Tổng luận Công nghệ năng lượng đại dương: Hiện trạng và xu thế phát triển

Tổng luận Công nghệ năng lượng đại dương: Hiện trạng và xu thế phát triển nhằm giới thiệu một số nguồn năng lượng từ đại dương cũng như phản ánh hiện trạng, xu thế phát triển của các công nghệ năng lượng đại dương trên toàn thế giới.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tổng luận Công nghệ năng lượng đại dương: Hiện trạng và xu thế phát triển GIỚI THIỆU Việc chuyển đổi sang hệ thống năng lƣợng cacbon thấp hơn đã trở thành một yêu cầu cấp thiết mang tính toàn cầu khi cacbon dioxit (CO2) và các phát thải khí nhà kính khác đã đƣợc thừa nhận là những tác nhân gây biến đổi khí hậu. Do đó, việc loại bỏ cacbon trong lĩnh vực năng lƣợng đang trở thành vấn đề ƣu tiên trong chính sách năng lƣợng quốc tế và đổi mới công nghệ cacbon thấp chính là để đạt đƣợc các mục tiêu đó. Trong lĩnh vực năng lƣợng, các công nghệ tái tạo đang phải đối mặt với cả các cơ hội lẫn thách thức. Năng lƣợng đại dƣơng đang thu hút đƣợc sự quan tâm mạnh của cả hai giới chính trị và công nghiệp. Dựa trên các kết quả đáng tin cậy về công nghệ cacbon thấp, các nhà hoạch định chính sách và các nhà đầu tƣ đã tích cực ủng hộ cho đổi mới, nhƣng việc cố gắng thúc đẩy sự thay đổi nhanh chóng cũng có thể dẫn đến những kỳ vọng không thực tế trong ngắn hạn. Đồng thời, yêu cầu triển khai và phát triển nhanh cũng là một thách thức không nhỏ về tài chính và kỹ thuật. Các động cơ và những yếu tố không chắc chắn tồn tại trong lĩnh vực năng lƣợng đại dƣơng cần đƣợc hiểu rõ và cần nhận thức đƣợc tác động tƣơng đối của chúng đến việc điều hành chiến lƣợc phát triển, giúp đẩy nhanh quá trình triển khai năng lƣợng đại dƣơng. Nguồn năng lƣợng từ đại dƣơng trên thế giới rất dồi dào, tuy nhiên, vẫn còn tồn tại những rào cản và trở ngại quan trọng đối với việc triển khai quy mô lớn các công nghệ khai thác nguồn năng lƣợng tiềm năng này. Hiện nay, chi phí năng lƣợng đại dƣơng cao hơn nhiều so với năng lƣợng gió ngoài khơi. Để trở thành một phần chính thức và đƣợc công nhận trong hỗn hợp năng lƣợng trên thế giới, sản xuất năng lƣợng đại dƣơng cần phải có khả năng cạnh tranh đƣợc với các dạng năng lƣợng tái tạo thay thế. Tiềm năng kỹ thuật chƣa đƣợc nắm rõ là một rào cản quan trọng đối với triển khai toàn cầu và khả năng giảm chi phí đạt đƣợc từ sự đổi mới sáng tạo vẫn còn chƣa chắc chắn. Sự phát triển gia tăng năng lƣợng đại dƣơng có thể mang đến nhiều lợi ích lâu dài, bao gồm: tạo khả năng cho các lộ trình khử cacbon trong cung ứng năng lƣợng, đa dạng hóa danh mục đầu tƣ sản xuất năng lƣợng, an ninh cung ứng năng lƣợng lớn hơn và mang lại các cơ hội kinh tế tiềm năng để phát triển các thị trƣờng trong nƣớc và xuất khẩu cho các nhà phát triển thiết bị và các hãng nằm trong chuỗi cung ứng. Để giúp độc giả có thêm thông tin về một lĩnh vực năng lƣợng đang nổi lên và có rất nhiều tiềm năng cũng nhƣ thách thức, Cục Thông tin Khoa học và Công nghệ Quốc gia biên soạn Tổng luận ―CÔNG NGHỆ NĂNG LƢỢNG ĐẠI DƢƠNG: HIỆN TRẠNG VÀ XU THẾ PHÁT TRIỂN‖ nhằm giới thiệu