Có năng lượng tái tạo hàng thế kỷ mà bạn chưa bao giờ nghe đến
Chuyển đổi nhiệt năng ở đại dương có thể cung cấp năng lượng cho các hòn đảo nhiệt đới trên thế giới, nếu nó thoát ra khỏi “thung lũng chết đổi mới”.
Nhà máy trình diễn chuyển đổi năng lượng nhiệt đại dương (OTEC) trên đảo Kume ở Nhật Bản tạo ra khoảng 100 kilowatt điện. Một nhà máy 10 megawatt có thể cung cấp năng lượng cho toàn bộ hòn đảo. Tín dụng: Ban chính sách công nghiệp tỉnh Okinawa
Benjamin Martin đến hòn đảo Kumejima nhỏ bé của Nhật Bản để làm giáo viên tiếng Anh sau khi tốt nghiệp trường kinh doanh ở Arizona. Bây giờ anh ta đang điều hành một nhà máy điện chạy bằng nước biển. “Tôi không có bằng kỹ sư và tôi làm tất cả công việc bảo trì điện của chúng tôi,” anh nói. "Nó tương đối dễ dàng."
Nhà máy, trông giống như một cây thánh giá giữa ngọn hải đăng và một phòng tập thể dục trong rừng, tạo ra một lượng điện năng không đáng kể, chỉ khoảng 100 kilowatt. Nó được xây dựng vào năm 2013 để chứng minh một quá trình được gọi là chuyển đổi năng lượng nhiệt đại dương, hoặc OTEC. Ý tưởng đằng sau OTEC không phải là mới và nó có thể nói là đơn giản. Giống như hầu hết các nhà máy điện khác, cơ sở này sử dụng chất lỏng hóa hơi để quay tua-bin và tạo ra điện. Sự khác biệt là thay vì đốt nhiên liệu, nhà máy lấy năng lượng từ nước được làm ấm bằng Mặt trời từ bề mặt đại dương. Nước lạnh được bơm lên từ độ sâu vài trăm mét sẽ làm lạnh hơi nước một lần nữa, tạo ra động cơ nhiệt.
Hiện tại, Kumejima phụ thuộc chủ yếu vào nhiên liệu diesel, được vận chuyển với giá cao, để cung cấp điện cho 8.000 cư dân của mình. Nhưng cư dân trên đảo hy vọng một ngày nào đó sẽ cắt đứt sự phụ thuộc đó bằng cách xây dựng một nhà máy OTEC 5 megawatt với một chút năng lượng mặt trời, có thể đáp ứng tất cả nhu cầu năng lượng của nó.
Một nỗ lực như vậy sẽ rất tốn kém, và kế hoạch là giúp trả giá bằng cách chia sẻ đường ống lấy nước lạnh với các ngành công nghiệp nước lạnh khác nhau đã phát triển mạnh trên đảo — từ nuôi tôm, đến spa nước biển sâu, đến nhà kính trong đó nước làm lạnh đất để đó là nhiệt độ tối ưu cho rau bina phát triển. Nước biển lạnh thậm chí có thể được sử dụng để điều hòa không khí.
Martin cho biết: “Trung tâm nghiên cứu của chúng tôi được làm mát bằng nước biển sâu, giúp giảm khoảng 90% lượng điện năng chúng tôi cần để làm mát. toàn cầu muốn thấy OTEC được triển khai và mở rộng trong lĩnh vực điện.
Trên lý thuyết, họ lạc quan là đúng. Tiềm năng lý thuyết của OTEC là rất lớn. Nó có thể sản xuất ít nhất 2.000 gigawatt trên toàn cầu, sánh ngang với công suất tổng hợp của tất cả các nhà máy điện than trên thế giới vào ngày tốt nhất của chúng. Và không giống như nhiều nguồn năng lượng tái tạo, OTEC là một nguồn cơ bản, có nghĩa là nó có thể chạy 24/7 mà không có biến động về sản lượng.
