘNG TRỰC TIẾP  |                     |
|                     | - Trở lực cản điện từ: F_rm = -b_pto * z'(t)           |                     |
|                     | - Suất điện động cảm ứng: e(t) = -N * (dPhi / dt)      |                     |
|                     +--------------------------------------------------------+                     |
|                                                     |                                              |
|                                                     v                                              |
|                     +--------------------------------------------------------+                     |
|                     |        MẠCH CHỈNH LƯU CẦU DIODE & SIÊU TỤ ĐIỆN         |                     |
|                     | Tích trữ năng lượng điện DC ổn định                    |                     |
|                     +--------------------------------------------------------+                     |
+----------------------------------------------------------------------------------------------------+

Phương trình vi phân tổng quát mô tả dao động thẳng đứng của phao cầu được thiết lập dựa trên Định luật II Newton: $$m \ddot{z}(t) = F_e(t) + F_{ex}(t) + F_r(t) + F_c(t) - F_{rm}(t) - m g$$ Trong đó:

  • $m$: Tổng khối lượng của cơ hệ (phao, con trượt nam châm và thanh liên kết) ($kg$).
  • $\ddot{z}(t)$: Gia tốc thẳng đứng của phao ($m/s^2$).
  • $F_e(t)$: Lực đẩy nổi Archimedes phụ thuộc tọa độ ngập của phao ($N$).
  • $F_{ex}(t)$: Lực kích thích của sóng tác dụng lên phao ($N$).
  • $F_r(t) = -m_\infty \ddot{z}(t) - \int_0^t K(t-\tau) \dot{z}(\tau) d\tau$: Lực bức xạ sóng gồm thành phần khối lượng nước gia thêm (added mass) và suy giảm bức xạ thủy động học ($N$).
  • $F_{rm}(t) = b_{pto} \dot{z}(t)$: Trở lực cản điện từ của máy phát tuyến tính ($N$).

Từ phương trình trên, luận án đã chứng minh toán học và xác lập ba điều kiện ràng buộc biên đồng thời để công suất thu hồi năng lượng cơ học đạt cực đại ($P_{max}$):

  1. Điều kiện 1 (Cộng hưởng tần số): Tần số dao động riêng của hệ phao $\omega_0 = \sqrt{\frac{k_{hyd}}{m + m_{add}}}$ phải trùng với tần số góc của sóng tới $\omega$.
  2. Điều kiện 2 (Tương thích trở kháng cản): Hệ số cản điện từ của máy phát tuyến tính $b_{pto}$ phải bằng đúng hệ số cản bức xạ thủy động học của sóng $b_{hyd}$ ($b_{pto} = b_{hyd}$).
  3. Điều kiện 3 (Đồng pha dao động): Độ lệch pha giữa lực kích thích của sóng $F_{ex}(t)$ và vận tốc dao động của phao $\dot{z}(t)$ phải bằng 0 ($\Delta \phi = 0$).

Khung phân tích độc đáo

Khung phân tích của luận án thể hiện tính liên ngành sâu sắc khi tích hợp đồng thời 4 trụ cột lý thuyết:

  • Cơ học thủy khí và Thuyết sóng Airy: Mô tả trường vận tốc thế, áp suất động và dòng năng lượng sóng $P = \frac{1}{8} \rho g H^2 C_g$ (với $\rho = 1025\text{ kg/m}^3$, $C_g$ là vận tốc nhóm sóng).
  • Cơ học dao động công trình biển: Phân tích tương tác động lực học giữa phao nổi hình học phức tạp và trường sóng tự do.
  • Điện từ học và Biến đổi cơ điện: Mô hình hóa máy phát điện đồng bộ tuyến tính nam châm vĩnh cửu (PMLSG) dựa trên định luật cảm ứng Faraday và định luật Lorentz.
  • Khoa học vật liệu Polymer biển: Đánh giá độ bền kéo, mô đun đàn hồi và độ suy thoái lão hóa dưới bức xạ cực tím (UV) của nhựa HDPE trong môi trường nước mặn.

Điều kiện biên xác định: Giới hạn mớn nước tĩnh của phao cầu được kiểm soát chặt chẽ trong khoảng $1/2 \le d/2R \le 3/4$ (với $R$ là bán kính phao cầu). Luận án chứng minh rằng nếu mớn nước $<1/2$, phao dễ bị nhấc bổng khỏi mặt sóng gây va đập cơ học; nếu mớn nước $>3/4$, phao bị chìm sâu làm giảm đáng kể biên độ dao động nhấp nhô và công suất thu hồi.

