Đánh thức nguồn năng lượng từ đại dương

Nhiều nước trên thế giới đã sử dụng nguồn năng lượng từ biển, Năm 1966, tại Pháp đã xây dựng một nhà máy điện thủy triều đầu tiên trên thế giới có quy mô công nghiệp với công suất 240 MW, đây là một trong những nhà máy điện thủy triều lớn nhất trên thế giới. Tại Canada đã vận hành một nhà máy 20 MW từ năm 1984, sản xuất 30 triệu kW điện hàng năm. Trung Quốc cũng là một nước rất quan tâm đến nguồn năng lượng sạch, hiện nay Trung Quốc có 7 nhà máy điện thủy triều đang vận hành với tổng công suất 11 MW. Gần đây, Hàn Quốc rất chú trọng khai thác sử dụng năng lượng thủy triều. Một nhà máy điện thủy triều Shiwa có công suất 254 MW được hoàn thành năm 2010; còn tại thành phố Incheon, từ năm 2007 đã xây dựng một nhà máy có công suất 812 MW lớn nhất thế giới, với 32 tổ máy và sẽ đưa vào vận hành năm 2015.

Thế giới đang không ngừng tìm kiếm những nguồn năng lượng mới nhằm thay thế việc sử dụng than đá và các nhiên liệu hóa thạch để sản xuất điện. Và nguồn năng lượng mạnh mẽ đến từ đại dương đang là một trong những niềm hy vọng của các nhà khoa học trên toàn thế giới.

Hiện nay, có khoảng 100 công ty trên toàn thế giới đang nghiên cứu việc chuyển đổi năng lượng từ đại dương thành điện năng. Năng lượng từ đại dương cũng có nhiều tiềm năng hơn năng lượng gió vì nước có tỷ trọng cao hơn không khí. “Nước nặng” được lấy từ trong một thùng nước biển, năng lượng của nó tương đương 400 thùng dầu mỏ tốt nhất. Theo những suy đoán ban đầu, năng lượng do nguồn nước biển vô tận này sản sinh ra đủ dùng cho nhân loại trên 1 tỷ năm. Hay những con sóng, thủy triều, hải lưu... trường tồn với thời gian, đều có thể cung cấp cho nhân loại nguồn năng lượng cực lớn. Công nghệ sản xuất điện từ đại dương được chia thành 2 dạng chính là năng lượng thủy triều và năng lượng sóng.

Việt Nam có diện tích biển khoảng 1 triệu km2, trải dài 3.260 km dọc theo chiều dài đất nước là một yếu tố thuận lợi để phát triển năng lượng từ biển. Theo đánh giá của Ngân hàng Thế giới (World Bank), Việt Nam có thể khai thác được nguồn năng lượng sạch từ biển khơi, nhiều gấp hơn 200 lần sản lượng điện nhà máy thủy điện Sơn La đang khai thác và gấp 10 lần tổng công suất điện dự báo của EVN cho toàn quốc vào năm 2020.

Việt Nam được đánh giá là quốc gia có nhiều tiềm năng để phát triển các nguồn năng lượng từ biển. Với sự gia tăng phát triển kinh tế của Việt Nam khoảng 7% năm và lượng điện tiêu thụ gia tăng khoảng 20% năm, trong khi đó giá dầu, than, khí đốt tăng cao và chủ yếu sẽ phải nhập khẩu nên sẽ gây khó khăn cho an ninh năng lượng quốc gia. Việc bổ sung, đa dạng hóa nguồn năng lượng từ biển là cần thiết phục vụ phát triển bền vững. Chiến lược biển Việt Nam đến năm 2020 đã coi biển có vị trí quan trọng trong phát triển kinh tế. Hội đồng Khoa học ngành biển và Công nghệ biển nước ta đang triển khai xây dựng dự án điều tra cơ bản đánh giá nguồn năng lượng biển. Nước ta có bờ biển dài với hàng ngàn đảo lớn nhỏ nên có thể nói nguồn năng lượng từ sóng biển rất lớn, đặc biệt ở miền Trung và các hải đảo. Đặc biệt, khi Việt Nam quyết định tạm dừng các dự án điện hạt nhân, thì cần thiết phải tìm các nguồn khác thay thế để đáp ứng tăng trưởng về điện.