Nhưng các điều kiện cần thiết để làm cho quá trình này khả thi — chênh lệch ít nhất 20 ° C giữa nước bề mặt và nước sâu — chỉ xảy ra gần đường xích đạo, xa hầu hết nhu cầu điện năng và phần lớn của cải của thế giới.
Đó là lý do tại sao, mặc dù đơn giản và nhiều thập kỷ trình diễn nhỏ, thành công, OTEC vẫn chưa có chỗ đứng trong ngành năng lượng tái tạo. Chi phí vốn ban đầu cao của nó đã khiến các nhà đầu tư tránh xa, đặc biệt là khi các năng lượng tái tạo khác như năng lượng mặt trời và gió ngày càng rẻ hơn.
Nhưng những nơi như Kumejima và hàng chục quốc đảo nhỏ, nhiều quốc gia nằm trong số các quốc gia nghèo nhất trên thế giới, có thể được hưởng lợi rất nhiều từ nhiệt điện đại dương. Nếu họ có thể huy động tiền để bắt đầu, thì sự độc lập về năng lượng và tính trung lập của carbon có thể nằm ngay trước cửa nhà họ.
Martin nói về Kumejima: “Hòn đảo hy vọng sẽ không có carbon 100% vào năm 2040. "Nhưng chúng tôi cần OTEC để đạt được điều đó."
Thêm một động cơ Warmth
Vũ trụ vận hành dựa trên sự tương phản và lực entropi. Chẳng hạn, nhiệt năng không được tạo ra bởi nhiệt mà bởi khả năng hoạt động khi nó nguội đi. Ngay cả một lượng nhiệt nhỏ cũng có thể thực hiện được công việc, miễn là có một gradient nhiệt độ được khai thác.
Hầu hết các hệ thống OTEC sử dụng amoniac lỏng, có nhiệt độ sôi rất thấp, được gọi là “chất lỏng hoạt động”. Nước ấm từ bề mặt đại dương chảy vào một thiết bị trao đổi nhiệt, nơi nó làm cho amoniac bay hơi. (Các hệ thống “mở” khác sử dụng chính nước biển làm chất lỏng hoạt động, trước tiên cho nó tiếp xúc với chân không để hạ nhiệt độ sôi của nó.) Khi hơi mở rộng, nó chảy quanh các cánh của tuabin. Sau đó hơi đi vào một thiết bị trao đổi nhiệt khác, nơi nước lạnh được bơm lên từ đại dương sâu khiến nó ngưng tụ trở lại. Sự chênh lệch áp suất giữa hai khoang ở hai bên của tuabin kéo hơi từ bên này sang bên kia, làm quay tuabin và tạo ra điện. Một phần điện đó được sử dụng để chạy máy bơm. Những gì còn lại có thể cung cấp cho lưới.
Thoạt nhìn, nó trông giống như một quy trình kém hiệu quả một cách đau đớn; chỉ khoảng 2% –3% năng lượng trong nước biển được chuyển đổi thành điện năng. Nhưng nhiên liệu là miễn phí và hầu như vô hạn. Đầu ra chỉ bị giới hạn bởi lượng nước bạn có thể bơm tại một thời điểm.
“OTEC có thể cạnh tranh về chi phí, chỉ là chưa ai làm được”.
Và đó là sự chà xát. Đối với OT
EC để có thể tồn tại - nghĩa là, để nó có thể cạnh tranh với các năng lượng tái tạo khác như gió và mặt trời - thì các nhà máy cần phải rất lớn. Để đến bất kỳ nơi nào gần với chi phí trung bình của gió hoặc năng lượng mặt trời là 0,02–0,06 cent mỗi kilowatt giờ, một nhà máy OTEC sẽ phải luôn giữ cho lượng tương đương với bốn thác Niagara chảy qua các bộ trao đổi nhiệt của nó.
