Năng lượng thủy triều sẽ thay đổi cả thế giới?
Năng lượng thủy triều có chi phí đắt đỏ là điều mà ai cũng thừa nhận. Nhưng mục tiêu của nó không phải là để cạnh tranh với nguồn năng lượng như gió và mặt trời mà được khai thác để hỗ trợ sự tăng trưởng của năng lượng tái tạo.
Năng lượng thủy triều là gì?
Năng lượng thủy triều là một loại năng lượng tái tạo, được sản sinh bởi sự lên xuống của thủy triều. Vào thế kỉ 20, các kỹ sư đã phát triển nhiều cách để tận dụng chuyển động của sóng biển cũng như hoạt động thủy triều để tạo ra điện năng. Các phương pháp đó đều sử dụng một loại máy phát điện đặc biệt để chuyển đổi năng lượng thủy triều thành điện năng.
Việc khai thác năng lượng thủy triều mở ra một triển vọng lớn, hạn chế tối đa phát thải khí carbonic gây hiệu ứng nhà kính.
Tại Thụy Điển họ đã phát triển một thiết bị để khai thác nguồn năng lượng từ các đại dương. Đó là diều tuabin - dưới nước với phần trên là một chiếc diều, mang theo ở phía dưới một tuabin vận hành nhờ thủy triều (chúng ta sẽ tìm hiểu kĩ hơn về diều tua bin ở phần nguyên lí hoạt động).
Đã có nhiều kịch bản dự báo thiệt hại cho các quốc gia ven biển khi mực nước biển dâng trong bối cảnh toàn cầu gây ngập lụt vùng đất thấp ven biển và hải đảo. Đồng thời hiện nay nguồn nhiên liệu hóa thạch cạn kiệt dần làm giá cả xăng, dầu, khí, than đá ngày càng gia tăng và nguồn dự trữ cũng đang cạn kiệt. Vì thế, các quốc gia trên thế giới trong đó có Việt Nam đã và đang quan tâm đến các nguồn năng lượng tái tạo.
Các công ty quốc tế khai thác điện từ năng lượng thủy triều
Bên kia bờ Đại Tây Dương, có các công ty đang nỗ lực khai thác các dòng hải lưu theo những cách khác nhau để tạo ra năng lượng sạch bền vững.
Ngoài khơi Scotland, công ty Orbital Marine Power vận hành “tuabin thủy triều mạnh nhất trên thế giới”. Không chỉ có kích thước tương đương với một chiếc máy bay chở khách, hình dạng của tuabin cũng giống như một chiếc máy bay với phần trung tâm nổi trên mặt nước và 2 cánh kéo dài xuống 2 bên. Ở đầu của mỗi cánh, cách mặt nước khoảng 18 m là các rotor lớn chuyển động nhờ sóng.
Andrew Scott, giám đốc điều hành của Orbital, nói với CNN: “Năng lượng từ các dòng thủy triều vốn đã quen thuộc với mọi người, đó là động năng, vì vậy nó không quá khác biệt so với gió”. Ông cho biết, công nghệ tạo ra năng lượng này cũng giống như tuabin gió. Nhưng điểm khác biệt chính so với năng lượng gió là sóng triều dễ dự đoán hơn gió. Thủy triều hiếm khi có sự thay đổi lớn về sự lên xuống, đồng thời có thể tính toán trước một cách chính xác hơn.
Scott nói: “Bạn có thể dự đoán những chuyển động trước cả năm hay hàng thập kỉ. Nhưng cũng từ khía cạnh phương hướng, chúng chỉ đến từ hai hướng và gần như là 180 độ”. Trong khi đó, các tuabin gió cần tính đến các hướng gió khác nhau cùng một lúc. Theo Scott, sóng triều cũng có khả năng tạo ra nhiều năng lượng hơn gió.
Công ty cho biết, tuabin của Orbital, thứ được kết nối với lưới điện ở Orkney của Scotland, có thể sản xuất tới 2 megawatt (MW), đủ để cung cấp điện cho 2.000 ngôi nhà mỗi năm.
Scott thừa nhận rằng công nghệ này vẫn chưa hoàn toàn phổ biến và vẫn còn tồn tại một số thách thức, bao gồm chi phí công nghệ đắt đỏ. Tuy nhiên, độ bền vững và tiềm năng của năng lượng thủy triều có thể khiến nó trở thành một công cụ hữu ích trong cuộc chiến chống biến đổi khí hậu. Ông nói: “Ngày càng rõ ràng rằng, một giải pháp đơn giản sẽ không giải quyết được biến đổi khí hậu”.
