Siêu Dự Án 2 Tỷ Đô Cách Người Thụy Sĩ Biến Ngọn Núi Thành Viên Pin Khổng Lồ

Hãy tưởng tượng một vĩnh cảnh tàn khốc nhưng hoàn toàn có thật giữa một mùa đông lạnh giá, một đợt thời tiết khắc nghiệt bao phủ toàn bộ châu Âu. Bầu trời ấm u không một tia nắng, các khối không khí tĩnh lặng khiến hàng vạn tô bin gió đứng im bất động. Lưới điện, năng lượng tái tạo niềm tự hào của thế kỷ 21 đột ngột sụp đổ vì không có nguồn cung. Hàng triệu ngôi nhà chìm trong bóng tối và sự bút giá, các bệnh viện mất điện, giao thông tê liệt. Nếu bạn nghĩ chúng ta có thể dùng pin lithium khổng lồ để cứu vãn thì bạn đã lầm. Toàn bộ lượng pin hóa học trên trái đất, gộp lại, cũng không đủ để cung cấp điện cho một lục điện trong vòn vẹn một giờ đồng hồ. Để ngăn chặn ngày tận thế của lưới điện, người Thụy Sĩ đã thực hiện một dự án điên rồ mang tầm vóc thần thoại. Họ đã chi hơn 2 tỷ đô la Mỹ, huy động hàng vạn tấn thuốc nổ để khuét rỗng một ngọn núi khổng lồ thuộc dãy An Po, nhét vào đó một cỗ máy thời gian năng lượng vĩ đại nhất lịch sử. Chào mừng bạn đến với Liên Thổ 2015, nhà máy thủy điện tích năng sâu thẳm nhất châu Âu, nơi con người thao túng hàng triệu tấn nước và định hình lại trọng lực của trái đất. Để hiểu được sự vĩ đại của Liên Thổ 2015, chúng ta phải bắt đầu từ một nghịch lý chết người của năng lượng xanh, nó không ổn định. Điện mặt trời chỉ sinh ra vào ban ngày, điện gió chỉ có khi trời nổi gió. Nhưng nhu cầu sử dụng điện của con người lại đạt đỉnh vào buổi tối, khi chúng ta đi làm về, bật tivi, máy sửa và sạc ô tô điện. Sự tranh lệch giữa lúc sản xuất và lúc tiêu thụ tạo ra một bài toán vật lý cực kỳ đau đầu, làm sao để lưu trữ một lượng năng lượng khổng lồ với chi phí rẻ và độ bền lên tới hàng trăm năm. Pinh hóa học quá đắt đỏ, dễ cháy nổ, suy mòn theo thời gian và gây ô nhiễm môi trường khi khai thác đất hiếm. Nhân loại cần một giải pháp cơ học, một viên pin không bao giờ chai, và đó là lúc thủy điện tích năng lên ngôi. Về bản chất, thủy điện tích năng không tạo ra năng lượng mới. Nó là một cỗ máy chuyển hóa và lưu trữ năng lượng dưới dạng thế năng trọng trường. Công thức vật lý kinh điển chi phối toàn bộ siêu công trình này vô cùng đơn giản, hệ thống hoạt động như một vòng lập hoàn hảo. Một chế độ sạc vào ban ngày, khi điện mặt trời dư thừa và giá điện rẻ mạc, nhà máy sẽ mua lượng điện thừa này để chạy các cỗ máy bơm khổng lồ. Nước sẽ được hút từ một hồ chứa ở dưới thấp, bơm ngược lên một hồ chứa nằm trên đỉnh núi cao. Lúc này, điện năng đã được nén lại thành thế năng của hàng triệu tấn nước lơ lửng trên không trung. 