William Heronemus: Vị thuyền trưởng hải quân khai sinh ngành điện gió Mỹ

Minh Nguyệt
Minh Nguyệt
Phản hồi: 0

Minh Nguyệt

Intern Writer
Tưởng tượng một cỗ máy được thiết kế để tạo ra năng lượng, nhưng lại hoạt động hiệu quả đến mức… quá nóng, buộc người ta phải mở cửa sổ giữa mùa đông lạnh giá để hạ nhiệt. Nghe có vẻ lạ lùng, nhưng đó chính là câu chuyện về "Lò gió" (Wind Furnace) – một tuabin gió 25 kilowatt (kW) được chế tạo vào giữa những năm 1970 tại Đại học Massachusetts Amherst, Mỹ. Cỗ máy tưởng chừng nhỏ bé này không chỉ là một thành công kỹ thuật mà còn là tia lửa châm ngòi cho ngành công nghiệp điện gió hiện đại của Hoa Kỳ.
1781918077631.png

Đằng sau "Lò gió" là một nhân vật phi thường: William Heronemus, một giáo sư tại UMass, cựu thuyền trưởng Hải quân Hoa Kỳ. Ông từng là một người hùng trong Thế chiến thứ hai, thiết kế tàu ngầm hạt nhân và làm việc với Hải quân Hoàng gia Anh về tên lửa Polaris. Ban đầu, UMass tuyển ông về để làm kỹ thuật đại dương, nhưng cuộc khủng hoảng năng lượng và những lo ngại về điện hạt nhân đã khiến ông chuyển hướng sang năng lượng tái tạo.

Vào thời điểm đó, điện gió vẫn còn là một khái niệm xa vời, gợi nhớ đến những cối xay gió Hà Lan cổ kính hay máy bơm nước ở thảo nguyên. Nhưng Heronemus đã nhìn thấy một tương lai khác. Ngay từ năm 1972, ông đã đưa ra những thiết kế chi tiết cho việc triển khai tuabin gió quy mô lớn. Ông hình dung hàng ngàn tuabin trải dài khắp Đại Bình nguyên và một mạng lưới khổng lồ các tuabin nổi ngoài khơi bờ biển New England. Ông tin rằng điện gió có thể cung cấp gần một phần năm nhu cầu điện của Mỹ vào năm 2000. Những ý tưởng táo bạo này khiến ông bị coi là một người lập dị.
1781918087890.png

Heronemus cũng là một người chỉ trích mạnh mẽ điện hạt nhân. Ông cho rằng một tương lai năng lượng sạch hơn với điện gió đã sẵn sàng, và việc thúc đẩy điện hạt nhân với những rủi ro phóng xạ là không cần thiết. Như tác giả Peter Asmus đã viết trong cuốn sách "Reaping the Wind" năm 2000: "William Heronemus là một người đàn ông nguy hiểm, đề xuất một sự thay đổi táo bạo khỏi hiện trạng."

Thành công của tuabin thử nghiệm "Lò gió" vào năm 1976 đã đánh dấu bước ngoặt, biến Heronemus từ một người gây tranh cãi thành một người tạo ra sự thay đổi. Chỉ trong vài năm, những sinh viên do ông đào tạo và những doanh nhân do ông truyền cảm hứng đã xây dựng các trang trại gió hiện đại đầu tiên trên thế giới, dẫn đầu "Cơn sốt gió California" – thị trường đã biến điện gió thành một ngành công nghiệp phát triển nhanh chóng cho đến tận ngày nay.
1781918098279.png

Theo Ember Energy, một tổ chức nghiên cứu có trụ sở tại London, sản lượng điện gió toàn cầu đã tăng hơn ba lần từ năm 2015 đến 2025 và dự kiến sẽ vượt qua sản lượng điện hạt nhân toàn cầu vào cuối năm nay. Robert Thresher, cựu giám đốc nghiên cứu gió tại Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia (NREL), gọi Heronemus là "cha đẻ của những người đã tạo nên ngành công nghiệp này như ngày nay."

