Nằm giữa vùng biển Bắc Hải cuồng nộ – nơi những cơn sóng dữ cao hàng chục mét và gió rít xé toạc màn đêm, trang trại điện gió nổi lớn nhất thế giới Hywind Tampen đứng vững như một pháo đài.
Dự án trị giá gần 500 triệu USD của gã khổng lồ Equinor không chỉ xác lập kỷ lục mới về quy mô công nghệ nổi mà còn đánh dấu bước ngoặt mang tính lịch sử: Lần đầu tiên trong lịch sử nhân loại, năng lượng gió được khai thác trên đại dương sâu thẫm để vận hành chính các giàn khoan dầu khí.
Hywind Tampen bù đắp 200.000 tấn khí thải CO2 và 1.000 tấn khí thải NOx mỗi năm. Nguồn: Equinor
Hywind Tampen không chỉ là nguồn năng lượng tái tạo đầu tiên trên thế giới dành cho dầu khí ngoài khơi, và khi được đưa vào vận hành, đây là trang trại gió nổi ngoài khơi lớn nhất thế giới - mà còn là biểu tượng đỉnh cao của ngành năng lượng tái tạo ngoài khơi.
Hywind Tampen chính thức phát điện từ tháng 11/2022 và đi vào vận hành toàn bộ công suất từ mùa hè năm 2023;
Nguồn thông tin: Công ty năng lượng Na Uy Equinor - Đồ họa do AI thực hiện.
Vượt giới hạn tự nhiên
Nằm cách bờ biển phía Tây Na Uy khoảng 140km, vùng biển Tampen thuộc Bắc Hải (thuộc Đại Tây Dương) từ lâu đã nổi tiếng là "cơn ác mộng" đối với mọi công trình hàng hải.
Nơi đây sở hữu độ sâu mực nước lên tới 260–300 mét – vượt ngưỡng giới hạn cho mọi thiết kế điện gió móng cố định truyền thống (vốn chỉ đóng cọc được ở độ sâu dưới 50m).
Cộng hưởng với thời tiết khắc nghiệt, sức gió thường xuyên đạt mức bão và sóng biển cuồng nộ, việc đặt bất kỳ cấu kiện nào tại đây cũng là một canh bạc kỹ thuật rủi ro bậc nhất.
Mỗi một công trình này cao gần 300m, gần bằng tòa Landmark 72 của Việt Nam. Ảnh: Equinor
Tuy nhiên, bên dưới lòng biển sâu ấy lại là hai mỏ dầu khí chủ lực của Na Uy: Snorre và Gullfaks.
Trong nhiều thập kỷ, các giàn khoan khổng lồ tại đây ngốn hàng triệu tấn khí đốt và dầu diesel mỗi ngày để phát điện sinh hoạt và vận hành máy móc, xả ra bầu khí quyển hàng trăm ngàn tấn CO2 mỗi năm.
Bài toán đặt ra cho các kỹ sư Na Uy không chỉ là tìm kiếm nguồn năng lượng sạch thay thế, mà phải giải được phương trình địa chất - đại dương cực đoan: Làm sao để dựng nên những "tòa tháp thép" cao gần 300m (gần bằng tòa Landmark 72 của Việt Nam) nổi giữa đại dương mênh mông mà không bị sóng biển đánh lật?
Đột phá công nghệ
Để chinh phục vùng biển sâu Tampen, các kỹ sư của Equinor đã hiện thực hóa một tuyệt tác kỹ nghệ hàng hải: Công nghệ phao hình trụ chìm Spar-buoy.
Thay vì cố gắng đóng cọc dằn xuống đáy biển như các trang trại điện gió cận bờ, mỗi tuabin gió Siemens Gamesa công suất 8.6 MW tại Hywind Tampen được đặt trên một cấu kiện móng phao bằng bê tông cốt thép nặng hàng ngàn tấn.
Cơ chế vận hành của cấu trúc này dựa trên nguyên lý trọng tâm thấp kinh điển nhưng được nâng tầm lên quy mô công nghiệp đỉnh cao: Phần chân phao chìm sâu gần 100m dưới mặt nước được dằn bằng mỏ neo quặng sắt nặng trịch, giúp trọng tâm của toàn bộ công trình luôn nằm thấp hơn tâm nổi.
