"Trẻ hóa" các nhà máy thuỷ điện cũ thêm 40 năm

Những người dân bản địa Ojibway và Oji-Cree ở Canada gọi con sông thuộc khu vực nông thôn Ontario là Mattagami, nghĩa là "vùng nước hỗn loạn". Cái tên "thơ mộng" này đồng thời ám chỉ rằng đây sẽ là nơi lý tưởng để xây dựng một thứ quan trọng nhưng thực tế hơn: "Một nhà máy thuỷ điện".

Trên con sông này, chính quyền bang Ontario đã cho xây dựng nhà máy thuỷ điện Little Long vào cuối những năm 1950. Giống như nhiều nhà máy thuỷ điện cũ khác, thiết bị và cơ sở hạ tầng của Little Long đang cũ dần, làm giảm hiệu suất của nhà máy. Hiện có tới 800 nhà máy thuỷ điện ở Hoa Kỳ và Canada đã vận hành khoảng 60 năm và đang bước vào "độ tuổi nguy hiểm" như Little Long. Đa số chưa từng được hiện đại hoá.

Tổng công suất của các nhà máy này là 165 GW. Riêng tại Quebec, 90% nguồn cung điện là thuỷ điện. "Các nhà máy thuỷ điện thường được thiết kế theo kiểu lập ra và lãng quên" - Stephanie Judge, Giám đốc Kinh doanh Dịch vụ doanh nghiệp các giải pháp Thuỷ lực của GE Hoa Kỳ giải thích. "Tuổi tác của các nhà máy thuỷ điện là một vấn đề thực tế. Nhưng tin tốt là vấn đề này có thể giải quyết được".

Cánh quạt trục quay trong tua bin thuỷ lực có thể rạn nứt và mòn theo thời gian, làm giảm hiệu suất vận hành. Ảnh: GE Renewable Energy

Thuỷ điện hiện chỉ còn chiếm 7% trong cơ cấu năng lượng Hoa Kỳ, giảm rất nhiều so với con số 40% trong "thời vàng son" vào những năm 1930. Một phần nguyên nhân là việc xây dựng các đập thuỷ điện mới làm gia tăng quan ngại về tác động tiềm ẩn về môi trường lên cá, động vật hoang dã và hệ thống tưới tiêu trên đất liền.

Thế nhưng, khi hạn hán làm giảm sản lượng thuỷ điện của California, sản xuất điện bằng khí đốt đã tăng mạnh từ 45% lên 60%, khiến mức phát thải carbon của bang này tăng thêm 33%. Nếu không có thủy điện, các yếu tố môi trường cũng có thể bị ảnh hưởng nghiêm trọng.

Thuỷ điện là nguồn năng lượng tái tạo, sạch và rẻ hơn điện than và điện khí. Hơn nữa, khi còn chưa có hệ thống ắc-quy điện đủ mạnh thì những con đập chính là những "viên pin khổng lồ", có thể được sử dụng để lưu trữ lượng điện tái tạo rất lớn.

Trong bối cảnh này, hoạt động nâng cấp các nhà máy thuỷ điện cũ để tăng công suất và hiệu suất của chúng trở thành một trào lưu. Ví dụ, các bộ phận cơ khí thường mòn đi sau 50, 60 năm sử dụng liên tục. Theo thời gian, sự thay đổi trong dòng nước khiến các chi tiết mòn không đều và làm tua bin hoạt động không hiệu quả. Hậu quả là cánh quạt của trục quay tua bin có thể rạn nứt và xói mòn. Đây là lý do khiến thủy điện kém hiệu quả.

Từ năm nay, nhà máy Little Long trên sông Mattagami sẽ trải qua một cuộc "đại phẫu" toàn diện dưới sự giám sát của GE Renewable Energy. Việc nâng cấp sẽ giúp nhà máy này tăng công suất thêm gần 10% và có thể vận hành thêm vài chục năm nữa.

Little Long bắt đầu hoạt động vào năm 1963 và lần đại tu này là lần nâng cấp đầu tiên của nhà máy. Giống như nhiều nhà máy thuỷ điện khác, Little Long hầu như không thay đổi gì mấy trong gần một thế kỷ. GE được thuê để đại tu kỹ thuật hai tua bin lâu đời nhất của nhà máy.

Trong vòng hai năm, GE sẽ lắp đặt các máy phát điện mới và thực hiện các giải pháp tiết kiệm chi phí vận hành. Quá trình đại tu tổng thể bao gồm thay thế thiết bị chuyển mạch và các linh kiện điện của các tua bin, cung cấp và lắp đặt một cửa van mới cho một tua bin.

Hiện tại, công suất phát điện của mỗi tua bin là 65,9 MW. Sau khi được nâng cấp, công suất sẽ tăng lên thành 72 MW, nâng tổng công suất của nhà máy lên 219 MW.

Một số nhà máy thuỷ điện khác mà GE đang nâng cấp sẽ được trang bị các bộ cảm biến số để giám sát các yếu tố như độ rung của tua bin và cảnh báo người vận hành về bảo dưỡng sớm. Cảm biến điện tử này sẽ cho người vận hành biết tình trạng tua bin, đề xuất phân tích tình trạng và đưa ra hướng xử lý vấn đề. Những loại cảm biến này là một phần trong gói "nhà máy thuỷ điện số" của GE.

Quá trình nâng cấp sẽ kéo dài tuổi thọ các nhà máy thêm tới 40 năm, giúp thuỷ điện duy trì vị trí quan trọng trong cơ cấu năng lượng tại Bắc Mỹ.

NGUỒN: GE REPORTS/ MAGGIE SIEGER