Phương pháp nghiên cứu tiên tiến

Thiết kế nghiên cứu

Luận án tuân thủ triết lý nghiên cứu Thực chứng luận (Positivism), kết hợp chặt chẽ giữa mô hình hóa toán học giải tích, mô phỏng số động lực học chất lưu (Computational Fluid Dynamics - CFD) và kiểm chứng thực nghiệm vật lý trong phòng thí nghiệm. Thiết kế nghiên cứu đa cấp độ (Multi-level design) được tiến hành qua các bước logic:

[Số liệu hải văn Phan Thiết 2018] 
       │
       ▼
[Mô hình toán giải tích & Tiêu chuẩn Froude-Reynolds]
       │
       ▼
[Mô phỏng CFD 3D ANSYS CFX (CEL Language)] ◄───► [Hiệu chỉnh tham số mô hình]
       │
       ▼
[Chế tạo kênh tạo sóng & Máy phát tuyến tính PTN]
       │
       ▼
[Thực nghiệm thu hồi điện năng & Nạp siêu tụ]
       │
       ▼
[Kiểm chứng 3 điều kiện ràng buộc & Đề xuất Ballast]

Quy trình nghiên cứu rigorous

  1. Thiết kế và chế tạo kênh tạo sóng đồng dạng: Hệ thống kênh tạo sóng phòng thí nghiệm được tính toán thiết kế dựa trên tiêu chuẩn đồng dạng Froude ($Fr_m = Fr_p \Rightarrow \frac{V_m}{\sqrt{g L_m}} = \frac{V_p}{\sqrt{g L_p}}$) nhằm đảm bảo sự tương đồng về lực quán tính và lực trọng trường giữa mô hình và thực tế. Cơ cấu tạo sóng sử dụng khối hình nêm chuyển động tịnh tiến được dẫn động bởi động cơ giảm tốc điều khiển biến tần, hệ thống trục vít me bi và thanh trượt dẫn hướng tuyến tính, cho phép thay đổi biên độ lệch tâm ($e$) và tần số góc ($\omega$) để tạo ra các dạng sóng đơn hình Sine có bước sóng $\lambda$ và chiều cao sóng $H$ biến thiên tương thích với số liệu thực tế tại Phan Thiết.

  2. Thiết bị đo lường và giao tiếp dữ liệu: Quy trình thu thập dữ liệu sử dụng hệ thống cảm biến quang học và cảm biến siêu âm chuyên dụng để đo chính xác biên độ sóng mặt nước và độ dịch chuyển tức thời của phao. Tín hiệu điện áp $U(t)$ và dòng điện $I(t)$ sinh ra từ máy phát tuyến tính được thu nhận thông qua Card giao tiếp dữ liệu tốc độ cao (I/O Card), kết nối trực tiếp với máy tính phân tích.

+---------------------------------------------------------------------------------------------------+
|                        BẢNG ĐỐI SOÁT ĐỒNG DẠNG THỦY ĐỘNG LỰC HỌC                                 |
+----------------------+--------------------+-----------------------+-------------------------------+
| THÔNG SỐ VẬT LÝ      | KÝ HIỆU / ĐƠN VỊ   | GIÁ TRỊ THỰC TẾ (PROTOTYPE)| GIÁ TRỊ MÔ HÌNH (MODEL LAB)   |
+----------------------+--------------------+-----------------------+-------------------------------+
| Chiều cao sóng ($H$) | $m$                | $0.40 - 1.50$         | $0.05 - 0.20$                 |
| Chu kỳ sóng ($T$)    | $s$                | $2.00 - 10.00$        | $0.80 - 2.50$                 |
| Tiêu chuẩn Froude    | $Fr = V/\sqrt{gL}$ | Bằng nhau ($Fr_p$)    | Bằng nhau ($Fr_m = Fr_p$)     |
| Vật liệu phao        | -                  | Nhựa cứng HDPE        | HDPE nguyên sinh gia cường    |
| Mô đun đàn hồi       | $GPa$              | $1.69$                | $1.69$                        |
| Khối lượng riêng     | $kg/m^3$           | $958.50$              | $958.50$                      |
| Mạch lưu trữ         | -                  | Ắc quy / Siêu tụ DC   | Mạch nắn Diode + Siêu tụ      |
+----------------------+--------------------+-----------------------+-------------------------------+

  1. Chế tạo hệ thống chuyển đổi cơ - điện tuyến tính: Bộ biến đổi năng lượng gồm cụm phao cầu HDPE đường kính tiêu chuẩn liên kết với trục dẫn động con trượt mang các khối nam châm vĩnh cửu cực mạnh NdFeB bố trí xen kẽ cực từ. Khối stator gồm hệ thống cuộn dây đồng quấn đa lớp với bước cực tối ưu hóa từ trường. Năng lượng điện xoay chiều (AC) tạo ra được chỉnh lưu qua mạch cầu Diode tổn hao thấp và tích trữ vào khối siêu tụ điện công dung cao (Supercapacitors).

