Đại dương tràn trề một nguồn năng lượng ít người khai thác, được dự đoán sẽ nắm phần then chốt trong cách mạng năng lượng toàn cầu

Ngồi trên chiếc thuyền chở khách nhỏ cách Kirkwall, Orkney, khoảng 8,7 hải lý về phía bắc, nơi Đại Tây Dương giao với Biển Bắc, một công trình màu vàng khổng lồ trên biển sẽ dần dần hiện ra trước mắt. Đây là tuabin năng lượng thuỷ triều mạnh nhất thế giới O2 của Orbital Marine Power. Bóng của tuabin thuỷ triều nhanh chóng khiến cho con tàu trở nên nhỏ bé.

Hiện tại, tuabin của máy phát điện được nâng lên khỏi mặt nước để bảo trì. Rất khó để hình dung kích thước to lớn của cỗ máy cho đến khi một công nhân xuất hiện. Người này trông y hệt như một chiếc que nhỏ bên cạnh tuabin khổng lồ.

Orkney được chọn làm trụ sở của Trung tâm Năng lượng Biển châu Âu (EMEC) vì có thuỷ triều và sóng mạnh, kết hợp với mạng lưới năng lượng. Nơi đây đã trở thành trung tâm đổi mới năng lượng thuỷ triều.

Cùng với công ty Orbital của Scotland, công ty Magallanes có trụ sở tại Tây Ban Nha cũng đang thử nghiệm tại EMEC. Trong khi đó, công ty Aquantis của Mỹ vừa đăng ký chương trình demo kéo dài 6 tháng.

Năng lượng thuỷ triều mặc dù chưa được thương mại hoá rộng rãi nhưng được nhiều người coi là ranh giới mới cho năng lượng tái tạo toàn cầu. Đây là nguồn năng lượng tái tạo duy nhất có tác động từ lực hấp dẫn của Mặt Trăng lên Trái Đất.

Giáo sư AbuBakr Bahaj, người đứng đầu bộ phận năng lượng và biến đổi khí hậu tại Đại học Southamptonm cho biết: "Không giống như các nguồn năng lượng tái tạo khác, chẳng hạn như mặt trời hoặc gió, các dòng thủy triều có thể dự đoán được và liên tục".

Tuabin O2 của Orbital tại khu vực thử nghiệm của EMEC. Ảnh: Orbital Marine Power.

Việc khai thác sức mạnh từ những con sóng có thể được thực hiện theo 3 cách. Cách đầu tiên là đập thuỷ triều. Trong đó, các tuabin được gắn vào một bức tường giống một con đập. Cách thứ hai là đầm phá thuỷ triều, nơi một vùng nước được bao bọc bởi một hàng rào tương tự như đập. Dòng thuỷ triều thì là nơi mà tuabin được đặt trực tiếp vào vùng nước chảy xiết.

Chỉ có đập thuỷ triều là được sử dụng cho mục đích thương mại. Trạm điện thuỷ triều quy mô lớn đầu tiên trên thế giới là đập La Rance ở Pháp và trạm điện thuỷ triều ở Hồ Sihwa, Hàn Quốc.

Nhưng công nghệ dòng chảy thuỷ triều đang được thử nghiệm ở Orkney. Dòng thuỷ triều tốn ít chi phí xây dựng hơn và ít tác động đến môi trường hơn đập thuỷ triều, thứ có thể thay đổi dòng chảy và ảnh hưởng đến sinh vật biển cũng như các loài chim.

Theo nghiên cứu năm 2021 của Đại học Edinburgh, chỉ riêng năng lượng dòng thuỷ triều có thể cung cấp 11% nhu cầu điện hiện tại của Vương quốc Anh.

Mặc cho những hứa hẹn, tiến độ thực hiện rất chậm. Trên thuyền, Lisa MacKenzie từ EMEC kể một câu chuyện khét tiếng về lĩnh vực năng lượng tái tạo của Vương quốc Anh.

Tuabin được đặt tại nơi có thuỷ triều mạnh. Dòng chảy sẽ làm cho cánh tuabin quay và tạo ra điện. Ảnh: The European Marine Energy Centre.

Vào những năm 1980, Orkney là quê hương của công nghệ tuabin gió thử nghiệm có thể đưa Vương quốc Anh trở thành quốc gia dẫn đầu toàn cầu trong lĩnh vực này. Nhưng chính phủ đã không đầu tư để rồi Đan Mạch và Đức nhảy vào cuộc và độc chiếm thị trường.

Cô nói: "Năng lượng gió là thứ mà Vương quốc Anh đã đánh mất và chúng tôi đã để lỡ nó. Bây giờ, năng lượng thuỷ triều có thể bị tuột khỏi tầm tay. Chúng tôi không thể để điều đó xảy ra một lần nữa".

Tại Orkney, thử nghiệm có mục đích giảm chi phí và rủi ro của sức mạnh thuỷ triều, để nó có thể khả thi về mặt thương mại. MacKenzie nói: "Chúng tôi có một số điều kiện tốt nhất trên thế giới để thử nghiệm các công nghệ mới. Nơi đây có nhiều thử nghiệm bộ chuyển đổi năng lượng đại dương tốt hơn bất kỳ địa điểm nào khác".

Tuabin O2 của Orbital được triển khai tại khu vực Fall of Warness của Orkney vào tháng 7 năm ngoái. Đây là lần thử nghiệm thứ ba của công nghệ thuỷ triều và công ty hy vọng sẽ đưa được phiên bản này ra thị trường.

