Tidal Power in Britain
Mở đầu Tidal power, also called tidal energy, is a form of hydropower that converts the energy of tides into useful forms of power - mainly electricity. Although not yet widely used, tidal power has potential for future electricity generation. Tides are more predictable than wind energy and solar power. Among sources of renewable energy, tidal power has traditionally suffered from relatively high cost and limited availability of sites with sufficiently high tidal ranges or flow velocities, thus constricting its total availability. However, many recent technological developments and improvements, both in design and turbine technology, indicate that the total availability of tidal power may be much higher than previously assumed, and that economic and environmental costs may be brought down to competitive levels. Undersea turbines which produce electricity from the tides are set to become an important source of renewable energy for Britain. It is still too early to predict the extent of the impact they may have, but all the signs are that they will play a significant role in the future.
Năng lượng thủy triều, còn gọi là năng lượng thủy triều, là một dạng thủy điện chuyển đổi năng lượng của thủy triều thành các dạng năng lượng hữu ích - chủ yếu là điện. Mặc dù chưa được sử dụng rộng rãi, năng lượng thủy triều có tiềm năng cho việc phát điện trong tương lai. Thủy triều dễ dự đoán hơn năng lượng gió và năng lượng mặt trời. Trong số các nguồn năng lượng tái tạo, năng lượng thủy triều từ trước đến nay chịu bất lợi do chi phí tương đối cao và số lượng địa điểm hạn chế nơi có biên độ thủy triều hoặc vận tốc dòng chảy đủ lớn, do đó hạn chế tổng mức khả dụng của nó. Tuy nhiên, nhiều phát triển và cải tiến công nghệ gần đây, cả trong thiết kế lẫn công nghệ tua-bin, cho thấy tổng mức khả dụng của năng lượng thủy triều có thể cao hơn nhiều so với giả định trước đây, và chi phí kinh tế cũng như môi trường có thể được giảm xuống mức cạnh tranh. Các tua-bin dưới biển tạo điện từ thủy triều được dự báo sẽ trở thành một nguồn năng lượng tái tạo quan trọng cho nước Anh. Còn quá sớm để dự đoán mức độ tác động mà chúng có thể tạo ra, nhưng mọi dấu hiệu đều cho thấy chúng sẽ đóng vai trò đáng kể trong tương lai.
A. Operating on the same principle as wind turbines, the power in sea turbines comes from tidal currents which turn blades similar to ships' propellers, but, unlike wind, the tides are predictable and the power input is constant. The technology raises the prospect of Britain becoming self-sufficient in renewable energy and drastically reducing its carbon dioxide emissions. If tide, wind and wave power are all developed, Britain would be able to close gas, coal and nuclear power plants and export renewable power to other parts of Europe. Unlike wind power, which Britain originally developed and then abandoned for 20 years allowing the Dutch to make it a major industry, undersea turbines could become a big export earner to island nations such as Japan and New Zealand.
Hoạt động theo cùng nguyên lý như tua-bin gió, công suất ở các tua-bin biển đến từ các dòng triều làm quay những cánh quạt giống chân vịt tàu, nhưng khác với gió, thủy triều có thể dự đoán và đầu vào công suất là hằng số. Công nghệ này mở ra triển vọng nước Anh tự chủ về năng lượng tái tạo và giảm mạnh phát thải carbon dioxide. Nếu phát triển đồng thời năng lượng thủy triều, gió và sóng, Anh có thể đóng cửa các nhà máy điện khí, than và hạt nhân và xuất khẩu điện tái tạo sang các vùng khác của châu Âu. Khác với năng lượng gió - mà Anh từng phát triển rồi bỏ rơi 20 năm, tạo điều kiện cho người Hà Lan biến nó thành một ngành công nghiệp lớn - các tua-bin dưới biển có thể trở thành nguồn thu xuất khẩu lớn cho các quốc đảo như Nhật Bản và New Zealand.
B. Tidal sites have already been identified that will produce one sixth or more of the UK's power - and at prices competitive with modern gas turbines and undercutting those of the already ailing nuclear industry. One site alone, the Pentland Firth, between Orkney and mainland Scotland, could produce 10% of the country's electricity with banks of turbines under the sea, and another at Alderney in the Channel Islands three times the 1,200 megawatts of Britain's largest and newest nuclear plant, Sizewell B, in Suffolk. Other sites identified include the Bristol Channel and the west coast of Scotland, particularly the channel between Campbeltown and Northern Ireland.
Các địa điểm thủy triều đã được xác định có thể tạo ra một phần sáu hoặc hơn sản lượng điện của Vương quốc Anh - với mức giá cạnh tranh so với tua-bin khí hiện đại và rẻ hơn ngành điện hạt nhân vốn đang suy yếu. Chỉ riêng một địa điểm, Eo Pentland, giữa Orkney và đất liền Scotland, có thể tạo ra 10% điện của cả nước bằng các dãy tua-bin dưới biển; và một địa điểm khác tại Alderney ở Quần đảo Eo biển có công suất gấp ba 1.200 megawatt của nhà máy hạt nhân lớn nhất và mới nhất của Anh, Sizewell B, ở Suffolk. Các địa điểm khác được xác định bao gồm Kênh Bristol và bờ tây Scotland, đặc biệt là eo giữa Campbeltown và Bắc Ireland.