2. Chế độ sả vào buổi tối. Khi mặt trời lặn, nhu cầu điện tăng vọt và giá điện đắt đỏ, các kỹ sư chỉ cần mở vang. Trọng lực trái đất sẽ kéo hàng triệu tấn nước đổ ập xuống hệ thống đường ống, làm quay tu binh phát điện, bơm ngược điện năng trở lại lưới điện quốc gia chỉ trong vòng chưa đầy 2 phút. Và Thụy Sĩ, với địa hình đồi núi dốc đứng, chính là vùng đất thánh cho công nghệ này. Tại Thung Lũng Liên Thổ, bang Glarut, thiên nhiên đã ban tặng một địa hình không thể hoàn hảo hơn. Hồ Mũ Sì tự nhiên nằm trót vót trên cao nguyên đá ở độ cao 2474m so với mực nước biển, trong khi Hồ Lý Mơn nằm lọt thỏm dưới Thung Lũng ở độ cao 1856m. Sự trình lệch độ cao khổng lồ lên tới 630m này chính là bơm áp lực tự nhiên vĩ đại nhất. Áp lực nước từ độ cao 630m lổ xuống có sức mạnh tương đương với việc bạn bị hàng ngàn chiếc xe tải đè lên người cùng một lúc. Với cột nước khổng lồ này, nhà máy Liên Thổ được thiết kế để tạo ra công suất cực đại lên tới 1000MW, tương đương sức mạnh của một lò phản ứng hạt nhân cỡ lớn. Nhưng để kết nối hai hồ nước cách nhau hơn 600m theo chiều dọc bằng một hệ thống cơ khí khổng lồ bên trong một ngọn núi đá, ràn nít cứng như kim cương, các kỹ sư thụy sĩ đã phải đối mặt với một cơn ác mộng về hậu cần. Nếu bạn muốn xây dựng một siêu công trình trị giá 2,1 tỷ USD, điều đầu tiên bạn cần là đường giao thông để chở máy xúc, si măng và cần cậu. Nhưng ở Liên Thổ, không có đường bộ, khu vực dự án là một pháo đài tự nhiên bao quanh bởi những vách đá dựng đứng của dãy An Po bằng tuyết lạnh giá và độ cao chạm mốc 2500m. Nơi không khí loãng đến mức khiến con người khó thở. Làm thế nào để vận chuyển hàng vạn tấn thiết bị lên một nơi mà ngay cả dê núi cũng khó lòng đặt chân tới? Giải pháp của các kỹ sư thụy sĩ mang đậm tính sử thi. Họ phải xây dựng phương tiện vận chuyển trước khi xây dựng nhà máy. Họ quyết định thiết lập một hệ thống cáp treo xây dựng vĩ đại nhất từng được chế, tạo. Tuyến cáp treo này không dùng để chở khách du lịch ngắm cảnh. Nó là một cỗ máy cơ bắp bằng thép dài tới 4km vắt ngang qua những vực thẳm sâu hun hút của thùng lũng. Những sợi cáp thép bệnh xoắn có đường kính to bằng bắp đuôi người lớn được kéo căng giữa các đỉnh núi. Hệ thống này bao gồm 2 tuyến cáp hạng nặng. Tuyến cáp lớn nhất có khả năng cầu được tải trọng lên tới 40 tấn mỗi chuyến. Nhờ cỗ máy này, những chiếc máy xúc đất khổng lồ, xe tải ben, máy trội bê tông và các ống thép nặng nề được nhấc bổng lên không chung, lơ lửng giữa những tầng mây, từ từ bò lên đỉnh núi cao 2.500m. Suốt 8 năm dòng dã, hệ thống cáp treo này hoạt động 24 trên 7, thực hiện hàng chục ngàn chuyến đi về không ngừng nghỉ, đóng vai trò là cuốn rốn duy nhất nuôi sống toàn bộ đại công trường. Nhưng còn con người thì sao? Không thể nhét hàng ngàn kỹ sư và công nhân vào thùng trở hàng trần trụi giữa cái lạnh âm độ C của dãy An Po. Trong giai đoạn đầu, khi cáp treo chưa hoàn thiện, cách duy nhất để tiếp cận công trường là từ trên trời rơi