Trong một bước tiến đột phá hướng tới năng lượng bền vững, một nhóm nghiên cứu ở Đức gần đây phát triển nguyên mẫu nhà máy điện thủy triều, sử dụng công nghệ thường dành cho cáp treo trượt tuyết, nhưng đặt vào môi trường dưới nước. Hệ thống này sử dụng những chiếc diều nhỏ buộc vào sợi cáp, được dẫn động bởi dòng nước để tạo ra điện.
Ý tưởng này được phát triển bởi Anton và Peter Glasl, những người sáng lập enrope GmbH, nhà sản xuất cáp treo trượt tuyết có trụ sở tại Wackersberg, Đức. Hợp tác với Đại học khoa học ứng dụng Munich và Đại học kỹ thuật Munich, nhóm nghiên cứu thử nghiệm thành công sự sáng tạo của mình kết hợp với kỹ thuật tiên tiến, để khai thác tiềm năng của lực thủy triều.
Hệ thống này có tên là cableKites, sử dụng khéo léo cơ chế của cáp treo trượt tuyết để sản xuất điện dưới nước. Trong thiết kế này, các ròng rọc đặt ở cả hai đầu dẫn hướng một sợi cáp dạng vòng, trên đó gắn các lá kim loại dẫn động bằng nước, hay còn gọi là “diều”, tương tự như thanh chữ T của cáp treo trượt tuyết truyền thống.
Khi dòng nước đẩy những chiếc diều này, chuyển động của chúng đẩy cáp, từ đó cung cấp năng lượng cho các máy phát điện đặt tại các ròng rọc để tạo ra điện. Cách tiếp cận sáng tạo này đảo ngược hoàn toàn cáp treo trượt tuyết truyền thống. Thay vì các ròng rọc dẫn động cáp, dòng nước cung cấp năng lượng cho cáp, từ đó tạo ra điện.
Nhóm nghiên cứu gần đây thử nghiệm thực tế hệ thống tại kênh đào Middle Isar, gần Landshut, Đức. Thiết bị nặng khoảng 100 kg, dài 18 mét, đặt xuống kênh đào một cách cẩn thận bằng cần cẩu. Kết quả cho thấy khả năng giữ cân bằng ổn định của diều trong dòng nước, tốc độ lên tới 1,5 mét/giây. Sự ổn định này rất quan trọng đối với hiệu quả phát điện của hệ thống.
Tiến sĩ Robert Meier-Staude tại Đại học khoa học ứng dụng Munich, người tối ưu hóa thiết kế những chiếc diều cho dự án, cho biết nhóm dành hai năm để phát triển các khái niệm, mô phỏng và nguyên mẫu cuối cùng. Những chiếc diều được thiết kế để đạt sự ổn định trong nước, chuyển đổi dòng điện hiệu quả, có chi phí sản xuất hợp lý.
Mô tả chuyển động của diều, Meier-Staude lưu ý chúng như “bay” trong nước. Mật độ của nước cho phép diều dưới nước nhỏ hơn đáng kể so với diều trên không, nhưng vẫn tạo ra năng lượng tương đương. Thử nghiệm thành công đánh dấu cột mốc quan trọng trong việc chứng minh tính khả thi về mặt kỹ thuật của khái niệm nhà máy điện thủy triều này.
Mặc dù cánh diều nguyên mẫu chỉ dài 100 cm, rộng 20 cm, nhưng khi triển khai trên quy mô lớn sẽ sử dụng cánh diều lớn gấp 5 lần. Khả năng mở rộng này là yếu tố thiết yếu cho việc áp dụng rộng rãi nhà máy điện thủy triều trong tương lai, có thể giảm đáng kể lượng khí thải carbon và sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch của châu Âu.
Nguyên mẫu cableKites mang lại kết quả đầy hứa hẹn, nhưng vẫn còn một số thách thức trước khi có thể triển khai quy mô lớn. Nhóm nghiên cứu phải giải quyết các vấn đề về độ bền và bảo trì hệ thống dưới nước, đặc biệt là trong môi trường biển khắc nghiệt. Tính khả thi về mặt kinh tế khi mở rộng quy mô sản xuất và lắp đặt cần nghiên cứu thêm để đảm bảo hiệu quả về chi phí.
Thành công của dự án nhấn mạnh tầm quan trọng của sự hợp tác liên ngành trong giải quyết các thách thức năng lượng toàn cầu. Lợi ích tiềm năng của công nghệ này là rất lớn. Bằng cách khai thác sức mạnh của các dòng hải lưu, các nhà máy điện thủy triều có thể cung cấp nguồn năng lượng tái tạo ổn định, đáng tin cậy. Dự án cableKites mang đến cái nhìn về tương lai, nơi đại dương đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp năng lượng cho cộng đồng.