Một nhà máy OTEC 100 megawatt (tương đương với khoảng 500 mẫu Anh, hay 202 ha, tấm pin mặt trời) sẽ cần một đường ống lấy nước lạnh có đường kính 7–10 mét để hoạt động hiệu quả. Chỉ để mở rộng quy mô lên một nhà máy khiêm tốn 1 megawatt, Kumejima dự kiến sẽ chi từ 60 đến 80 triệu đô la cho một đường ống dài 1,5 mét.
Cho đến nay, việc tài trợ cho loại hình nhảy vọt của niềm tin đã được chứng minh là khó nắm bắt. Martin nói: “OTEC có thể cạnh tranh về chi phí. "Nó chỉ là chưa ai làm điều đó."
Lời nguyền của người đầu tiên
Khái niệm sử dụng nước biển ấm và lạnh để tạo ra điện đã có từ lâu đời như quá trình sản xuất điện. Nhà khoa học người Pháp Jacques-Arsène d’Arsonval đã đưa ra lý thuyết về quá trình này vào năm 1881, giống như khái niệm sử dụng động cơ hơi nước để quay các cuộn dây đồng xung quanh một nam châm đang nổi lên như một nguồn năng lượng thương mại và công nghiệp. Học trò của ông, Georges Claude, một doanh nhân nổi loạn và cứng rắn, người đã làm giàu từ việc bán đèn neon, đã xây dựng nhà máy OTEC đầu tiên ở Cuba vào năm 1930. Lúc đầu lạc quan một cách tự mãn, cuối cùng ông thừa nhận rằng việc vận hành nó tốn điện gấp khoảng 4 lần so với lượng điện mà nó tạo ra.
Và Claude gặp rất nhiều rắc rối với đường ống nước lạnh. Anh ta đã đánh chìm một số thất bại ở Vịnh Matanzas, mất một triệu đô la cho mỗi lần thử. Chiếc cuối cùng hoạt động đã bị phá hủy bởi một cơn bão.
Đạo lý của câu chuyện của Claude là khi nói đến những cỗ máy lớn, mới lạ, việc thất bại sẽ phải trả giá đắt. Và trước khi Claude bắt đầu cuộc trình diễn kém thuyết phục của mình, than đá đã trở nên phổ biến như nhiên liệu cho các nhà máy điện quy mô lớn. Không giống như nước biển hai nhiệt độ, than đá (và sau này là dầu mỏ và khí đốt tự nhiên) rất dễ vận chuyển đến mọi nơi trên thế giới.
Một chu trình OTEC “khép kín” sử dụng nước biển ấm để làm bay hơi amoniac và nước biển lạnh để cô đặc lại. Hơi di chuyển từ áp suất cao hơn đến áp suất thấp hơn làm quay tuabin, tạo ra điện. Nhà cung cấp: Makai Ocean Engineering Inc.
Có thể dự đoán, sự quan tâm của toàn cầu đối với OTEC đã theo sau giá dầu. Sau cuộc khủng hoảng những năm 1970, Tổng thống Jimmy Carter đã ký một dự luật kêu gọi sử dụng 10.000 MW công suất của OTEC vào năm 1999. Sau đó, giá dầu ổn định, chính quyền thay đổi, và một số dự án trình diễn khác, không có gì xảy ra.
Các dự án của OTEC bắt đầu tăng trở lại sau cuộc khủng hoảng tài chính năm 2008, cùng với mối quan tâm ngày càng tăng về biến đổi khí hậu. Makai Ocean Engineering, có trụ sở tại Hawaii, là công ty đầu tiên kết nối nhà máy OTEC với lưới điện Hoa Kỳ. Nhưng giống như cơ sở của Kumejima, đó chỉ là một cuộc biểu tình tạm thời, chỉ tạo ra đủ điện để chạy khoảng 120 ngôi nhà. Tuy nhiên, đường ống nước lạnh vẫn đang hoạt động, cho phép một ngư dân địa phương phát triển và bán tôm hùm Maine.
