Khai thác năng lượng dòng thuỷ triều

Trên thế giới hiện nay, năng lượng tái tạo ngoài biển đã trở thành nguồn năng lượng mới quan trọng. Ở Anh, tuabin dòng thuỷ triều, đập thuỷ triều, thiết bị khai thác năng lượng sóng, và tuabin gió ngoài khơi, phương án nào cũng có thể cung cấp không dưới 20% nhu cầu điện năng của cả nước, trong đó một số phương án còn có khả năng cung cấp nhiều hơn nữa. Trước mắt, có vẻ như gió ngoài khơi vẫn là phương án chính được lựa chọn, tuy nhiên công nghệ dòng thuỷ triều và năng lượng sóng hiện đang phát triển nhanh chóng. Khắp nơi trên thế giới, gió ngoài khơi đang được coi là phương án lựa chọn chính. Đến nay, trên 100MW công suất nguồn đã được lắp đặt tại Liên hiệp châu Âu, trong đó công trình lớn nhất từ xưa đến nay là dự án Horns Rev trải dài ngoài khơi cách bờ biển Đan Mạch từ 14 đến 20km, với 80 tuabin công suất 2MW. Nhiều dự án khác cúng đã được lên kế hoạch. Cụ thể như chương trình đầy tham vọng của Đức, mà mục tiêu là đến năm 2030, sẽ lắp đặt được 10GW công suất gió ngoài khơi, cung cấp tới 25% điện năng của cả nước. Cộng hoà Ailen cũng có kế hoạch đầy tham vọng là xây dựng trạm phát điện gió công suất 520 Wicklow. Theo ước tính, tài nguyên năng lượng gió trên toàn lãnh thổ Liên hiệp châu Âu có thể lên tới khoảng 900TWh mỗi năm. Các dự án năng lượng sóng và năng lượng thuỷ triều Năng lượng sóng cũng lớn không kém, tuy nhiên cho đến nay, phương án này còn ít được triển khai. Phong trào rộ lên vào những năm 1970, tuy nhiên sang những năm 1980, chương trình năng lượng sóng đã bị đình lại sau khi xảy ra một số hoàn cảnh không thuận, rồi người ta tranh luận, đánh giá các chi phí có thể xảy ra. Giờ đây, sau 20 năm trì hoãn, một số dự án mới lại được đưa ra. Công ty Wavegen đã lắp đặt thiết bị “cột nước dao động” (oscillating water column-OWC) công suất 500KW trên đảo Islay và hiện đang triển khai một thiết bị khai thác năng lượng sóng ngoài khơi. Công ty cũng tài trợ một nhóm gồm 3 thiết bị ngoài khơi và có kế hoạch lắp đặt thiết bị đầu tiên vào năm 2004 ở vùng nước nông, cỡ công suất là 1MW. Trong khi đó, Công ty Ocean Power Delivery hiện đang triển khai một hệ thống nổi trên mặt nước mang tên Pelamis dạng ống có khớp nối với nhau, giống như con “rắn biển” (sea snake). Công ty có kế hoạch lắp đặt ngoài khơi thiết bị quy mô đầy đủ, dài 30m, công suất 750KW, có thể là trung tâm thử nghiệm năng lượng sóng này sẽ được đặt tại Orkneys. Ý đồ cuối cùng là có một “trại năng lượng sóng” (tương tự như các trại năng lượng gió hiện nay) gồm 40 tổ máy công suất 50 MW. Ngoài ra, Sea Power International đang triển khai một hệ thống hồ chứa nổi thu sóng biển để sử dụng tại vùng biển Scotland. Việc khai thác năng lượng sóng cũng tiến triển nhanh ở khắp nơi trên thế giới. Cụ thể như thiết bị nguyên mẫu công suất 20KW mang tên “Wave dragon” (Rồng sóng) của Đan Mạch hiện đang được thử nghiệm ngoài biển mà bước tiếp theo là dự án nhằm xây dựng một hệ thống công suất 10MW ở vùng biển sâu vào năm 2006. Thiết bị bao gồm 2 tường phản xạ sóng để tập trung sóng trào lên bức tường dốc rồi đổ vào hồ chứa, cột nước tạo ra sẽ được sử dụng để làm quay tuabin. Người Đan Mạch cũng tiến theo hướng mới tới “Mặt phẳng sóng” (Waveplane), theo đó sóng với độ cao khác nhau được dồn vào một chuỗi các kênh, tạo ra dòng xoáy làm quay tuabin. Trong khi đó, người Hà Lan lại đang triển khai loại thiết bị mới mang tên chiếc “Đu sóng Acsimet” (Archimedes Wave Swing). Chiếc đu này bao gồm một số buồng không khí hình nấm, dâng lên hạ xuống theo sóng và bơm không khí qua tuabin để phát ra điện. Tuy nhiên, không phải chỉ có ở châu Âu người ta mới quan tâm đến năng lượng sóng một cách nghiêm túc. Ở Ôxtrâylia, thiết bị nguyên