Kinh nghiệm khắc phục sự cố đập thủy điện ‘cao niên’ ở Hoa Kỳ

Chuyên gia Việt Nam sẽ tham gia quản lý vận hành hồ, đập thủy điện tại Lào Ngày 1/8/2022, tại Hà Nội, đoàn công tác của Cục Quản lý An toàn Công nghiệp Năng lượng (DESM) thuộc Bộ Năng lượng và Mỏ (Lào) đã có buổi làm việc với Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) trao đổi về công tác vận hành hồ chứa, an toàn hồ, đập thủy điện, cũng như khả năng hợp tác trong lĩnh vực quản lý an toàn đập, hồ chứa.

Chuyển đổi số nhà máy thủy điện của EVN: Bước đi nào để thành công? Xung quanh vấn đề này, phóng viên có cuộc trao đổi với bà Doãn Thị Mỹ Hạnh - Tổng Giám đốc Công ty TNHH ANDRITZ Việt Nam (Tập đoàn công nghệ quốc tế ANDRITZ - Áo).

Thủy điện thế giới dự báo tăng gấp đôi vào năm 2050:

Hiệp hội Thủy điện Quốc tế (IHA) vừa công bố báo cáo mang tên 2022 Hydropower Status Report (Hiện trạng thủy điện 2022). Theo báo cáo, nhu cầu thủy điện thế giới sẽ tăng gấp đôi vào năm 2050 để đáp ứng các mục tiêu về khí hậu. Năm 2021, công suất thủy điện lắp đặt trên toàn cầu đã tăng 26 GW lên 1.360 GW, nhưng mức này vẫn chưa thấm vào đầu so với tiến độ cần thiết để đạt được các mục tiêu giảm thiểu biến đổi khí hậu. “Chúng ta cần xây dựng khoảng 30 GW mỗi năm để theo kịp mục tiêu kiểm soát tăng 2°C và khoảng 45 GW mỗi năm cho mục tiêu tăng 1,5°C như đã đề ra. Trong 5 năm qua, tăng trưởng trung bình chỉ đạt 22 GW/năm, và hơn một nửa trong số này lại nằm ở Trung Quốc”.

Trong một hội thảo trực tuyến của IHA (tổ chức ngày 28/7/2022), tập trung vào triển vọng thủy điện thế giới, các chuyên gia đã đồng ý, cần phải tăng gấp đôi công suất thủy điện trong vòng 30 năm mới để đạt được mục tiêu phát thải ròng dự kiến.

Bà Yasmina Abdelilah - chuyên gia phân tích năng lượng thuộc Phân ban Năng lượng Tái tạo của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) cho biết: Nhu cầu điện có thể tăng 2,5 lần vào năm 2050 so với mức hiện nay khi nhiều hệ thống giao thông và sưởi ấm được điện khí hóa. “Trong khi phần lớn nhu cầu đến từ năng lượng mặt trời và gió, thủy điện sẽ đóng vai trò quan trọng như một nguồn sản xuất điện lớn thứ ba vào năm 2050” - Chuyên gia Abdelilah nhấn mạnh.

Theo IEA: Thủy điện không chỉ cung cấp nguồn điện carbon thấp chính, mà nó còn đóng góp rất nhiều vào tính linh hoạt của hệ thống. Ngày nay, thủy điện là một trong những nguồn linh hoạt nhất trên thế giới, ngang bằng với khí tự nhiên. Nó còn là nguồn năng lượng có thể chuyển đổi, nhưng cũng bằng cách cung cấp các dịch vụ phụ trợ thực sự cần thiết và lưu trữ trên nhiều phạm vi thời gian. “Thế giới sẽ cần công suất gấp khoảng 4 lần để tích hợp thị phần đang tăng của điện mặt trời (PV) và gió… thủy điện sẽ đóng một vai trò quan trọng, nguồn năng lượng tái tạo lớn” - Bà Yasmina Abdelilah nói thêm.

Bí quyết khắc phục sự cố đập thủy điện “cao niên” của TVA:

Khi một hố sụt được phát hiện gần chân kè Boone Dam, đập thủy điện và kiểm soát lũ trên sông South Fork Holston nằm giữa Hạt Sullivan và Washington County thuộc bang Tennessee - Mỹ thì ngay lập tức các kỹ sư an toàn thủy điện từ TVA đã vào cuộc để tìm ra nguyên nhân và tiến hành khắc phục. Sự phức tạp của dự án và chất lượng sửa chữa khiến TVA ẵm trọn giải thưởng POWER Top Plant.