xuống. Những chiếc trực thăng vận tải hạng nặng liên tục quần thảo trên bầu trời, thả công nhân và chuyên gia xuống các sườn núi dốc đứng hẹt như những đội đặc nhiệm nhảy ru đổ bộ vào vùng chiến sự. Khi đã đặt chân lên núi, hơn 1.000 công nhân không có đường về nhà mỗi ngày. Họ phải thiết lập các khu trại sinh tổn ngay trên vách đá. Họ sống trong những container cải tạo cách nhiệt, chống trọi với nhiệt độ đóng băng, bão tuyết mù mịt và nguy cơ tuyết lở trực trở quét sạch mọi thứ. Họ phải làm việc 12 tiếng mỗi ngày, nhiều tuần lên không được gặp gia đình, hoàn toàn bị cô lập với thế giới văn minh bên dưới thung lũng. Để bảo vệ cảnh quan thiên nhiên tuyệt mỹ của dãy Anpo, chính phủ Thụy Sĩ đặt ra một yêu cầu nghiêm ngặt. Toàn bộ nhà máy điện 1.000 MW này với tất cả máy phát, tù binh, máy biên áp và đường ống phải được giấu kín 100% bên dưới lòng đất. Từ bên ngoài nhìn vào, người ta sẽ chỉ thấy những vách đá và tuyết trắng. Không một tiếng ồn, không một khối bê tông nào được phép phá hỏng sự tĩnh lặng của thiên nhiên. Điều này đồng nghĩa với việc các thợ mỏ phải tạo ra những không gian rỗng khổng lồ ngay bên dưới hàng triệu tấn đá đè nặng trên đầu. Đá ở khu vực linh thồ là đá granite Anpo nguyên khối, một trong những loại đá mắc ma cứng nhất hành tinh. Những cỗ máy khoan hầm khổng lồ dạ khiên xoay thường được dùng để đào tàu điện ngầm không thể áp dụng ở đây vì chúng chỉ đào được hình trụ tròn thẳng tắt, trong khi thiết kế của nhà máy yêu cầu những căn hầm hình chữ nhật khổng lồ, góc cạnh phức tạp và giao nhau trăng trịt. Giải pháp duy nhất còn lại là sử dụng kỹ thuật tàn bạo và cổ điển nhất khoan và nổ mình. Nhưng đây không phải là việc đặt một bó thuốc nổ rồi châm ngòi bỏ chạy. Đó là một vũ điệu của lửa, sóng sung kích và toán học chính xác đến từng mi giây. Sau mỗi đợt nổ, khói bụi mịt ngù được quạt thông gió khổng lồ hút ra ngoài. Máy xúc tiến vào cào những khối đá vỡ vụn lên xe tải bên chạy điện để trở ra khỏi hầm. Ngày lập tức, chân hầm vừa lộ ra sẽ được gia cố bằng cách bắn bê tông tươi trộn sợi thép và cắm những bu lông đá dài hàng mét ghim sâu vào vách núi để ngăn đá sụp xuống. Cứ lập đi lập lại, chu kỳ khoan nổ xúc, gia cố hàng vạn lần trong suốt 3 năm dòng giã. Cuối cùng, một kiệt tác kiến trúc ngầm vĩ đại nhất châu Âu đã hiện hình. Các kỹ sư đã môi ra hơn 315.000 tấn đá để tạo ra một nhà thờ thánh của ngành cơ khí, gian máy chính. Gian hầm này dài tới 150 mét, rộng 30 mét và cao tới 53 mét. Để dễ hình dung, kích thước của nó đủ lớn để nhét trọn vẹn tháp nghiêng Pisa của Ý hoặc một tòa cao ốc 15 tầng vào bên trong và tất cả nằm yên vị dưới độ sâu hàng trăm mét đá núi đè nặng trên đầu. Sự hùng vĩ của không gian ngầm này khiến bất kỳ ai bước vào cũng phải nhính thở vì choáng ngợp trước sức