Ngành công nghiệp

Nền tảng nổi: Tương lai đầy hứa hẹn cho năng lượng tái tạo ngoài khơi?

Nền tảng nổi: Tương lai đầy hứa hẹn cho năng lượng tái tạo ngoài khơi?

Nguyên mẫu tuabin gió nổi Windfloat tại Agucadora, Bồ Đào Nha [Nguồn ảnh: Wikimedia Commons]

Theo báo cáo của Trevor English trên tạp chí Kỹ thuật thú vị, các công ty năng lượng mặt trời như Kyocera của Nhật Bản đang xây dựng các nhà máy năng lượng mặt trời mới trên các bệ nổi được triển khai trên các hồ và hồ chứa. Kyocera có ba trong số họ đang hoạt động và cũng đang chuẩn bị một dự án lớn mới để triển khai trên một hồ chứa nước uống phía sau đập Yamakura, cách Tokyo 32 km về phía đông.

Như Trevor English giải thích, bên cạnh việc tạo ra điện, năng lượng mặt trời nổi giúp làm mát các tấm pin, do đó làm cho chúng hoạt động hiệu quả hơn, đồng thời che nắng và làm mát nước, do đó ngăn ngừa hoặc hạn chế sự lây lan của tảo có hại tiềm tàng. Các dự án này cũng giúp làm chậm tốc độ bay hơi của nước, do đó giúp bảo tồn mực nước trong mùa hè ngày càng nóng.

Người Nhật không phải là những người duy nhất bắt đầu triển khai năng lượng mặt trời nổi. Năm 2014, Ấn Độ đã xây dựng 50 MW năng lượng mặt trời nổi trên diện tích 1,27 triệu mét vuông và cũng đã bắt đầu triển khai các dự án tương tự, nhỏ hơn trên các kênh đào khác nhau ở bang Gujarat. Singapore cũng tham gia vào trò chơi này.

Cơ sở lý luận đằng sau những dự án này ít nhiều giống nhau - thiếu không gian để triển khai năng lượng mặt trời trên mặt đất thông thường. Tuy nhiên, nguyên tắc nền tảng nổi không giới hạn ở năng lượng mặt trời. Thật vậy, lĩnh vực năng lượng gió toàn cầu đã triển khai các trang trại gió nổi trong một số năm, công nghệ này cũng phù hợp với các dự án năng lượng biển và có một số thiết kế lai khéo léo 'nổi xung quanh' liên quan đến các phương pháp tiếp cận đa công nghệ như gió và năng lượng mặt trời.

Trước khi xuất hiện gần đây các dự án năng lượng mặt trời nổi này, các nền tảng nổi phần lớn đã được sử dụng để thu thập dữ liệu nhằm cắt giảm chi phí. Ví dụ, vào năm 2014, công ty Pháp Nass & Wind Offshore đã triển khai một bệ nổi đường kính 12 mét kết hợp một loạt các thiết bị đo lường để thu thập dữ liệu về tốc độ gió và điều kiện biển ngoài khơi Brittany. Cùng lúc đó, Mainstream Renewable Power đã triển khai thiết bị đo gió LiDAR nổi thương mại đầu tiên của Biển Bắc tại Cơ sở đo đạc và nghiên cứu ngoài khơi Narec, ngoài khơi bờ biển Northumberland.

Hệ thống thu thập dữ liệu nổi FLS200, dựa trên LiDAR, được phát triển bởi Eolos Solutions [Nguồn ảnh: Eolos]

Tua bin gió nổi chắc chắn không phải là mới, nhưng chúng vẫn còn rất sơ khai, phần lớn bị hạn chế trong các dự án trình diễn khác nhau. Ý tưởng này đã xuất hiện ít nhất từ ​​năm 2006 khi các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) và Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia (NREL) thiết kế một tuabin như vậy với dây cáp thép cố định các góc của bệ xuống đáy biển. Nhật Bản dẫn đầu vào năm 2009 với một dự án trình diễn được triển khai ngoài khơi bờ biển Na Uy và một dự án khác ngoài khơi bờ biển Bồ Đào Nha vào năm 2011. Hiện tại, Nhật Bản có ba dự án gió nổi ngoài khơi đang hoạt động, bao gồm cả trạm biến áp nổi đầu tiên trên thế giới. Nó có thêm các dự án trình diễn trong đường ống.