Tennessee Valley Authority (TVA) được thành lập năm 1933, đảm nhận việc phát triển kinh tế nói chung và thủy điện nói riêng ở vùng Thung lũng Tennessee rộng khoảng 80.000 dặm vuông, thuộc địa phận của 7 tiểu bang đông nam Hoa Kỳ hậu Đại khủng hoảng. TVA cung cấp điện cho 153 công ty điện địa phương phục vụ 10 triệu người, cũng như cấp trực tiếp cho 57 khách hàng công nghiệp lớn và các cơ quan liên bang. Ngoài ra, TVA cũng cung cấp khả năng kiểm soát lũ lụt, điều hướng và quản lý đất đai cho hệ thống sông Tennessee, đồng thời hỗ trợ các công ty điện lực địa phương và chính quyền khu vực trong các nỗ lực phát triển kinh tế của họ, một nhiệm vụ không hề nhỏ.

Đập là công cụ mà TVA sử dụng để quản lý nước và tác động của nước đối với Thung lũng Tennessee. TVA vận hành các đập sông tại 49 địa điểm, 29 trong số đó tạo ra thủy điện, và an toàn đập là ưu tiên hàng đầu của cơ quan này. Hố sụt được phát hiện vào tháng 10 năm 2014 gần chân kè Boone Dam khiến nước và trầm tích được tìm thấy từ bờ sông bên dưới, TVA đã nghiêm túc xem xét vấn đề này và qua điều tra cho thấy: Nền đập đắp đã bị ảnh hưởng bởi xói mòn bên trong, đó là khi các khoảng trống hình thành do nước ngầm chảy.

Xói mòn bên trong là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây ra các vụ vỡ đập trên toàn thế giới.

Ngay lập tức ,TVA đã đưa ra một số biện pháp tình thế giảm thiểu rủi ro, nhanh chóng hạ thấp độ cao của hồ chứa Boone xuống trong khoảng từ 1.350 ft đến 1.355 ft (411,4 m - 413,0 m), thấp hơn mực nước hồ mùa đông khoảng 3,5 m. Cử các thanh tra tại chỗ đến đập để giám sát liên tục. Lắp đặt một mạng lưới cảm biến tự động để theo dõi sự thay đổi áp suất và nhiệt độ của đập cứ 15 phút một lần và chuyển động 30 phút một lần. Thực hiện một kế hoạch hành động khẩn cấp và xây dựng một bộ lọc riêng để giảm thiểu sự xuống cấp của con đập. Sau đó, nhóm kỹ sư đập và chuyên gia an toàn của TVA đã đánh giá các phương pháp sửa chữa đập cụ thể.

Quá trình ra quyết định kỹ lưỡng đã được TVA xác định, rào cản chống thấm bằng vật liệu tổng hợp là phương án ưu tiên để khắc phục vấn đề. Một rào cản chống thấm bằng vật liệu tổng hợp sẽ tạo ra một lớp ngăn cách tích cực từ phía hồ chứa, và có thể được làm từ vật liệu không ăn mòn. Do đó, một khi được triển khai, giải pháp sẽ có xác suất rất thấp về việc tái diễn kết nối thấm trong hồ chứa.

“Trong 89 năm tồn tại của mình, TVA chưa bao giờ thực hiện một dự án với các yêu cầu kỹ thuật phức tạp đến như vậy để tạo ra lớp chống thấm trong một con đập đang hoạt động. TVA đã thành công nhờ kinh nghiệm thực hiện các dự án sửa chữa an toàn đập lớn trong quá khứ. Kinh nghiệm thu được từ các dự án đó liên quan đến việc tạo ra các nhóm làm việc an toàn và hiệu quả cao, điều này là vô giá” - Chris Saucier - Giám đốc Kỹ thuật dự án của TVA cho hay.

Theo Chris Saucier: Bí quyết thành công của TVA là kiểm tra vữa ở chân đập, hai dòng vữa có độ lưu động hạn chế (LMG) được dùng để lấp đầy khoảng trống và giảm độ thấm trong đất yếu và đá phong hóa. Một số thách thức đặt ra đối với dự án, gồm có việc đối phó với đá phong hóa cao mà con đập ban đầu được xây dựng vào những năm 1950 và giải quyết những lo ngại của công chúng về an toàn của đập.

Thách thức cụ thể nhất của dự án là khoảng không làm việc hạn chế của đỉnh đập, cần bề mặt làm việc rộng khoảng 20 foot x 800 foot (6 x 243 m). Để vượt qua thách thức này, TVA đã hạ thấp đỉnh đập 10 feet (3 m), đồng thời xây dựng các trụ phía thượng lưu và hạ lưu, điều này mang lại nhiều lợi ích cho dự án. Một trong những lợi ích này là tạo ra sàn công tác rộng tới 120 feet x 800 feet (36,5 m x 243 m).