Kế hoạch cho một số dự án OTEC quy mô nhỏ đã được công bố, bao gồm ở Bora Bora, nơi một khu nghỉ dưỡng đã sử dụng nước biển sâu để điều hòa không khí; Trung Quốc; Martinique; và Puerto Rico. Nhưng lần này, sự gia tăng địa lý của năng lượng gió và năng lượng mặt trời đã đơn giản vượt qua các năng lượng tái tạo biên như OTEC.
Ưu điểm chính của gió và mặt trời là tính mô-đun của chúng. Công nghệ có thể được chứng minh ở quy mô đầy đủ với một tuabin hoặc bảng điều khiển duy nhất; mở rộng quy mô là một vấn đề đơn giản là sản xuất thêm chúng. Mặt khác, OTEC đòi hỏi một khoản đầu tư lớn - và rủi ro đi kèm với nó - trước khi tạo ra ngay cả kilowatt đầu tiên.
“Rủi ro lớn, ẩn số lớn, kẻ giết người lớn nhất đối với OTEC… là đường ống nước lạnh.”
Những cạm bẫy tiềm ẩn của việc lắp đặt một nhà máy OTEC thương mại thực sự có thể đến từ những quý không mong muốn. Viện Nghiên cứu Tàu và Kỹ thuật Đại dương Hàn Quốc có kế hoạch lắp đặt một nhà máy đặt trên bờ 1 megawatt trên đảo san hô Tarawa ở Kiribati, nằm giữa Thái Bình Dương. Các thành phần của nhà máy đã được thử nghiệm thành công trên một sà lan ngoài khơi bờ biển Hàn Quốc vào năm 2019, tạo ra dòng điện OTEC lớn nhất cho đến nay — khoảng 338 kilowatt — ngay cả trong điều kiện không tối ưu. Nhưng dự án bị đình trệ khi đại dịch COVID-19 làm tăng chi phí vận chuyển các bộ phận tới Kiribati.
George Hagerman, một nhà khoa học dự án cấp cao tại Trung tâm Hải dương học Vật lý Bờ biển của Đại học Old Dominion, đặt câu hỏi liệu bản thân OTEC đã sẵn sàng cho thời điểm này chưa. Lý do chính không thay đổi trong gần một trăm năm.
Hagerman nói: “Rủi ro lớn, một ẩn số lớn, kẻ giết người lớn đối với OTEC — và đó là thứ thực sự phá hủy nhà máy của George Claude ở Cuba — là đường ống nước lạnh.
Cái gai dài hàng cây số ở phía OTEC
Hầu hết những người đam mê OTEC đồng ý rằng các nhà máy lớn trên bờ sẽ quá đắt, chủ yếu là do đường ống nước lạnh sẽ phải quá dài. Đi xuống khá nhiều km ở bất kỳ đâu trên thế giới và bạn sẽ cảm thấy băng giá 4 ° C, nhưng chạy đường ống từ bờ biển
thêm vào khoảng cách đó và để lộ một đường ống cố định trước sự đập của sóng và dòng chảy.
Để giữ cho đường ống ngắn hơn và tránh sự tiếp xúc này, thay vào đó, nhà máy có thể được gắn trên sà lan hoặc bệ và đậu ở nơi có thể treo một đường ống mềm thẳng xuống nước lạnh. Nguồn điện có thể được chạy vào bờ thông qua cùng một loại cáp hiện đang được sử dụng bởi các cơ sở gió ngoài khơi.
Vẫn còn vấn đề trong việc làm cho đường ống đủ rộng để hút một lượng lớn nước một cách hiệu quả. Những người tin tưởng OTEC nói rằng đó chủ yếu là vấn đề điều chỉnh các thiết kế và vật liệu hiện đang được áp dụng trong các ngành công nghiệp khác vận chuyển khối lượng nước lớn.
