Ba ý kiến mới về Điện

Tiếp theo các bài điện dung hợp –2008, điện mặt trời -2010 và điện hạt nhân -2011  

cập nhật hiểu biết về  

Ba ý kiến “ mới” : tua bin đáy biển,  điện thủy triều và sóng biển, điện gió...  

...có  cách mạng hóa ngành năng lượng Hoa kỳ  và giúp ích  ngành năng lượng Việt  Nam đặng gì chăng ?

                                 G S Tôn Thất Trình

Máy phát điện TidGen  do  Công ty Điện Tái sinh Đại Dương - Ocean Renewable Power Company  đặt nằm dưới đáy biển 

                              I- Tua bin dưới biển

                                         

                 Năng lượng tái sinh Thế giới  đạt 66.83 -10 ¹⁵  (mười lũy thừa mười lăm- Ten to the fifteen power ) hay quadrillion ( một ngàn lần trillion, một triệu tỉ )  BTU (British Thermal Unit – Đơn Vị Nhiệt Anh)  vào năm 2010. Các quốc gia của Tổ chức  cho Cộng tác Quốc tế  và Phát triễn- OECD  giữ các ghi chép  cho 34 quốc gia Hội viên  sản xuất 16.5  triệu tỉ( quadrillion ) BTU  cũng vào năm 2010 .  Kỷ thuật tái sinh nào  họat động tốt ở  một quốc gia nào,  tùy thuộc  địa hình- topography quốc gia đó. Đan Mạch có cả thảy 5078 tua bin điện gió, một tua bin cho 1100 dân Đan Mạch. Vị trí  Đan Mạch ở Bắc Hải làm  gió quốc gia này thành một  tài nguyên hửu hiệu.  Đức Quốc nhắm  sản xuất  30% năng lượng tái sinh năm 2020.  Vì thiếu đường vào thủy điện hay địa nhiệt – geothermal mới , cho nên Đức phải tụ điểm vào gió và mặt trời. Nước Iceland- Lảnh thổ Nước đá chứa đầy hỏa diệm sơn, nên sản xuất 78 % năng lựợng quốc gia dưới thể địa nhiệt. Thủy điện  chiếm 63 %  điện tòan thể quốc gia Canada. Phần Lan  là quốc gia đứng thứ hai về rừng  ở Âu Châu ; Thụy Điển là quốc gia đứng đầu,  nhiều rừng nhất. Ở cả hai quốc gia này, nhiên liệu sinh học- biofuel phần lớn  là phó sản của công nghệ rừn . Nông trang và trợ cấp cho nông nghiệp đã làm cho  ethanol bắp ( ngô )  là động lực chánh, thúc đẩy  tăng trưởng nhiên liệu sinh học ở Hoa Kỳ.

           Nước 800 lần đặc – dense hơn  không khí và xây dựng  một máy phát điện chịu đựng được  lực phi thường nước làm ra, đã gây trở ngại cho việc phát triễn thủy điện  thế hệ tới. Nếu các kỷ sư có thể thu hái năng lượng này, thì nước sẽ là một tiềm thế lớn lao: chừng  1420  terawatt- giờ  một năm, nghĩa là  một phần ba  mức dùng điện mỗi năm ở Hoa Kỳ.

             I - Điện Thủy triều  và  máy phát điện đáy biển (điện Thuần hóa Thủy triều hay Cơ cấu Tiếp liệu ở đáy biển)

 Các dòng thủy triều là một trong những nguồn năng lượng trù liệu dễ nhất trên Địa Cầu. Mãi cho đến lúc gần đây, phương cách duy nhất chụp bắt sức  mạnh chúng là xây cất những đập đồ sộ, ngăn chặn dòng nước chảy, thường ở các vùng biển nhạy cảm.  Máy phát điện TidGen   do  Công ty Điện Tái sinh Đại Dương - Ocean Renewable Power Company ( ORPC ), đặt nằm đáy biển của một dòng sông sâu chảy tự do hay một vịnh . Hảng đã thiết lập đơn vị kiểu mẩu đầu tiên thương mãi  ở Vịnh Cobscook bang Maine, Hoa Kỳ  mùa hè năm 2012 và đã bắt đầu  cung cấp điện cho mạng lưới Hoa Kỳ một thời gian ngắn sau đó. TidGen  có thể sản xuất đến 150 kw, hay đủ điện cho 25 gia thất Hoa Kỳ, nhưng ORPC dự tính là thêm khả năng 5 megawatt, trong vòng 3- 5 năm tới.    