một số nguồn năng lƣợng từ đại dƣơng cũng nhƣ phản ánh hiện trạng, xu thế phát triển của các công nghệ năng lƣợng đại dƣơng trên toàn thế giới. Xin trân trọng giới thiệu cùng độc giả. CỤC THÔNG TIN KH&CN QUỐC GIA 1 I. GIỚI THIỆU CHUNG 1.1. Năng lƣợng đại dƣơng và các nguồn năng lƣợng đại dƣơng Nếu đứng trên bờ biển vào một ngày nắng, bạn sẽ cảm nhận đƣợc các nguồn năng lƣợng xung quanh bạn. Đó là nguồn năng lƣợng bức xạ từ Mặt trời làm cho bạn cảm thấy ấm áp, là nguồn năng lƣợng trong gió thổi bay tóc bạn, là các con sóng không ngừng vỗ bờ dƣới chân bạn. Nếu bạn đứng đủ lâu, bạn sẽ thấy mực nƣớc biển dâng lên và hạ xuống cùng với thuỷ triều. Ở sâu bên dƣới, các dòng nƣớc di chuyển xuyên qua các đại dƣơng. Năng lƣợng có mặt ở khắp nơi xung quanh chúng ta đang chờ để đƣợc khai thác. Trong lòng đại dƣơng cũng có những nguồn năng lƣợng dồi dào. Nhiều khu vực có những trữ lƣợng lớn dầu mỏ và khí tự nhiên nằm sâu dƣới đáy biển. Ngoài ra còn có các mỏ chứa đầy khí mêtan, một loại khí giàu năng lƣợng. Đại dƣơng bao phủ gần ba phần tƣ bề mặt Trái đất chứa đựng một nguồn năng lƣợng vô cùng to lớn, có thể cung cấp đủ năng lƣợng mà thế giới cần trong những năm tới và có một số phƣơng pháp khác nhau để khai thác nguồn năng lƣợng này. Thuật ngữ năng lƣợng đại dƣơng ở đây chỉ đề cập đến các nguồn năng lƣợng có nguồn gốc từ các công nghệ sử dụng nƣớc biển làm nguồn năng lƣợng hay để khai thác thế hóa (chemical potential) hoặc thế nhiệt (heat potential) của nƣớc. Năng lƣợng tái tạo trong đại dƣơng bao gồm 5 nguồn khác nhau, mỗi nguồn có xuất xứ khác nhau và cần các công nghệ chuyển hóa khác nhau. Các nguồn đó (Hình 1.1) bao gồm: Hình 1.1. Các nguồn năng lƣợng đại dƣơng 1.1.1. Năng lƣợng sóng Năng lƣợng sóng (khác với sóng ngầm hay sóng thần) là nguồn năng lƣợng đƣợc truyền từ gió vào đại dƣơng. Khi gió thổi trên đại dƣơng, mối tƣơng tác giữa biển-không khí truyền một phần năng lƣợng gió vào nƣớc, tạo thành các con sóng và chính các con sóng tích trữ nguồn năng lƣợng này nhƣ một nguồn thế năng (nằm ở chênh lệch mực nƣớc so với mực nƣớc biển trung bình) và động năng (nằm ở chuyển động của các hạt nƣớc). 2 Việc khai thác năng lƣợng từ sóng hiệu quả hơn việc khai thác năng lƣợng trực tiếp từ gió, do thực tế sóng là dạng năng lƣợng tập trung hơn gió. Nguồn năng lƣợng chứa bên trong sóng đại dƣơng trên thế giới rất lớn; tại một số khu vực có thể đạt hiệu suất 70 MW/km ở đầu sóng. Về lý thuyết, có thể xây dựng các trạm phát điện lớn để chế ngự toàn bộ nguồn năng lƣợng này và đáp ứng hầu hết nhu cầu năng lƣợng của chúng ta. Tuy nhiên, có nhiều yếu tố tác động đến loại hình phát triển đang trở thành hiện thực này. Sóng biển không nhất quán nhƣ thủy triều và vì thế nảy sinh một vấn đề đặc biệt liên quan đến việc tƣơng xứng giữa cung và cầu. Đây là một trong những lý do chính giải thích tại sao năng lƣợng sóng cho đến nay vẫn chỉ giới hạn ở các chƣơng trình quy mô nhỏ, chƣa có một nhà máy thƣơng mại quy mô lớn nào hoạt động. Nói chung, các con sóng lớn chứa nhiều năng lƣợng hơn. Cụ thể là năng lƣ ...