Nhưng Hagerman, người đã nghiên cứu và phát triển công nghệ năng lượng đại dương trong 40 năm, biết rằng điều đó không dễ dàng như vậy. Ngay cả những thiết kế có vẻ đơn giản cũng có thể gặp phải những thách thức bất ngờ và tốn kém, đặc biệt là trong môi trường hỗn loạn của biển. “Khi mọi người thực sự phải chế tạo những thứ phải tồn tại trong đại dương và được bảo hiểm, chi phí sẽ tăng gấp đôi. Phí bảo hiểm tăng gấp ba lần, ”ông nói. “Và đột nhiên, những gì có vẻ tốt khi bạn công bố nó, bạn thực sự không thể có được tài chính để xây dựng.”
Sự chênh lệch nhiệt độ theo độ sâu bề mặt tối ưu cho sản xuất điện của OTEC tập trung ở vùng nhiệt đới, đặc biệt là ở tây Thái Bình Dương, nơi phần lớn đại dương nằm trong vùng đặc quyền kinh tế của các quốc đảo nhỏ. Tín dụng: DOE / NREL / ALLIANCE
Hagerman cho rằng sẽ tốt hơn nếu loại bỏ hoàn toàn đường ống hút bị treo, thay thế nó bằng một đường hầm dưới đáy đại dương. Một đường hầm sẽ dễ dàng hơn trong việc thiết kế rộng đến mức cần thiết để giúp OTEC tiết kiệm chi phí và có thể đưa nước lạnh vào bờ đến một nhà máy cố định (nơi nó cũng có thể cung cấp các hoạt động kinh doanh chia sẻ chi phí như nuôi trồng thủy sản và điều hòa không khí) hoặc cho một sà lan có thể di chuyển có thể tách khỏi đường hầm và di chuyển ra biển trong trường hợp có bão.
Hagerman cho biết: “Elon Musk hiện đang làm đường hầm nhàm chán khắp nơi,” ông Hagerman cho biết, người cho rằng OTEC là dự án hoàn hảo cho một tỷ phú quan tâm đến khí hậu. “Về cơ bản, bạn sẽ có một đường ống dẫn nước lạnh vĩnh viễn trên một hòn đảo hoặc đường bờ biển, và nó sẽ ở đó cho sự sống của hành tinh.”
Theo Hermann Kugeler, giám đốc phát triển kinh doanh của Makai, đường ống nước lạnh là một bộ phận vốn dĩ đắt tiền của hệ thống OTEC. “Chúng tôi đã làm những gì có thể, nhưng đó là một loại chi phí [mà] chúng tôi không thấy giảm nhiều hơn nữa,” ông nói.
Thay vào đó, mục tiêu gần đây của Makai là xây dựng các bộ trao đổi nhiệt rẻ hơn và không bị rỉ sét. Tính axit tương đối của nước biển sâu rất cứng đối với nhôm, chất tạo nên hầu hết các thành phần không có sẵn, vì vậy bộ trao đổi nhiệt thứ hai phải được làm bằng titan đắt tiền. Kugeler nói rằng nhóm của ông đã nghiên cứu ra một thiết kế sử dụng các tấm mỏng hơn nhiều để tách nước biển và chất lỏng hoạt động, do đó cần ít titan hơn để chế tạo. Nó cũng nhỏ hơn và nhẹ hơn đáng kể, giúp giảm chi phí lắp đặt nó trên một nền tảng.
Mặc dù về mặt lý thuyết, một nhà máy 100 megawatt vẫn chỉ có thể thực hiện được, nhưng “quy mô thương mại 10 megawatt có thể khả thi về mặt thương mại ngày nay bằng cách sử dụng công nghệ này,” Kugeler nói.
Thị trường ngách
Điều đó có thể đủ để đưa OTEC thâm nhập vào không gian thương mại. Dan Grech, Giám đốc điều hành trẻ và giỏi của một công ty khởi nghiệp có trụ sở tại Vương quốc Anh có tên là Global OTEC, thách thức ý tưởng rằng một nhà máy nhiệt điện đại dương phải rất lớn mới có thể tồn tại được. Thay vì làm cho các nhà máy lớn hơn, anh ấy muốn giữ chúng tương đối nhỏ và giành quyền lợi cho thị trường, cụ thể là các quốc đảo nằm rải rác không cần nhiều năng lượng nhưng cần phân tán nó trên một khu vực rộng lớn.