mẫu tường phản xạ loại mới công suất 300KW của hãng Energetch hiện đang được thử nghiệm tại Port Kimbla, cách Sidney 100km về phía nam. Đây là một thiết bị loại “cột nước dao động” (OWC), tuy nhiên thay vì loại tuabin 2 chiều Wells, người ta sử dụng tuabin tốc độ chậm, góc nghiêng cánh thay đổi được, nên hiệu suất cao hơn. Theo Energetch, các biến thể đầu tiên của thiết bị của họ sẽ phát ra điện năng với giá thành 10 cent/KWh. BC hydro ở Canada đã quyết định sử dụng phiên bản của thiết bị này cho một dự án công suất 100MW tại Vancouver. Trong khi đó tại Mỹ, Aqua Energy Group đang có kế hoạch về một dự án sóng công suất 1MW đặt tại Neah Bay, bang Washington. Theo Công ty này, năng lượng sóng ngoài khơi có tiềm năng lớn, có thể thoả mãn 5% đến 10% tổng nhu cầu điện năng tại Mỹ trong vòng 20 năm tới. Nhật Bản cũng không hề chậm chân trong lĩnh vực này. Họ đã nghiên cứu từ nhiều năm nay và đã lắp đặt một số tổ máy OWC trên đập chắn sóng. Nhật cũng có 1 bè thử nghiệm năng lượng sóng nổi mang trên “Cá voi dũng mãnh” (Mighty Whale). Phương án chính thứ ba lắp đặt ngoài khơi là năng lượng thuỷ triều. Đã có thời gian người ta nghĩ rằng phương cách chính để khai thác năng lượng thuỷ triều là xây dựng đập lớn chắn ngang qua cửa sông sâu có thuỷ triều, triều lên thì giữ nước lại, sau đó để nước chảy trở lại qua tuabin, tương tự như ở các nhà máy thuỷ điện. Khoảng 20% điện năng ở Anh có thể được cung cấp từ các đập loại này. Tuy nhiên xây dựng các công trình đập này lại quá tốn kém (có thể lên tới 10 tỷ bảng Anh đối với đập Severn, công suất 8GW, cung cấp được khoảng 6% nhu cầu điện năng ở Anh), lại tác động xấu đến môi trường trên diện rộng nên hiện nay phương án này không được quan tâm theo đuổi nữa. Một ý tưởng khác được đưa ra, đó là xây dựng các hồ chứa có đập tại cửa sông sâu, như vậy có thể sẽ rẻ hơn và ít tác động hơn về môi trường. Công ty Tidal Electric (Mỹ) đã đi theo hướng “đầm phá thuỷ triều” (tidal lagoon) này. Họ đã lập kế hoạch về 3 dự án ngoài khơi xứ Wales: một dự án 30MW gần Fifoots Point trong vùng eo biển Bristol, một dự án 30MW tại vịnh Swansea và một dự án điện thuỷ triều lớn hơn nhiều, 423MW tại North Wales. Tuy nhiên hiện nay một phương án khác đã được mở ra, đó là sử dụng dòng thuỷ triều, tức là dòng nước theo chiều ngang chứ không phải là triều lên xuống. Ý tưởng thiết kế này đang được khảo sát ở nhiều nơi trên thế giới. Mặc dầu còn ít được triển khai nhất so với các năng lượng tái tạo khác của biển, nhưng triển vọng của năng lượng dòng thuỷ triều lại rất sáng sủa. Công nghệ dòng thuỷ triều ở Anh Dòng thuỷ triều đáng kể có ở nhiều nơi, cấu trúc địa hình khiến dòng nước chảy nhanh hơn, tốc độ lên tới 2m/s cũng là tương đối phổ biến. Có nhiều phương cách khai thác dòng chảy này. Trong đa số các trường hợp, phương cách được quan tâm chú ý hơn cả là sử dụng các thiết bị tương tự như tuabin gió, nhưng được cố định bằng cách nào đó vào đáy biển. Cho đến nay, Anh vẫn đi đầu triển khai theo ý tưởng này, mà chủ yếu là công trình tiên phong, ban đầu do IT Power thực hiện. Với sự hỗ trợ của Scottish Nuclear và NEL, hồi năm 1994, IT Power đã xây dựng và thử nghiệm một nguyên mẫu nhỏ, loại 2 cánh, công suất 10KW tại eo Corran Narrows vùng biển Loch Line (gần Fort Wiliam, Scotland). Thiết bị được buộc lỏng giữa một chiếc thuyền phao và một kết cấu neo dưới đáy biển. Sau đó, IT Power đã thành lập Công ty Marine Current Turbines Ltd (MCT) để triển khai một phiên bản thiết kế mới của tuabin “Seaflow” nhưng được lắp trực tiếp dưới đáy biển. Năm 2002, MCT bắt đầu thử nghiệm một thiết bị công suất 300KW tại Lynmouth, ngoài khơi North Devon, với sự hỗ trợ của Bộ Công thương Anh và EU. Theo MCT, bước tiếp theo sẽ là triển khai một kiểu máy lớn hơn mang tính thương mại, công suất 600KW hoặc lớn hơn. Bước tiếp theo, mục tiêu sẽ là xây dựng một dàn tuabin “trại dòng thuỷ triều” công suất 10MW. Cơ sở của công nghệ này là sử dụng cọc đơn, gồm 1 ống thép chôn trong lỗ khoan dưới đáy biển, trên đó lắp tổ máy tuabin 2 hoặc 3 cánh. Người ta đã xác định rằng để có thể khai thác một cách kinh tế, cần có tốc độ dòng triều đỉnh 2-2,5m/s, độ sâu trong khoảng từ 20 đến 35m, và cho đến nay đã xác định được rất nhiều địa điểm có nhiều khả năng thích hợp trên bờ biển bao quanh nước Anh cũng như ở các nơi khác trên thế giới. Điều đáng chú ý là năm 2003, mặc dầu đã có những đề xuất trước đây trong thời gian dài về xây dựng đập thuỷ triều trên cửa sông Severn, Bộ Công thương Anh đã cấp vốn cho 1 Công ty mới thành lập – Tidal Hydraulic Generators, để triển khai và thử nghiệm nắm nguyên mẫu tuabin dòng thuỷ triều, mà theo kế hoạch sẽ lắp đặt các tuabin này dưới đáy cửa sông Severn, ở khoảng giữa 2 cây cầu đường bộ. Phần chính trong thiết kế là các tuabin kiểu cánh quạt đường kính 8m lắp trên một chiếc khung đủ nặng để đứng vứng trên lòng sông ở dưới sâu 40m. Đơn vị triển khai dự án này (trụ sở tại Pembrokeshire) đã thử nghiệm 1 phiên bản tuabin tại Milford Haven. Tidal Hydraulic Generators thành lập năm 2000 với mục tiêu triển khai ý tưởng này cũng như các ý tưởng khác về phát điện bằng cách khai thác dòng thuỷ triều. Dự án này, ngoài sự tài trợ của Bộ Công thương Anh còn nhận được sự ủng hộ của Nghị viện xứ Wales, có Trường Đại học Cardiff phối hợp thực hiện. Nếu tiến triển tốt, dự án sẽ mở đường cho việc xây dựng một công trình nguyên mẫu, trong đó có 1 khung đặt cố định dưới đáy biển Severn để đỡ 5 tuabin. Công ty Tư vấn kỹ thuật và Quản lý Babtie Group đã giành được hợp đồng thiết kế các tuabin. Không phải đơn vị triển khai nào cũng đi theo hướng các hệ thống kiểu cánh quạt. Chẳng hạn như Engineering Business, một Công ty kỹ thuật ngành biển trụ sở tại Northumbria, cũng đã triển khai 1 hệ thống mà họ đặt tên là “cột nước chủ động”, thực chất là 1 biến thể của ý tưởng cột nước dao động, tuy nhiên thiết bị khai thác năng lượng sóng lại có các cánh ngầm sử dụng để biến dòng thuỷ triều theo chiều ngang thành chuyển động theo phương thẳng đứng. Sau đó Công ty này đã triển khai 1 ý tưởng thiết kế mới mang tên Cá đuối (Stingray), tựa như chiếc thuyền cao tốc có cánh ngầm song song ngập trong nước để khai thác năng lượng dòng thuỷ triều. Năm 2002, nguyên mẫu công suất 150KW, nặng 185 tấn, cánh dài 15m đã được thử nghiệm ngoài khơi quần đảo Shetland, với sự tài trợ của Bộ Công thương Anh; trong quá trình thử tại hiện trường vào mùa hè năm 2003, người ta đã thu thập được thêm nhiều dữ liệu. Engineering Business nói họ đang triển khai chương trình 5 năm nhằm thiết kế, chế tạo và lắp đặt 1 nhà máy điện công suất 5MW. “Rochester Venturi” (ống venturi Rochester) lại là 1 ý tưởng mới nữa, do Geoff Rochester thuộc Trường Hoàng gia Luân Đôn sáng chế. Thiết bị này hướng dòng thuỷ triều vào 1 đường ống thu hẹp, tạo ra độ giảm áp và gây tác dụng bơm. Hiện tượng này được sử dụng để đẩy 1 lượng nước tương đối nhỏ chạy quanh 1 mạch vòng nước thứ cấp, làm quay tuabin. Theo các nhà triển khai thiết bị thì có thể duy trì dòng chảy thứ cấp này trong 1 phần đáng kể của chu kỳ thuỷ triều, do vậy hiện tượng đỉnh nhọn công suất ra sẽ giảm đi rất nhiều so với khi sử dụng đập thuỷ triều. Điều này có nghĩa là với cùng 1 sản lượng điện, công suất nguồn có thể nhỏ hơn, chu kỳ làm việc dài hơn, do vậy nâng cao khả năng dự án tự đứng vững được về mặt kinh tế. Công ty này nói rằng, nếu căn cứ vào các thử nghiệm ở quy mô hình thì có thể biến 20% tổng năng lượng tiêu tán