Thủy điện có phải là nguồn năng lượng xanh của tương lai?

   

Tận dụng nguồn năng lượng từ sức nước một cách hiệu quả là vừa mang lại lợi ích cho con người, vừa không tổn hại đến thiên nhiên.

Không phải gió hay ánh sáng mà chính nguồn nước mới tạo ra nguồn năng lượng tái tạo lớn nhất trong những năm gần đây. Các ngành nghề khắp nơi đều dựa vào thủy điện vì rẻ, dễ dàng lưu trữ, vận chuyển, đặc biệt là không sản sinh ra khí CO2 vì không dùng chất đốt như các nhà máy phát điện khác.

Tuy nhiên, bất cứ thứ gì cũng có mặt tốt và xấu. Thủy điện không sản sinh ra khí gây hiệu ứng nhà kính nhưng không có nghĩa nhà máy vận hành nó không làm tổn hại tới hệ sinh thái xung quanh. Việc đắp đập và chuyển hướng các tuyến đường thủy khổng lồ, thủy điện có thể tàn phá các loài thủy sinh bản địa và nơi sinh sống của chúng.

Hơn nữa, ở một vài lưu vực sông - một số nhà máy thủy điện đang bị xuống cấp nghiêm trọng do nguồn nước bị ô nhiễm và công nghệ lạc hậu. Tại đây, tảo sẽ sinh sôi mạnh và tạo ra chất độc đầu độc các loài động thực vật sống trong nước. Đồng thời, những đập thủy điện lớn cũng cản trở đường di cư của cá thậm chí cắt chết bằng các tua bin.

Áp suất lớn đột ngột thay đổi khi đi qua đập thủy điện có thể làm chết cá dù chúng không va đập với tua bin. Ảnh: Getty Images.

Đập thủy điện an toàn với động vật

Công ty Natel Energy có trụ sở tại California đã hợp tác với công ty đầu tư Breakthrough Energy Ventures của nhà sáng lập Microsoft Bill Gates để tạo ra một tuabin lưỡi cùn giúp cá sống sót khi bơi gần. Ngoài ra, tuabin của Natel còn trang bị chức năng kháng thời tiết, có thể chống chịu lượng mưa thay đổi thất thường.

Abe Schneider, giám đốc công nghệ của Natel cho biết: “Thách thức mà chúng tôi đối mặt là làm thế nào để khai thác các đặc tính tuyệt vời của nguồn năng lượng tái tạo - độ tin cậy và khả năng chuyển đổi của nó - trong khi giảm tác động môi trường và chi phí”. Một hệ thống thủy điện tiên tiến sẽ được cho ra đời khi biết chính xác thời gian, và lượng nước chảy.

Thông thường, nhà máy thủy điện khai thác lực của dòng nước chảy từ điểm cao xuống điểm thấp hơn thông qua các máng trong đập. Nước làm quay tuabin gần đáy máng, tạo ra nguồn điện có thể truyền đến các cơ sở kinh doanh và gia đình. Nhưng đây cũng là lối đi chính cho các loài cá di cư như cá hồi hoặc cá chình, chúng có thể mắc vào lưỡi mỏng và sắc của cơ chế.

Ngược lại, tuabin của Natel sử dụng các cánh dày cong, hình dạng chong chóng thay vì lưỡi dao do đó có thể tăng gấp đôi tốc độ xoay đồng thời giúp xá di cư bơi qua an toàn. Thiết kế này cũng loại bỏ tấm lưới lọc nhỏ được sử dụng để thu các mảnh vụn ở lối vào tuabin, thường được lắp đặt để ngăn cá nhỏ chui vào máy.

Hải ly góp phần tạo những con đập nhỏ để giữ mực nước sông trong tự nhiên. Ảnh: Getty Images.

Chống chịu được với biến đổi khí hậu

Cách tiếp cận thông thường đối với thủy điện không phù hợp với bối cảnh thế giới hiện tại vì bản thân các mô hình thời tiết và mưa đang thay đổi. Khi biến đổi khí hậu làm các cơn hạn hán và lũ lụt kéo dài thất thường, hình thức thủy điện được mô phỏng lại của Natel thực sự có thể làm cho các lưu vực sông dễ thích nghi hơn.

Thật vậy, sự biến đổi khí hậu khắc nghiệt hàng năm sẽ chỉ khiến các giải pháp sáng tạo trở nên cấp bách hơn. Nếu được thực hiện bền vững, thủy điện có thể hoạt động như một nguồn nhiên liệu xanh với nhiều lợi ích đi kèm bao gồm kiểm soát lũ lụt, tưới tiêu, giảm thiểu hạn hán và cung cấp nước.

Tuabin của Natel kết hợp với công nghệ vệ tinh cho phép những người vận hành nhà máy thủy điện có thể theo dõi các điều kiện thay đổi của lưu vực sông và dự báo chính xác hơn dòng nước. Khi các điều kiện trên mặt đất thay đổi, phần mềm này sử dụng cơ chế tạo ra các mô hình thời gian thực của cảnh quan xung quanh, do đó cho phép dự báo nước chính xác hơn.

Thoát ly khỏi những tư tưởng thông thường về thiết kế đập, tầm nhìn của Natel (tạm gọi là Restoration Hydro) dựa trên phương pháp phỏng sinh học. Mô hình mới học tập cấu trúc xây đập của hải ly khiến nước chay chậm lại, tạo ra các ao nhỏ và vùng đầm lầy. Điều này tạo đủ thời gian để nước ngấm vào đất do đó tăng trữ lượng nước ngầm giúp lưu vữ sông vượt qua hạn hán kéo dài.

Natel Energy đã lắp đặt hệ thống thủy điện thân thiện hơn với hệ sinh thái ở Maine, Mỹ. Ảnh: Getty Images.

Các hệ thống thủy điện được thiết kế đặc biệt để khôi phục kết nối sông cho cá và các động vật hoang dã khác, tăng cường vệ sinh nguồn nước và năng suất nông nghiệp, đồng thời hỗ trợ sinh kế và phát triển kinh tế xã hội của cộng đồng địa phương, khiến hệ thống của Natel trở thành lựa chọn hiển nhiên cho các nước đang phát triển.

Mặc dù vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm, công ty đã cho xây nhà máy thủy điện đầu tiên vào năm 2019 tại Mỹ, nhà máy thứ 2 sẽ hoàn thày vào cuối năm nay. Trong khi nhiều công ty đang xoay sở để chuyển qua các phương pháp phát điện không gây ô nhiễm, tuabin được thiết kế, đầu tư tốt có thể laf phương án hiệu quả hơn cho tương lai.

Tuệ Huy (Theo BBC Future)