  2. Kỹ thuật mô phỏng số (CFD): Sử dụng phần mềm ANSYS CFX với việc tích hợp ngôn ngữ biểu thức CEL (CFX Expression Language) để thiết lập chuyển động tương tác chất lưu - vật thể rắn (Fluid-Structure Interaction - FSI). Mô hình lưới động (Dynamic Mesh) và mô hình rối $k-\epsilon$ hoặc SST được áp dụng để giải hệ phương trình Navier-Stokes trung bình Reynolds (RANS), nắm bắt chính xác hiện tượng tạo sóng, lực cản nhớt và lực bức xạ phản xạ tác dụng lên bề mặt phao cầu.

Data và phân tích

Dữ liệu đầu vào hải văn được trích xuất từ trạm đo thực nghiệm vùng biển Phan Thiết năm 2018, thể hiện rõ chu kỳ biến thiên theo 12 tháng:

  • Giai đoạn gió mùa Đông Bắc (Tháng 11 đến Tháng 2 năm sau): Gió mạnh, chu kỳ sóng trung bình $T \approx 6.0 - 10.0\text{ s}$, chiều cao sóng $H \ge 1.5\text{ m}$, năng lượng sóng đạt xấp xỉ $10\text{ kW/m}$.
  • Giai đoạn chuyển tiếp và gió mùa Tây Nam (Tháng 5 đến Tháng 10): Gió yếu hơn, chu kỳ sóng giảm xuống $T < 6\text{ s}$ (điển hình tháng 5 đạt $T = 3.22\text{ s}$), chiều cao sóng $H < 1.0\text{ m}$.

Các bài toán mô phỏng và thực nghiệm được đối soát liên tục nhằm kiểm tra độ vững chắc (Robustness checks) qua ba kịch bản vận hành:

  • Kịch bản A: Hệ phao hoạt động tự do không kiểm soát (không thỏa 3 điều kiện ràng buộc).
  • Kịch bản B: Hệ phao có tần số cộng hưởng nhưng không phối hợp trở kháng cản điện từ ($b_{pto} \neq b_{hyd}$).
  • Kịch bản C: Hệ phao thỏa mãn tối ưu đồng thời cả 3 điều kiện ràng buộc động lực học.

Phát hiện đột phá và implications

Những phát hiện then chốt

+----------------------------------------------------------------------------------------------------+
|                         BỐN PHÁT HIỆN ĐỘT PHÁ CỦA CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU                            |
+----------------------------------------------------------------------------------------------------+
| [1] PHAO CẦU TỐI ƯU CƠ HỌC                                                                         |
|     Lực ngang F_x = 0; 100% lực tác dụng thẳng đứng F_z đi qua tâm phao.                           |
|     Triệt tiêu ứng suất cắt và ma sát trượt cơ cấu dẫn hướng.                                      |
+----------------------------------------------------------------------------------------------------+
| [2] VẬT LIỆU HDPE KHÁNG BIỂN VƯỢT TRỘI                                                             |
|     E = 1.69 GPa, độ bền kéo 28.9 MPa, khối lượng riêng 958.5 kg/m3.                               |
|     Bổ sung muội than chống thoái hóa tia UV; tuổi thọ vận hành > 20 năm.                         |
+----------------------------------------------------------------------------------------------------+
| [3] HIỆU SUẤT KHUẾCH ĐẠI KHI THỎA 3 ĐIỀU KIỆN RÀNG BUỘC                                           |
|     Tỷ số biên độ dao động phao / sóng đạt cực đại khi omega_0 = omega_w và b_pto = b_hyd.         |
|     Năng lượng nạp siêu tụ tăng vọt so với hệ không điều khiển.                                   |
+----------------------------------------------------------------------------------------------------+
| [4] GIẢI PHÁP BALLAST NƯỚC ĐỘNG TỰ THÍCH ỨNG                                                       |
|     Bơm/xả nước dằn trong phao để thay đổi khối lượng m và mớn nước (1/2 <= d/2R <= 3/4).          |
|     Duy trì cộng hưởng liên tục trong cả 2 mùa gió Đông Bắc và Tây Nam.                           |
+----------------------------------------------------------------------------------------------------+

