Thủy triều và năng lượng thủy triều

Hà Dương Cự

Các phương pháp khai thác năng lượng thủy triều. (Hình: www.nationalgeographic.org)

Mặt trăng trông rất hiền hòa và thơ mộng, nhưng có một tác động mạnh trên trái đất. Thủy triều là do sức hút của mặt trăng. Sự lên xuống của thủy triều tạo nên một năng lượng rất lớn, gọi là năng lượng thủy triều. Năng lượng ấy không làm ô nhiễm môi trường, tái tạo được và luôn luôn hiện diện. Trong bài này tôi xin nói về thủy triều và những phát triển về việc khai thác năng lượng thủy triều.

Tại sao có thủy triều

Thủy triều là sự di chuyển lên xuống của nước biển theo mặt trăng. Theo một định luật trong vật lý thì hai vật trong vũ trụ đều hút nhau với một lực gọi là lực hấp dẫn. Định luật này được gọi là định luật vạn vật hấp dẫn của Newton (Newton’s law of universal gravitation) để vinh danh nhà bác học Newton, người đã khám phá ra định luật này vào thể kỷ thứ 17.

Định luật vạn vật hấp dẫn phát biểu là lực hấp dẫn giữa hai vật thể tỷ lệ với khối lượng của hai vật thể đó và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa hai vật thể. Nói một cách đơn giản là vật thể có khối lượng càng lớn thì lực hút càng mạnh và càng xa nhau thì sức hút càng yếu.

Mặt trời và mặt trăng có đều có sức hút tác động lên các vật thể trên trái đất. Nhưng thủy triều lên xuống là do mặt trăng vì mặt trăng rất gần trái đất. Lực hấp dẫn của mặt trăng tạo nên một lực gọi là lực thủy triều (tidal force). Lực này làm cho nước biển dâng lên phía gần nhất và phía xa nhất với mặt trăng, gây ra thủy triều cao. Một ngày có hai lần thủy triều cao và hai lần thủy triều thấp. Một chu kỳ như vậy chính ra là 24 giờ 50 phút chứ không phải đúng một ngày. Vì đó là thời gian mặt trăng quay đúng một vòng quanh trái đất.

Thủy triều và mặt trăng. (Hình: https://scijinks.gov)

Vì các lục địa ngăn trở sự lưu thông của nước biển nên không phải chỗ nào trên thế giới cũng đều có thủy triều lên xuống giống như nhau. Có chỗ chỉ có một lần thủy triều cao và một lần thủy triều thấp trong một ngày như ở Vịnh Mễ Tây Cơ (Gulf of Mexico). Có chỗ sự chênh lệch thủy triều cao thấp rất ít, có chỗ rất nhiều. Ở Châu Âu chỗ thủy triều chênh lệch nhau nhiều nhất (tới 15 mét) là tại vùng biển quanh tòa lâu đài Mont Saint-Michel. Đây là một thắng cảnh nối tiếng và sự kiện đặc biệt về thủy triều cũng là điểm hấp dẫn du khách thập phương.

Các phương thức khai thác năng lượng thủy triều

Có hai loại năng lượng thủy triều, một là động năng (kinetic energy) và hai là thế năng (potential energy). Động năng là năng lượng do sự chuyển động của dòng nước, cũng giống như năng lượng gió là do sự chuyển động của không khí. Vì nước dày đặc hơn không khí rất nhiều nên tác động của nó cũng lớn hơn. Thế năng là năng lượng sinh ra bởi sự khác biệt của chiều cao của thủy triều cao và thủy triều thấp. Có ba phương pháp để khai thác năng lượng thủy triều.

Dòng thủy triều

Đây là phương pháp dùng động năng của thủy triều. Cũng như những tua bin dùng cho năng lượng gió, tua bin có thể để dưới nước trong dòng thủy triều để phát sinh điện. Vì nước dày đặc nên tua bin thủy triều không cần phải to lớn như tua bin gió và dòng nước cũng không cần phải chảy nhanh như luồng gió. Vì thủy triều xảy ra rất đều và theo một chu kỳ cố định nên tua bin thủy triều cung cấp điện cũng rất đều và bảo đảm. Tuy nhiên phải khảo sát môi trường để sao cho sinh vật chung quanh đó không bị ảnh hưởng.