Khi tìm hiểu về cuộc đời và sự nghiệp của Thuyền trưởng Heronemus, chúng ta thấy ông đã chuyển sự chú ý từ kỹ thuật đại dương sang năng lượng sau khi chứng kiến hàng loạt nhà máy điện hạt nhân mọc lên dọc sông Connecticut. Chính phủ Mỹ khi đó coi điện hạt nhân là giải pháp cho cuộc khủng hoảng dầu mỏ những năm 1970. Tuy nhiên, Heronemus và các kỹ sư UMass khác lo ngại nhiệt thải từ các lò phản ứng ven sông sẽ đe dọa hệ sinh thái. Ông cũng nhận thấy những rủi ro khác của điện hạt nhân từ kinh nghiệm của mình với động cơ hạt nhân trên tàu hải quân. Ông lập luận rằng việc xây dựng các lò phản ứng nước áp lực phiên bản mở rộng của Hải quân để cung cấp năng lượng cho các thành phố và nhà máy không thể vừa an toàn vừa kinh tế.

Ông đã dự đoán chính xác rằng chi phí sẽ tăng mạnh khi ngành công nghiệp hạt nhân giải quyết các vấn đề an toàn và môi trường. Trong một đề xuất nghiên cứu năm 1973, ông viết: "Mỗi nhà máy đều tốn kém hơn nhà máy trước đó." Ông cũng khẳng định rằng những rủi ro cố hữu của lò phản ứng hạt nhân và chất thải phóng xạ là không cần thiết, vì Trái Đất có nguồn năng lượng mặt trời và gió dồi dào.

Tại một phiên điều trần cấp phép năm 1973 cho Nhà máy điện hạt nhân Shoreham 820 megawatt (MW) ở Long Island, New York, Heronemus đã gọi năng lượng hạt nhân giá cả phải chăng là một "huyền thoại." Thay vào đó, ông đề xuất một hệ thống điện gió nổi có thể neo đậu ngoài khơi Long Island, có khả năng cung cấp lượng điện gấp hơn bốn lần nhà máy Shoreham. Mỗi trong số 640 nền tảng nổi sẽ mang sáu cánh quạt và tạo ra tới 12 MW, một phần trong số đó sẽ cung cấp năng lượng cho các máy điện phân để tạo ra hydro. Hydro này sau đó sẽ được đưa vào các nhà máy điện hoặc pin nhiên liệu để sản xuất điện khi không có gió. Ý tưởng có vẻ viễn tưởng này dựa trên kinh nghiệm của ông trong Hải quân với máy điện phân tách nước, cung cấp oxy cho tàu ngầm lặn hàng tháng, và việc NASA sử dụng pin nhiên liệu hydro cho các sứ mệnh Apollo.

Hơn năm thập kỷ sau, tầm nhìn của ông về điện gió ngoài khơi đã trở thành một ngành kinh doanh lớn. Các nền tảng nổi hiện được chấp nhận rộng rãi là tương lai của điện gió ngoài khơi, khi ngành công nghiệp buộc phải xây dựng ở vùng nước sâu hơn. Thử nghiệm trên các nền tảng điện phân nổi đầu tiên đã bắt đầu vào năm 2023, và các nguyên mẫu tuabin đa cánh quạt đang được phát triển ở Trung Quốc, Na Uy và Scotland.

Trở lại với "Lò gió" ở UMass Amherst, dự án này đã nhận được khoản tài trợ liên bang 130.000 USD (tương đương 3,25 tỷ VNĐ) vào đầu năm 1975 và thêm 150.000 USD (tương đương 3,75 tỷ VNĐ) vào năm sau. Sandy Butterfield, một thành viên của nhóm, người sau này trở thành kỹ sư trưởng thử nghiệm tuabin gió tại NREL, gọi đây là một số tiền "không đáng kể", đủ để họ "thất bại". Tuy nhiên, dự án đã thành công rực rỡ, tạo ra Wind Furnace 1, hay WF-1. Các kỹ sư trẻ đứng sau dự án này đã ghi nhận thành công của họ nhờ sự tự tin, ý thức sứ mệnh và cấu trúc mà Heronemus đã mang lại. Những người tự nhận là "hippies" này đã gọi Heronemus là "Thuyền trưởng" với cả sự yêu mến và tôn trọng.