mạnh cải tạo tự nhiên của con người. Với chênh lệch độ cao 630 mét, lượng nước rơi từ hồ Mutsi xuống nhà máy sẽ mang theo một động năng khủng khiếp. Nếu cứ để nước chảy trực tiếp trong đường hầm đục bằng đá tự nhiên ma sát và áp lực xé toạc của dòng nước dội xuống sẽ bao mòn và làm nổ tung vách núi chỉ trong vài tuần. Giải pháp bắt buộc là phải sử dụng đường ống áp lực lót thép. Từ hồ chứa phía trên, máy khoan hầm TBM cỡ nhỏ đào 2 diếng đứng nghiêng một góc dốc đứng 40 độ đâm thẳng tắp xuyên qua lòng núi xuống tận gian máy dài hơn 2 km. Tại một nhà máy ở Thung Lũng, những tấm thép cường độ cao đặc biệt dày tới vài cm được máy thủy lực cuốn cong và hàn thành những đoạn ống thép khổng lồ có đường kính lên tới 4,5 mét. Những đoạn ống nặng hàng chục tấn này được cáp treo đưa lên núi, rồi dùng xe gò từ từ thả tuột xuống diếng nghiêng 40 độ. Ở dưới lòng diếng tối tâm, các thợ hàn bậc thầy tiến hành hàn nối từng đoạn ống lại với nhau. Mối hàn phải hoàn hảo tuyệt đối, được chụp quan siêu âm 100% để đảm bảo không có một bọt khí nào lọt vào. Khi hệ thống đi vào vận hành, áp lực nước bên trong ống thép sẽ cao đến mức chỉ cần một vết nứt nhỏ bằng sợi tóc, tia, nước phụt ra sẽ sắc bén như lưỡi dao các đứt đôi thân người. Để ống thép không bị rung lắc và biến dạng dưới áp lực, toàn bộ khoảng trống giữa vỏ ống thép và vách đá núi sẽ được bơm đầy bê tông tự lén. Khi hệ thống ống lao xuống gần đến nhà máy, nó gặp một cấu trúc cơ khí hình chữ Y khổng lồ. Chữ Y này có nhiệm vụ chia dòng nước mạnh mẽ, đang lao xuống thành hai nhánh nhỏ hơn dẫn nước đập thẳng vào các tổ máy phát điện. Và đây là lúc chúng ta tiến vào trái tim của Linh Thổ, 4 tổ máy bơm tu biên thuận nghịch. Mỗi tổ máy có công suất 250 MW, các chi tiết siêu trọng của tu biên được sản xuất tại nhà máy dưới ruồi. Nhưng vì chúng quá to và quá nặng, các kỹ sư phải xây dựng một hệ thống đường hầm vận tải chuyên dụng dưới chân núi, dùng dòng dọc cáp thép kéo những cỗ máy nặng 200 tấn trượt trên đường dây bỏ sâu vào trong hầm. Vỏ xoắn ốc của tu biên, cấu trúc giống như chiếc vỏ ốc sen khổng lồ, làm bằng thép đúc, được lắt đạt đầu tiên và đổ bê tông trôn chặt vào móng để chống lại lực dung lắc cực mạnh của nước. Bên trong đó là bánh công tác, thứ sẽ quay điên cuồng khi nước dội vào. Nhưng chi tiết gây choáng ngợp nhất là rotor của máy phát điện. Mỗi rotor là một khối hình trụ khổng lồ nặng tới 330 tấn. Nó nặng đến mức không một phương tiện nào có thể chở nguyên khối vào núi. Lời giải duy nhất, vận chuyển từng mảnh linh kiện nhỏ vào trong hang động và cử các kỹ sư lắp ráp, thủ công nguyên khối, rotor nặng bằng một chiếc máy bay Boeing 747 ngay tại công trường ngầm dưới sự hỗ trợ của các cần cẩu gian khổng lồ di chuyển trên vách hầm. Sau khi rotor 330 tấn được