Ðây là một bài trong loạt bài nói về những nguồn năng lượng đang được phát triển để thay thế những nguồn năng lượng đã lỗi thời và gây ra nhiều vấn đề về môi trường. Bài này nói về năng lượng sinh ra bởi sự di động của nước.
Người ta dùng nước để sinh ra năng lượng bằng nhiều hình thức. Xây đập ngăn nước để lập nhà máy thủy điện hay là dùng sóng biển hay thủy triều để làm ra năng lượng. Ðập nước và năng lượng thủy động (hydrokinetic energy) là những nguồn năng lượng sạch, tức là không phát sinh ra chất thải. Tuy nhiên đập nước gây ra những hậu quả phụ không tốt cho môi trường.
Ðập nước và thủy điện
Hồi xưa khi chưa có điện con người đã biết xây đập ngăn nước. Hai mục đích chính của đập nước thời bấy giờ là để giữ nước cho con người và ngăn ngừa lũ lụt. Theo lịch sử thì đập đầu tiên đã được xây vào khoảng 3 ngàn năm trước Công Nguyên tại vùng gọi là Mesopotamia hiện nay thuộc nước Jordan.
Bên Á Châu cũng có nhiều quốc gia đã biết xây đập từ thời xưa. Năm trong số 10 đập cổ nhất vẫn còn được dùng là ở bên Nhật và Ấn Ðộ. Ðập cổ nhất mà vẫn còn dùng được xây khoảng năm 1300 ở bên Syria và có tên là Lake Homs Dam.
Theo mạng www.internationalrivers.org thì trên thế giới có cả mấy triệu đập nước, trong đó có trên 50 ngàn đập nước cao trên 15 mét và khoảng 5 ngàn đập cao trên 60 mét. Ðập Tam Cốc bên Trung Quốc là đập lớn nhất thế giới.
Vào năm 1964, miền Nam đã có đập Ða Nhim để làm nhà máy thủy điện. Ðây là nhà máy thủy điện đầu tiên ở Việt Nam. Tác giả bài này đã có hân hạnh được đi qua con đường dưới ống dẫn nước (xem hình dưới đây) để tới thăm nhà máy thủy điện Ða Nhim vào khoảng năm 1966.
Nguyên tắc của thủy điện
Thủy điện là dùng sức nước để làm ra điện. Thường thì người ta xây một cái đập trên một dòng sông ở vùng có độ dốc cao. Ðập ngăn nước và làm thành một bể chứa nước lớn. Ở dưới đáy của bức tường của đập trong bế chứa nước có một ống thoát nước. Nước ở trong ống chảy mạnh xuống chân dốc vào một tua bin (turbine). Tua bin này quay động cơ của máy phát điện và sinh ra điện. Hai hình sau đây minh họa nguyên tắc của thủy điện.
Sự lợi ích của thủy điện:
-Năng lượng sạch – vì chỉ dùng sức nước chứ không biến chế gì nên thủy điện không có chất thải và được coi là năng lượng sạch.
-Năng lượng có thể tái tạo – Nước tuần hoàn theo một chu kỳ: nước bốc hơi từ hồ và biển thành mây, mây biến thành mưa hay tuyết, mưa và tuyết chảy thành sông, nước sông chảy vào hồ hay ra biển và làm thành một chu kỳ. Thủy điện không làm hao mòn hay biến thể nước nên năng lượng thủy điện là năng lượng có thể tái tạo.
-Năng lượng được cung cấp theo nhu cầu – năng lượng mặt trời không thể phát sinh khi không có mặt trời như lúc ban đêm cũng như năng lượng gió chỉ phát sinh được khi có gió. Nhưng thủy điện có thể có bất cứ lúc nào và có thể tăng giảm một cách dễ dàng.
-Giá thành rẻ – Nhiên liệu của thủy điện chỉ là nước nên so với những nguồn năng lượng khác thủy điện rất là rẻ. Hơn nữa thủy điện không bị chi phối bởi sự lên xuống thất thường của giá dầu trên thế giới.
Sự ích lợi của đập nước
Ngoài thủy điện ra đập nước còn có nhiều lợi ích khác như:
-Ngăn chặn lũ lụt – Ðập nước ngăn nước lũ không cho tràn xuống gây ngập lụt. Sau đó có thể xả nước xuống hạ lưu một cách từ từ và có kiểm soát.
-Cung cấp nước cho nông nghiệp – Theo vi.wikipedia.org thì đập Ða Nhim mỗi năm cung cấp 550 triệu mét khối nước cho tỉnh Ninh Thuận để canh tác.