                  II-Đuổi theo giông tố hay chụp bắt các làn sóng

Năng lượng các làn sóng  còn phân phối đồng đều hơn các dòng chảy thủy triều trên khắp thế giới nữa, nhưng năng lượng này cũng dữ tợn hơn: những máy phát điện  nổi trên các mặt nước phải họat động khi  bị đòn đập quanh.  Hảng 40South Energy  xây  cất một  máy chuyễn hóa – converter năng lượng sóng  tránh đòn đập này một cách khôn khéo . Máy vẫn bị nhận chìm trong cột nước biển, tự động điều chỉnh bề sâu hầu tìm ra những điều kiện tối hảo và né tránh giông tố. Máy phát ra năng lượng trên nữa phần chóp máy, cột trên một nền tảng treo, kéo  chống lại nữa phần đáy, đóng neo ở sàn đáy biển. 40South dự tính dàn trải một đơn vị thương mãi đầu tiên  tên là R115 công xuất 150 kw  gần Tuscany, Ý Đại Lợi, mùa hè năm 2013. Hảng cũng phát triễn một dịch bản  2- megawatt và thiết lập những công viên lảnh đạo năng lượng sóng ở Ấn Độ, Ý và Vương Quốc Anh.

             III - Điện Gió   

Năm 2012 điện gió  góp phần điện mới sản xuất  nhiều nhất ở Hoa Kỳ, hơn hẳn mọi lọai điện khác. Nhưng ngay cả khi 60 gigawatts ( 1 giga=10⁹ )  hay 60 mega ( triệu  Kw cung cấp cho 15 triệu gia đình, thì điện gió  phát thải ra chỉ 1.8% phát thải carbon ở quốc gia này . Ngày mai , các tua bin còn  phải hửu hiệu hơn nữa, rẽ tiền hơn nữa  và ở nhiều nơi hơn nữa .

1-      Con đường siêu kích thước:  các cánh quạt to lớn hơn

Các rotor lớn phát ra nhiều điện hơn, đặc biệt ở các gió nhẹ, nhưng những xe vận tải  chuyên chở các cánh quạt  bề dài một hồ tắm Thế vận Hội,  khó lòng chở đến được  nhiều vị trí năng lượng gió. Hảng Blade Dynamics chế tạo  những cánh quạt nhiều miếng – multiple  pieces   sợi –carbon  dài  48m, có thể dùng các xe vận tải tiêu chuẩn và ráp chúng lại ở những địa điểm kế cận. Đây là một  bậc bước đá cho các cánh quạt  78.5m và 98.4m , hảng đang họa kiểu cho các tua bin ngòai khơi.  ( hiện tại, kiểu  mẩu đầu tiên dài nhất thế giới là 67.2 m). Những kích thước đồ sộ này sẽ  giúp làm ra những tua bin  10- 12 megawatts , công xuất gấp đôi  dung lượng phát điện của những kiểu  máy lớn nhất thế giới hôm nay.

2-      Giải pháp mạng lưới : Những tua bin thông minh hơn

 Làm giảm bớt mức biến đổi của năng lượng gió  có cơ giúp điện gió  cạnh tranh được với một nguồn  điện ổn định.  Tua bin gió mới mẽ  của hảng General Electric  công xuất 2.5  triệu kw, đường kính là 118.2 m, có một bình điện  mua lựa chọn thêm, hội nhập với tồn trữ năng lượng ngắn hạn . Nó cũng nối kết  cùng cái gọi là Internet Công nghê- Indutrial Internet của GE , cho nên nó có thể chia sẽ  dữ liệu với các tua bin khác ,các nông trang điện gió , các kỷ thuật gia và các nhà xử lý họat động . Các algorithms phân tích 150 000 điểm dữ liệu một giây hầu cung cấp những tiên đóan gió chính xác cho vùng và giúp cho các tua bin có khả năng phản ứng đối với các điều kiện đổi thay, ngay cả làm nghiêng các cánh quạt để tối đa hóa điện và tối thiểu hóa  tai hại khi một cuồng phong – cơn gió mạnh đụng vào.   