lắp xong, cẩu trục nhấc bổng nó lên và cẩn thận thả lọt lòng vào bên trong khối stator phấn tĩnh. Khoảng cách khe hở không khí giữa rotor đang quay và stator đứng yên chỉ được tính bằng mm. Khi nhà máy hoạt động hết công suất, rotor nặng 330 tấn này sẽ quay với tốc độ kinh hoàng 500 vòng trên phút. Trọng lượng khổng lồ quay với vận tốc bão táp sinh ra một nguồn điện năng đủ để thắp sáng cho 3.000 chiếc ô tô điện xả cùng lúc từ một tổ máy duy nhất. Sự êm ái và độ chính xác cơ khí đạt đến mức tuyệt đối, biến căn hầm đá sâu thẳm thành một cỗ máy đếm nhịp năng lượng hoàn mỹ. Nhưng để buồn cỗ máy quái vật này không bị chết khát, hệ thống cần một hồ chứa nước ở trên đỉnh núi đủ lớn để duy trì hoạt động trong nhiều ngày. Và đó là lý do ra đời của một kỳ quan kiến trúc khác nằm lơ lửng trên những tầng mây. Hồ Motsi tự nhiên, trên đỉnh núi là một món quà vô giá, nhưng dung tích của nó không đủ để chứa hàng chục triệu mét khối nước cần thiết cho công suất 1.000 MW. Giải pháp bắt buộc phải nâng cao mực nước hồ lên thêm 30 mét để tăng dung tích chứa lên gấp 3 lần. Và để làm được điều đó, người Thụy Sĩ quyết định xây dựng một con đập trắn nước khổng lồ ngay trên rìa cao nguyên. Chào mừng bạn đến với đập Motsi, con đập trọng lực dài nhất Thụy Sĩ và là một trong những đập nước nằm ở độ cao lớn nhất châu Âu, 2.500 mét so với mực nước biển. Xây đập ở độ cao này không phải là kỹ thuật thông thường, nó là một cuộc chạy đua sinh tử với thời tiết. Ở độ cao 2.500 mét trên dãy An Pu, mùa đông kéo dài tới 8 tháng. Băng tuyết đóng dày hàng mét, bão tuyết và nhiệt độ âm hàng chục độ C khiến việc đổ bê tông là bất khả thi. Do đó, các kỹ sư chỉ có một khung thời gian vàng vòn vẹn 4 tháng mùa hè, từ tháng 6 đến tháng 10, mỗi năm để thi công. Để tận dụng tối đa 4 tháng ngắn ngủi này, họ đã thể hiện một tầm nhìn hậu cần xuất chúng. Nếu vận chuyển hàng trăm ngàn tấn cát, sỏi, xi măng từ dưới thung lũng lên đỉnh núi bằng cáp treo, dự án sẽ mất hàng chục năm và tiêu tốn hàng tỷ đô la tiền vận chuyển. Các kỹ sư đã làm một việc thông minh đến kinh ngạc, họ áp dụng tư duy kinh tế tuần hoàn ngay tại công trường. Hàng triệu khối đá granite mà họ vừa moi ra từ việc đào hầm gian máy bên dưới được đưa lên hệ thống máy nghiền đá khổng lồ đặt ngay trên núi. Đá được nghiền nát, phân loại thành cát và sỏi cốt liệu. Sau đó, họ xây dựng hẳn một nhà máy trộn bê tông tự động quy mô lớn nằm trót vót trên đỉnh núi. Cáp treo chỉ cần trở xi măng bột lên, mọi vật liệu còn lại đều được khai thác tại chỗ. Với cỗ máy hậu cần khép kín này, hàng đoàn xe bồn trở bê tông liên tục chạy dọc công trường. Đập mút xi được thiết kế dưới dạng đập trọng lực, nghĩa là nó không cần uốn cong hình vòm để chịu lực. Mà nó dùng chính trọng lượng bê tông khổng lồ của mình