Năng lượng thủy triều là nguồn năng lượng sạch, có thể dự đoán được nên đáng tin cậy để đa dạng hóa các nguồn năng lượng trên toàn cầu. Nó cũng giúp giảm lượng khí thải carbon, trở thành giải pháp có giá trị cho các chiến lược năng lượng trong tương lai.
Về cơ bản, năng lượng thủy triều hoạt động theo cách, dòng thủy triều mạnh ở các vịnh, cửa sông, eo biển hẹp và cửa biển làm quay turbine dưới nước kết nối với máy phát điện để sản xuất điện. Hệ thống này có thể dự đoán được vì mô hình thủy triều là nhất quán và được hiểu rõ.
Tuy nhiên, điều kiện khắc nghiệt ở môi trường biển, bảo trì nhiều và thách thức kỹ thuật của việc thiết kế turbine hoạt động đáng tin cậy dưới nước trong thời gian dài, khiến việc triển khai năng lượng thủy triều còn chậm. Nhưng bước đột phá mới ở Scotland có thể thay đổi điều đó.
Công ty kỹ thuật SKF (Thụy Điển) cho biết, hệ thống của họ tại cơ sở dòng thủy triều MeyGen hiện đã hoạt động liên tục hơn 6 năm ở mức 1,5 MW mà không cần bảo trì đột xuất ngoài kế hoạch. Theo công ty, đây là kỷ lục thế giới về độ tin cậy của turbine thủy triều, đánh dấu thời kỳ mới cho công nghệ đang được nhiều nơi trên thế giới thử nghiệm.
Đây là thành tựu lớn của dự án MeyGen, do SAE Renewables vận hành và đang là dự án dòng thủy triều lớn nhất thế giới. Nằm ở Pentland Firth, ngoài khơi bờ biển phía bắc Scotland, dự án được thiết kế để kiểm tra xem hệ thống năng lượng thủy triều dài hạn có thể hoạt động như thế nào trong điều kiện thực tế.
Để đạt mục đích đó, SKF hợp tác, cung cấp các thành phần hiệu suất cao cho các turbine do công ty năng lượng Proteus Marine Renewables có trụ sở tại Bristol, Vương quốc Anh phát triển. Turbine dòng Proteus AR với các bộ phận do SKF sản xuất, được thiết kế để hoạt động đáng tin cậy dưới nước ở độ sâu 30 mét tại MeyGen.
Cơ sở thí điểm MeyGen đưa vào vận hành năm 2017, các turbine hoạt động liên tục kể từ năm 2018. Hoạt động thành công và hiệu suất lâu dài của các turbine mà không cần sửa chữa lớn, chứng minh được độ tin cậy của công nghệ này và tiềm năng của nó là mục tiêu mà ngành năng lượng thủy triều đang hướng tới.
Ở bước tiếp theo, SKF sẽ sớm cung cấp hệ thống truyền động 3 MW tích hợp hoàn toàn cho các turbine AR3000 mới nhất của Proteus. Các turbine này dự kiến bắt đầu triển khai từ năm 2026, với 30 turbine lên kế hoạch lắp đặt tại các địa điểm ở Scotland, Pháp, Nhật Bản. Mỗi turbine sẽ sản xuất đủ điện cung cấp cho khoảng 3.000 hộ gia đình. Proteus hy vọng sẽ mở rộng lên 300 turbine nữa trong tương lai gần.
Tiến trình này diễn ra vào thời điểm Vương quốc Anh đang hướng đến mục tiêu triển khai 1 GW công suất dòng thủy triều năm 2035. Con số này đủ để cung cấp điện cho khoảng 829.000 ngôi nhà. Các nghiên cứu cho thấy có khoảng 100 GW điện thủy triều gần bờ có thể khai thác trên toàn thế giới, với 15 GW ở châu Âu. Con số đó đủ cung cấp điện cho 15 triệu ngôi nhà trong khu vực.
Cho đến nay, việc áp dụng năng lượng thủy triều vẫn còn chậm. Địa điểm thích hợp cho dự án thủy triều phải có biên độ thủy triều cao (chênh lệch mực nước giữa thủy triều cao và thủy triều thấp tại một địa điểm cụ thể), ít nhất là 4-5 mét. Ngoài ra là các vấn đề như chi phí đầu tư cao cho cơ sở hạ tầng chịu được môi trường biển khắc nghiệt, tác động tiềm tàng đến hệ sinh thái biển.
Một ví dụ cực đoan nhất là vịnh Fundy ở Canada, nơi có biên độ thủy triều lên tới 15 mét. Mặc dù giàu tiềm năng năng lượng, nhưng địa điểm này thường xuyên phá hủy các turbine do dòng thủy triều dữ dội. Tốc độ của nước cũng quan trọng. Dòng thủy triều khoảng 11 km/h có thể gây áp lực đáng kể lên các thành phần của turbine thủy triều.
Khả năng chi trả lâu dài cho năng lượng thủy triều vẫn phụ thuộc vào chi phí năng lượng san bằng (LCoE), một thước đo theo dõi chi phí trung bình để tạo ra điện trong suốt vòng đời của một turbine. Điều này có ý nghĩa rất lớn trong việc quyết định liệu năng lượng thủy triều có được sử dụng nhiều hơn trong tương lai gần hay không.