trong ống venturi Rochester (RV) thành điện năng. Công ty điện RV được thành lập để khai thác ý tưởng này. Họ đang lên kế hoạch thử nghiệm 1 nguyên mẫu nhỏ trên bờ sông, gần Grimsby, và tiếp sau đó sẽ là 1 phiên bản công suất 2MW. Họ khẳng định rằng thiết bị quy mô đầy đủ có thể sản xuất điện năng với giá thành từ 2 đến 10 xu Anh/KWh, còn đối với những địa điểm tốt nhất thì chỉ ở mức khoảng 2 đến 3 xu Anh/KWh. Cuối cùng cũng nên lưu ý rằng GS Stephen Salter, người đi tiên phong trong lĩnh vực năng lượng sóng, cúng đã triển khai 1 ý tưởng về thiết bị dòng thuỷ triều mang tên “Polo”. Thiết bị này là 1 tuabin nước trục đứng, lắp trên 1 kết cấu hình xuyến nổi trên mặt nước, cánh tuabin chìm sâu dưới nước. Ở quy mô đầy đủ, vòng xuyến sẽ có đường kính 50m, cánh tuabin sẽ ở độ sâu 20m. Thiết bị này theo thiết kế sẽ có tổng trọng lượng 600 tấn và có thể đạt công suất 12MW. Nghiên cứu khai thác năng lượng thuỷ triều ở các nước khác Trong số những dự án khai thác dòng thuỷ triều tiến xa nhất phải kể đến thiết bị kiểu cánh quạt do 1 consortium các Công ty Na Uy triển khai, trong đó có Statoil và ABB. Trên cơ sở hệ thống tương tự đang được Marine Current Turbines (MCT) thử nghiệm tại Devon, thiết bị này có kết cấu như chiếc tuabin gió và đã được lắp đặt dưới đáy biển gần Kvalsund tại mỏm vùng Bắc Cực của Na Uy. Công suất của thiết bị nguyên thuỷ chỉ là 300KW. Thiết bị kích thước đầy đủ Hammerfest Strom sẽ có cánh quạt, cánh dài tới 15-16m, lắp trên trụ đặt dưới đáy biển. Khi triển khai đầy đủ, tổng cộng sẽ có tới 20 trạm được bố trí cách chiếc cầu hiện có khoảng 80m về phía tây. Theo Công ty này thì chỉ cần dành chiều sâu 17m là đủ để không ảnh hưởng tới giao thông đường thuỷ. Trong khi đó ở ngoài nước, có vẻ như công nghệ Anh quốc đang tạo được bước đột phá. Tháng 5/2003, Ban giám sát thành phố San Francisco đã phê duyệt kế hoạch lắp đặt và thử nghiệm một nguyên mẫu thiết bị Hydro Venturi của Công ty RV tại khu vực Vịnh, gần cầu Cổng Vàng. Theo phát biểu của Công ty RV thì một khi triển khai đầy đủ, khu vực này sẽ có một dàn các venturi, chiều ngang là 1.000m, có thể cung cấp 452GWh mỗi năm. Khác với hướng thiết kế cánh quạt trục ngang truyền thống được MCT và ABB/Statoil ưa chọn, nhiều Công ty triển khai theo hướng tuabin trục đứng. Cụ thể như EU đã tài trợ cho một nghiên cứu về khả năng phát điện bằng dòng thuỷ triều tại eo Messina, giữa đảo Sicilia và phần đất liền nước Ý, với việc sử dụng các tuabin trục đứng. Nghiên cứu này đề xuất bố trí 100 tuabin trục đứng dưới đáy biển, ở độ sâu 100m. TS Alexander Gorlov thuộc Trường Đại học Northeastern (Boston, Mỹ) còn tỏ ra tham vọng hơn khi phát triển ý tưởng thiết kế những thiết bị đặt xa hơn ngoài biển để khai thác dòng hải lưu. Ông là nhà thiết kế và người sở hữu bằng sáng chế chiếc “Tuabin cánh quạt Gorlov”, một biến thể của tuabin gió Darrieus. Hiện nay các nguyên mẫu nhỏ đã qua bước thử nghiệm và TS Gorlov đang tính đến những ứng dụng quy mô lớn ở ngoài khơi, cụ thể là đã lập 1 dự án trên dòng hải lưu Gulf Stream. TS Gorlov lưu ý rằng dòng Gulf Stream mỗi giây chuyển 1 lượng nước xấp xỉ 80 triệu m3 nước qua vùng Miami, gấp 50 lần dòng chay của tất cả các dòng sông trên thế giới cộng lại. Tốc độ dòng nước trên bề mặt đôi khi còn hơn 2,5 m/s. Động năng tổng của dòng Gulf Stream gần Florida lên tới công suất xấp xỉ 65GW. Công ty Blue Energy (Canada) đã triển khai ý tưởng hàng rào thuỷ triều, theo đó các tuabin trục đứng hình chữ H được lắp trên một kết cấu dạng môdun. Trên cơ sở hợp đồng ký kết với Bộ Năng lượng Philippin năm 1998, Blue Energy hiện đang triển khai một nhà máy trình diễn, dự kiến phát được công suất 50MW vào giai đoạn dòng triều đỉnh, công suất trung