Tại eo biển Naru, Nhật Bản, hôm 13/2/2025, một tua bin thủy triều AR1100 có khả năng tạo ra 1,1 MW đã được lắp đặt. Trong chiến lược phát triển năng lượng của Nhật Bản, năng lượng thủy triều là một nguồn năng lượng tái tạo cùng với năng lượng hạt nhân là hai trụ cột đảm bảo tương lai giảm phát thải carbon. Cả châu Âu và Mỹ cũng đang mở rộng đầu tư vào công nghệ khai thác năng lượng thủy triều.
Tua bin thủy triều tạo ra 1,1 MW ở Nhật Bản
Tua bin thủy triều AR1100 có khả năng tạo ra 1,1 MW sẽ cung cấp năng lượng sạch, góp phần vào việc giảm carbon hóa nguồn cung điện của quần đảo Goto và thúc đẩy quá trình chuyển đổi năng lượng tái tạo ở Nhật Bản. Tua bin được thiết kế với các cánh composite tiên tiến và máy phát điện nam châm vĩnh cửu, đảm bảo tối đa năng lượng thu được từ các dòng thủy triều. Góc cánh được điều khiển độc lập bởi hệ thống bước cơ điện nằm trong trục tua bin, cho phép điều khiển thời gian thực để thu được năng lượng tối đa và giảm tải thủy động.
Thiết bị kết hợp hệ thống truyền động truyền công suất cơ học được trích xuất tại rô to đến máy phát điện nam châm vĩnh cửu. Một cơ chế khóa thủy lực, điều khiển bằng điện hiện đại được sử dụng để xoay nacelle sao cho rô to hướng về dòng thủy triều đang tới khi nó đảo ngược hướng 4 lần một ngày. Tua bin thủy triều AR1100 lắp theo cấu trúc hỗ trợ dựa trên trọng lực và kết nối với bờ thông qua cáp ngầm, truyền điện trực tiếp đến một trạm trên bờ, chuyển đổi để phân phối lưới điện.
Tua bin thủy triều AR1100 do Proteus Marine Renewables lắp đặt. Đây là kết quả thành công của dự án thí điểm AR500 vào năm 2021, có một thiết bị 500 kW hoạt động tại eo biển Naru duy trì khả năng sử dụng tua bin ở mức 97%, với các hệ thống nghiêng và xoay cải tiến để tối ưu hóa hiệu suất. Đến tháng 11/2022, Proteus ký hợp đồng cung cấp thiết bị và hợp đồng thi công với Kyuden Mirai Energy (KME) để nâng cấp thiết bị lên công suất 1,1 MW. Proteus nâng cao hiệu suất và hiệu quả của tua bin hiện có bằng cách tích hợp các hệ thống độ nghiêng và độ lệch tiên tiến, cùng với các cải tiến khác để đạt được công suất định mức 1,1 MW.
Tổng giám đốc điều hành Proteus Operations Japan là Philip Archer cho biết: ️“Trọng tâm trước mắt tiếp theo của chúng tôi là đưa tua bin vào vận hành, hệ thống thủy triều kết nối lưới điện quy mô MW đầu tiên của Nhật Bản”. Tổng giám đốc điều hành Proteus là Drew Blaxland cho biết thêm: “Việc triển khai AR1100 đánh dấu một cột mốc quan trọng đối với Proteus và ngành năng lượng biển. Với các tua bin đang hoạt động tại cả Vương quốc Anh và Nhật Bản, chúng tôi chứng minh khả năng mở rộng của năng lượng thủy triều như một nguồn năng lượng khả thi cho các cộng đồng ven biển. Khi Nhật Bản mở rộng hỗn hợp năng lượng tái tạo và giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, các nguồn năng lượng có thể dự đoán được như năng lượng thủy triều sẽ đóng vai trò thiết yếu trong việc đảm bảo tương lai năng lượng ổn định và bền vững”.
Công ty năng lượng thủy triều Proteus Marine Renewables (PMR) có trụ sở tại Anh, hiện là công ty đầu tiên vận hành các thiết bị quy mô megawatt ở hai quốc gia.
Nhật Bản bước vào kỷ nguyên năng lượng thủy triều
Việc triển khai tua bin thủy triều AR1100, thực hiện bởi các tàu và nguồn lực địa phương dưới sự giám sát của nhóm Dịch vụ ngoài khơi Proteus, đã trở nên khả thi thông qua sự hợp tác và chuyên môn của các đối tác và nhà cung cấp chính tại Nhật Bản. Kyuden Mirai Energy, với sự hỗ trợ của Bộ Môi trường, đang đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy quá trình chuyển đổi sang năng lượng thủy triều của Nhật Bản, quốc gia được đánh giá là bước vào kỷ nguyên năng lượng thủy triều với sức mạnh từ tua bin thủy triều.
Nhật Bản bước vào kỷ nguyên điện thủy triều từ tuabin thí điểm lắp đặt tại vùng biển thuộc quần đảo Goto, có tốc độ phát điện với giờ đầu tiên sau khi nhà phát triển Kyuden Mirai Energy (MRE) lắp đặt vào cuối năm ngoái. Dự án thí điểm trị giá 1,8 tỷ yên (16,5 triệu đô la) – dựa trên mô hình 500kW của công nghệ Simec Atlantis Energy (SAE) AR1500 được lắp đặt tại mảng MeyGen ngoài khơi Scotland – đã tạo ra 10MWh dẫn đầu tại vị trí của nó ở eo biển của Đảo Naru ngoài khơi cực nam quốc gia châu Á.
“Nhóm chúng tôi, những người đã làm việc hiệu quả và an toàn đã mang năng lượng dòng thủy triều đến Nhật Bản”, Giám đốc điều hành SAE Graham Reid cho biết. “Trong suốt dự án, chúng tôi cũng đã nhận được sự hỗ trợ to lớn từ đối tác chiến lược của chúng tôi, Kyuden Mirai Energy, được hỗ trợ bởi một nhóm các bên liên quan trong nước và quốc tế.
Đây là một cột mốc quan trọng cho việc triển khai năng lượng sạch, tái tạo từ dòng chảy thủy triều và là tua bin thủy triều đầu tiên lắp đặt tại Nhật Bản”.
Reid lưu ý rằng dự án đã được phát triển nhanh chóng, với việc xây dựng ngoài khơi mất năm ngày để hoàn thành, bao gồm đặt cáp xuất khẩu, hạ cánh kết cấu móng và dằn xuống đáy biển, lắp đặt tua bin, đã được sản xuất và lắp ráp tại cơ sở hoạt động và bảo trì của SAE tại Công viên Năng lượng Nigg ở Scotland.
Tiềm năng năng lượng thủy triều của Nhật Bản từ lâu đã được công nhận, với nhiều thiết bị khác nhau. Đặc trưng với các dòng chảy dưới nước có tốc độ hơn 4 mét/giây. Quần đảo Goto có những hòn đảo với năng lượng thủy triều giàu nhất trên thế giới, có thể khai thác từ các dòng chảy quanh 900 hòn đảo.
Và eo biển Naru đã trở thành “một ứng cử viên lý tưởng” cho mảng thương mại. Ở đây, địa điểm gần bờ được bảo vệ khỏi sóng biển, có mức độ nhiễu động tương đối thấp và không xâm phạm vào bất kỳ tuyến đường vận tải chính nào. Từ thử nghiệm thành công, đã phát triển đỉnh cao là việc lắp đặt các mảng thương mại trong cả eo biển Naru và các vùng biển khác của Nhật Bản.
Nhật Bản đặt mục tiêu tăng cường sử dụng năng lượng tái tạo và năng lượng hạt nhân. Ngày 18/2/2025, nội các Nhật Bản phê duyệt Kế hoạch năng lượng cơ bản, trong đó nhấn mạnh năng lượng tái tạo và năng lượng hạt nhân là nguồn năng lượng không phát thải carbon chính để đảm bảo an ninh năng lượng tương lai với phát thải ròng bằng 0. Kế hoạch Năng lượng đặt mục tiêu năm 2040, các nguồn năng lượng tái tạo sẽ chiếm khoảng 40- 50% tổng năng lượng, gần gấp đôi mức 22,9% của năm 2023; và năng lượng hạt nhân sẽ chiếm khoảng 20% tổng năng lượng, tăng 8,5% so với năm 2023; Còn nhiệt điện giảm mạnh từ 68,6% xuống còn 30- 40%.
Thế giới chú trọng khai thác năng lượng thủy triều
Nhận thức về tiềm năng phát triển điện thủy triều đã không ngừng tăng lên trong những năm gần đây, với hàng loạt dự án đáng chú ý trên khắp thế giới. Trong đó, châu Âu và Mỹ đang tài trợ mạnh cho việc phát triển công nghệ năng lượng thủy triều nhằm thúc đẩy ngành năng lượng tái tạo.
