Ở ngoài khơi cách vịnh Kaneohe, Hawaii, Hoa Kỳ khoảng gần 2km, có một thiết bị hình trịn giống chiếc bánh donut dập dềnh lên xuống theo sóng biển. Thiết bị to bằng chiếc xe buýt này trông giống như một chiếc phao cứu hộ, nhưng thực tế nó là một thiết
143
bị chuyển đổi năng lượng sóng biển – một ví dụ về cơng nghệ năng lượng tái tạo – biến các dao động sóng biển thành năng lượng điện. Thiết bị phát điện giống chiếc phao cứu hộ này chứa đầy các phụ tùng cơ khí, cáp điện và các thiết bị điện tử phức tạp khác. Nhưng trong khi các thiết bị năng lượng tái tạo khác như tua-bin gió hay tấm pin năng lượng mặt trời đã là công nghệ đã tương đối trưởng thành, các thiết bị chuyển đổi năng lượng sóng biển vẫn cịn là cơng nghệ mới.
Hình 6. 10. Thiết bị chuyển đởi năng lượng sóng biển dạng phao cứu sinh ở Hawaii
Nhưng cũng như nhiều người khác, Vegas nhìn thấy tiềm năng rất lớn của sóng biển. Nếu nhận xét này là đúng thì trong tương lai sẽ có hàng loạt các thiết bị chuyển đổi năng lượng sóng chạy dọc theo các bờ biển Hoa Kỳ để cung cấp điện cho hàng triệu hộ gia đình ở Mỹ. Như mọi người có thể hình dung, chiếc “phao cứu sinh” này có một máy phát điện được truyền động nhờ chuyển động lên xuống của các sợi cáp kéo dài từ đáy thiết bị xuống đáy biển. “Nếu năng lượng gió là một học sinh tốt nghiệp cấp 3, thì năng lượng từ sóng biển giống như học sinh lớp một,” theo Luis Vega, quản lý tại Trung tâm năng lượng tái tạo sóng biển quốc gia Hoa Kỳ.
144
Hình 6. 11. Sơ đồ nguyên lý máy phát điện từ sóng biển “phao cứu sinh”
Các bộ chuyển đổi khác trông giống như một con rắn lớn và năng lượng sóng sẽ được khại thác thơng qua hệ thống thủy lực được kích hoạt bởi các khớp nối. Loại khác nữa thì giống như chiếc khinh khí cầu khổng lồ dưới nước có thể bơm nước biển có áp suất cao để chạy các tua-bin thủy điện trên bờ. Một số hệ thống thì gần bờ và có thể nhìn thấy từ mặt đất, trong khi một số khác hoạt động ở vùng nước sâu hơn.
Có đến hơn 1.000 thiết kế các bộ chuyển đổi năng lượng từ sóng biển, Reza Alam, một nhà nghiên cứu về năng lượng sóng tại Đại học Berkeley, California, Hoa Kỳ cho biết. Ted Brekken, một nhà nghiên cứu các hệ thống năng lượng tại Đại học bang Oregon bổ sung thêm: “Thực tế là chúng ta chưa có một mơ hình cơng nghệ nào chiếm ưu thế. Có thể là sẽ khơng có mơ hình nào như vậy.”
145
Hình 6. 12. Một thiết kế chuyển đởi năng lượng sóng biển khác cũng đang được thử nghiệm ở Hawaii
Tuy vậy, có một điều rõ ràng, năng lượng sóng biển là vơ tận, là nguồn năng lượng chưa được khai thác có thể giúp chúng ta giảm lệ thuộc vào năng lượng hóa thạch.
6.3. Các yếu tố ảnh hưởng:
Ưu điểm nổi bật của năng lượng sóng biển
Giống như năng lượng mặt trời và năng lượng gió, năng lượng sóng biển rốt cuộc cũng là đến từ Mặt Trời. Bức xạ mặt trời gây ra các trường áp suất khơng khí biến đổi dẫn đến sự xuất hiện của gió, gió tạo ra động lực cho bề mặt đại dương, tạo ra sóng biển.
