![](/wp-content/uploads/2021/07/lien-he-dat-quang-cao-4.png")
Vương quốc Anh đang có kế hoạch lắp đặt 40 gigawatt điện gió ngoài khơi vào năm 2030, đủ để cung cấp điện cho mọi nhà trên khắp đất nước. Điều này sẽ đòi hỏi 5.000 tuabin gió, gấp đôi số lượng tuabin gió ngoài khơi đã được lắp đặt trên toàn thế giới vào cuối năm 2020. Các dự báo hiện tại cho thấy 234 gigawatt năng lượng gió ngoài khơi sẽ được lắp đặt trên toàn cầu vào năm 2030, có nghĩa là khoảng 30.000 tuabin.
Các nhà phát triển năng lượng xanh hy vọng sẽ khai thác được các luồng gió mạnh ngoài khơi để các tuabin lớn hơn tạo ra nhiều điện hơn so với các loại tương đương trên bờ. Cung cấp lượng điện cho 9 tỷ người vào năm 2050, tương đương việc cần đến nửa triệu tuabin gió ngoài khơi. Trong 70 năm qua, chỉ có khoảng 5.000 giàn khoan dầu khí ngoài khơi được lắp đặt trên biển, và nhiều giàn khoan trong số đó đã bị dỡ bỏ.
Phát triển dầu khí ngoài khơi đã giúp các kỹ sư học cách thiết kế các công trình cố định ngoài đại dương, xa đất liền, trong nhiều thập kỷ. Khi thế giới chuyển đổi từ số lượng thấp các cơ sở lắp đặt dầu khí sang số lượng lớn các thiết bị năng lượng tái tạo, cách các kỹ sư thiết kế trên đại dương cũng phải thay đổi. Cũng như việc khai thác nhiên liệu hóa thạch phải kết thúc, triết lý thiết kế để duy trì cho ngành công nghiệp này cũng vậy. Ngoài ra, để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người và kết quả hiệu suất lợi nhuận cao do đầu tư mang lại.
Các triết lý thiết kế cũ
Để làm cho các tuabin gió hoạt động ngoài khơi, đã có những tiến bộ công nghệ vĩ đại được thực hiện. Bằng cách sử dụng cảm biến từ xa, các kỹ sư có thể điều khiển chính xác góc của các cánh quạt dài 80 mét để tối đa hóa lượng năng lượng mà chúng tạo ra hoặc giảm thiểu hư hỏng trong thời tiết xấu. Các ống thép rộng 10 mét được đóng dọc xuống đáy biển để hỗ trợ việc lắp đặt các tuabin gió trên các khu vực rộng lớn.
Các kỹ sư đang nghiên cứu để thiết kế các tuabin lớn hơn, hoạt động hiệu quả hơn và trong tương lai có thể được lắp đặt xa bờ hơn, giống như tuabin nổi cho vùng nước sâu hơn 50 mét. Tất cả sự đổi mới này đã được thúc đẩy với mong muốn sản xuất điện nhiều hơn. Tương tự như ngành dầu khí (và hầu hết các ngành khác), triết lý thiết kế phổ biến của năng lượng gió biển là xây dựng một hệ thống hiệu quả để đạt được mục đích đề ra, đồng thời đáp ứng các yêu cầu về môi trường và an toàn với mức chi phí thấp nhất.
Tuy nhiên, giá của tuabin gió ngoài khơi, cùng với giá của hầu hết hàng hóa được sản xuất, vượt xa một loạt chi phí liên quan đến vòng đời của sản phẩm. Thành phần của tuabin lên đến 70% là thép, được làm từ vật liệu tái chế hoặc mới hơn là chiết xuất từ sắt, được lấy từ quặng. Những quặng này được loại bỏ khỏi đá bằng cách nổ mìn làm phá vỡ môi trường tự nhiên và thường là từ các địa điểm có ý nghĩa văn hóa đối với người dân bản địa. Quặng được khai thác sau đó được vận chuyển bằng xe tải lớn, nghiền nhỏ, tinh chế, xử lý và vận chuyển.
Cho dù đó là khí thải từ máy móc xử lý, vận chuyển quặng hay các chất gây ô nhiễm không khí và nước trong quá trình khai thác làm cho ô nhiễm, thì việc chuyển đổi sắt thành thép cũng góp phần lớn gây biến đổi khí hậu. Trên toàn cầu, ngành công nghiệp sắt thép thải ra 11% lượng khí thải CO₂ .