C. Work on designs for the new turbine blades and sites are well advanced at the University of Southampton's sustainable energy research group. The first station is expected to be installed off Lynmouth in Devon shortly to test the technology in a venture jointly funded by the department of Trade and Industry and the European Union. AbuBakr Bahaj, in charge of the Southampton research, said: 'The prospects for energy from tidal currents are far better than from wind because the flows of water are predictable and constant. The technology for dealing with the hostile saline environment under the sea has been developed in the North Sea oil industry and much is already known about turbine blade design, because of wind power and ship propellers. There are a few technical difficulties, but I believe in the next five to ten years we will be installing commercial marine turbine farms.' Southampton has been awarded £215,000 over three years to develop the turbines and is working with Marine Current Turbines, a subsidiary of IT power, on the Lynmouth project. EU research has now identified 106 potential sites for tidal power, 80% round the coasts of Britain. The best sites are between islands or around heavily indented coasts where there are strong tidal currents.
Công tác thiết kế cánh tua-bin mới và khảo sát địa điểm đang tiến triển tốt tại nhóm nghiên cứu năng lượng bền vững của Đại học Southampton. Trạm đầu tiên dự kiến sẽ được lắp đặt ngoài khơi Lynmouth ở Devon trong thời gian ngắn để thử nghiệm công nghệ theo một dự án do Bộ Thương mại và Công nghiệp cùng Liên minh châu Âu đồng tài trợ. AbuBakr Bahaj, phụ trách nghiên cứu Southampton, nói: 'Triển vọng năng lượng từ dòng triều tốt hơn nhiều so với gió vì dòng nước có thể dự đoán và ổn định. Công nghệ xử lý môi trường nước mặn khắc nghiệt dưới biển đã được phát triển trong ngành công nghiệp dầu khí Biển Bắc và nhiều kiến thức về thiết kế cánh tua-bin đã có sẵn nhờ năng lượng gió và chân vịt tàu. Có một vài khó khăn kỹ thuật, nhưng tôi tin trong 5-10 năm tới chúng ta sẽ lắp đặt các trang trại tua-bin biển thương mại.' Southampton đã được cấp 215.000 bảng trong ba năm để phát triển tua-bin và đang hợp tác với Marine Current Turbines, công ty con của IT Power, trong dự án Lynmouth. Nghiên cứu của EU đã xác định 106 địa điểm tiềm năng cho năng lượng thủy triều, 80% quanh bờ biển Anh. Những địa điểm tốt nhất là giữa các đảo hoặc quanh những bờ biển khoét sâu nơi có dòng triều mạnh.
D. A marine turbine blade needs to be only one third of the size of a wind generator to produce three times as much power. The blades will be about 20 metres in diameter, so around 30 metres of water is required. Unlike wind power, there are unlikely to be environmental objections. Fish and other creatures are thought unlikely to be at risk from the relatively slow-turning blades. Each turbine will be mounted on a tower which will connect to the national power supply grid via underwater cables. The towers will stick out of the water and be lit, to warn shipping, and also be designed to be lifted out of the water for maintenance and to clean seaweed from the blades.
Một cánh tua-bin biển chỉ cần bằng một phần ba kích thước của một máy phát gió để tạo ra công suất gấp ba lần. Cánh quạt sẽ rộng khoảng 20 mét, vì vậy cần mực nước khoảng 30 mét. Khác với điện gió, ít có khả năng có phản đối về môi trường. Cá và các sinh vật khác được cho là khó gặp rủi ro bởi các cánh quạt quay tương đối chậm. Mỗi tua-bin sẽ được gắn trên một tháp nối với lưới điện quốc gia qua các cáp ngầm dưới nước. Các tháp sẽ nhô lên khỏi mặt nước và có đèn để cảnh báo tàu thuyền, đồng thời được thiết kế để có thể kéo lên khỏi mặt nước nhằm bảo trì và làm sạch rong rêu bám trên cánh.
E. Dr Bahaj has done most work on the Alderney site, where there are powerful currents. The single undersea turbine farm would produce far more power than needed for the Channel Islands and most would be fed into the French Grid and be re-imported into Britain via the cable under the Channel.
Tiến sĩ Bahaj đã làm phần lớn công việc tại địa điểm Alderney, nơi có các dòng chảy mạnh. Trang trại tua-bin dưới biển đơn lẻ này sẽ tạo ra nhiều điện hơn nhu cầu của Quần đảo Eo biển và phần lớn sẽ được đưa vào lưới điện Pháp và được tái nhập về Anh qua tuyến cáp dưới Eo biển.
F. One technical difficulty is cavitation, where low pressure behind a turning blade causes air bubbles. These can cause vibration and damage the blades of the turbines. Dr Bahaj said: 'We have to test a number of blade types to avoid this happening or at least make sure it does not damage the turbines or reduce performance. Another slight concern is submerged debris floating into the blades. So far we do not know how much of a problem it might be. We will have to make the turbines robust because the sea is a hostile environment, but all the signs are good that we can do it.'
Một khó khăn kỹ thuật là hiện tượng xâm thực, khi áp suất thấp phía sau một cánh quạt đang quay tạo ra các bọt khí. Chúng có thể gây rung và làm hỏng cánh tua-bin. Tiến sĩ Bahaj nói: 'Chúng tôi phải thử một số kiểu cánh để tránh điều này xảy ra hoặc ít nhất đảm bảo nó không làm hỏng tua-bin hay giảm hiệu suất. Một lo lắng nhỏ khác là rác chìm trôi vào cánh. Đến nay chúng tôi chưa biết mức độ nghiêm trọng của vấn đề. Chúng ta sẽ phải làm tua-bin thật chắc chắn vì biển là môi trường khắc nghiệt, nhưng mọi dấu hiệu đều tốt cho thấy chúng ta có thể làm được.'