  1. Tính ưu việt thủy động lực học tuyệt đối của phao cầu: Khác với phao hình trụ, phao nón hay phao tulip (vốn luôn chịu mô men lật và thành phần lực ngang $F_x$ đáng kể gây kẹt cơ cấu trượt tuyến tính), phao hình cầu tạo ra sự phân bố áp suất thủy tĩnh đối xứng hoàn hảo. Tổng hợp lực thủy tĩnh luôn đi qua tâm hình học và hướng thẳng đứng lên trên ($F_x = 0, F_y = 0, F_z = F_{Archimedes}$). Đồng thời, biên dạng cầu trơn nhẵn giúp giảm thiểu lực cản phản xạ sóng $F_r$, ngăn ngừa hiện tượng tập trung ứng suất cục bộ và nâng cao độ bền mỏi của kết cấu.

  2. Xác lập đặc tính vật liệu tối ưu cho môi trường biển Việt Nam: Kết quả kiểm tra cơ tính và độ bền môi trường khẳng định nhựa HDPE (High-Density Polyethylene) là vật liệu hoàn hảo nhất để chế tạo phao hấp thu: mô đun đàn hồi đạt $1.69\text{ GPa}$, độ bền kéo $28.9\text{ MPa}$, khối lượng riêng nhỏ ($958.5\text{ kg/m}^3 < \rho_{nuoc} = 1025\text{ kg/m}^3$), hoàn toàn trơ hóa học trong môi trường nước biển mặn. Khi kết hợp phụ gia hạt muội than (carbon black), vật liệu loại bỏ hoàn toàn hiện tượng quang hóa bẻ gãy mạch polymer do tia cực tím (UV), bảo đảm tuổi thọ hoạt động trên 20 năm và có khả năng tái chế $100%$—vượt trội hơn hẳn so với bọt xốp Polyurethane (PUR) không thể tái chế hay kim loại dễ bị ăn mòn điện hóa.

  3. Bằng chứng thực nghiệm về hiệu suất khi thỏa mãn 3 điều kiện ràng buộc: Số liệu thực nghiệm tại chương 4 và chương 5 chứng minh rằng: khi hệ thống hoạt động ở trạng thái thỏa mãn 3 điều kiện ràng buộc động lực học (Kịch bản C), tỷ số giữa biên độ dao động của phao và biên độ sóng tới ($z_0 / A$) đạt giá trị cực đại. Hiệu điện thế xoay chiều đỉnh sinh ra trên các cuộn dây máy phát tuyến tính tăng rõ rệt, đường cong điện áp nạp vào bộ siêu tụ điện đạt độ dốc lớn nhất và tích trữ mức năng lượng điện hữu ích vượt trội so với trường hợp hệ phao có kích thước ngẫu nhiên không qua tối ưu.

  4. Đột phá công nghệ: Cơ chế phao thay đổi thể tích nước dằn (Dynamic Water Ballast): Để giải quyết nghịch lý sóng biển Việt Nam thay đổi tần số liên tục theo tháng (mùa gió Đông Bắc $T \approx 10\text{ s}$, mùa gió Tây Nam $T < 6\text{ s}$), tác giả đề xuất giải pháp công nghệ phao cầu tích hợp khoang chứa nước dằn có van bơm/xả tự động. Bằng cách thay đổi lượng nước bơm vào trong lòng phao, khối lượng danh định $m$ của phao được điều chỉnh chủ động, từ đó dịch chuyển tần số dao động riêng $\omega_0$ bám sát tần số sóng thực tế $\omega_{wave}$, duy trì trạng thái cộng hưởng quanh năm mà không cần thay thế phần cứng.

Implications đa chiều

  • Về mặt lý thuyết: Mở rộng lý thuyết điều khiển dao động công trình thủy sang lĩnh vực máy phát điện tuyến tính bước sóng ngắn, cung cấp hệ phương trình động lực học chuẩn hóa cho các nghiên cứu WEC điểm hấp thu trong vùng biển kín.
  • Về mặt phương pháp luận: Thiết lập quy trình chuẩn mực về thiết kế kênh tạo sóng đồng dạng Froude kết hợp mô phỏng CFD-CEL lưới động và kiểm chuẩn thực nghiệm khép kín cơ - điện.
  • Về mặt ứng dụng thực tiễn: Cung cấp giải pháp trạm nguồn điện độc lập, gọn nhẹ, lắp đặt linh hoạt tại các phao báo hiệu hàng hải, trạm quan trắc hải văn và cung cấp điện sinh hoạt, chiếu sáng phụ trợ cho tàu cá khai thác thủy sản xa bờ của ngư dân Việt Nam.
  • Về mặt chính sách: Cung cấp luận cứ khoa học thực chứng hỗ trợ các bộ ngành hiện thực hóa mục tiêu chuyển dịch năng lượng xanh theo Nghị quyết 36-NQ/TW về Chiến lược phát triển bền vững kinh tế biển Việt Nam đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2045.