Tuabin O2 bao gồm phần thân nổi dài 74m với hai cánh chìm hai bên. Một cáp ngầm kết nối cỗ máy với lưới điện trên bờ, nơi điện mà tuabin tạo ra có thể đáp ứng nhu cầu cho khoảng 2.000 ngôi nhà mỗi năm.

Cánh của tuabin O2 Orbital. Ảnh: Orbital Marine Power

Andrew Scott, CEO của Orbital Marine Power cho biết: "Tất cả công nghệ mới trong bất kỳ lĩnh vực nào cũng đều đắt hơn thị trường, vì vậy chúng tôi không thể cạnh tranh nổi với các công nghệ đã phát triển. Những gì chúng tôi cần là sự can thiệp của thị trường để san bằng sân chơi".

Vương quốc Anh được coi là nước đi đầu thế giới trong việc phát triển công nghệ điện thuỷ triều. Từ năm 2008, chính phủ đã thiết lập hàng rào khoanh vùng cho lĩnh vực này. Nhưng luật này đã bị dỡ bỏ vào năm 2016. Năm ngoái, chính phủ một lần nữa đưa vào hỗ trợ ngắn hạn nhưng điều cần thiết vẫn là tầm nhìn dài hạn.

Cách O2 không xa là một giàn khoan thử nghiệm bị bỏ hoang do công ty OpenHydro của Ireland lắp đặt vào năm 2006. Công ty bắt đầu giải thể vào năm 2018 sau khi công ty Naval Energies của Pháp quyết định mua lại nhưng sau cùng đã rút vốn.

Cũng trong năm 2018, kế hoạch xây dựng một đầm thuỷ điện tại Vịnh Swansea đã sụp đổ khi chính phủ không đảm bảo hỗ trợ tài chính để trang trải chi phí năng lượng. Công trình này từng được coi là nhà máy phát điện thuỷ triều đầu tiên của Vương quốc Anh.

Bahaj cho rằng đây là một thách thức toàn cầu. Môi trường hoạt động đòi hỏi các thiết kế và công nghệ kỹ thuật cao, cùng các tàu chuyên dụng để lắp đặt và bảo trì.

Ông nói: "Tất cả các hoạt động này đều cần tiền từ các nhà phát triển, không giống như dầu khí, chủ yếu là các doanh nghiệp vừa và nhỏ với nguồn tài chính hạn chế. Nguồn vốn sẵn có, bao gồm hỗ trợ công nghệ của chính phủ, là thách thức lớn hạn chế việc mở rộng quy mô và giảm chi phí".

Cách thức hoạt động của O2. Ảnh: Orbital Marine.

Một số chính phủ đang hành động. Vào năm 2020, chính phủ Canada đã công bố khoản đầu tư 28,5 triệu USD vào năng lượng thuỷ triều do công ty Scotland Sustainable Marine tại Vịnh Fundy phát triển. Vào tháng 5, công ty đã cung cấp nguồn điện thuỷ triều đầu tiên cho lưới điện của Nova Scotia.

Quần đảo Faroa cũng là nơi có những khoản đầu tư đầy tham vọng vào điện thuỷ triều. Theo thoả thuận năm 2018, nhà phát triển Minesto có trụ sở tại Thụy Điển sẽ lắp đặt và vận hành hai tổ máy dòng thủy triều nối với lưới điện. Công ty điện chính của hòn đảo, SEV, cam kết sẽ mua điện được tạo ra từ thuỷ triều.

Vào thời điểm đó, thoả thuận được giám đốc điều hành Minesto, Tiến sĩ Martin Edlund, ca ngợi là đóng "một vai trò quan trọng" trong kế hoạch chuyển đổi 100% sang năng lượng tái tạo của Faroes vào năm 2030.

Trở lại con thuyền khi nó di chuyển quanh các đảo của Orkney, MacKenzie đang theo dõi những con cá voi sát thủ gần với tuabin O2 vào rạng sáng.

Khi công nghệ thuỷ triều phát triển, một số nhà khoa học đã lo ngại về những tác động tiềm tàng đối với sinh vật biển. MacKenzie cho biết cá và động vật có vú ở biển rất thành thạo trong việc tránh tàu thuyền và các thiết bị khác. Nghiên cứu được thực hiện tại các địa điểm thử nghiệm của EMEC đã cho thấy tuabin ít tác động đến động vật hoang dã.

Một số nghiên cứu đã gợi ý rằng các hệ thống thủy triều và sóng hoạt động như các rạn san hô nhân tạo, thậm chí có thể có tác động tích cực đến sinh vật biển.

Các loại tàu phục vụ lắp đặt và bảo dưỡng có thể tạo ra âm thanh lớn. Nhưng chính thủy triều trong những vùng biển động này còn ồn hơn tuabin. Các cánh tuabin có thể gây ra nhiều nguy hiểm nhất, tuy nhiên nghiên cứu cho thấy ảnh hưởng của chúng rất hiếm và hầu hết không gây sát thương.

Với khả năng tạo ra lượng lớn loại năng lượng tái tạo và có thể dự đoán trước, một số chuyên gia tin rằng năng lượng thủy triều có thể đóng một phần quan trọng trong cơ cấu năng lượng của thế giới.

Bahaj cho biết: "Khi giá xăng và điện tăng cao như hiện nay, dòng thuỷ triều trở thành mối quan tâm trên toàn cầu. Điện thuỷ triều có khả năng cạnh tranh thuận lợi. Theo một cách nào đó, tương lai có vẻ tươi sáng hơn so với một năm trước".

Nguồn: The Guardian

Khánh Ly