“Kế hoạch của chúng tôi là chuẩn hóa càng nhiều nền tảng OTEC càng tốt để nó có thể được sản xuất hàng loạt để triển khai rộng rãi nhất có thể,” Grech viết trong một email. Ông đã phát hiện ra rằng một vài chục quốc đảo nhỏ có tổng công suất lắp đặt khoảng 12.000 megawatt — chỉ bằng 1% công suất lắp đặt của riêng Hoa Kỳ — và hầu hết được tạo ra bằng nhiên liệu hóa thạch.
Albert Binger, Tổng thư ký của Tổ chức Năng lượng Bền vững và Ứng phó với Khí hậu (SIDS), cho biết: “Hàng năm, chúng tôi chi hơn 20 tỷ đô la mỗi năm cho nhập khẩu dầu. trong số 32 quốc đảo nhỏ đang phát triển. Hơn 6 tỷ đô la của lượng dầu tập thể đó được đốt để làm năng lượng. Đó là một khoản chi phí mà họ ít có thể chi trả được. Binger nói thêm rằng nhiều quốc đảo nhỏ vẫn chưa thu hồi được khoản nợ mà họ đã gánh chịu trong cuộc khủng hoảng dầu mỏ bắt đầu vào năm 1979. Một phần là do giá dầu đắt hơn ở những nơi nhỏ bé, hẻo lánh; các nhà cung cấp nhận thấy các đơn đặt hàng khiêm tốn với chi phí vận chuyển và tăng giá cao ngất ngưởng.
Binger cho biết, sự biến động của giá dầu gây khó khăn cho các nền kinh tế của đảo quốc nhỏ, bởi vì các doanh nghiệp không thể dựa vào nguồn điện giá cả phải chăng nhất quán để sản xuất hàng hóa của họ. Binger nói: “Nếu trước đây chúng tôi [SIDS] đã lấy nhiều tiền đó và đưa [nó vào] hệ thống OTEC, thì chúng tôi sẽ ở trong một tình huống hoàn toàn khác,” Binger nói. “Chúng tôi cần một nguồn năng lượng nguồn an toàn, đáng tin cậy và có giá khá tốt. ”
Nhiều quần đảo tạo nên các quốc đảo là đỉnh lộ ra của các dãy núi ngập nước của các núi lửa đã tắt gọi là vỉa. Đường bờ biển của chúng giống như các vách đá, và nước sâu hàng km có thể được tìm thấy trong vòng vài km tính từ bờ biển. Độ sâu này làm cho chúng chín muồi đối với OTEC.
Binger ở các quốc đảo nhỏ cho biết: “Chúng ta có nhiều đại dương hơn cả EU [Liên minh châu Âu] có đất liền - trên thực tế, con số này nhiều hơn khoảng 16 lần. Vì vậy, theo định nghĩa, có rất ít không gian xây dựng cho năng lượng tái tạo trên đất liền. Ví dụ, hầu hết đảo san hô hình chữ V bao gồm thủ đô của Kiribati, rộng chưa đầy một km. Binger cho biết: “Mỗi megawatt năng lượng mặt trời mà chúng tôi lắp đặt có nghĩa là khoảng 2 mẫu đất bị lấy đi hoặc không có sẵn cho một thứ gì đó.
Vào năm 2021, SIDS DOCK đã ký một thỏa thuận với Global OTEC để phát triển nhiệt điện trên biển, bắt đầu với một sà lan nhỏ 1,5 megawatt ở São Tomé và Príncipe, ngoài khơi bờ biển Trung Phi. Kế hoạch là sử dụng sà lan đầu tiên đó để chứng minh mô hình, sau đó mở rộng quy mô lên một hoặc nhiều sà lan lớn hơn trong vài năm sau đó. Giống như Kiribati, nhiều hòn đảo cũng đang xem xét các nhà máy trên bờ — các ngành công nghiệp nước lạnh thứ cấp có liên quan như ở Kumejima có thể mang lại nhiều việc làm cần thiết. Các hệ thống OTEC mở, giúp khử muối trong nước biển khi nó bốc hơi, cũng có thể mang lại nước ngọt trên các hòn đảo ngày càng trở nên khan hiếm.