Limitations và Future Research

Nhằm duy trì tính khách quan và chuẩn mực học thuật, luận án thẳng thắn chỉ ra bốn giới hạn nghiên cứu chính:

  1. Mô hình sóng phòng thí nghiệm: Các thí nghiệm chủ yếu thực hiện trên sóng đơn hình Sine điều hòa đơn sắc; chưa khảo sát đầy đủ phổ sóng ngẫu nhiên thực tế (như phổ JONSWAP hay Pierson-Moskowitz) xuất hiện trong các điều kiện thời tiết phức tạp hoặc biển động dữ dội.
  2. Quy mô kênh tạo sóng: Kích thước hình học của kênh sóng phòng thí nghiệm bị giới hạn bởi hiệu ứng thành bồn (wall effect) và sự phản xạ sóng ở cuối kênh, chưa mô phỏng trọn vẹn không gian biển vô hạn 3D ngoài khơi.
  3. Đặc tính tổn hao điện từ: Mô hình tính toán máy phát tuyến tính chưa tính toán chi tiết hiện tượng tổn hao do dòng điện xoáy Foucault trong lõi thép và suy giảm từ tính của nam châm vĩnh cửu NdFeB theo thời gian dưới tác động của nhiệt độ môi trường biển.
  4. Yếu tố thủy triều: Mặc dù đã đề xuất phương án thích ứng thủy triều trên lý thuyết, mô hình thực nghiệm bồn sóng chưa tích hợp cơ cấu thay đổi mực nước nền tự động theo chu kỳ triều lên - triều xuống.

Chương trình nghiên cứu 10 năm tiếp theo (Future Research Agenda):

  • Ngắn hạn (1-3 năm): Phát triển thuật toán điều khiển tối ưu hóa thích ứng thời gian thực (Real-time Adaptive Latching / Declutching Control) nhằm cưỡng bức phao dao động đồng pha với sóng ngẫu nhiên mà không cần can thiệp cơ khí phức tạp.
  • Trung hạn (3-5 năm): Nghiên cứu mô hình mảng phao tương tác thủy động học (WEC Array/Farm) gồm nhiều phao cầu liên kết nhằm triệt tiêu dao động lẫn nhau và nhân bội công suất phát điện tại các trạm đảo tiền tiêu (như Côn Đảo, Phú Quý, Trường Sa).
  • Dài hạn (5-10 năm): Chế tạo mẫu thử nghiệm công nghiệp (Pilot scale $5 - 10\text{ kW}$) thả nổi thực tế ngoài khơi bờ biển Bình Thuận - Ninh Thuận, tích hợp trọn vẹn hệ thống lai ghép Năng lượng sóng - Điện mặt trời nổi (Hybrid Wave-Solar Platform) kết nối lưới điện vi mô (Microgrid) phục vụ phát triển kinh tế biển bền vững.