 

3-      Máy lai Kính chào Đức Mẹ: Điện Giống tố  Con người làm ra

Tháp hút xuống của hảng Solar Wind Energy hoặc là tài tình hoặc là  lố lăng . Tháp bê tông  đề nghị,  cao 450m , sẽ hút không khí sa mạc nóng hổi vào cốt lõi hổng ruột  và  thổi  ẩm ướt vào không khí,  tạo ra một khác biệt áp lực  làm thành  cột hút xuống hú, tru lên. The lời tổng gíám đốc Ron Pickett: “ bạn đang chụp bắt  180m cuối cùng  của giông tố  sấm sét.”  Bảo tố con người làm ra này  sẽ đẩy quay tròn các tua bin gió, có thể phát ra  1.25 triệu kw ( gigawatts )  ( tuy rằng họa kiểu  thiết lập chỉ họat động 60% công xuất ) ở những ngày khô nhất  và vào mùa hè nóng nhất,  có phần lớn hơn  vài nhà máy điện hạt nhân.  Hảng tọa lạc  tại bang Maryland - Hoa Kỳ này,  dự tính  sẽ xây cất lên ở bang Arizona sớm nhất vào năm 2015, nếu hảng tìm ra 900 triệu đô la tài chánh , một ngân khỏan to lớn nhưng không quá khổng lồ,  như lò phản ứng hạt nhân  giá 14 tỉ đô la Mỹ đang xây cất hiện nay ở Hoa Kỳ.  

Phụ chú :  Chánh trị năng lượng ở Hoa Kỳ ( và điện dung hợp )

 Trong hơn 40 năm, Viện Kỹ thuật MIT - Massachusetts Institute of Technologies đã đứng hàng đầu khảo cứu dung hợp hạt nhân –  nuclear fusion nhờ có máy tokamaks- những linh kiện  uy vũ sử dụng các nam châm – magnets để kìm hảm plasma . Dịch bản mới nhất tên gọi Alcator C-Mod  là một trong ba  tokamaks tại Hoa Kỳ.  Nó chịu trách nhiệm cho   cuộc sinh sống của  100 nhân viên  và 30 sinh viên đang học tiến sĩ PhD vật lý học, ngòai  vài tá  các nhà vật lý học dung hợp  đã đến trước họ.

Bên trong máy tokamaks

Vì thời gian thúc ép, C-Mod  có thể bị buộc đóng cửa.  Lạnh nhạt  từ Hoa thịnh Đốn  đã kích động  hơn 1000 tỉ đô la cắt xén ngân sách liên bang , và ngân sách năm 2014  của tổng thống Hoa Kỳ  cắt bớt chi tiêu cho  khảo cứu nội địa dung hợp  còn nhiều hơn là giảm bớt đầu tiên đề nghị cho 2013.  La Bô dung hợp của MIT sẽ mất đi   70% nguồn tài chánh, cho nên phải  tháo gỡ C-Mod  và tòan thể chương trình : không có tokamak  có nghĩa là không có  sinh viên phD mới.  Miklos Porkolab, giám đốc Trung tâm  Khoa học Plasma và Dung hợp ở MIT, cho biết Hoa Kỳ đang rời bỏ  lảnh đạo  ở ngành dung hợp. Hoa Kỳ hiện có một chương trình  hạng đứng nhất thế giới, thế mà Hoa Kỳ đang để cho  chương trình này biến mất đi. 

AC- Mod  không  chỉ là chương trình duy nhất bị mất đi.  Ngay cả  Sáng kiến ARPA –E  của Bộ Năng Lượng Hoa Kỳ , hổ trợ hàng tá dự án  tồn trử năng lượng, mặt trời, gió mỗi năm , cũng  sẽ phải  duyệt xét lại chi phí chấp thuận,  theo Đạo Luật Hoa Kỳ Xa,nh Tranh -America Competes Act.

 Khi các chương trình Hoa Kỳ đối diện  cắt xén , thì lại có sự trổi dậy đầu tư ở hải ngọai, kể luôn cả các lò phản ứng dung hợp hạng hàng tỉ đô la ở Trung Quốc, Đức và Nhật và ITER  quốc tế tài trợ ở Pháp.  Rồi sau khi ITER hòan tất  đốt cháy cao – high burning plasma vào năm 2020,  nó sẽ là lò phản ứng dung hợp  lớn nhất thế giới, thực hiện nổi , nhờ chừng 2 tỉ đô la Hoa Kỳ góp phần.  Porkolab nói :  nhưng Hoa Kỳ không dùng  nó được. Dù Hoa Kỳ có mong muốn như thế nữa, Hoa Kỳ sẽ không còn có đủ nhà vật lý học dung hợp.

 ( chiếu theo Eric Sorge, ở  Khoa học Phổ thông -Popular Science, số tháng 6 -2013)         

                    ( Irvine, Nam Ca Li ngày 5 tháng 6 năm 2013 )