Tuy nhiên, có nhiều nguyên nhân khách quan khiến việc sử dụng nguồn năng lượng vô tận từ đại dương vào quá trình sản xuất điện năng bị gián đoạn như: việc nước biển làm biến dạng và ăn mòn máy móc; việc cần có những dây cáp đắt tiền ngầm dưới biển để truyền tải điện vào bờ; đặc biệt chi phí đầu tư cho các dự án này đòi hỏi thời gian nghiên cứu lâu dài và cần nhiều vốn. Chính vì thế, khả năng cạnh tranh của năng lượng biển với các nguồn năng lượng thay thế khác còn chưa cao. Dẫu vậy, các nước phát triển trên thế giới vẫn không ngừng tìm tòi, cải tiến công nghệ để khai thác nguồn năng lượng xanh vô tận này.

Đầu tháng 10-2016, ông Philippe Rebboah Chủ tịch kiêm Tổng giám đốc Công ty Blue Shark Power System đã sang Việt Nam để trình bày dự án Blue Shark Power System với các chuyên gia, đối tác về năng lượng tại Việt Nam.

HỆ THỐNG GEM-BLUE SHARK POWER khắc phục được những vấn đề của những công nghệ đại dương truyền thống về cả mặt hiệu quả chi phí và hệ sinh thái thân thiện và an toàn. Cấu trúc “Hàng rào thủy triều” là những mảng rộng hơn của các tubin trục di chuyển chậm mà cho phép dòng nước và sinh vật biển có thể chảy ra thông qua sự tự do và an toàn. Hệ thống này không phụ thuộc vào độ lớn của thủy triều, tạo nên tính khả thi tại nhiều địa điểm hơn các thiết bị khác.

Hệ thống GEM-BLUE SHARK POWER không có giới hạn độ sâu và tối đa hóa năng lượng thu từ một khoảng rộng của các địa điểm, bao gồm cả những khu vực khoảng thủy triều cao và những dòng không có trục xoay. Nó hoạt động như một con diều có thể thu được những nguồn có sẵn tốt nhất của các dòng chảy.
Hệ thống GEM-BLUE SHARK POWER luôn luôn có thể tự chiều chỉnh trực tiếp vào dòng chảy, tối đa hóa khu vực cánh chèo hướng đến dòng chảy nhằm tối đa hóa việc tạo năng lượng. Điều này đồng thời cũng đảm bảo việc kéo và tải được giảm thiểu tối đa.

Mục tiêu của HỆ THỐNG BLUE SHARK POWER là tìm kiếm và chuyển giao các giải pháp công nghệ để sản xuất một dòng chảy đáng kể về năng lượng và giảm thiểu chi phí lắp đặt và chi phí tiếp cận bảo trì. Trong thực tế, công nghệ này là công nghệ tiên tiến nhất hiện nay trong số tất cả các nhà cạnh tranh, và sản xuất năng lượng điện từ đại dương, biển và các dòng sông.

Hầu hết các công nghệ trước đây và hiện đang vận hành đều sử dụng các cấu trúc cố định đáy biển với bề mặt của đại dương, bỏ qua năng lượng của các dòng chảy ở bề mặt giữa. Kích thước của các động cơ to và trọng lượng của chúng lên đến vài trăm tấn. Thiết bị gắn với đáy biến yêu cầu có trọng lực căn cứ lớn hoặc cọc khoan lớn; các thiết bị này cần một dòng chảy mạnh, nhỏ nhất là 3M/S (6 hải lý); trọng lượng căn bản cho mỗi 1MW tubin có thể vượt quá 1000 tấn, hoặc yêu cầu khai thác đáy biển gần 35 mét khối về đá – cực kỳ đắt và tốn thời gian khởi động/hoạt động.

Ngày nay, các thiết bị lớn có sức chứa lên đến 500KWh (0,5 MWh) khi mà chỉ hai đơn vị của HỆ THỐNG GEM-BLUE SHARK POWER (đường kính 3m) có thể sản xuất ra được năng lượng tương tự và chỉ bằng 1 phần chi phí hoạt cho xây dựng, lắp đặt và bảo trì.