Mỹ đang đi sau với kế hoạch phát triển một dàn tua-bin nổi tiền thương mại ngoài khơi bờ biển phía tây Thái Bình Dương. Ba quốc gia châu Âu liên quan nhiều nhất đến gió nổi ngoài khơi là Pháp, Bồ Đào Nha và Scotland.

Vào tháng 6 năm 2015, Viện Công nghệ Năng lượng (ETI) đã xác định gió nổi ngoài khơi là một trong những lựa chọn công nghệ hàng đầu để khử cacbon trong hệ thống năng lượng của Vương quốc Anh, cung cấp khoảng 8-16 GW công suất tạo gió ngoài khơi.

Các trang trại gió nổi ngoài khơi có thể có nhiều lợi ích hơn hẳn so với các trang trại thông thường của chúng. Đầu tiên, bất kỳ trang trại điện gió nào được triển khai ở các vùng nước sâu hơn sẽ nằm ngoài tầm nhìn xa các khu vực ven biển, do đó giảm sự phản đối đối với sự phát triển của chúng. Họ cũng sẽ có thể tận dụng lợi thế của những cơn gió mạnh tiếp tục ra biển - thường là 30 đến 100 dặm xa bờ - do đó tạo ra nhiều năng lượng hơn. Tuy nhiên, các dự án nước sâu thông thường rất tốn kém, phần lớn là do chi phí của nền móng. Các giàn gió nổi ngoài khơi sẽ tránh được điều này. Hơn nữa, thay vì được xây dựng tại chỗ, chúng có thể được lắp ráp trên bờ và kéo ra biển, do đó giúp giảm chi phí xây dựng, đặc biệt đối với yêu cầu đối với tàu lắp đặt thang máy nặng.

Các thị trường gió ngoài khơi ngày càng xem xét cách tiếp cận giàn nổi bao gồm Nhật Bản, Mỹ và một số quốc gia châu Âu, cũng như Anh. Về tiềm năng, gió nổi ngoài khơi có thể đặc biệt áp dụng cho vùng bờ biển Địa Trung Hải và Đại Tây Dương. Thật không may, công nghệ này vẫn còn sơ khai và do đó vẫn chưa được chứng minh đầy đủ ở quy mô lớn. Hiện tại, có hơn 30 dự án điện gió nổi ngoài khơi đang được phát triển trên toàn thế giới, nhưng trong số này, chỉ có 5 dự án được trình diễn ở quy mô đầy đủ (vượt quá 1 MW).

Cũng như các công nghệ non trẻ khác, sự phát triển đầy đủ tiềm năng của nó phải được hỗ trợ bởi chính phủ. Nếu điều này được cung cấp, một số dự báo chi phí chỉ ra rằng gió nổi ngoài khơi có thể đạt mức chi phí ngang bằng với gió ngoài khơi có đáy cố định thông thường vào một số thời điểm trong những năm 2020, với chi phí năng lượng được bình đẳng (LCOE) là £ 85- £ 95 mỗi MWh cho các dự án lớn, quy mô thương mại. Có thể giảm chi phí hơn nữa theo thời gian.

Một công nghệ khác đã áp dụng cách tiếp cận nền tảng nổi là năng lượng nhiệt. Mới đây, công ty dịch vụ chuyên nghiệp Bureau Veritas (BV) đã cấp phép Phê duyệt nguyên tắc (AiP) cho một giàn nổi 4 tầng công suất 1 MW mới, nặng 6.700 tấn được gọi là Bộ chuyển đổi năng lượng nhiệt đại dương (OTEC) có thể tạo ra năng lượng từ nhiệt. trong lòng đại dương.