Tác động và ảnh hưởng

+----------------------------------------------------------------------------------------------------+
|                         CÁC TRỤ CỘT TÁC ĐỘNG VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA LUẬN ÁN                              |
+----------------------------------------------------------------------------------------------------+
| HỌC THUẬT QUỐC GIA & QUỐC TẾ                                                                       |
| - Tiên phong đặt nền tảng tính toán hệ WEC tuyến tính dẫn động trực tiếp tại Việt Nam.              |
| - Dự báo tạo nguồn trích dẫn quan trọng cho các công bố chuyên ngành Cơ khí động lực & Biển.     |
+----------------------------------------------------------------------------------------------------+
| CHUYỂN DỊCH NGÀNH CÔNG NGHIỆP TÀU THỦY & THỦY SẢN                                                 |
| - Thay thế nguồn phát Diesel phụ trợ trên tàu cá bằng năng lượng sóng xanh.                        |
| - Cắt giảm chi phí nhiên liệu, kéo dài chu kỳ bám biển đánh bắt của ngư dân.                      |
+----------------------------------------------------------------------------------------------------+
| QUẢN TRỊ NĂNG LƯỢNG & BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG BIỂN                                                      |
| - Triệt tiêu hàng ngàn tấn phát thải CO2 mỗi năm từ phương tiện hàng hải quy mô nhỏ.              |
| - Góp phần thực thi Cam kết phát thải ròng bằng "0" (Net Zero 2050) của Chính phủ Việt Nam.       |
+----------------------------------------------------------------------------------------------------+
  • Tác động học thuật: Công trình là tài liệu tham khảo học thuật nền tảng cho các nhóm nghiên cứu thuộc chuyên ngành Kỹ thuật Cơ khí, Cơ học Lưu chất, Kỹ thuật Hàng hải và Năng lượng Tái tạo tại các trường đại học khối kỹ thuật trong cả nước. Mô hình toán và dữ liệu thực nghiệm cung cấp độ tin cậy cao cho các phân tích so sánh quốc tế về thiết bị thu hồi sóng năng lượng thấp.
  • Tác động công nghiệp và hàng hải: Mở ra hướng đi mới cho ngành chế tạo thiết bị phụ trợ hàng hải trong nước. Việc thương mại hóa hệ phao tuyến tính công suất nhỏ sẽ hỗ trợ trực tiếp hàng vạn tàu thuyền đánh cá ven biển tự chủ nguồn năng lượng vận hành thiết bị định vị GPS, máy liên lạc tầm xa VHF và hệ thống chiếu sáng ban đêm.
  • Tác động môi trường và xã hội: Giảm thiểu nguy cơ ô nhiễm dầu tràn cục bộ do sử dụng máy phát điện chạy dầu diesel trên các vùng nước nông ven bờ, bảo tồn hệ sinh thái rạn san hô và nguồn lợi thủy hải sản ven biển.

Đối tượng hưởng lợi

  1. Nghiên cứu sinh và Giới học thuật (Doctoral & Senior Academics): Thừa hưởng khung mô hình toán học giải tích hoàn chỉnh, bộ tham số tương tác thủy động lực học - cơ điện và phương pháp luận đồng dạng Froude để mở rộng sang các nghiên cứu về mảng phao nổi đa hướng hoặc dao động phi tuyến bậc cao.
  2. Kỹ sư R&D và Doanh nghiệp chế tạo thiết bị biển (Industry R&D): Tiếp cận giải pháp thiết kế cơ khí chi tiết, bản vẽ nguyên lý cơ cấu kênh sóng, thông số cuộn dây - nam châm máy phát tuyến tính và công nghệ xử lý vật liệu HDPE gia cường chống tia cực tím để thương mại hóa sản phẩm phao hàng hải thông minh.
  3. Cộng đồng Ngư dân và Doanh nghiệp khai thác thủy sản: Được hưởng lợi trực tiếp từ giải pháp cung cấp điện sạch miễn phí trên biển, giảm bớt gánh nặng chi phí mua nhiên liệu xăng dầu ngày càng đắt đỏ, nâng cao độ an toàn và kéo dài thời gian hoạt động trong các chuyến hải trình dài ngày.
  4. Cơ quan Hoạch định Chính sách và Quản lý Nhà nước: Các cơ quan quản lý (Cục Biển và Hải đảo, Cục Hàng hải Việt Nam, Bộ Tài nguyên và Môi trường) có căn cứ khoa học vững chắc để xây dựng quy hoạch không gian biển, ban hành tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia về thiết bị năng lượng tái tạo biển và phân bổ ngân sách đầu tư cho các trạm năng lượng sạch hải đảo.

Câu hỏi chuyên sâu

1. Đâu là đóng góp lý thuyết độc đáo nhất của luận án giúp phân biệt với các nghiên cứu quốc tế trước đây?

Trả lời: Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất là việc thiết lập và chứng minh toán học hệ 3 điều kiện ràng buộc động lực học đồng thời (cộng hưởng tần số $\omega_0 = \omega$, tương thích trở kháng cản điện từ $b_{pto} = b_{hyd}$, và đồng pha dao động $\Delta \phi = 0$) chuyên biệt cho hệ WEC tuyến tính phao cầu ngập trong dải $1/2 \le d/2R \le 3/4$. Trước đây, các nghiên cứu quốc tế (như Vantorre et al., 2004; Babarit et al., 2012) chủ yếu tối ưu hóa hình học phao cố định trong điều kiện sóng đại dương có năng lượng lớn ($>40\text{ kW/m}$). Luận án đã giải quyết bài toán tối ưu hóa động cho vùng biển sóng thấp ($8\text{ kW/m}$) và đề xuất thành công mô hình giải tích cho phép tích hợp cơ chế thay đổi khối lượng phao động.

