Châu Âu hướng tới sản xuất điện thẩm thấu

Điện thẩm thấu là gì?

Khi hai dung dịch có nồng độ mặn khác nhau đổ vào một cái bình và cách nhau bởi một màng mỏng bán thẩm thấu thì nước có thể thấm qua màng nhưng các iôn - muối thì không, đó là hiện tượng thẩm thấu.

Trong điều kiện đó, nước bao giờ cũng có một đặc tính là cân bằng các nồng độ khác nhau: nước từ phía có nồng độ mặn thấp ngấm qua màng bán thẩm thấu sang bên phía có nồng độ muối đậm đặc hơn. Quá trình đó tạo áp suất. Hiện tượng này được thấy rõ khi luộc xúc xích. Nước luộc có nồng độ mặn thấp ngấm qua màng mỏng của xúc xích vào phía trong, nơi có nhân thịt đậm đà. Nước ngấm tạo áp lực lớn cho đến khi màng mỏng bị nổ tung.

Các nhà khoa học dựa trên đặc điểm lực thẩm thấu này để khai thác nguồn năng lượng tái sinh. Ý tưởng này dựa trên cơ sở nước biển mặn hơn nước ở vùng cửa sông, từ đó người ta có thể xây dựng nhà máy điện - thẩm thấu. Tại đây nước biển và nước sông ở trong một cái bể lớn được phân cách bởi một màng mỏng bán thẩm thấu. Do có nồng độ muối khác nhau nên nước ngọt sẽ thấm qua bên phía nước mặn. Tại đây sẽ tạo thành một áp lực lớn, một phần của lượng nước này pha trộn sẽ chảy vào tuốc bin và làm cho tuốc bin này hoạt động.

Mặc dù nhà nghiên cứu người Ixraen Sidney Loeb đã đề cập đến nhà máy điện - thẩm thấu từ những năm bảy mươi của thế kỷ trước, nhưng cho đến nay sự phát triển của mô hình này vẫn còn ở trong giai đoạn sơ khai. Từ năm 2001 tập đoàn năng lượng Statkraft của Na Uy đã phối hợp với các nhà khoa học của Trung tâm Nghiên cứu GKSS ở Hamburg cùng các đồng nghiệp của nhiều nước nhằm phát triển một loại màng mỏng thích hợp. Dự án này có sự tài trợ của EU và đã có một bước tiến đáng kể.

Công suất điện trên một đơn vị diện tích màng mỏng có ý nghĩa quan trọng đối với nhà máy điện - thẩm thấu. Trong giai đoạn đầu, loại màng mỏng bằng chất dẻo chỉ đạt công suất dưới 0,1 W/m ²màng mỏng, ba năm sau tăng lên 2W.

Trở thành hiện thực

Từ năm ngoái Na Uy và tập đoàn năng lượng Statkraft tài trợ dự án nghiên cứu này và mục tiêu phấn đấu đạt công suất 5 W/m ². Nếu đạt được chỉ tiêu này thì nhà máy điện - thẩm thấu mới có hiệu quả kinh tế.

Hiện tại loại màng mỏng bằng chất dẻo này đang được thử nghiệm tại hai cơ sở ở Na Uy. Màng mỏng ở nhà máy điện - thẩm thấu phải có diện tích rộng hàng trăm nghìn mét vuông thì mới có hiệu quả cao.

Để không làm mất cảnh quan, những nhà máy điện loại này sẽ được xây dựng ngầm dưới đất. Loại năng lượng điện này cũng sạch như năng lượng gió và năng lượng mặt trời. Nó có thể phát sinh điện cả ngày lẫn đêm và trong bất kỳ điều kiện thời tiết nào.

Na Uy dự kiến đến năm 2015 sẽ đưa nhà máy điện - thẩm thấu thương mại đầu tiên vào hoạt động. Na Uy có vô vàn cửa sông và mỗi năm có thể khai thác 12 tỷ kWh, tương ứng 10% nhu cầu về điện năng của nước này. Theo tập đoàn Statkraft thì châu Âu có tiềm năng sản lượng điện - thẩm thấu hàng năm là 200 tỷ kWh.

Nguồn: KH & ĐS, số 29 (1851), 10/4/2006