Và mặc dù nguồn lực hạn chế của họ, tất cả các quốc gia SIDS DOCK đều là các bên ký kết Thỏa thuận Paris. Điều đó thật mỉa mai khi nhiều người trong số họ là bể chứa cacbon ròng; nước đại dương và sinh khối nhiệt đới của chúng hấp thụ nhiều khí cacbonic hơn lượng mà con người thải ra. Tuy nhiên, Binger cho biết, các quốc đảo đang đi đầu trong việc chuyển đổi sang năng lượng tái tạo để tự bảo tồn — một số có thể bị nước biển dâng nuốt chửng hoàn toàn nếu biến đổi khí hậu không được làm chậm lại.
“Nếu bạn không thể tự lên tiếng khi bạn dễ bị tổn thương, bạn không thể đổ lỗi cho bất kỳ ai khác,” anh nói.
“Một điểm tới hạn”
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Hawai‘i tại Mānoa đã và đang tìm hiểu các tác động môi trường của OTEC, liệu nó có bao giờ đạt được chỗ đứng thực sự trên thị trường hay không. Họ tìm thấy một nhà máy OTEC sẽ có ảnh hưởng không đáng kể đến môi trường vật chất trong đại dương xung quanh nó. Nhưng còn hàng ngàn loài thực vật trên khắp thế giới thì sao?
Trên quy mô toàn cầu lớn với mật độ thực vật cao, các hệ thống OTEC sẽ trộn đủ nước biển để vô hiệu hóa độ dốc nhiệt khiến quá trình hoạt động. “Ý tưởng cốt lõi là OTEC đang tự giới hạn bản thân”, Gérard Nihous, người gần đây đã nghỉ việc tại Đại học Hawai‘i, viết trong một email, “và có thể có, ở mức độ vừa đủ, những hậu quả không mong muốn và không mong muốn.”
Thung lũng chết đổi mới, hoặc một lỗ hổng 22: Đầu tư gần như chắc chắn sẽ theo sau một nhà máy OTEC thành công tạo ra điện quy mô thương mại. Nhưng điều đó không thể xảy ra nếu không có… đầu tư.
Tuy nhiên, đại dương rất rộng lớn và có khá nhiều loài thực vật OTEC. Trong một bài báo năm 2018, Nihous và hai đồng nghiệp khác từ Đại học Hawai'i đã viết rằng có tới 15.000 cây trồng, đặt cách nhau 30 km và trong phạm vi 100 km trên đất liền, sẽ tránh được bất kỳ sự gián đoạn quy mô lớn nào (ngay cả khi tất cả chúng đều đã chết. xuống đại dương ngay lập tức, điều mà họ sẽ không như vậy). Các nhà máy này sẽ tạo ra hơn 2 terawatt điện, khiến OTEC trở thành một phương thức khả thi, cùng với các loại năng lượng tái tạo khác, giúp cung cấp năng lượng cho thế giới.
Tất nhiên, tất cả những điều đó chỉ là lý thuyết. Giống như Kumejima và mọi nơi khác đang tìm cách tận dụng năng lượng nhiệt đại dương, SIDS DOCK và Global OTEC vẫn đang tìm kiếm nguồn tài trợ để bắt đầu các dự án khiêm tốn của họ. Đó là một kết quả đáng thất vọng: Đầu tư gần như chắc chắn sẽ theo sau một nhà máy OTEC thành công tạo ra điện quy mô thương mại, chẳng hạn, 10 megawatt. Một báo cáo gần đây của Ocean Energy Systems, một bộ phận của Cơ quan Năng lượng Quốc tế, cho thấy rằng thậm chí 2,5 megawatt cũng đủ để dập tắt nỗi sợ hãi của các nhà đầu tư về đường ống nước lạnh.