2. Sự đổi mới về phương pháp luận nghiên cứu (Methodology Innovation) được thể hiện như thế nào khi so sánh với các công trình đi trước?

Trả lời: So với công trình của Đặng Thế Ba và cộng sự (chủ yếu dựa trên mô phỏng máy phát lý thuyết) hay nghiên cứu của Shadman et al. (2018) (chỉ mô phỏng thủy động đơn thuần), phương pháp luận của luận án mang tính toàn diện vượt trội:

  • Thiết kế bồn tạo sóng thực nghiệm đồng dạng Froude hoàn chỉnh với cơ cấu tạo sóng hình nêm điều khiển biến tần tự động.
  • Kết hợp mô phỏng 3D FSI trên ANSYS CFX sử dụng ngôn ngữ biểu thức CEL tùy biến để giải quyết hiện tượng dao động phi tuyến của mặt tự do.
  • Đo kiểm thực chứng khép kín từ dao động cơ học của phao $\rightarrow$ chuyển động con trượt nam châm $\rightarrow$ hiệu điện thế cảm ứng $\rightarrow$ mạch chỉnh lưu cầu Diode và quá trình nạp năng lượng thực tế vào bộ siêu tụ điện.
+----------------------------------------------------------------------------------------------------+
|                         BẢNG SO SÁNH ĐỔI MỚI PHƯƠNG PHÁP LUẬN                                     |
+-----------------------------------+-----------------------------------+----------------------------+
| CÔNG TRÌNH TRƯỚC ĐÂY              | PHƯƠNG PHÁP CỦA HỌC GIẢ ĐI TRƯỚC  | PHƯƠNG PHÁP LUẬN CỦA LUẬN ÁN|
+-----------------------------------+-----------------------------------+----------------------------+
| Đặng Thế Ba và CS (2016-2018)     | Mô phỏng toán học máy phát rời rạc| Tích hợp Thủy động - Cơ - Điện|
| Shadman et al. (2018)             | Mô phỏng CFD thủy động thuần túy  | CFD-CEL kết hợp Kênh tạo sóng|
| Pelamis / Vantorre (2004-2012)    | Thử nghiệm cơ cấu phi tuyến quay  | Hệ tuyến tính trực tiếp + Siêu tụ|
+-----------------------------------+-----------------------------------+----------------------------+

3. Phát hiện nào trong quá trình thực nghiệm mang tính bất ngờ nhất và được giải thích bằng lý thuyết ra sao?

Trả lời: Phát hiện bất ngờ nhất là: Phao hình cầu với tỷ lệ ngập $1/2$ đến $3/4$ không chỉ triệt tiêu toàn bộ thành phần lực ngang làm tăng tuổi thọ ổ trượt, mà còn làm suy giảm lực cản bức xạ phản xạ sóng ($F_r$) xuống mức thấp nhất so với các dạng phao nón, phao trụ hay phao tulip. Ban đầu, giả định kỹ thuật cho rằng phao dạng nón lõm hoặc tulip sẽ đón sóng và thu được động năng lớn hơn. Tuy nhiên, kết quả thực nghiệm và mô phỏng áp suất cho thấy biên dạng cong trơn của hình cầu giúp trường áp suất thủy tĩnh phân bố đẳng hướng đều đặn qua tâm, hạn chế tối đa sự hình thành các xoáy cuộn tiêu tán năng lượng ở đáy phao, từ đó giúp con trượt tịnh tiến chuyển động mượt mà và chuyển hóa công suất sang máy phát với hiệu suất cao hơn hẳn.

4. Giao thức lặp lại thí nghiệm (Replication Protocol) có được cung cấp đầy đủ và khả thi không?

Trả lời: Luận án cung cấp chi tiết toàn bộ thông số kỹ thuật cho phép tái lập thí nghiệm hoàn toàn:

  • Bản vẽ nguyên lý và kích thước kết cấu kênh tạo sóng (chiều dài, chiều rộng, chiều sâu nước).
  • Thông số cơ cấu tạo sóng hình nêm (hành trình vít me bi, tỷ số truyền motor giảm tốc, bảng quan hệ giữa độ lệch tâm $e$, tần số quay RPM và thông số sóng tạo thành tại Phụ lục 1 và 2).
  • Thông số cuộn dây (đường kính dây đồng, số vòng quấn, bước cực), kích thước và từ tính nam châm vĩnh cửu NdFeB.
  • Sơ đồ mạch điện chỉnh lưu cầu Diode và thông số nạp xả của khối siêu tụ điện tại Phụ lục 3.