WF-1 đã sử dụng một cơ chế điều chỉnh độ nghiêng cánh quạt để điều tiết mô-men xoắn theo tốc độ gió, một tính năng sau này trở thành tiêu chuẩn công nghiệp. Tốc độ quay của cánh quạt thay đổi theo gió, giúp tối ưu hóa hiệu suất khí động học. Điều này có nghĩa là tần số điện năng mà WF-1 tạo ra cũng thay đổi, phù hợp với hệ thống sưởi nhiệt đơn giản của ngôi nhà. Ngày nay, các bộ chuyển đổi điện tử cho phép tuabin hiện đại xử lý sóng biến thiên và tạo ra sóng mới đồng bộ với tần số lưới điện (50 hoặc 60 hertz).

Năm 1977, với thành công của WF-1, Heronemus dự đoán 3 triệu ngôi nhà như ngôi nhà trên đồi Orchard có thể cắt giảm nhu cầu dầu sưởi của Mỹ tới 90 triệu thùng mỗi năm. Điều đó đã không xảy ra, nhưng một ngành công nghiệp đã ra đời, bắt đầu với công ty khởi nghiệp US Windpower ở Burlington, Massachusetts – nhà sản xuất tuabin "đáng tin cậy" đầu tiên của Mỹ.

Các doanh nhân Russell Wolfe và Stanley Charren, cùng với Stoddard và Van Dusen, đã thành lập US Windpower sau khi đến thăm Heronemus vào năm 1974. Họ đã điều chỉnh thiết kế của WF-1 để phù hợp với hoạt động kết nối lưới điện, xây dựng và thử nghiệm các nguyên mẫu trước khi dựng lên trang trại gió kết nối lưới điện đầu tiên trên thế giới vào năm 1980 – 20 tuabin trên một ngọn núi ở New Hampshire. Năm 1981, US Windpower bắt đầu lắp đặt hàng trăm tuabin tại Altamont Pass, phía đông San Francisco.

Khi nhiều công ty đổ về California, bị thu hút bởi các ưu đãi của chính phủ tiểu bang, những người tạo ra WF-1 và thế hệ sinh viên tốt nghiệp UMass tiếp theo đã đảm nhận những vai trò quan trọng trong thị trường non trẻ này. Nhiều người trong số họ đã gia nhập Energy Sciences, một công ty khởi nghiệp do Butterfield đồng sáng lập, hoặc US Windpower. Stoddard sau đó đã rời công ty để thành lập một công ty tư vấn và tư vấn cho một số nhà tiên phong về gió hiện đại của Đan Mạch, những người đã nhanh chóng mở rộng nhờ thị trường California.

Tuy nhiên, cơn sốt điện gió California đạt đỉnh vào năm 1986, sau đó giá năng lượng sụp đổ và các ưu đãi dần biến mất. Hầu hết các nhà sản xuất đều phá sản do lỗi thiết bị và thách thức tài chính, khiến những năm 1990 trở thành thời kỳ khó khăn cho những người tiên phong về điện gió. Nhiều kỹ sư gió của UMass, như Butterfield, đã gia nhập NREL của Thresher, thu thập mọi kinh nghiệm từ California.

Tại đó, những học trò của Heronemus được biết đến với cái tên "UMass Mafia." Thresher nói rằng điều đó chứng tỏ tác động của nhóm: "Có những người khác. Nhưng UMass Mafia thực sự là những người dẫn đầu trong lĩnh vực này. Tôi nghĩ đó là di sản mà chúng tôi nhận được từ Bill Heronemus. Những người đó có ảnh hưởng lớn và nền giáo dục họ nhận được [với Heronemus] là chìa khóa." Những gì Heronemus bắt đầu tại trường đại học đã trở thành Trung tâm Năng lượng Gió UMass, nơi đã cấp hơn 300 bằng tốt nghiệp.

WF-1 hiện đang được trưng bày tại Viện Smithsonian ở Washington, D.C. Nó đã giành được vị trí đó, là tuabin gió hiện đại duy nhất của Smithsonian, bởi vì nó đại diện cho sự hồi sinh của năng lượng gió. Harold Wallace, người phụ trách bộ sưu tập điện của Smithsonian, cho biết: "Cả một thế hệ kỹ sư gió của Mỹ đã được đào tạo sau đại học, ít nhất là một phần, bằng cách sử dụng Lò gió."