Công nghệ này được phát triển bởi Viện Nghiên cứu Tàu và Kỹ thuật Đại dương Hàn Quốc (KRISO) mặc dù nguyên tắc này đã được thảo luận trong nhiều năm, lần đầu tiên được đưa ra vào những năm 1880. Trước khi xuất hiện dự án mới của Hàn Quốc này, thiết bị OTEC duy nhất đang hoạt động đã được giám sát bởi Đại học Saga ở Nhật Bản. Theo Pelc và Fujita (2000), có thể tạo ra tới 88.000 terawatt giờ điện mỗi năm mà không ảnh hưởng đến cấu trúc nhiệt của đại dương nơi các thiết bị này được triển khai. Các thiết bị có thể tạo ra nước lạnh như một sản phẩm phụ có thể được sử dụng cho điều hòa không khí và làm lạnh. Nhật Bản là quốc gia đóng góp lớn vào sự phát triển của OTEC, từ khoảng năm 1970 khi Công ty Điện lực Tokyo xây dựng một dự án OTEC ngoài khơi đảo Nauru. Mỹ cũng đã phát triển các dự án của OTEC, đặc biệt là ngoài khơi bờ biển Hawaii và Ấn Độ đã thử nghiệm một thiết bị thí điểm gần Tamil Nadu vào năm 2002.

XEM CŨNG: Hậu cần gió ngoài khơi: Các tàu được sử dụng để lắp đặt gió ngoài khơi

Thiết bị OTEC mới sẽ có thể hoạt động suốt ngày đêm. Nó sử dụng sự chênh lệch nhiệt độ giữa nước lạnh ở độ sâu và nước ấm hơn gần bề mặt để tạo ra năng lượng thông qua một vòng tuần hoàn kín của chất lỏng hoạt động. Điều này được hóa hơi, điều khiển một máy phát điện tuabin tạo ra năng lượng. Sau đó nó được cô đặc và tuần hoàn qua hệ thống.

OTEC ban đầu sẽ được triển khai ngoài khơi bờ biển Nam Tarawa ở Nam Thái Bình Dương, ở vùng nước sâu 1.300 mét. Nếu dự án thành công, nó sẽ được mở rộng quy mô để sản xuất thiết bị thương mại công suất 100 MW.

Nếu công nghệ có thể được trình diễn thành công và các chính phủ sẵn sàng hỗ trợ trong quá trình phát triển của nó, thì năng lượng tái tạo nổi sẽ có một tương lai tươi sáng. Một số tiếng nói trong ngành là lạc quan, đáng chú ý là gần đây nhất, Giáo sư Carl Ross của Đại học Portsmouth, người đầu năm nay đã gợi ý rằng tương lai có thể nhìn thấy những hòn đảo nổi kết hợp công nghệ năng lượng mặt trời, gió và thủy triều, tạo ra năng lượng ở xa họ sẽ miễn nhiễm với sự phản đối về tiếng ồn và sự khó coi và thậm chí có thể cung cấp nhà cho các cộng đồng nhỏ của người dân. Những hòn đảo này sẽ được neo vào đáy biển bằng các trụ hình ống và có thể hỗ trợ các tuabin gió với các tấm pin mặt trời bao phủ bề mặt và các thiết bị năng lượng thủy triều bên dưới chúng. Các khu vực thích hợp để triển khai có thể bao gồm Biển Bắc, ngoài khơi bờ biển phía tây của Scotland và có thể là các đoạn mở của eo biển Manche.

Đây là một tầm nhìn khá hấp dẫn, nhưng chắc chắn rằng năng lượng tái tạo nổi là một công nghệ rất thú vị và có nhiều tiềm năng để chuyển đổi hệ thống năng lượng toàn cầu nếu nó có thể được phát triển và thương mại hóa thành công.


Xem video: Cô bé 11 tuổi giải thích lý do em ủng hộ Tổng thống Donald Trump. Trí Thức VN (Tháng Sáu 2021).