Ảnh: Fjeld Consultant
Nhờ đó, dù phần cánh quạt dài tới 81m quay cuồng trong gió bão phía trên, toàn bộ tháp gió vẫn tự cân bằng hoàn hảo như một con lật đật khổng lồ giữa lòng đại dương.
Tuy nhiên, điểm kỳ diệu nhất của Hywind Tampen nằm ở hệ thống neo giữ và truyền tải điện năng động (Dynamic Inter-array Cables).
Cả 11 tuabin nổi như một quần thể "bạch tuộc công nghệ" khổng lồ, vươn mạng lưới cáp tổng hợp siêu bền tỏa ra khắp lòng đại dương, gắn chặt vào đáy biển thông qua các mỏ neo hút cắm sâu dưới tầng địa chất. Chính sự kết hợp giữa sức bám kiên cố và khả năng uyển chuyển 'nheo mình' theo từng cơn sóng dữ đã giúp cỗ máy khổng lồ này đứng vững giữa vùng Biển Bắc khắc nghiệt.
Hệ thống cáp điện ngầm kết nối giữa các tuabin gió nổi và các giàn khoan dầu khí Snorre, Gullfaks được thiết kế chịu lực uốn gập liên tục theo từng nhịp sóng.
Bằng thuật toán điều khiển góc nghiêng cánh quạt thông minh bằng AI, các tuabin có khả năng tự động điều chỉnh độ chủ động của cánh gió để giảm lực cản khi có bão lớn, ngăn ngừa nguy cơ đứt dây neo hay gãy thân tháp.
Di sản cho kỷ nguyên năng lượng mới
Điện gió nổi hiện vẫn chiếm một phần nhỏ trong thị trường năng lượng ngoài khơi, nhưng từ năm 2030 trở đi, một số ước tính cho thấy nó có thể chiếm 15-20% lĩnh vực này. Dự án Hywind Tampen đóng vai trò là nơi thử nghiệm quan trọng cho các đổi mới tiếp theo, khám phá việc sử dụng các tuabin lớn hơn, các kỹ thuật lắp đặt mới, hệ thống neo đậu đơn giản hóa và sự tích hợp các hệ thống điện khí và điện gió.
"Hywind Tampen cung cấp những hiểu biết giá trị cho việc phát triển các trang trại điện gió nổi bằng cách tối ưu hóa thiết kế, sản xuất, lắp đặt và vận hành" - Louise Jakobsen- Quản lý dự án cấp cao cho biết.
Hywind Tampen không đơn thuần là một công trình phát điện ngoài khơi; đó là phòng thí nghiệm thực địa lớn nhất lịch sử cho tương lai của ngành năng lượng xanh toàn cầu.
Sự xuất hiện của dự án đã chứng minh một thực tế mang tính cách mạng: Điện gió ngoài khơi không còn bị bó hẹp ở những vùng bờ biển nông hẹp, mà đã chính thức vươn ra xa đại dương - nơi sở hữu nguồn tài nguyên gió dồi dào và ổn định nhất Trái đất.
Hơn thế nữa, tính biểu tượng của Hywind Tampen nằm ở sự kết hợp mang tính lịch sử giữa "quá khứ" và "tương lai": Sử dụng năng lượng gió tái tạo để cấp điện cho hạ tầng khai thác nhiên liệu hóa thạch, trực tiếp làm giảm lượng vết carbon ngay tại nơi sản xuất dầu khí.
Đây chính là mô hình chuyển dịch năng lượng thực tế, hành động kết nối giữa tri thức kỹ thuật dầu khí biển sâu truyền thống của Na Uy với khát vọng bảo vệ hành tinh.
Giữa ngàn trùng sóng gió Bắc Hải, 11 "gã khổng lồ" Hywind Tampen vẫn âm thầm quay những vòng quay lịch sử.
Công trình ấy khẳng định một thông điệp lớn của con người: Trước sự khắc nghiệt nhất của thiên nhiên, kỹ nghệ đỉnh cao không phải là chống lại đại dương, mà là làm chủ đại dương để thắp sáng tương lai bền vững.
Tham khảo: Equinor