5. Lộ trình nghiên cứu và ứng dụng 10 năm tới có tính khả thi kỹ thuật như thế nào?

Trả lời: Lộ trình 10 năm được xây dựng theo từng nấc thang công nghệ rõ ràng (Technology Readiness Level - TRL từ TRL 3 lên TRL 7-8):

  • Giai đoạn 1 (TRL 4): Hoàn thiện mô hình điều khiển thông minh tự động bơm xả nước dằn bằng vi điều khiển nhúng công suất cực thấp trên kênh sóng phòng thí nghiệm.
  • Giai đoạn 2 (TRL 5-6): Chế tạo module phao cầu thương mại đường kính $1.5 - 2.0\text{ m}$, lắp đặt thử nghiệm thực địa tại khu vực biển đảo Phú Quý để cấp điện cho hệ thống đèn hoa tiêu và thiết bị đo hải văn.
  • Giai đoạn 3 (TRL 7-8): Xây dựng trạm phát điện sóng biển hỗn hợp quy mô $50 - 100\text{ kW}$ tích hợp tấm pin mặt trời nổi, hòa vào lưới điện microgrid phục vụ hậu cần nghề cá và khu dân cư ven biển miền Trung.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Hà Phương là một công trình nghiên cứu khoa học nghiêm túc, mẫu mực và mang tính đột phá cao trong lĩnh vực Kỹ thuật Cơ khí và Năng lượng Tái tạo biển tại Việt Nam. Bằng việc kết hợp nhuần nhuyễn giữa lý thuyết cơ học thủy khí, động lực học vật thể nổi, mô phỏng số 3D tiên tiến và thực nghiệm vật lý chặt chẽ, luận án đã đạt được 6 đóng góp cốt lõi:

  1. Khái quát hóa toàn diện đặc trưng hải văn năng lượng sóng Việt Nam: Phân tích sâu sắc sự phân hóa mật độ năng lượng theo mùa tại vùng biển Phan Thiết ($8\text{ kW/m}$, thay đổi mạnh từ mùa Đông Bắc sang mùa Tây Nam), chỉ rõ tính không tương thích của các hệ thống WEC phi tuyến cỡ lớn của thế giới và khẳng định tính tất yếu của hệ hấp thu tuyến tính dẫn động trực tiếp cho vùng biển ven bờ nước ta.
  2. Xác lập dạng hình học và vật liệu phao tối ưu: Chứng minh khoa học phao hình cầu chế tạo từ nhựa kỹ thuật HDPE (mô đun đàn hồi $1.69\text{ GPa}$, độ bền kéo $28.9\text{ MPa}$, bổ sung muội than kháng UV) với tỷ lệ ngập $1/2 - 3/4$ là giải pháp lý tưởng nhất giúp triệt tiêu hoàn toàn lực ngang ($F_x = 0$), phân bố đều áp suất thủy tĩnh và tối đa hóa độ bền mỏi cơ học trên 20 năm.
  3. Thiết lập mô hình toán học và 3 điều kiện ràng buộc thu hồi cực đại: Giải quyết trọn vẹn phương trình vi phân dao động của hệ phao - máy phát tuyến tính, xác định chính xác ba điều kiện biên đồng thời (cộng hưởng tần số, tương thích trở kháng cản điện từ và đồng pha dao động) để đạt công suất cơ - điện đỉnh.
  4. Đổi mới phương pháp luận thực nghiệm và mô phỏng số: Thiết kế, chế tạo thành công kênh tạo sóng đồng dạng Froude với cơ cấu tạo sóng hình nêm điều khiển biến tần tự động; ứng dụng thành công ANSYS CFX với ngôn ngữ CEL mô phỏng chính xác hiện tượng tương tác FSI và kiểm chứng hiệu quả nạp điện vào bộ siêu tụ.
  5. Đề xuất giải pháp công nghệ Ballast nước tự thích ứng: Giải quyết triệt để rào cản tần số sóng biến thiên liên tục quanh năm bằng cơ chế bơm/xả nước dằn chủ động trong phao cầu, duy trì trạng thái cộng hưởng liên tục trong cả mùa gió Đông Bắc và Tây Nam.
  6. Mở ra hướng ứng dụng thực tiễn đa mục tiêu: Định hình phương án xây dựng hệ thống cấp nguồn năng lượng sạch tại chỗ phục vụ các phương tiện đánh bắt thủy hải sản, phao báo hiệu hàng hải và các trạm quan trắc hải văn độc lập, đóng góp thiết thực vào chiến lược phát triển kinh tế biển xanh và bảo vệ an ninh chủ quyền biển đảo quốc gia.