Nhật Bản khánh thành nhà máy "siêu nhân" biến nước biển thành điện đầu tiên tại Châu Á

[Linh Pham]

Tại thành phố Fukuoka, phía tây nam Nhật Bản, nhà máy điện thẩm thấu đầu tiên của nước này đã chính thức đi vào hoạt động. Đây là nhà máy thứ hai trên thế giới ứng dụng công nghệ này, với sản lượng dự kiến khoảng 880.000 kilowatt giờ điện mỗi năm – đủ để vận hành một nhà máy khử mặn cung cấp nước ngọt cho thành phố và các khu vực lân cận.

Theo tiến sĩ Ali Altaee, chuyên gia từ Đại học Công nghệ Sydney (UTS), lượng điện này tương đương với nhu cầu của khoảng 220 hộ gia đình Nhật Bản. Điện thẩm thấu tuy mới ở giai đoạn phát triển ban đầu nhưng có ưu thế hơn một số nguồn năng lượng tái tạo khác: nó hoạt động liên tục, không phụ thuộc vào gió, nắng hay điều kiện thời tiết.

Điện thẩm thấu là gì?​

Điện thẩm thấu khai thác nguyên lý của hiện tượng thẩm thấu tự nhiên. Đây là quá trình trong đó nước di chuyển qua một màng bán thấm từ dung dịch loãng sang dung dịch đậm đặc hơn, nhằm cân bằng nồng độ hai bên.

Hãy hình dung một chiếc cốc được chia đôi bằng màng bán thấm: một bên chứa nước muối, bên kia chứa nước ngọt. Nước ngọt sẽ chảy về phía nước muối để làm loãng nó, bởi các ion muối không thể xuyên qua màng.

Trong nhà máy điện thẩm thấu, nước ngọt và nước biển được đặt hai phía của màng đặc biệt, trong đó phía nước biển được nén áp lực nhẹ. Khi nước chảy sang phía mặn hơn, thể tích dung dịch tăng lên, tạo áp suất để vận hành tuabin và phát điện.

Tại Fukuoka, nước ngọt – hoặc nước thải đã qua xử lý – và nước biển được đặt hai bên màng. Khi áp lực phía nước biển tăng, một phần dòng nước được dẫn qua tuabin nối với máy phát, tạo ra điện năng.

Công nghệ này đang được triển khai ở đâu?​

Nhà máy tại Fukuoka là công trình thứ hai trên thế giới. Trước đó, năm 2023, công ty SaltPower của Đan Mạch đã xây dựng nhà máy điện thẩm thấu đầu tiên tại Mariager.

Theo giáo sư Sandra Kentish (Đại học Melbourne), nhà máy ở Nhật có quy mô lớn hơn so với nhà máy Đan Mạch, dù công suất vận hành gần tương đương. Thí điểm công nghệ này cũng từng diễn ra tại Na Uy, Hàn Quốc, Tây Ban Nha và Qatar. Tại Úc, Đại học UTS cũng có một nguyên mẫu ở Sydney, nhưng dự án bị gián đoạn bởi đại dịch Covid-19.

Những thách thức kỹ thuật​

Mặc dù ý tưởng đơn giản, việc mở rộng quy mô thương mại gặp nhiều khó khăn. Năng lượng thu được thường bị suy giảm do hao phí khi bơm nước vào nhà máy và do ma sát trong quá trình nước đi qua màng.

Theo giáo sư Kentish, điều này khiến năng lượng ròng thu được còn khá nhỏ. Tuy nhiên, các tiến bộ trong công nghệ màng lọc và bơm nước đang giúp khắc phục dần những hạn chế. Đặc biệt, nhà máy Nhật Bản sử dụng nước biển cô đặc – phần nước muối còn lại sau khử mặn – làm nguyên liệu, nhờ đó tăng sự chênh lệch nồng độ muối và gia tăng lượng năng lượng có thể khai thác.

Tương lai của điện thẩm thấu​

Các chuyên gia nhận định sự kiện Fukuoka là bước ngoặt quan trọng, chứng minh điện thẩm thấu có thể ứng dụng cho sản xuất điện quy mô lớn.

Tiến sĩ Altaee cho biết nguyên mẫu tại UTS có thể được khởi động lại nếu nhận được nguồn tài trợ của chính phủ, mở ra triển vọng triển khai nhà máy điện thẩm thấu tại Úc. Ông nhấn mạnh:

“Chúng ta có các hồ muối quanh New South Wales và Sydney, hoàn toàn có thể tận dụng làm nguồn nguyên liệu, đồng thời cũng đã có sẵn chuyên môn để xây dựng.”