Tua bin phát điện dùng năng lượng thủy triều. (Hình: https://yali.state.gov)

Đập chắn nước

Đập chắn nước là phương pháp dùng thế năng của thủy triều. Đập được xây trong vịnh hay cửa sông.Khi nước biển dâng lên thì cửa đập được mở để nước tràn vào. Khi thủy triều lên tới đỉnh cao thì cửa đập được đóng lại. Khi thủy triều rút xuống thì nước biển ở ngoài thấp và ở trong đập thì cao tạo ra một sự sai biệt về độ cao của nước biển. Nước được cho thoát ra qua một ống có tua bin. Nước chảy qua tua bin làm cho tua bin quay và sinh ra điện.

Phương pháp dùng đập chắn nước có ảnh hưởng lớn đến môi trường chung quanh. Thí dụ đập chắn nước ngăn chặn sự di chuyển ra vào của cá.

Đầm phá thủy triều (tidal lagoon)

Phương cách đầm phá thủy triều cũng tương tự như đập chắn nước nhưng nhỏ hơn. Đầm phá có thể là một vùng nước bao bọc bởi thiên nhiên hay nhân tạo. Đầm phá không ngăn chặn cả dòng sông hay cửa sông mà chỉ được xây dựng phần có thủy triều cao.

Đầm phá thủy triều có ít ảnh hưởng đến môi trường. Cá vẫn có thể bơi vòng qua. Tuy nhiên điện phát sinh ra theo phương pháp này khá thấp.

Lợi ích của sự khai thác năng lượng thủy triều

-Chắc chắn: năng lượng mặt trời phải tùy thuộc ngày mưa hay nắng và năng lượng gió cũng tùy thuộc ngày có gió hay không. Nhưng thủy triều mỗi ngày đều lên xuống hai lần chắc chắn như mỗi ngày mặt trời đều mọc, nên năng lượngthủy triều thì rất bảo đảm không bao giờ không có.

-Sạch: năng lượngthủy triều không đốt nguyên liệu hóa thạch (fossil fuel) để tạo ra năng lượng mà chỉ khai thác sự lên xuống của thủy triều nên không làm ô nhiễm môi trường.

-Tái tạo: mặt trăng và đại dương còn đó thì năng lượng thủy triều còn. Hôm nay dùng, ngày mai vẫn còn để tiếp tục dùng.

-Nhỏ gọn: vì nước dày đặc hơn không khí nên một trạm phát điện dùng năng lượng thủy triều không chiếm nhiều chỗ như trạm phát điện dùng năng lượng gió.

Trạm phát điện Sihwa Lake Tidal Power Station. (Hình: en.wikipedia.org)

Khuyết điểm của sự khai thác năng lượng thủy triều

-Đắt tiền: hiện tại giá tiền để xây dựng hệ thống khai thác năng lượng thủy triều còn khá đắt. Hy vọng trong tương lai nếu có nhiều công trình về năng lượng thủy triều thì giá thành sẽ hạ xuống. Hơn nữa có thể có những phát minh mới làm cho công nghệ năng lượng thủy triều rẻ hơn.

-Ảnh hưởng tới đời sống sinh vật: thí dụ cá có thể bị hạn chế không ra vào tự do khi xây đập chắn nước.

-Giới hạn: chỉ có những quốc gia giáp bờ biển mới có thể khai thác năng lượng thủy triều.

-Khó tăng thêm: vì thủy triều tùy thuộc thiên nhiên nên khó mà có thể gia tăng được.

Phát triển năng lượng thủy triều trên thế giới

Ở Hoa Kỳ thì chưa có trạm phát điện dùng năng lượng thủy triều, lý do là sở phí còn cao hơn những phương pháp phát điện khác. Nhưng trên thế giới thì đã có nhiều quốc gia đã và đang phát triển công nghệ khai thác năng lượng thủy triều.

Trạm phát điện Usine marémotrice de la Rance ở cửa sông Rance ở Brittany, Pháp Quốc được khánh thành vào năm 1966 là trạm phát điện dùng năng lượng thủy triều đầu tiên trên thế giới. Trạm này với công suất 240 megawatts (MW) là lớn nhất trên thế giới cho tới năm 2011. Khi đó Nam Hàn khánh thành nhà máy điện Sihwa Lake Tidal Power Station dùng năng lượng thủy triều và có công suất 254 MW.

Nhật Bản, Trung Quốc, Ái Nhĩ Lan và nhiều nước khác cũngcó những dự án để nghiên cứu cách khai thác năng lượng thủy triều tại nước mình.

