Vì sao có thể lợi dụng thuỷ triều để phát điện?

Đại bộ phận điện ta dùng thường ngày là do các nhà máy nhiệt điện phát ra. Đó là nguồn điện dùng nhiên liệu để biến nước thành hơi làm quay tuabin nhằm biến cơ năng thành điện năng, cung cấp cho con người sử dụng. Có một phần điện năng do thuỷ điện cung cấp, tức là nhờ sức nước đẩy tuabin của máy phát điện khiến cho sức nước biến thành điện năng.

Ngày nay các trạm thuỷ điện trên thế giới đều xây dựng ở thượng du của những đoạn sông hẹp. Vì muốn dùng nước phát điện tối thiểu phải có hai điều kiện: thứ nhất là độ chênh thác nước lớn. Ở dòng sông có độ chênh cao, lòng sông hẹp, người ta xây dựng đập cao để sinh ra độ chênh mực nước lớn. Từ đó làm cho xung lực và tốc độ ngang của dòng nước mạnh. Thứ hai là phải có lưu lượng lớn. Nếu dòng sông chỉ có độ chênh mực nước lớn mà không có lưu lượng lớn cũng không thể xây dựng thuỷ điện được. Do đó lưu lượng lớn và độ chênh mực nước lớn là những căn cứ chủ yếu để xây dựng nhà máy điện. Ở đây ta dùng độ rơi của nước, tức là dùng trọng lực của nước để sản xuất điện.

Đối với dòng sông là như vậy, thế nước biển có thể phát điện được không? Xem ra nước biển khác hẳn với dòng sông. Nước biển liền thành một mảng mênh mông, không có lòng sông. Tuy có sóng, nhưng lấy dòng chảy ngang làm chính. Lưu lượng tuy lớn nhưng độ chênh lệch ngang nhỏ. Song thí nghiệm cho biết: năng lượng dòng hải lưu có thể chuyển đổi thành điện được. Bất kỳ chất lỏng nào, chỉ cần có vận động thì có thể chuyển hoá thành dạng năng lượng khác được. Ta thông qua phát điện bằng sức gió mà tìm thấy gợi ý. Dòng nước bề mặt đại dương chuyển động không ngừng, đại thể có ba dạng: một dạng là dòng nước biển do gió mạnh thổi gây nên, dạng thứ hai là sóng do gió hoặc nguyên nhân khác gây nên, thứ ba là thuỷ triều do lực hấp dẫn của Mặt Trăng và Mặt Trời gây nên. Chúng đại thể thành những dòng chảy theo chiều ngang, nhưng năng lượng vô cùng to lớn. Vì không có lòng sông hạn chế lại, nên việc lợi dụng các dòng hải lưu và sóng biển về mặt kĩ thuật rất khó khăn. Hiện nay con người lợi dụng tương đối nhiều là năng lượng thuỷ triều. Theo tính toán năng lượng thuỷ triều trên thế giới đạt hơn 1 tỉ kW, gần tương đương với năng lượng 100 nhà máy thuỷ điện Tam Hiệp cộng lại.

Phần nhiều các vùng trên thế giới thuộc bán nhật triều, tức một ngày thuỷ triều hai lần lên, hai lần xuống. Những cửa sông có thuỷ triều lớn đều có thể xây dựng nhà máy điện thuỷ triều. Phát điện bằng thuỷ triều chủ yếu là lợi dụng tốc độ chảy ngang của nước biển sản sinh ra động năng. Thông qua đập, dòng chảy lên xuống của thuỷ triều đều có thể làm quay tuabin máy phát điện.

Sóng triều gây nên biên độ chênh lệch cao thấp của nước triều có liên quan đến địa hình bờ biển và đáy biển. Sự chênh lệch của mực nước triều ảnh hưởng đến lưu tốc. Dòng nước càng hẹp thì lưu tốc càng lớn. Dòng sông Tiền Đường nổi tiếng trên thế giới, bình thường lưu tốc chỉ đạt hơn 2 m/s, lúc lớn nhất có thể đạt 5 m/s. Vì cửa sông thành hình miệng loa, nên khi nước lên còn phát sinh hiện tượng nước biển trùm lên nước sông, độ cao mực nước nói chung thấp hơn 2 m, lúc lớn nhất 4 m, cho nên năng lượng thuỷ triều sông Tiền Đường không những do tốc độ nằm ngang mà còn có cả chiều thẳng đứng gây nên. Cộng thêm lưu lượng thuỷ triều lớn của vịnh Hàng Châu, theo tính toán, lượng nước biển của một lần triều bình thường đi vào vịnh Hàng Châu đạt đến 3 tỉ m3. Lưu lượng lớn như vậy cộng thêm tốc độ dòng chảy lớn, thì năng lượng dự trữ của nó vô cùng lớn.

Đương nhiên vì nguyên nhân nhiều mặt như kĩ thuật, vốn đầu tư, thiết bị… cho nên không phải các cửa sông đều có thể xây dựng được trạm phát điện bằng thuỷ triều. Ngày nay trên thế giới trạm phát điện thuỷ triều lớn nhất là trạm Lanxơ của Pháp, dung lượng tổ máy đạt 24 vạn kW. Ở Sơn Đông Trung Quốc, cửa khẩu Nhũ Sơn, vịnh Lạc Thanh tỉnh Triết Giang, bãi Cam Trúc tỉnh Quảng Đông cũng đã xây dựng những trạm phát điện thuỷ triều cỡ trung và cỡ nhỏ.

Vì năng lượng thuỷ triều là lấy không hết, dùng không cạn, ô nhiễm ít, do đó nhiều nước trên thế giới đều ra sức nghiên cứu khai thác để làm dịu bớt nhu cầu về nguồn năng lượng dầu mỏ vừa thiếu, vừa khai thác rất khó khăn. Tin chắc rằng không bao lâu nữa Mặt Trăng và Mặt Trời bằng lực hấp dẫn của mình sẽ chắc chắn cống hiến cho loài người nguồn điện năng quý báu.