thumbnail - Nhật Bản thả "quái vật" 330 tấn xuống biển hòng chế phục đại dương, khai thác nguồn năng lượng vô tận
Thu Hà
Hà Nội

Nhật Bản thả "quái vật" 330 tấn xuống biển hòng chế phục đại dương, khai thác nguồn năng lượng vô tận

Đại dương rộng lớn ẩn chứa những nguồn năng lượng khổng lồ mà con người chưa biết đến, hoặc đã biết nhưng chưa có cơ hội khai thác. Ngày nay, con người đã có thể hiện thực hóa những ý tưởng của mình.

Sâu bên dưới lòng đại dương và những con sóng có một nguồn sức mạnh vô tận. Và các kỹ sư Nhật Bản đã chế tạo ra một "quái vật leviathan" thực sự, một con "quái vật" có khả năng chịu được dòng chảy mạnh nhất của đại dương hòng biến nó thành nguồn cung cấp điện vô tận.

Những hạn chế và lợi thế của Nhật Bản khi khai thác năng lượng từ biển

Tập đoàn Ishikawajima-Harima Heavy Industries (IHI Corporation) đã mày mò tìm hiểu công nghệ này hơn một thập kỷ, hợp tác với Tổ chức Phát triển Công nghệ Công nghiệp và Năng lượng Mới (NEDO) vào năm 2017, lên kế hoạch đưa các thiết kế vào thử nghiệm. Vào tháng 2 đầu năm nay, dự án đã vượt qua cột mốc quan trọng khi hoàn thành cuộc thử nghiệm thực địa ở vùng biển ngoài khơi bờ biển phía tây nam Nhật Bản, kéo dài 3 năm.

Nguyên mẫu nặng 330 tấn được gọi là Kairyu (tiếng Nhật nghĩa là dòng hải lưu). Cấu trúc bao gồm một thân máy bay dài 20 mét (66 foot), bao bọc bởi cặp xi lanh có kích thước tương tự, mỗi xi lanh chứa một hệ thống phát điện gắn với một cánh tuabin dài 11 mét. Khi được buộc vào đáy đại dương bằng dây neo và dây cáp điện, thiết bị này có thể tự định hướng để tìm vị trí hiệu quả nhất, nhằm tạo ra điện từ lực đẩy của dòng nước sâu và chuyển nó vào lưới điện.

Nhật Bản thả "quái vật" 330 tấn xuống biển hòng chế phục đại dương, khai thác nguồn năng lượng vô tận 

Nhật vốn là quốc gia phụ thuộc rất nhiều vào nhập khẩu nhiên liệu hóa thạch để tạo ra điện năng. Sự ủng hộ của công chúng đối với năng lượng hạt nhân gần như đã cạn kiệt sau thảm họa hạt nhân Fukushima năm 2011, Nhật Bản càng có động lực hơn trong việc sử dụng sức mạnh công nghệ để khai thác các nguồn năng lượng tái tạo. Tuy nhiên, hạn chế là những quần đảo miền núi của Nhật Bản có rất ít những khu vực rộng lớn để tua-bin gió hoạt động, cũng như các cánh đồng cho tấm pin mặt trời. Bên cạnh đó, với vị trí tách biệt các quốc gia láng giềng, cũng có ít cơ hội để mua bán năng lượng.

Một điều may mắn mà quốc gia này có được là những dải nước ven biển rộng lớn, đặc biệt về phía Đông, đại dương xoáy dưới sức mạnh của vòng hải lưu Bắc Thái Bình Dương. Nơi giao nhau với Nhật bản, vòng hải lưu này được chuyển thành một dòng chảy tương đối mạnh gọi là dòng Kuroshio. IHI ước tính rằng nếu  năng lượng hiện tại có thể được khai thác, nó có khả năng tạo ra khoảng 205 gigawatt điện, một lượng điện tương đương với việc cung cấp cho một sân bóng tính trên sản lượng điện hiện tại của đất nước.

Tiềm năng khổng lồ trong các chuyển động hỗn loạn của đại dương cũng là điều khiến nó rất khó sử dụng để làm nguồn điện. Các vùng nước chảy nhanh nhất là gần bề mặt, đây cũng là nơi các cơn bão có thể dễ dàng phá hủy các nhà máy điện. 

Nhật Bản thả "quái vật" 330 tấn xuống biển hòng chế phục đại dương, khai thác nguồn năng lượng vô tận 

Rất nhiều thách thức để duy trì hoạt động của dự án

Thiết bị Kairyu được thiết kế để lơ lửng dưới sóng khoảng 50 mét - khi nó nổi về phía bề mặt, lực cản được tạo ra sẽ cung cấp mô-men xoắn cần thiết lên các tuabin. Mỗi cánh quạt cũng quay theo một hướng ngược nhau, giữ cho thiết bị tương đối ổn định. Trong dòng chảy kéo hai khoảng 1 đến 2 mét mỗi giây, Kairyu được phát hiện có khả năng tạo ra tổng cộng 100 kilowatt điện. So với sản lượng trung bình trung bình 3,6 megawatt của tuabin gió ngoài khơi, nó có vẻ chỉ là một "tia lửa nhỏ". Nhưng với thành công đã được chứng minh trong việc chịu đựng những gì thiên nhiên có thể ném vào nó, Kairyu có thể sớm cho một người anh em quái vật xoay tua-bin dài 20 mét để tạo ra một công suất 2 megawatt đáng nể hơn.

Nếu mọi việc diễn ra đúng kế hoạch, trong tương lai không xa chúng ta có thể thấy một trang trại máy phát điện cung cấp điện vào lưới điện của đất nước. Còn việc liệu Kairyu có thực sự có thể mở rộng quy mô hay không thì vẫn còn phải xem.

Mặc dù chính phủ và các chuyên gia Nhật Bản cũng đã rất quan tâm đến nguồn dự trữ năng lượng tái tạo đang được sử dụng tương đối ít này, tuy nhiên, những nỗ lực để khai thác triệt để nó ra khỏi thủy triều, sóng và dòng chảy ngoài đại dương thường thất bại. Những thách thức rõ ràng có thể nhìn thấy từ chi phí kỹ thuật cao, những hạn chế về môi trường, sự gần gũi của các khu vực ven biển với lưới điện… tất cả đều cần phải vượt qua trước khi chúng ta có thể nhìn thấy sự hình thành và phát triển những dự án như thế này.

Nếu IHI Corp. có thể vượt qua chúng, hoàn toàn có thể thấy những lợi ích to lớn từ nguồn điện từ biển có khả năng cung cấp từ 40 đến 70% nhu cầu năng lượng của Nhật Bản. Hy vọng với những tiến bộ trong khoa học vật liệu và sự hiểu biết tốt hơn về môi trường biển, không chỉ riêng Nhật Bản mà cả những quốc gia khác có thể hoàn toàn vượt qua được hàng loạt vấn đề để khai thác nguồn cung cấp năng lượng khổng lồ của đại dương.

Nguồn sciencealert

Chủ đề liên quan

Chủ đề khác