Thủy điện nên phát điện bằng dòng chảy tự nhiên để bảo vệ môi trường. Ks Doãn Mạnh Dũng
Hình : Khu vực nhận động năng dòng chảy tự nhiên để chuyển đổi thành điện năng.
- Các nhà máy thủy điện hiện nay đều sử dụng thế năng nước
Hình 1 . Mô hình nhà máy thủy điện sử dụng thế năng nước.
Nhà máy gồm hồ chứa nước. Đường ống dẩn nước từ hồ chứa đến cánh quạt turbine.Turnine quay phát điện, nước thoát ra hạ lưu.
Muốn có công suất lớn thì ống dẩn nước phải có xu hướng lớn để tăng khối lượng nước (m) . Điều đó dẩn đến hồ chứa nước cần xu hướng lớn hơn để chứa nhiều nước.
Mặt khác, muốn có công suất lớn hơn thì cao độ cột nước (h) từ cánh quạt đến mặt nước hồ phải tăng để áp suất nhận được lớn hơn.
Việc tăng 2 yếu tố m và h sẽ tăng sự thay đổi môi trường nơi đặt hồ chứa nước và độ rủi ro do vỡ đập thủy điện tăng cao.
Sử dụng cánh quạt để lấy năng lượng như hình trên, ta thấy cánh quạt có trọng lượng nên hiệu suất sẽ giảm đi vì công sinh ra vô ích để khắc phục trọng lượng cánh quạt.
Với mô hình nhà máy thủy điện truyền thống như trên, thủy sinh vật và bùn cát khó vượt qua đập thủy điện.
Sa bồi tích tụ trong hồ chứa có xu hướng làm mất vai trò điều tiết lũ của hồ. Lòng hồ giảm khả năng chứa nước sẽ là nguyên nhân chính tăng áp lực gây vỡ đập dù lượng mưa biến động không lớn.
Môi trường sinh thái vùng hạ lưu của đập thủy điện sẽ thay đổi lớn.
- Công nghệ phát điện bằng “Trống quay” của Việt Nam.
Máy gồm trống và khung. Trống hình trụ có đường kính 2 m và cao 2 m. Trống có độ rổng bên trong để trống nổi lơ lững trong nước và có thể quay quanh trục đứng của hình trụ , kéo máy điện phía trên mặt nước.
Trống có thể tăng số lượng để nhận động năng tối đa theo chiều sâu dòng chảy.
Khung được xếp thành 2 hàng để nhận động năng tối đa theo chiều rộng dòng chảy.
Để tiếp nhận động năng dòng chảy, ta cần đưa nước từ hồ chảy ra với độ sâu 10m, tốc độ 1m/s. Hiệu suất máy dự kiến 70%.
Chúng ta nên sử dụng dòng chảy tự nhiên để phát điện, hoặc cải tạo nhưng ít tác động đến môi trường. Theo chiều dài của dòng chảy, có thể đặt nhiều máy phát điện vừa đáp ứng nhu cầu sử dụng điện vừa đáp ứng nhu cầu giao thông đường sông. Độ sâu nơi khái thác dòng hải lưu có thể thay đổi tùy theo điều kiện tự nhiên nơi có dòng chảy. Có thể 2m, 4m, 6m, 8m,10m, 12 m. Cách làm trên, hoạt động của nhà máy sẽ thân thiện với môi trường và ổn định lâu dài.
Hình 2. Mặt chiếu bằng chỉ phương thức nhận động năng của “ Trống quay”.
Một mô-đun nhỏ gồm 2 trống có công suất : 14 kw/s hay 50.4 MW/h
Hình 3 : Hình 2 chiều và 3 chiều khu vực nhận động năng dòng chảy tự nhiên.
Hình 4. Mô-đun lớn tích hợp 7 cặp trống quay với 5 tầng trống khai thác độ sâu 10m.
Một mô-đun lớn ở đây chứa 7 x 5 = 35 mô-đun nhỏ , có kích thước : 39,4 m x 26 m x 22,4 m.
Công suất một mô-đun lớn 0.49 MW/s hay 1 764 MW/h.
Một nhà máy gồm 13 mô-đun lớn sẽ có công suất : P = 1 764 MW/h x 13 =22 932 MW/h
Nhà máy trên hình con đê có độ dài rộng 26 m, cao 22.4 m và dài 512.2 m (39.4 m x 13 ).
So sánh với nhà máy thủy điện Tam Hiệp thiết kế theo truyền thống có công suất là 22 500 MW/h , dài 2 335 m, cao 181 m, mực nước tối đa 175 m, chênh lệch cao độ giữa đập và mực nước sông ở hạ nguồn 110 m, thì giải pháp “Trống quay” đã tạo ra một nhà máy thủy điện hài hòa với môi trường và không nguy hiểm với con người nhất là trong trạng tháy có nhiều biến động khí hậu hiện nay. Thủy sinh và bùn cát vẩn có thể di chuyển qua hệ thống máy phát điện nên ít ảnh hưởng đến môi trường.
Trên phương diện lý thuyết, năng lượng tích lũy của một giọt nước từ trên núi cao khi rơi xuống đến mặt nước biển thì tổng thế năng và động năng của chúng là một hằng số. Việc tích nước tạo hồ để sử dụng thế năng hay sử dụng động năng của trạng thái di chuyển tự nhiên của nước là đều lấy năng lượng tích lũy trong giọt nước. Cách chuyển đổi động năng khi giọt nước di chuyển tự nhiên thành điện năng mang tính thích nghi và phát triển kinh tế theo quy luật của tự nhiên ít tác động nhất đến môi trường tự nhiên. Nói cách khác, xây dựng theo tự nhiên là nguyên tắc để loài người cùng tồn tại với thiên nhiên.
Với quan điểm trên, tác giả hy vọng chúng ta nên hạn chế sử dụng thế năng để phát điện mà nên dùng dòng chảy tự nhiên với giải pháp “Trống quay”vừa bảo vệ môi trường, vừa tránh rủi ro vì vỡ dập nguy hiểm đến sinh mạng con người. /.