Hình 6. 13. Năng lượng sóng biển
Cơng nghệ CETO của Carnegie thu nhận chuyển động lên và xuống của chiếc phao để điều khiển một máy bơm tạo ra nước áp suất cao để chạy một tua-bin thủy điện trên bờ. Nghiên cứu mới nhất cho thấy năng lượng sóng ở Mỹ có thể sản xuất đến 1,170 nghìn tỉ Wh một năm, tương đương gần một phần ba tổng điện năng sử dụng của nước này.
146
Nhận thấy tiềm năng to lớn này, Bộ Năng lượng Mỹ (DOE) đang đầu tư rất lớn vào năng lượng sóng. Năm ngối, DOE đã trao giải 2,25 triệu đô la cho người chiến thắng trong cuộc thử nghiệm thiết kế bộ chuyển đổi năng lượng sóng và 40 triệu đơ la cho Đại học Oregon State để xây dựng một cơ sở mới để kiểm nghiệm năng lượng sóng.
Tuy vậy, Brekken đưa ra đánh giá thận trọng hơn về tiềm năng của năng lượng sóng trong thực tế, dự đốn rằng nó sẽ đóng góp khoảng 6% tổng sản lượng điện của nước Mỹ (tương tự như thủy điện). Sự thận trọng này xuất phát từ một số rào cản kỹ thuật cần phải được khắc phục. Môi trường biển khắc nghiệt với nước, gió lớn, và sóng dữ sẽ thử thách cả những thiết bị bền chắc nhất. Việc triển khai và thử nghiệm các bộ chuyển đổi năng lượng sóng yêu cầu sử dụng tàu thuyền và thợ lặn cũng làm tăng chi phí triển khai các thiết bị. Với những thách thức này, có thể mất một thập kỷ để tạo những bộ chuyển đổi năng lượng sóng hiệu quả và kinh tế.
Tiềm năng lớn cho Việt Nam: Một báo cáo cho thấy 0,1% năng lượng sóng biển
của các đại dương là đủ để cung cấp điện năng cho toàn Trái Đất. Với hơn 3.000 km bờ biển, Việt Nam là một đất nước có tiềm năng rất lớn trong việc khai thác năng lượng sóng biển. Tuy vậy, loại năng lượng này vẫn chưa được quan tâm một cách đúng mức ở Việt Nam. Có lẽ, đã đến lúc chúng ta cần có chính sách phù hợp trong việc thử nghiệm và khai thác loại năng lượng tái tạo vô tận này.
147
Câu hỏi chương 6
1. Nêu tiềm năng về năng lượng sóng biển ở Việt Nam. 2. Nêu tiềm năng về năng lượng thủy triều ở Việt Nam. 3. Ưu và nhược điểm của năng lượng thủy triều.
148
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Ts. Hoàng Dương Hùng, Năng lượng mặt trời lý thuyết và ứng dụng, Nxb. Đà Nẵng, 2010.
[2] Nguyễn Thanh Hào, Nguyễn Huy Bích, Giáo trình Kỹ thuật năng lượng tái tạo Nhà xuất bản: ĐHQG-HCM, 2015
[3] Nguyên Ngọc, Điện gió, Nhà xuất bản Lao động, 2012
[4] Nguyễn Quang Khải – Nguyễn Gia Lượng, Cơng nghệ khí sinh học chuyên khảo, Nxb. Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, 2010
[6] TS. Võ Viết Cường, Bài giảng Năng Lượng Tái Tạo. ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM, 2010
[7] Sorensen, Bent. Renewable energy conversion, transmission, and storage. Academic
press, 2007.
[8] Frank Kreith, D. Yogi Goswami, Handbook of Energy Effciency and Renewable Energy, CRC press, 2007