Năng lượng thủy triều được tạo ra theo ba cách chính. Đầu tiên là các đập thủy triều có cấu trúc giống như một con đập nhô ra biển để tạo thành một vùng lưu vực thủy triều. Các cửa cống trên đập kiểm soát mực nước và tốc độ dòng chảy, cho phép khu vực này lấp đầy khi thủy triều lên và đổ vào hệ thống tua bin để sản xuất điện.
Thứ hai là tua bin thủy triều, sử dụng các cánh quạt để quay một rô to cung cấp năng lượng cho máy phát điện. Chúng có thể được lắp đặt dưới đáy biển trong vùng nước thủy triều mạnh, nhưng điều này đòi hỏi thiết bị đó phải làm việc trong điều kiện khó khăn.
Thứ ba là hàng rào thủy triều, sử dụng các tua bin trục đứng gắn trên hàng rào hoặc dưới đáy biển để nước đi qua tua bin tạo ra điện.
Do lực hấp dẫn của Mặt Trăng tạo ra thủy triều dễ dự đoán ở đại dương, năng lượng thủy triều cung cấp một nguồn điện có thể dựa vào. Năm 2030, chi phí sản xuất điện thủy triều được dự đoán sẽ tương đương điện gió nổi. Tua bin thủy triều rất thân thiện với môi trường, ít ảnh hưởng tới môi trường biển và tái chế đơn giản khi hết vòng đời. Các trang trại điện thủy triều hoàn toàn chìm dưới nước, do đó không gây ảnh hưởng tới tầm nhìn, độ ồn và đời sống ở biển.
Tháng 7/2021, tua bin thủy triều mạnh nhất lúc đó đã đi vào hoạt động ở vùng biển Vương quốc Anh, thu hút sự chú ý của ngành năng lượng toàn cầu. Năm nay, một cơ sở thử nghiệm cánh tua bin khác trị giá 5,18 triệu USD đã đi vào hoạt động. Cũng vào năm 2021, châu Âu đã lắp đặt được 2 MW công suất dòng thủy triều, tăng mạnh so với 260 kW vào năm 2020. Nguồn năng lượng sóng được lắp đặt là 681 kW, đánh dấu mức tăng gấp ba lần. Đây là một đóng góp đáng kể vào 1,38 MW năng lượng sóng và 3,12 MW công suất dòng thủy triều được lắp đặt trên toàn thế giới. Trong tháng 10/2022, châu Âu đã công bố tài trợ 19,3 triệu USD cho các dự án năng lượng sóng quy mô 1 MW, trong vòng 4 năm. Trung tâm Năng lượng Biển châu Âu (EMEC) hy vọng sẽ tạo ra một lộ trình triển khai công nghệ cho một trang trại thử nghiệm 20 MW.
Bộ Năng lượng Mỹ tuyên bố cấp 35 triệu USD vào năm 2023 để phát triển của các hệ thống năng lượng thủy triều và sông ngòi. Bộ Năng lượng Mỹ lạc quan rằng thủy triều và dòng chảy của sông ngòi sẽ cung cấp nguồn năng lượng xanh dồi dào cho đất nước.
Đặc biệt, theo Interesting Engineering, tua bin thủy triều mạnh nhất thế giới hiện nay đang triển khai ở Dự án trang trại điện thủy triều NH1 có thể sản xuất gần 34 GWh điện hàng năm, đủ cung cấp cho 15.000 hộ gia đình ở Pháp. Dự án này của nhà phát triển năng lượng thủy triều Normandie Hydroliennes tại Pháp được cấp vốn từ Quỹ đổi mới sáng tạo của Liên minh châu Âu (EU) với hơn 34 triệu USD. Nơi đây sẽ lắp đặt 4 turbine trục ngang AR3000 3 MW, dự kiến bắt đầu hoạt động cuối năm 2027 và hàng năm cung cấp 34 GWh cho lưới điện của Pháp. Eo biển Alderney Race, tiềm năng thủy triều cung cấp tới 5 GW, là một bước tiến quan trọng trong quá trình chuyển đổi sang năng lượng sạch của Pháp. Dự kiến, sau 5 năm nữa, ngành công nghiệp điện thủy triều ở Pháp sẽ tạo ra 6.000 việc làm mới, thúc đẩy kinh tế địa phương và sự độc lập năng lượng của cả nước.
https://hoichieusangvietnam.org.vn/nguon-nang-luong-thuy-trieu-duoc-chu-trong-khai-thac/