bình 30MW. Bước tiếp theo trong kế hoạch của Công ty là 1 nhà máy có công suất đỉnh 1000MW, công suất trung bình 600MW lắp trên đường nối 2 hòn đảo. Blue Energy cũng đang thăm dò ý tưởng về một dự án lớn hơn nữa, đó là hàng rào thuỷ triều dài 4km giữa các đảo Samar và Dalupiri tại eo biển San Bernardino. Nhà máy điện này sẽ có công suất tổng là 2.200MW khi dòng triều lớn nhất (công suất trung bình là 1.100MW). Đáng lưu ý là Blue Energy còn có một số ý tưởng nữa còn lớn lao hơn nhiều. Để hoàn thành việc liên kết chuỗi các đảo Philippin này sẽ phải tốn tới 38 tỷ bảng Anh, những sẽ mang lại khoảng 25GW công suất nguồn. Công ty cũng tìm đến những địa điểm tiềm năng ở nhiều nơi khác trên thế giới, kể cả tại Anh. Tài nguyên năng lượng thuỷ triều ở Anh Các dự án lớn trên cho thấy triển vọng của phương án khai thác dòng thuỷ triều là rất lớn. Anh quốc đang đứng vị trí cao trong cuộc đua sử dụng năng lượng này. Qua khảo sát, đã xác định được 106 địa điểm có triển vọng về năng lượng thuỷ triều, trong đó 80% nằm ở vùng bờ biển bao quanh miền Britain (gồm Scotland, Wales và xứ Anh). Những địa điểm tốt nhất thường nằm giữa các hòn đảo hoặc gần các bờ biển cắt xẻ mạnh, nơi có dòng triều lớn. Theo ước tính nêu trong báo cáo của ETSU hồi năm 1993, nếu khai thác được tất cả các địa điểm ở Anh có dòng thuỷ triều thì sản lượng điện phát ra có thể đảm bảo tới 20% nhu cầu điện năng ở Anh. Nhóm khảo sát dòng thuỷ triều tại Trường Đại học Robert Gordon (thành phố Aberdeen, Scotland) hiện đang tiến hành đánh giá tác động môi trường, tài nguyên, cũng như các nghiên cứu tối ưu hoá khác nhau. Nhóm này lưu ý rằng do tuabin thuỷ triều ngập trong nước và ở ngoài tầm mắt nên ít có vấn đề về ảnh hưởng tới cảnh quan như đối với các trại năng lượng gió. Tuy nhiên cũng có thể có một số vấn đề đáng kể liên quan tới môi trường và hình thái học động thực vật. (Nguồn: TTQLNĐ)

Vi thủy điện, một hướng phát triển công nghệ cho nước ta

Vietsciences-Đặng Đình Cung 19/07/2005

Nước ta hiện sản xuất năng lượng sơ cấp tới 120 % nhu cầu. Tình hình rất thuận lợi đó chỉ tạm thời thôi. Khi nào công nghiệp nước ta phát triển và những mỏ hydro carbur của ta cạn đi thì vấn đề tối ưu hóa cung ứng và tiêu thụ năng lượng sẽ trở nên trầm trọng. Vì năng lượng là một vấn đề rất quan trọng cho một nước, tốt nhất là chúng ta đặt ngay vấn đề đó ngay từ bây giờ và đề ra những giải pháp vĩnh cửu. Trong khi chờ đợi ngành vật lý hạt nhân mang lại một giải đáp thích ứng, những dạng năng lượng sơ cấp vĩnh cửu là những năng lượng hoàn nguyên. Trong số những dạng năng lượng sơ cấp hoàn nguyên đó thì thủy điện là dạng năng lượng duy nhất có thể đóng góp một cách đáng kể vào nhu cầu năng lượng của thế giới. Thực ra thì ngoài việc sản xuất năng lượng một công trình thủy điện còn có công dụng điều hòa lưu lượng nước sông để phục vụ nông nghiệp và đời sống hàng ngày của nhân dân địa phương. Vì có núi đồi hiểm trở và mưa nhiều, mật độ tiềm năng thủy điện quy mỗi kilô mét vuông của nước ta xếp vào hạng nhất nhì trên thế giới. Những chi lưu sông Hồng và sông Đồng Nai cho phép chúng ta xây dựng những công trình thủy điện cực lớn như là đập Hòa Bình và đập Sơn La tương lai với công suất hai nghìn MW hay hơn nữa. Miền trung nước ta có những giòng sông cho phép xây những công trình với những công suất lên đến mấy trăm mega-watt. Nhờ dân chúng chủ yếu sống ở những đồng bằng lân cận với mật độ dân số cao nên việc tải điện và phân bố điện ở nước ta cũng không đến nỗi tốn kém lắm. Những ưu điểm đó làm cho chúng ta quên khai thác những nguồn thủy điện trung bình, nhỏ và, đặc biệt, cực nhỏ. Đây là một điều đáng tiếc. Những ưu điểm của vi thủy điện Những công trình thủy điện cực nhỏ, với công