Biến đại dương thành nhà máy điện

Tại Viện Công nghệ Florida, Mỹ, các chuyên gia đang thử nghiệm Wing Waves, công nghệ khai thác chuyển động của sóng biển để biến nguồn năng lượng tự nhiên thành điện phục vụ con người. Thay vì dựng công trình lớn trên mặt nước, hệ thống này hoạt động dưới biển, nơi những chuyển động ê-líp của sóng vẫn diễn ra đều đặn ở độ sâu khoảng 9 đến 18m. Chuyển động ấy làm các cánh thiết bị đung đưa, tạo ra năng lượng cơ học, sau đó được chuyển đổi thành điện năng và truyền vào đất liền thông qua hệ thống cáp. Theo chuyên gia Stephen Wood, Wing Waves chỉ cần một đáy biển phủ cát mịn, nằm ở độ sâu khoảng 12 đến 15m, để những thiết bị giống quạt biển hoạt động ổn định. Các cánh đặt dưới nước không nhằm cản trở sinh vật biển, đồng thời được thiết kế để hạn chế tối đa tác động lên môi trường tự nhiên trong khu vực triển khai. Ông Wood cho biết công nghệ có thể phát huy hiệu quả tại bất kỳ vùng biển nào thường xuyên xuất hiện những con sóng cồn, liên tục xô vào bờ. Quy mô năng lượng được kỳ vọng khá lớn, bởi một dặm vuông mặt biển, tương đương khoảng 3,4km2, có thể bố trí khoảng 1.000 bộ cánh. Với số lượng thiết bị như vậy, khu vực này được ước tính đủ cung cấp điện cho khoảng 200.000 ngôi nhà, nếu điều kiện vận hành đáp ứng thiết kế. Terence Bolden, Giám đốc Clean and Green Enterprises, đơn vị đang nắm bản quyền công nghệ, cho biết mỗi cánh quạt có hình tứ giác, cao khoảng 2,4m. Chiều rộng của mỗi cánh đạt khoảng 4,5m, cho phép thiết bị đón chuyển động của nước trên diện tích đủ lớn mà không cần nhô lên khỏi mặt biển. Khi sóng di chuyển qua lại, cánh có thể đung đưa 30 độ từ bên này sang bên kia, biến dao động liên tục thành chuyển động cơ học hữu ích. Cách vận hành này giúp Wing Waves tận dụng năng lượng vốn tồn tại sẵn trong biển, thay vì đốt nhiên liệu hoặc phụ thuộc hoàn toàn vào điều kiện nắng, gió trên mặt đất. Biển động mạnh vẫn nằm trong tính toán an toàn của hệ thống, đặc biệt khi khu vực chịu ảnh hưởng từ những cơn bão có cường độ tương đương cấp 8. Trong hoàn cảnh đó, các cánh được thiết kế để tự động đóng lại, giảm nguy cơ hư hỏng khi phải chống chịu lực tác động quá lớn từ sóng và dòng nước. Khi biển lặng, thiết bị cũng không hoàn toàn ngừng hoạt động, vì các kỹ sư cho rằng sóng ngầm vẫn cung cấp đủ chuyển động cần thiết. Đặc điểm này mở ra khả năng tạo điện liên tục hơn, dù công suất thực tế còn phụ thuộc vào điều kiện biển, cách bố trí thiết bị và quá trình vận hành. Mẫu Wing Waves nguyên bản đang hoạt động ngoài khơi Florida được chế tạo bằng nhôm, vật liệu phù hợp cho giai đoạn thử nghiệm công nghệ. Tuy nhiên, những phiên bản triển khai sau này dự kiến sử dụng vật liệu chống mòn, nhằm chịu đựng tốt hơn môi trường nước biển vốn dễ gây ăn mòn lâu dài. Stephen Wood nhấn mạnh nhóm nghiên cứu đang cố gắng làm cho toàn bộ hệ thống thân thiện với môi trường ở mức cao nhất có thể. Mục tiêu ấy bao gồm việc khai thác năng lượng mà không gây tổn hại sinh vật biển, đồng thời lựa chọn vật liệu phù hợp cho hoạt động lâu dài dưới nước. Clean and Green Enterprises, đặt trụ sở tại Tallahassee, Florida, đã dành nhiều năm nghiên cứu để hoàn thiện hệ thống khai thác năng lượng sóng này. Quá trình nghiên cứu kéo dài cho thấy việc biến chuyển động phức tạp của biển thành nguồn điện ổn định đòi hỏi nhiều thử nghiệm kỹ thuật. Wing Waves còn được tích hợp vào hệ thống khử mặn nước biển, mở rộng vai trò từ sản xuất điện sang hỗ trợ tạo nguồn nước ngọt. Nếu tiếp tục chứng minh hiệu quả ngoài khơi, công nghệ này có thể kết hợp hai nhu cầu thiết yếu, gồm cung cấp điện và xử lý nước biển, trong cùng một hệ thống.