|
Những
dòng nước biển và nước sông chảy chậm hoàn toàn có thể trở thành
nguồn năng lượng thay thế đầy tiềm năng. Một nhóm nghiên cứu
Trường ĐH Michigan (Hoa Kỳ) đã chứng minh điều này bằng chiếc
máy mô phỏng hoạt động của loài cá, biến những dao động vô ích
trong dòng chảy thành nguồn năng lượng tái sinh. Chiếc máy được
gọi là VIVACE. Đó là chiếc máy đầu tiên thuộc loại này, có thể
dùng để sản xuất ra điện năng từ hầu hết các dòng nước chảy chậm
của mọi dòng sông và hải lưu trên bề mặt trái đất, với tốc độ
dưới 2 hải lý mỗi giờ. Đa số những dòng nước trên trái đất chảy
chậm hơn 3 hải lý.
Tuabin và cối xay nước cần 5 hoặc 6 hải lý để vận hành một cách
có hiệu quả.
VIVACE là chữ viết tắt của Vortex Induced Vibrations for Aquatic
Clean Energy, dùng dao động xoáy cảm ứng để sản xuất ra năng
lượng sạch. Nó không giống như các phương pháp tận dụng nước để
sinh năng lượng khác, phụ thuộc vào sóng biển, thuỷ triều hoặc
xây dựng những đập nước, mà là một hệ năng lượng thuỷ động học
dựa trên “dao động xoáy cảm ứng”.
Dao động xoáy cảm ứng là sự tạo ra những làn sóng khi đặt một
vật thể hình tròn hoặc hình trụ trong dòng chất lỏng hoặc chất
khí đang chuyển động. Sự có mặt của vật thể này tạo ra những cái
“nút” khi dòng chất lỏng hoặc chất khí lướt qua nó. Do vậy ở
phía bên kia của vật thể, một dòng xoáy sẽ xuất hiện. Dòng xoáy
này đẩy và kéo vật thể lên và xuống, sang trái và sang phải,
thẳng góc với dòng chảy.
Chính kiểu dao động này của gió đã làm đổ chiếc cầu Tacoma ở
Washington năm 1940, làm gãy gục chiếc tháp làm lạnh của Nhà máy
điện Ferrybridge ở Anh năm 1965. Nó cũng là dòng nước xoáy phá
hoại những bến cảng, dàn khoan dầu và nhiều toà nhà ven biển.
“Trong suốt 25 năm, các kỹ sư - trong đó có tôi - đã nghiên cứu
cách “trị” dao động xoáy cảm ứng... Nhưng hiện nay, ở Michigan,
chúng tôi đang làm điều ngược lại. Chúng tôi làm những dao động
mạnh lên và tìm cách tận dụng nguồn năng lượng vô ích và nhiều
khi có tác dụng phá hoại này trong thiên nhiên”. Trưởng nhóm
VIVACE, GS. Michael Bernitsas, Viện Kiến trúc và Công nghệ công
trình thuỷ, nói.
Từ lâu, người ta đã biết rằng, những con cá bơi gây ra những
xoáy nước. “Công nghệ VIVACE mô phỏng hoạt động đó”, GS
Bernitsas kể lại, “nhưng đường cong của cơ thể con cá bơi sau
lướt theo dòng xoáy mà những con cá khác bơi trước nó gây ra.
Riêng lực của cơ bắp không thể đẩy nổi chúng với tốc độ mà chúng
bơi, nên chúng đã “cưỡi” lên vết xoáy của những con cá khác để
lại”.
Chiếc máy của GS. Bernitsas trông không giống hình dạng con cá
chút nào, nhưng ông cho biết trong phương án tương lai, nó sẽ có
những bộ phận tương đương với đuôi và bề mặt ngoài của cơ thể
cá, tựa như những chiếc vảy dương ra. Chiếc máy mẫu trong phòng
thí nghiệm là một xilanh trơn láng có gắn những chiếc lò xo.
Xilanh treo nằm ngang dòng chảy của nước trong một bể kích thước
bằng một toa xe. Nước trong bể chảy với tốc độ 2 hải
lý/giờ.
VIVACE hoạt động như sau: Sự có mặt của xilanh trong dòng nước
đang chảy gây ra dòng xoáy trên và dưới xilanh. Dòng xoáy đẩy và
kéo chiếc xilanh lên và xuống, trên những chiếc lò so của nó,
tạo ra năng lượng cơ học. Sau đó máy sẽ chuyển năng lượng cơ học
thành năng lượng điện.
Một vài xilanh là đủ để cung cấp năng lượng cho một chiếc tàu
thả neo hoặc thắp sáng điện cho một toà nhà. Một dàn VIVACE mắc
nối tiếp có kích thước một toà nhà 2 tầng có thể cung cấp điện
năng cho 100.000 ngôi nhà. Một dàn máy như vậy có thể đặt dưới
đáy sông, hoặc treo đung đưa trên một giá treo chắc chắn, chìm
giữa lòng sông.
Vì dao động của VIVACE chậm, nên hệ thống không gây hại gì cho
những sinh vật sống dưới nước cũng như những con đập và tuabin
nước trên các dòng sông.
GS. Bernitsas cho biết điện năng do VIVACE sinh ra có giá thành
chỉ vào khoảng 5,5 cent/kW/h. Trong khi đó, năng lượng gió có
giá thành 6,9 cent/kW/h, năng lượng hạt nhân 4,5 cent/kW/h, năng
lượng mặt trời giá 16 đến 48 cent/kW/h, tuỳ địa điểm. Ông nói:
“Tất nhiên biện pháp này không thể là giải pháp lớn của toàn
ngành năng lượng thế giới. Nhưng theo lý thuyết thì chỉ cần lấy
được 0,1% nguồn năng lượng từ biển khơi thì cũng hỗ trợ được nhu
cầu năng lượng của 15 tỷ người”.
Các nhà nghiên cứu đã hoàn tất bản nghiên cứu tiền khả thi cho
một cụm thiết bị khai thác năng lượng từ sông Detroit và đang
triển khai một dự án thử nghiệm tại đây trong vòng 18 tháng.
|