-Làm hồ chức nước và nơi cho các trò giải trí nước.
Những vấn đề của đập nước
Hiện nay người ta nhận thấy là xây đập ngăn nước sông sẽ làm hại môi sinh của dòng sông. Phù sa bị đập ngăn lại nên hệ sinh thái (ecosystem) ở vùng hạ lưu bị thiệt hại. Tháng Năm 2015, báo National Geographic có đăng một bài dài về những đập trên sông Cửu Long. Theo báo này thì sông Cửu Long đã bị những đập bên Trung Quốc làm nguy hại đến hệ sinh thái của dòng sông và làm cho nguồn thực phẩm của 60 triệu người dân sống ở hạ lưu bị giảm xuống. Tệ hại hơn nữa là nhiều đập lớn đang hay sắp được xây ở Trung Quốc cũng như ở Lào và Cambodia.
-Ðập nước làm hại cá – đập nước ngăn cản sự di chuyển của cá và làm giảm dưỡng khí trong nước.
-Ðập nước làm dân mất nhà – theo mạng www.internationalrivers.org thì những đập nước trên thế giới đã làm 80 triệu người phải bỏ nhà dời đi chỗ khác. Chỉ ở Trung Quốc không con số là 23 triệu.
-Ðập nước ngăn cản phù sa – phù sa là một yếu tố quan trọng cho vùng hạ lưu. Không có phù sa bồi đắp đất sẽ trở nên cằn cỗi.
Hiện nay Hoa Kỳ có khuynh hướng gỡ bỏ những đập cũ nhiều hơn là xây đập mới. Năm 2014 một đập lớn (cao 64 mét) đã được gỡ bỏ ở tiểu bang Washington.
Năng lượng thủy động
Sóng vỗ vào bờ, thủy triều lên xuống hay nước sông chảy xuống sườn đồi một cách tự nhiên là những nguồn năng lượng thiên nhiên. Các nhà khoa học đang có những nỗ lực để khai thác năng lượng từ những con sông một cách tự nhiên cũng như từ sóng biển hay thủy triều. Ðể phân biệt với thủy điện, loại năng lượng này được gọi là năng lượng thủy động (hydrokinetic energy).
Có nhiều phương cách để biến sự chuyển động của nước thành điện. Loại đơn giản nhất là một cái phao lên xuống theo sóng, dùng sự lên xuống như là một cái bơm để bơm nước biển hay một chất lỏng để làm quay một tua bin và sinh ra điện. Xem hình minh họa dưới đây.
Một loại khác giống như tua bin gió, nhưng nhỏ hơn nhiều và đặt chìm dưới nước. Thủy triều lên xuống sẽ đẩy nước chảy qua cánh quạt làm cánh quạt quay, máy phát điện nối với cánh quạt cũng quay theo và phát sinh ra điện.
Năng lượng thủy động chỉ dựa vào sự chuyển động của nước nên không sinh ra chất thải và được coi là năng lượng sạch. Sóng, thủy triều và dòng sông luôn luôn tồn tại nên năng lượng thủy động là năng lượng có thể duy trì và tái tạo.
Hiện nay năng lượng thủy động vẫn còn ở trong giai đoạn nghiên cứu và thử nghiệm, chưa có một thành quả về thương mại nào. Tuy nhiên năng lượng sinh ra bởi sóng, thủy triều hay dòng sông rất là lớn và có khả năng phát sinh ra lượng điện lớn. Theo mạng của Center for Climate and Energy Solutions của Hoa Kỳ thì năng lượng thủy động có thể cung cấp tới 13 ngàn megaWatt điện trên đất Mỹ vào năm 2025.
Có nhiều vấn đề cần phải giải quyết trước khi có thể thực sự dùng năng lượng thủy động. Vấn đề quan trọng ở một nước tư bản là phải có lời, có nghĩa là giá thành của một kiloWatt phải rẻ để có thể cạnh tranh với những kỹ nghệ sản xuất điện hiện có. Ở những nước tân tiến như Hoa Kỳ một vấn đề quan trọng khác là vấn đề ảnh hưởng tới môi trường chung quanh. Thí dụ một câu hỏi phải được nghiên cứu và trả lời thỏa đáng là có làm nguy hại tới con người và các loài thú sống quanh đó hay không.
——————
Nguồn tài liệu:
https://www.internationalrivers.org
https://www.c2es.org
https://energy.gov
http://www.ucsusa.org