Các tấm thép được vận chuyển và sau đó được cuộn thành các đoạn cong, con người và máy móc hàn chúng lại để tạo thành các ống dài, được đưa lên tàu, vận chuyển ra biển và lắp ráp, các quy trình phần lớn chạy bằng nhiên liệu hóa thạch.
Thế giới cần rất nhiều tuabin gió. Nhưng rõ ràng, những hậu quả về môi trường và xã hội của việc chế tạo và lắp đặt đã làm giảm tiềm năng tích cực của chúng. Hiện tại, các nhà thiết kế năng lượng mong muốn tìm cách giảm thiểu những tác động tiêu cực này.
Chúng ta có thể suy nghĩ sâu hơn không? Mọi thứ chúng ta chế tạo, cho dù đó là quần áo, điện thoại di động hay tuabin gió ngoài khơi đều cần nguồn nhiên liệu từ các hệ thống tài nguyên của Trái đất. Chúng được lấy, chế tạo thành những thứ chúng ta sử dụng hàng ngày và sau đó bị loại bỏ như chất thải. Một báo cáo mang tính bước ngoặt gần đây cho thấy cách khai thác thiên nhiên quá mức này đang vượt xa khả năng phục hồi của chúng.
Giả sử, nếu chúng ta xây dựng cơ sở hạ tầng hữu ích cho xã hội, các kỹ sư tìm cách phát triển công việc của họ gắn liền vào quá trình sinh thái thì như thế nào? Chúng ta cần chuyển đổi tư duy của mình từ chỉ đơn giản là hạn chế thiệt hại đối với thế giới tự nhiên, sang bao gồm cả việc xử lý, giải quyết các vấn đề về môi trường và giúp tái tạo nguồn nhiên liệu này.
Hình dung về kỹ thuật hàng hải
Các nguyên tắc thiết kế nhằm đáp ứng nhu cầu của con người cùng với nhu cầu của thế giới, gần đây đã được áp dụng thành công vào quy hoạch thành phố ở Amsterdam. Việc áp dụng các nguyên tắc tương tự để lập kế hoạch ở đại dương có thể bắt đầu bằng một câu hỏi: điều đó có ý nghĩa là gì đối với một trang trại năng lượng gió và môi trường sống mà nó đang phát triển?
Tại Thụy Điển, một nghiên cứu cho thấy thiết kế lại nền tảng của việc lắp đặt năng lượng sóng có lợi cho quần thể cua nâu. Chỉ cần thêm các lỗ trống trong cấu trúc đã cung cấp nơi trú ẩn cho các loài giáp xác. Sự thay đổi này được thiết kế để làm cho nước biển dâng lên, di chuyển chất dinh dưỡng và thức ăn từ biển sâu lên để cá kiếm ăn. Các cấu trúc ngoài khơi thậm chí có thể hút carbon từ không khí. Những ví dụ này chỉ là một cái nhìn thoáng qua về các trang trại năng lượng gió của tương lai có thể được thiết kế để hỗ trợ sự sống cả con người, các loài sinh vật và tự nhiên.
Công nghệ có thể giúp tạo ra các mối liên hệ mới giữa con người và các trang trại năng lượng gió ngoài khơi. Các ứng dụng và thiết bị ghi lại thông tin có thể cho người dùng năng lượng biết các kiểu thời tiết và môi trường ảnh hưởng như thế nào đến các tuabin gió cấp điện cho ngôi nhà của họ. Điều này có thể giúp họ hiểu khi nào nên sử dụng điện từ gió và khi nào thì ít hơn và chỉ sử dụng những gì cần thiết.
Điều này càng làm xuất hiện thêm nhiều câu hỏi về việc thép được lấy từ đâu, có nguồn gốc và vận chuyển như thế nào, hay lợi nhuận tài chính từ các trang trại gió hỗ trợ công nhân rời bỏ ngành nhiên liệu hóa thạch như thế nào sẽ là một phần của quá trình chuyển đổi.
Các kỹ sư hàng hải phải suy nghĩ về mặt sinh thái để giúp các loài vật sinh sống và phát triển trong những thập kỷ khó khăn phía trước. Chúng ta sẽ cần đối mặt với hiện tại, cởi mở để hợp tác và hình dung lại cách chúng ta có thể làm việc với đại dương để vừa phát triển năng lượng vừa bảo vệ môi trường.