Nhật Bản gần đây đã khánh thành nhà máy điện thẩm thấu đầu tiên của nước này tại tỉnh Fukuoka. Cơ quan Cấp nước tỉnh Fukuoka, đơn vị vận hành nhà máy, ca ngợi dạng điện này là “nguồn năng lượng tái tạo thế hệ mới”.

Nhà máy điện thẩm thấu đầu tiên của Nhật Bản tại Fukuoka. Ảnh: Guardian

Dự kiến, nhà máy điện thẩm thấu tại Fukuoka sẽ sản xuất khoảng 880.000 kWh điện mỗi năm, đủ để cấp điện cho khoảng 220 hộ gia đình. Hiện tại, nhiệm vụ đầu tiên của cơ sở này là vận hành một nhà máy khử muối, cung cấp nước ngọt cho thành phố Fukuoka và các khu vực lân cận.
Mặc dù điện thẩm thấu - được xem là “năng lượng xanh” - vẫn còn mới mẻ và chỉ được sử dụng ở quy mô khiêm tốn, nhưng nó có lợi thế hơn một số dạng năng lượng tái tạo khác là luôn có sẵn, không bị ảnh hưởng bởi thời tiết hay thời gian trong ngày. Đặc biệt, năng lượng này không phát thải CO2.

Điện thẩm thấu được tạo ra thông qua quá trình thẩm thấu tự nhiên. Tưởng tượng một chiếc cốc được ngăn cách theo chiều dọc bằng một lớp màng bán thấm, với một bên chứa nước mặn và bên kia chứa nước ngọt. Chỉ có phân tử nước chảy qua bên nước mặn vì bản thân muối không thể xuyên qua màng thấm. Áp suất tạo ra từ sự chuyển động của nước từ bên nước ngọt sang bên nước mặn sẽ làm quay một tua-bin. Tua-bin sau đó truyền động cho máy phát điện để tạo ra điện năng.

Các nhà máy điện thẩm thấu cũng áp dụng nguyên lý tương tự. Cơ sở Fukuoka là nhà máy thứ hai trên thế giới ứng dụng công nghệ sản xuất điện thẩm thấu, sau công ty SaltPower ở Đan Mạch đưa vào vận hành từ năm 2023.

Nhà máy Nhật Bản đánh dấu thời khắc đáng mừng cho dạng điện thẩm thấu, bởi cơ sở này củng cố bằng chứng cho thấy công nghệ mới có thể được sử dụng để sản xuất năng lượng quy mô lớn.

Nhà máy nguyên mẫu tại Đại học Công nghệ Sydney của Úc có thể được tái khởi động nếu có nguồn tài trợ từ chính phủ, mở ra tiềm năng triển khai quy mô lớn hơn ở quốc gia châu Đại Dương này, tương tự như nhà máy Fukuoka. 

Các buổi trình diễn quy mô thí điểm nhà máy điện thẩm thấu đã diễn ra ở Na Uy và Hàn Quốc. Tây Ban Nha và Qatar cũng xây dựng một số nguyên mẫu.

Giống như bất kỳ công nghệ mới nổi nào, điện thẩm thấu cũng có những thách thức riêng. Tắc nghẽn màng thấm, hiệu suất hệ thống và chi phí vốn vẫn là những rào cản cho việc áp dụng rộng rãi. Rất nhiều năng lượng bị thất thoát trong quá trình bơm nước vào nhà máy điện và khi nước đi qua màng thấm. Điều này đồng nghĩa năng lượng ròng có thể thu được là rất nhỏ.

Tuy nhiên, những tiến bộ trong công nghệ bơm và màng thấm đang giúp giảm thiểu tình trạng này. “Đáng nói, nhà máy Nhật Bản sử dụng nước biển cô đặc như một nguồn cấp và điều này đẩy cao sự chênh lệch nồng độ muối giữa môi trường nước biển và nước ngọt, qua đó làm tăng năng lượng khả dụng”, Giáo sư Sandra Kentish tại Đại học Melbourne (Úc), chia sẻ. Nước biển cô đặc là phụ phẩm của quá trình chiết xuất nước ngọt tại nhà máy khử muối.

Trung Đông có vị trí thuận lợi

Tiềm năng của điện thẩm thấu là rất lớn, ước tính hơn 5.000 TWh (1 TWh = 1 tỉ kWh) điện mỗi năm trên toàn thế giới, tương đương khoảng 20% ​​nhu cầu điện toàn cầu. Trung Đông, với đường bờ biển rộng lớn và năng lực khử muối mạnh mẽ, đặc biệt có vị thế thuận lợi để tận dụng nguồn năng lượng sạch này.

Các nhà máy khử muối ở những quốc gia như Các Tiểu vương quốc Arab Thống nhất (UAE) và Saudi Arabia tạo ra nước muối có độ mặn cao. Dòng nước phụ phẩm này, thường được xả trở lại biển, có thể được khai thác làm nguồn tài nguyên cho sản xuất điện thẩm thấu.

Đối với các nhà khai thác logistics, mô hình này mang lại sự ổn định về chi phí và độc lập năng lượng trong dài hạn. Nó cũng phù hợp với các yêu cầu về phát triển bền vững của khu vực như chiến lược Net Zero 2050 của UAE liên quan mục tiêu phát thải ròng bằng 0 vào giữa thế kỷ và Tầm nhìn 2030 của Saudi Arabia.

HẠNH NGUYÊN (Theo Guardian, Logistics Middle East)