GEM-BLUE SHARK POWER SYSTEM không giới hạn độ sâu, và tối đa hóa năng lượng đạt được từ một phạm vi các địa điểm rộng lớn, bao gồm những nơi có những phạm vi thủy triều cao và những dòng ngoài trục - Rất nhiều dạng mỏ neo có thể được sử dụng phụ thuộc vào điều kiện đáy biển. Các giải pháp neo đậu giảm được lực cản so với các cấu trúc cố định, cho phép sử dụng những mỏ neo ít quan trọng hơn. Đối với những đáy biển có nhiều đá, thông thường tại những nơi có thủy triều, những cọc chốt (yêu cầu 10 x đá được khai quật), các vít đá, hoặc các neo trong đất có thể được sử dụng - Không cần các thang máy nặng vì GEM-BLUE SHARK POWER SYSTEM có thể kéo đến hoặc kéo từ điểm, do đó có nhiều tàu nhỏ hơn có thể được sử dụng cho mọi hoạt động - GEM-BLUE SHARK POWER SYSTEM chỉ cần 1,2 m/s (2,5 hải lý/giờ) để tạo ra dung tích năng lượng đáng kể là 90 kWh và 250kWk với mỗi 5 hải lý/giờ. Kích thước của tua bin phải lớn hơn một chút ở các vùng chậm để đạt được 140 kWh với 1,5 m/s (3 knots). Dung tích năng lượng có thể đạt đến 600kWh tại 4 m/s với một máy nhỏ hơn. Nhiều sóng hơn là mạnh, ít hơn là máy móc.
Nhờ các thân máy làm bằng sợi thủy tinh và các tua bin làm bằng sợ các-bon, không có thành phần nào bằng kim loại, trừ những máy phát điện bên trong, nên mỗi đơn vị của GEM-BLUE SHARK POWER SYSTEM chỉ nặng 40 tấn. Những hệ thống này 100% thân thiện với môi trường. GEM-BLUE SHARK POWER SYSTEM có thể được lắp đặt hầu hết ở mọi nơi mà không cần một quy trình nặng nhọc bởi vì nó là thiết bị nổi. Con người có thể đạt được năng lượng điện và kiểm soát hệ thống trên bề mặt tại các điểm hoặc một khi GEM-BLUE SHARK POWER SYSTEM được kéo vào nơi được che chắn. Động cơ này có thể khai thác năng lượng với định mức 250 - 1000 kW dựa theo tốc độ của dòng nước tại địa điểm đã được chọn.

Động cơ này được đặt tại vị trí giữa bề mặt và tầng nước giữa của đại dương ở độ sâu thích hợp (từ 20 đến 60 m), tự điều chỉnh vào dòng nước không phụ thuộc hướng. Blue Shark là một hệ thống biến đổi năng lượng dòng thủy triều đại dương, sử dụng hai tua bin nước trục ngang được gắn trên bề mặt của một kết cấu hỗ trợ dưới nước. Hê thống được hỗ trợ bởi kết cấu nổi của thiết bị và được cột vào đáy biển bằng dây neo. Hai máy phát điện không đồng bộ được lắp đặt trên tàu và được gắn trên các trục tua bin thông qua một hộp số. Mỗi máy phát được kiểm soát bằng biện bởi các máy đổi điện, cho cả các mục đích kết nối điện lưới và để đạt điều kiện làm việc tối ưu với các tốc độ hiện tại khác nhau. Những kết nối năng lượng được cung cấp thông qua một dây cab điện, dọc theo dây neo và được kéo dài cho đến điểm kết nối điện lưới trên bờ. Ba tuabin cánh được phát triển và thiết kế để đạt được tính hiệu quả cao trong phạm vi những điều kiện hoạt động tương đối lớn, sử dụng hình dạng phần cách máy bay được thiết kế đặc biệt. Một bộ khuếch tán được đặt xung quanh mỗi tua bin và cho phép nâng cao quá trình chuyển đổi năng lượng, tăng khối lượng chảy thông qua việc tuabin quét qua vùng.

Một trong những tính năng chính của hệ thống là khả năng tự định hướng, đặc biệt hữu dụng đối với dòng nước ngược, như là dòng thủy triều. Trong quá trình hoạt động, độ sâu hoạt động hiệu quả và chỉ dẫn hệ thống thay đổi theo tốc độ và hướng dòng chảy như là một hệ quả của sự cân bằng giữa các lực đẩy tác động lên tua bin, những lực kéo thủy lực và lực nổi tác động lên hệ thống.

Ông Philippe Rebboah cho biết, hiện nay, Blue Shark Power System là công nghệ duy nhất đem lại hiệu quả cao bảo hành chi phí thấp, dễ vận hành và 100% thân thiện môi trường, khác với những công nghệ khác phức tạp đắt đỏ, bảo hành cao. Sau khi hoàn thành dự án sản xuất điện bằng công nghệ mới GEM-BLUE SHARK POWER SYSTEM với công suất 50MW dự kiến đặt ở miền Nam Việt Nam, Công ty Blue Shark Power System sẽ xây dựng nhà máy sản xuất và lắp ráp ở Việt Nam để cung cấp cho cả Châu Á. Blue Shark Power System sẽ hợp tác với 2 Công ty Nhật Bản và Canada xây dựng hệ thông lưu điện để phân phối 100% thời gian (24 giờ).