Kết luận

Năng lượng thủy triều là một nguồn năng lượng chắc chắn, sạch và tái tạo được, nhưng chưa được phát triển nhiều vì giá thành còn cao hơn các phương pháp phát sinh điện khác như đốt nguyên liệu hóa thạch. Hy vọng sẽ có những phát minh đột phá để làm giá thành giảm xuống và công nghệ năng lượng thủy triều được phát triển mạnh. (Hà Dương Cự)

Nguồn tài liệu:
https://www.nationalgeographic.org
https://www.scienceabc.com
https://consumerenergyalliance.org

Video: Tin Trong Ngày Mới Cập Nhật

Copyright © 2018, Người Việt Daily News

Lưu ý: Để mở âm thanh, xin bấm vào nút muted icon imagephía góc phải bên dưới của khung video.

Báo Người Việt hoan nghênh quý vị độc giả đóng góp và trao đổi ý kiến. Chúng tôi xin quý vị theo một số quy tắc sau đây:

Tôn trọng sự thật.
Tôn trọng các quan điểm bất đồng.
Dùng ngôn ngữ lễ độ, tương kính.
Không cổ võ độc tài phản dân chủ.
Không cổ động bạo lực và óc kỳ thị.
Không vi phạm đời tư, không mạ lỵ cá nhân cũng như tập thể.

Tòa soạn sẽ từ chối đăng tải các ý kiến không theo những quy tắc trên.

Xin quý vị dùng chữ Việt có đánh dấu đầy đủ. Những thư viết không dấu có thể bị từ chối vì dễ gây hiểu lầm cho người đọc. Tòa soạn có thể hiệu đính lời văn nhưng không thay đổi ý kiến của độc giả, và sẽ không đăng các bức thư chỉ lập lại ý kiến đã nhiều người viết. Việc đăng tải các bức thư không có nghĩa báo Người Việt đồng ý với tác giả.

Làm gì nếu bạn được người khác cho tiền để mua nhà

Nếu bạn sẽ nhận một tặng phẩm, trước hết bạn nên nói chuyện với nhà cho vay của bạn để kiểm chứng các thủ tục nội bộ của họ.

Tiểu đường nên ăn uống ra sao

Ăn uống đúng cách có thể giúp giảm cân, duy trì mức đường trong máu vừa phải, hạ cholesterol trong máu và cải thiện huyết áp.

Làm sao định được kinh tuyến và vĩ tuyến

Ít ai biết GPS kết hợp thông tin từ vệ tinh với hệ thống tọa độ kinh tuyến (longitude) và vĩ tuyến (latitude) có từ xưa để định vị nơi chốn.

Người tự kinh doanh sẽ gặp khó khi vay tiền mua nhà

Nhà cho vay quan tâm tới vấn đề người nộp đơn vay tiền, kể cả những người tự kinh doanh, có khả năng trả nợ thế chấp đều đặn hay không.

Đông y chữa suyễn do phế khí suy

Bệnh nhân thở hụt hơi, có nghĩa hít vào ngắn hơn thờ ra, suyễn, đau phần dưới lưng, sợ lạnh, sắc mặt đen sậm, tinh thần mệt mỏi, hay sợ sệt.

Ăn thịt dê hầm kiểu Mễ trong một cửa hàng bánh kẹo

Tiệm La Super Birria bán thịt dê hầm kiểu Mễ ở Santa Ana, nằm trong một cửa hàng bán bánh kẹo, rất ít ai biết đến.

Phát Mập, quán hủ tiếu hơn 70 năm đông khách bậc nhất Sài Gòn

Quán hủ tiếu Phát Mập, 108/1Bis Calmette, phường Nguyễn Thái Bình, quận 1, từ nhiều năm nay là quán có lượng thực khách đông bậc nhất Sài Gòn.

Hãng bảo hiểm căn cứ vào đâu để định giá bảo hiểm nhà?

Tuổi của căn nhà và đường dây điện, các ống nước, mái nhà, gỗ làm nhà, diện tích căn nhà… tất cả đều nằm trong ấn định giá bảo hiểm của bạn.

Coi chừng con trẻ bị ‘Momo Challenge’ đầu độc

Hiện tượng “Momo Challenge” gây lo sợ cho một số phụ huynh có con sử dụng điện thoại di động vì lời xúi giục khiến con cái họ dại dột tự tử.

Sự thật về những món thế chấp không cần phí tổn hoàn tất

Khi bạn nghe nói tới một món vay không cần trả phí tổn hoàn tất, nên nhớ rằng mọi nhà cho vay đều có thể đề nghị một món vay như vậy.