Nhưng điều đó không thể xảy ra nếu không có đầu tư. Các doanh nhân gọi nó là “thung lũng chết đổi mới”.
Có cơ hội để OTEC rút vé ra khỏi thung lũng có thể là một sự bổ sung cho các đối thủ của nó, gió và năng lượng mặt trời. Kugeler cho biết: “Khi mức độ thâm nhập lưới điện của những thứ đó tăng lên, sẽ có nhu cầu khá lớn về việc lưu trữ năng lượng hoặc thứ gì đó để cung cấp năng lượng tải cơ sở, điều mà OTEC thực hiện,” Kugeler nói. Ông nói, nếu chi phí lưu trữ được tính vào, giá mỗi kilowatt giờ của OTEC có vẻ cạnh tranh.
Nhưng vẫn còn phải xem lượng vốn toàn cầu sẽ được tiết kiệm cho một công nghệ mà không phải ai trên thế giới cũng có thể sử dụng.
Tim Ramsey, giám đốc chương trình về năng lượng biển tại Văn phòng Công nghệ Điện nước thuộc Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE), nói rằng tiềm năng của OTEC có thể không thành hiện thực cho đến khi không bị ràng buộc về địa lý. Triển vọng đó không quá xa vời như người ta tưởng.
“Sẽ có khả năng xảy ra một thời điểm bất ngờ mà kinh tế học có ý nghĩa và nó chỉ làm nổ tung bạn thấy nó ở khắp mọi nơi. "
Các công nghệ lưu trữ điện tương tự đang được phát triển để ổn định các nguồn năng lượng tái tạo không liên tục như gió và mặt trời cũng có thể thắp sáng ngọn lửa trong khuôn khổ OTEC. Hình ảnh những con tàu vận chuyển những viên pin tích điện khổng lồ từ các nhà máy ở đại dương xa xôi vào đất liền. Hoặc các nhà máy tự hành (sà lan chăn thả) có thể tìm ra độ dốc nhiệt độ tốt nhất và sử dụng năng lượng OTEC để sản xuất nhiên liệu hydro, sau đó vận chuyển nó đi khắp thế giới. Điều đó sẽ mở ra một con đường hoàn toàn mới trong thị trường năng lượng, đặc biệt là mang lại lợi ích cho các quốc gia đang phát triển kiểm soát thị phần của sư tử trong đại dương ấm áp.
Ramsey cho biết đó là một phần lý do tại sao OTEC vẫn nằm trong tầm ngắm của DOE. Ông nói: “Đó là một trong những điều có khả năng xảy ra một thời điểm bất ngờ mà kinh tế học có ý nghĩa và nó bùng nổ và bạn có thể nhìn thấy nó ở khắp mọi nơi.
Điều đó có thể không mấy thoải mái đối với hàng triệu cư dân trên đảo hiện đang sống dưới tác động của nguồn điện diesel đắt tiền và hủy diệt. Tất cả năng lượng sạch mà chúng cần trải dài theo mọi hướng, xa nhất mà mắt có thể nhìn thấy. Nhưng nếu không có các nhà đầu tư sẵn sàng lao vào, thì điều đó nằm ngoài tầm với.
Sau khi quan sát cách nước biển đã duy trì cộng đồng đảo nhỏ của mình trên Kumejima, Martin cảm thấy chắc chắn rằng ngày của OTEC sắp đến; mọi người chỉ cần hiểu nó. Điều đó thật dễ dàng nếu họ có thể thấy nó hoạt động. Khi các học sinh địa phương đến tham quan nhà máy thử nghiệm 100 kilowatt, anh ấy mời chúng chạm vào hai đường ống nạp rắn nhô lên từ đại dương.
“Bạn cảm thấy lạnh, bạn cảm thấy nóng,” anh ấy nói. "Nó đơn giản."
Thông tin tác giả
Mark Betancourt (@markbetancourt), Người viết khoa học
