Năng lượng thủy điện

Năng lượng thủy điện
Đã hàng ngàn năm, nước đang chuyển động là nguồn năng lượng có thể phục hồi đã được sử
dụng nhiều nhất. Những máy xay vận hành nhờ vào những con sông và suối được dùng
để xay ngô ở thời Hy Lạp cổ, và về sau là những nét đặt trưng chung trong các thành
phố và đô thị trong suốt thời đế quốc La Mã.
Vào khoảng thế kỷ 14 chỉ riêng ở Anh đã có hơn 5.000 máy xay bằng nước hoạt động.
Cuối thế kỷ 19, một ứng dụng mới của năng lượng nguồn nước được khám phá ra: tạo ra dòng điện.
Năm 1882, ở con sông Fox, tại Appleton, bang Wisconsin, nhà máy thủy điện đầu tiên ở Hoa Kỳ đi
vào hoạt động, sản xuất được 12 kilowatt, đủ để cung cấp điện cho 250 bóng đèn. Trong vòng vài
thập kỷ đã có nhiều nhà máy thủy điện sản xuất điện.
Năng lượng của nước đang chuyển động
Tất cả các nhà máy thủy điện đều hoạt động theo các nguyên lý như nhau. Điển hình là, một đập
được xây dựng ngang qua sông để làm hồ chứa nước bị chặn lại, rồi nước được dẫn xuống theo các
đường ống gọi là các cống xả có trang bị các cửa cống hoặc các van để kiểm soát lưu lượng nước.
Khi các cửa cống mở, nước từ hồ chứa chảy xuống theo các đường ống và đi qua turbine với tốc độ
lớn làm cho turbine quay và sinh ra điện. Sản lượng điện sinh ra trong một nhà máy như thế phụ
thuộc vào khối nước đi qua turbine và phụ thuộc vào cột áp thủy lực, là độ chênh lệch về độ cao
giữa nước trong hồ chứa và nước dưới đập.
Cột áp thủy lực tăng khi độ cao của cột nước trên trạm thủy điện tăng. Một số con suối chảy trên
núi đã được đập ngăn lại ở độ cao 1.500 mét so với nhà máy phát điện. Một lượng nước tương đối ít
có cột áp thủy lực lớn được dẫn theo đường ống xuống sườn núi đi vào cống xả đến turbine của nhà
máy điện.
Các nhà máy thủy điện ở những con sông nhỏ ít được sử dụng hơn. Những nhà máy này có hồ chứa
rất nhỏ. Những hồ chứa nhỏ chỉ để tạo ra cột áp nước hơn là để chứa lượng lớn nước. Những nhà
máy thủy điện như thế này đặc biệt được sử dụng khi lượng nước lớn nhất trên sông trùng với thời
gian cao điểm sử dụng điện.
Ví dụ, những con sông bắt nguồn từ những vùng núi thường có lượng nước tăng lên vào mùa hè khi
mà những khối tuyết trong núi tan ra - đó là thời gian lý tưởng để phát điện tối đa đáp ứng nhu cầu
dùng điện cho các máy điều hòa không khí hoạt động trong thời tiết nóng bức.
Các nhà máy điện bơm nước vào hồ chứa được sử dụng rộng rãi để chứa sẵn một lượng nước rất
lớn để dùng khi cần đến. Nhà máy điện đầu tiên thuộc loại này là đề án Rocky River do công ty

Connecticut Light and Power (công ty điện và chiếu sáng Connecticut) xây dựng và bắt đầu vận
hành từ năm 1929.
Nhà máy này, cũng giống như nhiều nhà máy khác, sử dụng hai hồ chứa nằm ở những vị trí có độ
cao khác nhau. Khi những nhà máy điện chạy than, dầu hoặc nhà máy điện hạt nhân có sản lượng
điện nhiều hơn nhu cầu thì lượng điện dư thừa này được dùng để bơm nước từ hồ chứa thấp lên hồ
chứa cao của loại nhà máy điện bơm nước vào hồ chứa.
Sau đó, trong thời kỳ cao điểm sử dụng điện, khi lượng điện cung cấp không đủ đáp ứng lượng điện
yêu cầu thì cửa cống của hồ chứa nước trên cao được mở ra để làm quay turbine ở nhà máy điện
bơm nước vào hồ chứa để phát thêm lượng điện cần thiết. Có hơn 325 nhà máy điện như thế đang
hoạt động trên khắp thế giới - đa số đều ở châu Âu, Nhật Bản, Hoa Kỳ - với công suất 89.000
megawatt.
Sản xuất thủy điện trên thế giới đã tăng lên rất đáng kể, gấp sáu lần trong thời gian 1950 đến 1994,
từ 340 tỷ kilowatt-giờ lên đến 2,1 ngàn tỷ kilowatt-giờ, bằng khoảng 20% sản lượng điện trên toàn
thế giới. Tầm quan trọng của thủy điện thay đổi tùy theo mỗi nước. Ở Hoa Kỳ, các nhà máy điện
hoạt động bằng dầu, than đá, gas và năng lượng hạt nhân nhiều hơn nhà máy thủy điện.
Năm 1994 sản lượng của các nhà máy thủy điện chỉ vào khoảng 10% tổng sản lượng toàn Hoa Kỳ.
Ngược lại, 99% sản lượng điện ở Na Uy đều do các nhà máy thủy điện tạo ra. Tỉ lệ này ở một số
nước như sau: 95% ở Nepal, 93% ở Brazil, 78% ở New Zealand và 58% ở Canada.
Ở nhiều nơi, đập và hồ chứa còn thực hiện nhiều chức năng khác nữa ngoài việc cung cấp nước để
sản xuất điện. Ví dụ, ở Ai Cập, đập ngăn nước Aswan và hồ chứa của nó, hồ Nasser, đã cung cấp
nguồn nước uống và nước tưới đáng tin cậy trong những kỳ hạn hán khắc nghiệt, và làm giảm bớt
tác động của lũ lụt (mặc dù hiện nay mùa màng thất bát là do các lớp phù sa màu mỡ đã bị những
cơn lũ theo mùa cuốn đi). Nhiều hồ chứa nước lớn còn là nơi vui chơi giải trí nổi tiếng.
PHẠM THU HÒA – NGUYỄN ĐĂNG KHOA biên dịch