để đè chặt xuống nền đá, giữ cho hàng chục triệu tấn nước không bị vỡ hỏa xuống thung lũng. Con đập được chia thành 68 khối bê tông khổng lồ. Mỗi khối rộng 15 mét, đổ từng lớp đan xe nhau để bê tông có thời gian thoát nhiệt thủy hóa. Mạch ngừng giữa các khối được chèn vật liệu đàn hồi đặc biệt để chống dò dỉ nước. Suốt 3 mùa hè liên tiếp vắt kiệt sức lực, chạy đua với những cơn bão tuyết ập đến sớm. Cuối cùng, vào tháng 11 năm 2015, khối bê tông cuối cùng đã được đổ xuống. Đập mút xi hoàn thành với một dáng vẻ uy nghi, trải dài 1054 mét, uốn lượn theo sườn núi đá vôi như một bức tưởng thành bảo vệ bầu trời. Bề mặt vắt nghiêng đập cao tối đa 36 mét. Ngay bên dưới con đập, các kỹ sư đã khoan vô số lỗ và lắp đặt mạng lưới cảm biến áp suất, máy đo độ nghiêng và hệ thống đo địa chấn siêu nhạy để theo dõi sức khỏe của con đập 24 trên 7. Bất kỳ một sự dịch chuyển nào, dù chỉ bằng một phần mm đều sẽ được báo động ngay lập tức về trung tâm điều khiển. Vào mùa hè năm 2016, hệ thống bơm khổng lồ dưới lòng núi bắt đầu hoạt động, hút nước từ hồ Limơn đẩy ngược lên. Mực nước tại hồ Mút xi dần dần dâng cao, nhấn chìm những vách đá cằn cỗi, tạo ra một mặt hồ xanh ngắt như ngọc lục bảo lơ lửng trên những tầng mây. Viên pin nước vĩ đại nhất châu Âu đã được sạc đầy, sẵn sàng giải cứu mạng lưới điện của hàng trăm triệu con người. Năm 2016, sau 8 năm dòng dã đào bới, phá vỡ hàng triệu tấn đá và chống trọi với thiên nhiên khắc nghiệt của dãy An Po, nhà máy thủy điện tích năng linh thổ chính thức được hòa lưới điện quốc gia. Ngày nay, sâu bên trong ngọn núi lạnh lẽo tĩnh lặng kia là một trung tâm thần kinh giựt lửa. Bất cứ khi nào mây mù che khuất các trang trại điện mặt trời ở Đức hay gió ngừng thổi trên biển bắc của Pháp, chỉ cần một cú nhấp chuột từ phòng điều khiển trung tâm ở Thung Lũng Tia, các tô binh của linh thổ sẽ thức giấc. Trong vòng chưa đầy 2 phút, những văn thép khổng lồ mở bung, dòng nước bạo liệt lao xuống từ độ cao 630 mét, đánh thức các rotor 330 tấn. Một luồng điện khổng lồ 1000 MW sẽ được bơm thẳng vào mạng lưới điện, cao thế 380 kV của Thụy Sĩ. Chuyển đi khắp châu Âu, cứu vãn hàng vạn ngôi nhà khỏi sự sụp đổ của hệ thống điện. Dự án linh thổ không chỉ là niềm tự hào của kỹ thuật cơ khí Thụy Sĩ. Nó là một thông điệp mạnh mẽ gửi đến tương lai của nhân loại. Năng lượng tái tạo không bao giờ là hoàn hảo. Nhưng bằng sức mạnh của trí tuệ, sự dũng cả và khả năng tái định hình thiên nhiên, chúng ta có thể biến trọng lực của trái đất thành viên pin vĩnh cửu nuôi sống nền văn minh. Liệu thủy điện tích năng có phải là giải pháp bền vững và an toàn hơn so với việc xây dựng những trạm lưu trữ pin lithium khổng lồ đắt đỏ và độc hại? Hãy để lại ý kiến và góc nhìn kỹ thuật của bạn ngay dưới phần bình luận nhé!