“Việc lập kế hoạch và trình tự dự án ở mức độ tốt nhất vẫn phải được sắp xếp trong quá trình xây dựng để dự án có thể tiến hành bốn hoạt động độc lập với các yêu cầu về khoảng cách cụ thể để duy trì an toàn đập mọi lúc. Nhóm đã tận dụng tốc độ thi công từ ​​các dự án trước đây và phần thử nghiệm để phát triển kế hoạch trình tự chi tiết cho phép khu vực làm việc chật hẹp đạt năng suất cao nhất, đồng thời đáp ứng các yêu cầu về an toàn đập và an toàn nhân sự của chúng tôi” - Chris Saucier cho biết.

Ngoài ra, bí quyết thành công của dự án còn phải kể đến hợp tác và làm việc ăn ý theo nhóm. Một liên doanh bao gồm Treviicos South Inc. và Nicholson Construction Co. đã được thành lập để xây dựng bức tường ngăn thấm. Nó bao gồm 307 công trình lắp đặt cọc tiết diện đường kính 50 foot (15 m) từ độ sâu 80 ft đến 180 ft (24 - 55 m). Holbrook giải thích: Để hoàn thành nhiệm vụ này, nhà thầu đã phải xây dựng cơ sở hạ tầng tại chỗ, bao gồm một nhà máy trộn bê tông, nhà máy lọc cặn và nhà máy xử lý nước.

Trong khi đó, Phillips & Jordan Inc. đã thực hiện các công trình đắp đá ở mặt thượng lưu và hạ lưu của con đập; cải thiện hệ thống thoát nước ở hạ lưu; mở rộng đỉnh để cung cấp một diện tích hoạt động tốt hơn cho bức tường cắt nước; bổ sung dự phòng chống xói mòn bên trong và bổ sung độ ổn định của đập trong quá trình xây dựng, vận hành. Baker’s Construction Services Inc. - một nhà thầu chuẩn bị mặt bằng có trụ sở tại Tennessee, đã giúp quản lý thảm thực vật và mảnh vỡ, đồng thời hỗ trợ nâng cấp các cơ sở công trình có thể truy cập công cộng.

An toàn là ưu tiên hàng đầu của các nhà quản lý dự án. TVA yêu cầu tất cả nhân viên làm việc tại chỗ phải hoàn thành “khóa đào tạo 10 giờ” của Cục Quản lý An toàn và Sức khỏe Nghề nghiệp (OSHA), điều này cung cấp cho người giám sát và đội ngũ thi công một cơ sở an toàn vững chắc trước khi bắt đầu công việc. Nỗ lực đã được đền đáp khi dự án ghi lại được 2.068.530 giờ làm việc an toàn, hiệu quả, an toàn cho người và thiết bị.

Theo TVA, dự án đã lắp đặt hơn 300 thiết bị để giám sát mức độ an toàn của đập trong quá trình xây dựng và hầu hết các thiết bị sẽ vẫn được sử dụng trong tương lai, cung cấp một hệ thống giám sát sức khỏe đập theo thời gian thực liên tục. Các công cụ này sẽ bổ sung cho chương trình giám sát và kiểm tra an toàn đập hiện có của TVA, được tiến hành thường xuyên bởi sự kết hợp của các nhân viên TVA từ các bộ phận an toàn đập, phát điện nhà máy và xây dựng.

Dự án đập Boone đã chính thức hoàn thành vào tháng 5 năm 2022. Dự án đã không bị mất một ca sản xuất nào do Covid-19. Trên thực tế, tiến độ dự án ​​hoàn thành sớm hơn 17 tháng so với dự kiến ​​ban đầu và dưới mức ngân sách dự toán.

Ngoài giải thưởng Nhà máy hàng đầu POWER (POWER Top Plant), dự án đập Boone đã giành được nhiều giải thưởng kỹ thuật từ các hiệp hội nghề nghiệp quốc tế dành riêng cho thực hành kỹ thuật và xây dựng đập./.

KHẮC NAM - CHUYÊN GIA TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM

(THEO: POWRMAG - 9/2022)

Link tham khảo:

1/ https://www.powermag.com/experts-say-hydropower-needs-to-double-by-2050-to-meet-climate-goals/

2/ https://www.powermag.com/tva-successfully-completes-a-dam-safety-modification-project-for-the-ages/