Khi nhu cầu năng lượng toàn cầu tiếp tục tăng, việc phát triển năng lượng tái tạo đã trở thành một trong những vấn đề quan trọng nhất hiện nay. Trong số các nguồn năng lượng tái tạo này, năng lượng thủy triều là nguồn điện có tiềm năng lớn đang dần được chú ý. Sản xuất điện thủy triều dự kiến sẽ trở thành một phần nguồn năng lượng của Trái Đất trong tương lai bằng cách chuyển đổi năng lượng thủy triều thành điện, mang lại sự an ninh bền vững cho cuộc sống của chúng ta.
Ưu điểm của năng lượng thủy triều là khả năng dự đoán. Những thay đổi của nó đều đặn hơn so với năng lượng gió và năng lượng mặt trời, khiến cho việc sản xuất điện thủy triều trở thành nguồn điện tương đối ổn định.
Nguyên lý hoạt động của năng lượng thủy triều chủ yếu dựa trên lực hấp dẫn giữa Trái Đất, Mặt Trăng và thậm chí cả Mặt Trời. Các lực hấp dẫn này tạo ra các chuyển động thủy triều theo chu kỳ trên đại dương, không chỉ ảnh hưởng đến sự thay đổi mực nước dọc theo bờ biển mà còn giải phóng một lượng năng lượng khổng lồ. So với các nguồn năng lượng tái tạo khác, năng lượng thủy triều có độ tin cậy và mật độ năng lượng cao và là nguồn năng lượng gần như vô tận. Theo lịch sử, việc sản xuất điện từ thủy triều đã được sử dụng từ thời Trung cổ. Các nhà máy thủy triều vào thời điểm đó sử dụng sức mạnh của thủy triều để nghiền ngũ cốc.
Mặc dù năng lượng thủy triều hiện chỉ chiếm một tỷ lệ nhỏ trong thị trường năng lượng toàn cầu, nhưng với sự tiến bộ của công nghệ, nhiều hệ thống năng lượng thủy triều mới như máy phát điện thủy triều và đập thủy triều liên tục được cải tiến. Một số chuyên gia chỉ ra rằng với sự tiến bộ của công nghệ và việc giảm chi phí, tiềm năng phát điện từ năng lượng thủy triều có thể lớn hơn so với ước tính trước đây.
Sản xuất điện thủy triều có thể được chia thành bốn loại sản xuất điện chính:
Máy phát điện dòng thủy triều sử dụng động năng của dòng nước để quay tua-bin, tương tự như máy phát điện bằng gió. So với các đập lớn, tua-bin thủy triều có thể được xây dựng vào kết cấu của các cây cầu hiện có hoặc chìm hoàn toàn dưới nước để giảm tác động đến môi trường.
Đập thủy triều sử dụng năng lượng tiềm tàng được tạo ra bởi sự chênh lệch độ cao giữa các đợt thủy triều để tạo ra điện. Khi thủy triều lên, nước được đưa vào hồ chứa phía sau đập. Khi thủy triều rút, nước trong hồ chứa được giải phóng qua các tua bin và chuyển đổi thành điện.
Đây là thiết kế năng lượng thủy triều tương đối mới, tận dụng năng lượng tiềm tàng của thủy triều bằng cách xây dựng một bức tường bảo vệ hình tròn và gắn các tua-bin vào. Những đầm phá nhân tạo này không chỉ giúp tạo ra điện mà còn mang lại những thay đổi mới cho môi trường sinh thái địa phương.
Công nghệ này vẫn đang trong giai đoạn lý thuyết. Khái niệm thiết kế là xây dựng một con đập dài tới 30 đến 50 km, sử dụng sự tương tác giữa năng lượng tiềm năng và động năng trong thủy triều để thúc đẩy chuyển đổi năng lượng.
Mặc dù công nghệ này được phát triển khá muộn nhưng vẫn đầy tự tin. Hoa Kỳ bắt đầu nghiên cứu và lập kế hoạch sản xuất điện thủy triều vào đầu thế kỷ 20, nhưng dự án này chưa bao giờ được thực hiện. Phải đến những năm gần đây, năng lượng thủy triều mới lấy lại được vinh quang nhờ nhận thức về môi trường được nâng cao và tiến bộ công nghệ. Nhà máy điện thủy triều Lens ở Pháp và Nhà máy điện thủy triều Mirror Lake ở Hàn Quốc đã trở thành cơ sở sản xuất điện thủy triều lớn nhất thế giới và hoạt động thành công của các nhà máy này cũng chứng minh tính khả thi của việc sản xuất điện thủy triều.
Nghiên cứu mới cho thấy tiềm năng năng lượng thủy triều của thế giới, nếu được khai thác đầy đủ, sẽ rất đáng kinh ngạc.
Trong những ngày tới, khi ngày càng có nhiều khoản đầu tư và nghiên cứu phát triển được đầu tư vào các công nghệ này, việc sản xuất điện thủy triều sẽ không chỉ cung cấp nguồn điện ổn định cho nhân loại mà còn giảm đáng kể sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và giảm lượng khí thải carbon.
Mặc dù việc sản xuất điện thủy triều có những lợi thế rõ ràng nhưng vẫn phải đối mặt với nhiều thách thức. Trong đó, vấn đề tác động đến môi trường là đáng quan tâm nhất. Việc vận hành hệ thống năng lượng thủy triều có thể gây hại cho sinh vật dưới nước và nhiều dự án cũng cần phải có biện pháp bảo vệ sinh vật biển.
Tuy nhiên, về những thách thức trong tương lai, các chuyên gia cho rằng, chỉ cần công nghệ được cải thiện hơn nữa thì ngày càng có nhiều trạm năng lượng thủy triều được tích hợp tốt hơn vào hệ sinh thái, mâu thuẫn giữa hiệu quả và bảo vệ môi trường dự kiến sẽ được cân bằng. Khi tác động của biến đổi khí hậu ngày càng gia tăng, nhu cầu chuyển sang năng lượng tái tạo càng trở nên cấp bách hơn. Ai có thể dự đoán được việc sản xuất điện thủy triều sẽ thay đổi bức tranh năng lượng của chúng ta như thế nào trong tương lai?