suất từ 500 kW trở xuống, cũng được gọi là công trình vi thủy điện. So với những công trình có công suất lớn hơn thì chúng có rất nhiều ưu điểm. Trung bình thì muốn có một kW công suất thủy điện thì phải đầu tư khoảng 1 000 đô-la. Muốn xây một công trình một nghìn MW thì phải đầu tư một tỷ đô-la trong khi đó một công trình vi thủy điện chi cần tối đa 500.000 đô-la và một ổ phát điện một kW thì chỉ cần một nghìn đô-la. Quý vị có thể nói một cách có lý rằng nếu muốn có một nghìn mega watt công suất thì bỏ ra một lần một tỷ đô-la hay hai nghìn lần một nửa triệu đô-la thì có khác gì nhất là xây một nhà máy lớn duy nhất lại có triển vọng rẻ hơn là xây hai nghìn nhà máy nhỏ. Nhưng một nước có nhu cầu điện cấp bách mà thiếu vốn như nước ta thì vi thủy điện có lợi hơn vì hai lý do. Thứ nhất là xây một công trình thủy điện 500 kW hay nhỏ hơn thì chỉ mất sáu tháng đến một năm thôi trong khi đó một công trình một nghìn MW phải chờ đến hơn một chục năm mới hoàn thành. Chúng ta có thể hoàn thành một công trình cực nhỏ với ít vốn ban đầu và bắt đầu sản xuất điện ngay sau một năm. Với lợi nhuận do bán điện của công trình thứ nhất đó chúng ta có thể làm vốn khởi đầu để xây công trình thứ hai. Sang năm thứ ba thì chúng ta có khả năng xây thêm hai công trình nữa. Nếu tính một cách lũy tiến như vậy thì năm thứ mười hai chúng ta sẽ có một nghìn công trình với tổng công suất một nghìn MW và năm thứ mười ba là chúng ta đã có thể có một cơ ngơi hai nghìn MW rồi. Những người khởi nghiệp với một công trình cực lớn thì phải chờ mười năm mới có thể sản xuất kW giờ điện đầu tiên và nếu tái đầu tư lợi nhuận vào một công trình lớn nữa thi phải chờ tới năm thứ hai mươi mới có được tổng công suất hai nghìn MW. Thứ hai là những người muốn xây một công trình vĩ đại thường gặp khó khăn khi đi tìm vốn để đầu tư : ứng ra một tỷ đô-la thì người ta phải cần suy nghĩ kỹ và người ta sẽ cho vay nếu đã chứng minh được rằng những số tiền cho vay trước đây đã đem lại nhiều lãi cho chủ đầu tư. Nếu khởi nghiệp bằng một công trình nhỏ thì không gặp khó khăn đó vì người ta sẵn sàng cho vay 500.000 đô-la hơn là cho vay một tỷ đô-la. Sau này, vì có một số công trình đã mang lại lợi nhuận để làm vốn bảo đảm, đi vay thêm để xây những công trình tiếp thì lại càng dễ hơn nữa. Trên phương diện kỹ thuật vi thủy điện có ba ưu điểm về an toàn : an toàn cho mạng lưới điện quốc gia, an toàn về môi trường và an toàn về quốc phòng. Hiện nay mạng lưới điện Viêt Nam tải chừng một vạn MW. Trong tương lai sẽ tải tới cả trăm ngàn MW. Vậy một cơ sở vi thủy điện sẽ ảnh hưởng đến mạng lưới quốc gia tối đa chưa tới một phần vạn, một tỷ số không đáng kể. Khi một nhà máy vi thủy điện có biến cố gì đó hay phải ngưng sản xuất để bảo hành thì gần như không có ảnh hưởng gì đến việc cung ứng điện trên toàn quốc. Xác suất một nghìn nhà máy vi thủy điện có biến cố cùng một lúc cũng hầu như là không đáng kể. Ngoài ra chương trình bảo hành thì bao giờ cũng tránh hai nhà máy tắt cùng một lúc. Nhưng với một cơ sở cực lớn thì chương trình bảo hành phải phối hợp với sự điều hành các cơ sở khác trên quy mô quốc gia thậm chí trên quy mô liên quốc gia. Trong điều kiện đó, một sự cố ở một cơ sở sản xuất sẽ lũng đoạn cân bằng của mạng lưới tải điện và có thể trở nên một khủng hoảng an ninh Nhà Nước. Vì là một cơ sở sản xuất cực nhỏ, ảnh hưởng đến môi trường cũng cực nhỏ. Khi một đập vi thủy điện bị vỡ thì cũng chỉ có một ít nước làm ngập một diện tích nhỏ mà thôi. Xác suất một nghìn đập vi thủy điện vỡ cùng một lúc hầu như là không bao giờ xảy ra. Một đập thủy điện cực lớn đặt ra nhiều vấn đề môi trường kể cả vấn đề di dân. Nếu nói dại đập bị vỡ thì sẽ trở nên một tai họa quy mô một quốc gia. Biến