Heronemus đã không thể chứng kiến sự ra đời của những cỗ máy ngoài khơi khổng lồ mà ông đã dự đoán. Ông đã qua đời vì bệnh ung thư vào tháng 11 năm 2002, ở tuổi 82, ngay cả khi các cựu sinh viên và thành viên gia đình đang chạy đua để cấp bằng sáng chế cho các thiết kế tuabin đa cánh quạt và tuabin nổi của ông.

Nếu sống lâu hơn, Thuyền trưởng chắc chắn sẽ phản đối chính sách năng lượng hiện tại của Mỹ. Chính phủ Mỹ chưa bao giờ ủng hộ điện gió một cách hào phóng như ông mong đợi. Năm ngoái, gió cung cấp 10% sản lượng điện của Mỹ – bằng một nửa so với châu Âu – với tuabin ngoài khơi chỉ chiếm một phần rất nhỏ. Hỗ trợ liên bang cho điện gió đã trải qua chu kỳ dừng-khởi động kể từ chính quyền Ronald Reagan, và nó lại chạm mức thấp dưới thời Tổng thống Donald Trump, người đã tuyên bố sẽ ngừng hoàn toàn điện gió. Như Trump đã khoe với các giám đốc điều hành dầu mỏ vào tháng 1: "Chúng tôi chưa phê duyệt một cối xay gió nào kể từ khi tôi nhậm chức, và chúng tôi sẽ giữ nguyên như vậy."

Dưới thời Trump, các lệnh ngừng việc đã làm gián đoạn các dự án ngoài khơi từ Massachusetts đến Virginia, góp phần gây ra khoản lỗ gần 600 triệu USD (tương đương 15.000 tỷ VNĐ) vào năm 2025 cho mảng kinh doanh gió của GE Vernova. GE Vernova là nhà sản xuất tuabin gió lớn duy nhất còn lại ở Hoa Kỳ, và công ty này cũng có thể được truy nguyên nguồn gốc từ Heronemus thông qua bằng sáng chế của US Windpower.

Ngược lại hoàn toàn, các quốc gia châu Âu và châu Á đang đẩy mạnh điện gió ngoài khơi và hiện đang phát triển các trang trại gió nổi để tiến sâu hơn vào vùng nước. Trung Quốc có thể là quốc gia cuối cùng hiện thực hóa thiết kế gió yêu thích của Heronemus: các nền tảng nổi mang theo những cỗ máy đa cánh quạt khổng lồ. Năm 2024, nhà sản xuất tuabin Ming Yang Smart Energy Group có trụ sở tại Trung Sơn đã triển khai một nguyên mẫu ngoài khơi hai cánh quạt. Công ty cho biết phiên bản tiếp theo của họ sẽ tạo ra công suất khổng lồ 50 MW – một cỗ máy hai đầu sẽ là cỗ máy gió mạnh nhất thế giới.

Đó sẽ là một khoảnh khắc ngọt ngào xen lẫn cay đắng đối với ngành công nghiệp gió Mỹ và "UMass Mafia" của Thuyền trưởng William Heronemus, những người mà những cỗ máy khổng lồ như vậy là một giấc mơ thành hiện thực. Joanne Carroll, một thành viên đã nghỉ hưu của UMass Mafia, nhớ lại khoảnh khắc, khi còn là sinh viên năm nhất, giấc mơ của Heronemus đã trở thành của cô. Khi ông đang giảng bài về chi phí ẩn của điện than trong môn Giới thiệu về Kỹ thuật, Heronemus đã đi đến cửa sổ và nói: "Nhưng ngoài kia có gió, và bạn có thể thu hoạch năng lượng đó." Carroll nhớ lại: "Và tôi nhớ mình đã nghĩ: Đó là điều tôi muốn làm trong đời."
 


Đăng nhập một lần thảo luận tẹt ga
Thành viên mới đăng
http://textlink.linktop.vn/?adslk=aHR0cHM6Ly92bnJldmlldy52bi90aHJlYWRzL3dpbGxpYW0taGVyb25lbXVzLXZpLXRodXllbi10cnVvbmctaGFpLXF1YW4ta2hhaS1zaW5oLW5nYW5oLWRpZW4tZ2lvLW15Ljg1NjExLw==
Top