Khi hoạt động, các cánh của tuabin được thả xuống dưới mặt nước và tạo ra năng lượng từ các dòng hải lưu.
Các tuabin sản xuất điện 24/7
Cách các tuabin của Orbital gần 5.000 km, công ty Verdant Power đang sử dụng công nghệ tương tự để tạo ra năng lượng từ Sông Đông của thành phố New York, gần Đảo Roosevelt. Mặc dù chưa có trên thị trường, các tuabin của Verdant được thiết kế như một phần của dự án thử nghiệm giúp cung cấp điện cho New York. Nhưng thay vì nổi gần mặt nước, chúng được gắn trên khung rồi hạ xuống đáy sông.
Trey Taylor, người sáng lập công ty, mô tả: “Cách tốt nhất để hình dung công nghệ của Verdant Power là tưởng tượng về các tuabin gió dưới nước”. Ông giải thích rằng, các dòng chảy của sông có xu hướng mang lại những lợi thế tương tự như các dòng hải lưu để tạo ra năng lượng.
Ông nói: “Lợi thế của các con sông và hệ thống của chúng tôi là có thể cung cấp điện 24/7”. Gió không phải lúc nào cũng thổi, mặt trời không phải lúc nào cũng chiếu sáng, nhưng các con sông (tùy từng khu vực) có thể chảy 24/7.
Trong suốt 8 tháng, Verdant đã tạo ra đủ điện để cung cấp cho khoảng 60 ngôi nhà. Theo Taylor, một nhà máy điện hoàn thiện xây dựng trên công nghệ của họ có thể sản xuất đủ điện cho 6.000 ngôi nhà. Và theo ước tính của ông, tính khả thi của năng lượng thủy triều trên toàn cầu là rất lớn.
Ông nói: “Tiềm năng về năng lượng từ các con sông trên khắp thế giới là 250 MW, đủ để cung cấp năng lượng cho 250 triệu ngôi nhà trong một năm. Còn rất nhiều cơ hội và chúng tôi thực sự hy vọng các đối thủ cạnh tranh của mình cũng thành công vì lợi ích của ngành”.
Chi phí cho cây dựng và mở rộng hệ thống điện thủy triều
Trở ngại lớn nhất để đạt được mục tiêu đó ở thời điểm hiện tại là chi phí cho việc xây dựng và mở rộng hệ thống điện thủy triều.
Jesse Roberts, Trưởng nhóm Phân tích Môi trường tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Sandia trực thuộc Chính phủ Mỹ: “Việc tạo ra điện từ sóng biển không phải là vấn đề khó khăn. Cái khó ở đây là triển khai nó với chi phí hợp lý để mọi người sẵn sàng trả tiền cho loại năng lượng này thay vì các nguồn năng lượng khác”.
Jesse Roberts bổ sung rằng, chi phí của điện thủy triều tốn kém là bởi việc vận chuyển máy móc và vận hành trên biển. Theo số liệu năm 2019 từ Bộ Năng lượng Mỹ, dự án năng lượng thủy triều thương mại trung bình có chi phí lên tới 280 USD mỗi MW giờ. Theo cơ quan này, năng lượng gió hiện có giá khoảng 20 USD mỗi MW giờ và là “một trong những nguồn năng lượng có giá rẻ nhất hiện nay”.
Năng lượng thủy triều có chi phí đắt đỏ là điều mà ai cũng thừa nhận. Nhưng mục tiêu của năng lượng thủy triều không phải là để cạnh tranh với nguồn năng lượng như gió và mặt trời. Năng lượng này được khai thác là để hỗ trợ sự tăng trưởng của năng lượng tái tạo.
Andrew Scott cho biết: “Mục tiêu của năng lượng mặt trời và gió rõ ràng là dễ đạt được. Nhưng liệu chúng có phải là giải pháp duy nhất không? Có cơ hội cho các giải pháp khác không? Tôi nghĩ khi nguồn năng lượng đã sẵn có và bạn phát triển các công nghệ để khai thác nó, thì hoàn toàn có thể”.
Nguyễn Linh (T/h)