cố một đập bị vỡ có thể xảy ra khi bị oanh tạc hay bị đặc công phá hoại. Để tôn trọng phương châm “ muốn sống yên bình thì phải sửa soạn chiến tranh ” mọi nước đều có chính sách đối phó những rủi ro đó. Muốn phá vỡ một đập thủy điện cực lớn, tỷ dụ một đập của một nhà máy công suất một nghìn MW, thì chỉ cần một phi vụ thả bom trúng đích, một cỗ pháo bắn chính xác hay một đội đặc công tác chiến thành công. Như nói ở trên, ảnh hưởng một đập bị vỡ tùy ở tầm vóc của công trình. Để có độ phá hủy tương đương thì phải phá tối thiểu hai nghìn công trình vi thủy điện. Để làm được như vậy thì phải trù liệu cùng một lúc, hay trong một thời gian ngắn, ít nhất hai nghìn phi vụ, hai nghìn loạt đại pháo hay hai nghìn đội đặc công. Với những công nghệ quân sự hiện nay không có nước nào có tiềm năng làm được việc này dù nước đó là một cường quốc có võ khí nguyên tử. Công nghệ vi thủy điện Một công nghệ chỉ là một tập hợp của nhiều ngành công nghệ và khoa học khác nhau. Thủy điện là tập hợp của các công nghệ xoong chảo, cơ khí tổng hợp, cơ khí điện và các công nghệ cầu đường xây dựng phối hợp với các ngành tự động học, điều chỉnh học, thủy văn, và thủy lực học. Với một công trình cực lớn thì những ống dẫn nước và những cánh quạt tua bin đều lớn cả. Những bộ số, những ổ phát điện, những hệ điều hành cả tới những vòng bi cũng đều có tầm vóc khác thường. Chúng ta không có chuyên gia để thiết kế những phần đó và chúng ta cũng không có thợ có thể uốn, hàn, tiện, bào, lắp ráp và kiểm tra chất lượng chúng. Nếu họa may chúng ta có một vài tay nghề đó thì chúng ta cũng không có thiết bị sản xuất thích đáng. Vậy thì những thiết bị cơ điện và điện tử đều phải mua từ nước ngoài. Đập ngăn sông sẽ có những kích thước vĩ đại và sẽ tạo ra một hồ chứa một khối nước vượt khỏi trí tưởng tượng. Để xây đập và mang những thiết bị cho nhà máy thủy điện này thì phải có một hệ thống cầu đường kiên cố. Chúng ta không có khả năng thiết kế, điều khiển việc xây dựng và kiểm tra những công trình lớn và phức tạp như thế. Vậy những việc này chúng ta cũng phải nhờ đến chuyên gia ngoại quốc. Rút cục chúng ta phải trông cậy vào ngoại bang để xây dựng những công trình thủy điện cực lớn. Đó là chưa nói đến việc điều hành thường ngày. Đặc điểm quan trọng nhất của công nghệ vi thủy điện là đồng bào ta, đặc biệt đồng bào sống ở miền núi, đã tự chế tạo lấy nhiều hệ thống vi thủy điện một cách thủ công. Điều đó chứng tỏ rằng dù có mặc cảm tự ty về khả năng công nghệ của dân tộc ta đến đâu chăng nữa thì cũng phải nhận rằng đó là một công nghệ ở trong tầm tay của chúng ta. Ống dẫn nước là những ống bằng thép thông thường được cắt theo đúng chiều dài. Tua bin và những vách bao quanh có thể là những tấm tôn mua ở đâu cũng có và được uốn lại và hàn với nhau. Uốn một tấm tôn hay một ống nước máy dày vài milimét thì chỉ cần đến những thiết bị đơn sơ. Hàn nhũng tấm tôn và những ống nước đó với nhau thì thợ hàn nào cũng có thể làm được. Bộ số thì đã có xí nghiệp trong nước sản xuất những bộ số tương tự như vậy rồi. Ổ phát điện thì cũng thế. Bộ điều hành thì mọi cử nhân kỹ sư mới ra trường cũng có thể thiết kế được. Còn đập ngăn sông thì chỉ là một gò bằng đất hay một bức tường mà một người không có trình độ tú tài cũng có thể thiết kế và xây được. Nói tóm lại, vi thủy điện là một công nghệ mà chúng ta có thể triển khai ngay từ bây giờ mà không cần đến sự giúp đỡ của nước ngoài. Những điều kiện để phát triển công nghệ vi thủy điện Việc để cho mỗi cá nhân tự chế tạo lấy công trình vi thủy điện tùy nhu cầu và tùy khả năng kỹ thuật là một điều phí phạm. Trừ việc sản xuất điện để bán cho cộng đồng, nhu cầu một cá nhân ít khi phù hợp với tiềm năng của địa điểm xây công trình. Tình trạng này làm cho tiềm năng của địa điểm không được khai thác triệt để. Ngoài ra một cá nhân không thể nắm vững được tất cả những ngành công nghệ và khoa học để tối ưu hóa một công trình thủy điện. Vì hai lý do đó, chúng ta cần phải có một xí nghiệp tụ tập những chuyên gia của mọi ngành công nghệ và khoa học cần thiết để thiết kế việc xây dựng những công trình vi thủy điện. Nếu mỗi công trình là một tình huống cá biệt thì những bộ điện cơ, gồm ống dẫn và tháo nước, tua bin, bộ số, ổ phát điện và hệ thống điều khiển tự động có thể là một số tổng thể tiêu chuẩn có những công suất từ một đến năm trăm KW. Khả năng đó cho phép chúng ta sáng lập thành công một xí nghiệp thiết kế và chế tạo những tổng thể vi thủy điện. Xí nghiệp đó cũng có chức năng tư vấn những cá nhân và cộng đồng địa phương trong việc chọn lựa, quy hoạch những địa điểm cho các công trình vi thủy điện và quy hoạch việc sử dụng nước phối hợp sản xuất điện với những sinh hoạt khác. Việc lập một xí nghiệp như vậy không phải là một việc khó vì, như đã trình bày ở phần trên, nước ta đã có những xí nghiệp nắm được những công nghệ cơ bản của công nghệ vi thủy điện và các chuyên gia cần thiết đã được đào tạo rồi. Chúng ta chỉ cần liên kết những xí nghiệp trong một hợp tác xã xí nghiệp hay một công ty hợp doanh. Vì mỗi đơn vị sản phẩm không tốn kém mấy và vì chúng ta khởi nghiệp từ những xí nghiệp sẵn có, “vé vào cửa” của công nghệ này ở trong phạm vi khả năng của chúng ta. Theo thống kê của Liên Hiệp Quốc năm 1974 thì nửa phía bắc nước Việt Nam và Lào có tiềm năng thủy điện tổng cộng 48.000 MW, Miến điện 75.000, Malaysia 64.000, Indonesia 30.000 và Papua New Guinea 17.800 (1) Nhiều nguồn tin cần được xác thực thêm cho rằng nửa phía nam nước Việt nam có tiềm năng thủy điện chừng 70.000 MW (2). Chỉ trong khối ASEAN thôi chúng ta đã có thể dựa vào một tiềm năng 304.800 MW (tương đương với 300 đến 400 nhà máy điện hạt nhân). Nếu chỉ một phần trăm tiềm năng đó có thể khai thác được dưới dạng vi thủy điện thì thị trường sẽ là ít nhất ba tỷ dô la. Với một thị trường như vậy một xí nghiệp có cơ cấu vốn pháp lý vững chắc, khả năng quản lý của ban giám đốc cao và một đoàn nhân viên thạo nghề thì chắc chắn sẽ sinh lợi. Vì những công trình cực nhỏ không đáng để cho các tập đoàn tư bản quốc tế chú ý đến, một xí nghiệp chuyên về vi thủy điện sẽ không có đối thủ quốc tế. Đây là một cơ hội bằng vàng để cho nước ta thống lĩnh một thị phần công nghệ thế giới. Với giả thuyết bi quan nhất thì một xí nghiệp vi thủy điện cũng sẽ tạo công ăn việc làm cho vài trăm lao động có tay nghề cao và giúp cho nước ta giữ được thể diện trên thị trường công nghệ thế giới. Để kết luận, vi thủy điện là một ngành mà chính phủ Việt Nam cần giúp phát sinh vì ngành này đóng góp vào việc cung ứng năng lượng, giữ an toàn cho đất nước, đặt nước ta ở vị trí chủ động trên thị trường công nghệ thế giới. Đặng Đình Cung Kỹ sư tư vấn Chú thích: (1) Những số liệu này trích từ " Survey of Energy Resources 1974 ", The United States National Committee of World Energy Conference, 1974. Điều lạ họ nêu " N. Vietnam and Laos " như là một quốc gia duy nhất và không nêu số liệu về " S. Vietnam ". (2) Sau 1975 có một người bạn cho xem một bản đồ phần phía nam vĩ tuyến 17 của Việt Nam ghi những địa điểm có thể đặt được nhà máy thủy điện với năng suất của mỗi địa điểm. Tôi tổng cộng 70.000 MW. Bản đồ đó do Hoa Kỳ lập khi họ còn chiếm đóng miền Nam. Vào khoảng năm 1985, có người trong nước nói rằng tiềm năng của phía Nam nước Việt Nam ít hơn nhiều, nhưng có một vị khác thì nói rằng có thể nhân đôi con số tôi nêu lên ! Trích từ Diễn Đàn Forum số 142 - 07.2004 http://vietsciences.net và http://vietsciences.free.fr