Công nghệ xây dựng đập thủy điện

Theo AFP, Ấn Độ đang xúc tiến dự án xây dựng đập thủy điện lớn nhất cả nước. 

Bản thiết kế đề xuất cho thấy Ấn Độ đang xem xét xây một hồ chứa khổng lồ tại Arunachal Pradesh, sức chứa tương đương 4 triệu bể bơi Olympic, sau một con đập cao 280 mét. Dự án này được đưa ra trong bối cảnh Trung Quốc đẩy mạnh xây dựng siêu dự án Yaxia trị giá 167 tỷ USD ở thượng nguồn Riew, trên con sông gọi là Siang ở Ấn Độ và Nhã Lỗ Tạng Bố ở Tây Tạng.

Vào 19/7, Thủ tướng Trung Quốc đã tuyên bố khởi công xây dựng công trình đập thủy điện lớn nhất thế giới trên sông Nhã Lỗ Tạng Bố chảy qua cao nguyên Tây Tạng. Dự án sẽ bao gồm 5 nhà máy thủy điện bậc thang, với tổng vốn đầu tư ước tính khoảng 1,2 nghìn tỷ NDT (khoảng 167,8 tỷ USD), sản xuất khoảng 300 triệu MWh điện mỗi năm. Khi hoàn thành, đập thủy điện này sẽ vượt qua đập Tam Hiệp trên sông Dương Tử có công suất lắp đặt lớn nhất thế giới hiện nay.

Con đập của Ấn Độ có thể sản xuất 11.200-11.600 MW thủy điện, trở thành đập mạnh nhất cả nước, đồng thời giúp giảm phụ thuộc vào điện than. Nhưng sản xuất điện không phải là ưu tiên, một kỹ sư cấp cao của Tập đoàn Thủy điện Quốc gia (NHPC), cơ quan liên bang được giao phát triển dự án thừa nhận. “Đập được xây nhằm đảm bảo an ninh nguồn nước và giảm lũ”, một kỹ sư của dự án cho biết.

Trong mùa khô, hồ chứa sẽ được tích đầy để bù đắp nếu nước bị chuyển hướng từ thượng nguồn. Còn trong mùa mưa, mực nước sẽ chỉ đạt 2/3 chiều cao đập, để có chỗ chứa nếu Trung Quốc bất ngờ xả lũ.

Sự khác biệt duy nhất là Trung Quốc xây dựng đập thủy lợi cực lớn thì Ấn Độ xây dựng mạng lưới đập thủy điện quy mô nhỏ hơn nhưng ở phạm vi rộng lớn hơn.

Về công nghệ xây dựng, NHPC cho biết, Ấn Độ đang tích hợp dần các công nghệ số như trí tuệ nhân tạo (AI), Internet vạn vật (IoT) và Bản sao số (Digital Twin) vào việc xây dựng và vận hành đập thủy điện. Những công nghệ này đang cách mạng hóa cách thức giám sát, bảo trì và tối ưu hóa đập và nhà máy điện.

Sau khi triển khai các công cụ RTM cho Nhà máy Điện và thiết bị tại các Nhà máy Điện, các thông số quan trọng như độ rung, nhiệt độ… được giám sát chặt chẽ thông qua các cảm biến và được liên kết với nhiều hoạt động bảo trì máy móc ngoài kế hoạch. Theo thời gian, các thuật toán AI/ML sẽ được sử dụng để lập lịch trình bảo trì dự đoán. Điều này sẽ giúp giảm thiểu sự cố ngừng hoạt động ngoài kế hoạch và tăng cường khả năng sẵn sàng của máy móc.

Với dự báo dòng chảy lũ tại các vị trí đập/chặn nước, máy ghi mực nước tự động (AWLRS) được lắp đặt tại các trạm đo và xả lũ phía thượng lưu đập/chặn nước sẽ tính toán lưu lượng nước. Sau đó, với sự trợ giúp của các công cụ AI, lũ sẽ được dự báo tại các vị trí đập/chặn nước. Bất kỳ sự gia tăng đột ngột nào của lũ đều được dự báo trước với thời gian đủ để tiết kiệm nhân lực/nguồn lực tại các vị trí quan trọng.

Với bản sao kỹ thuật số và Metaverse giúp vận hành nhà máy điện và xử lý các tình huống xấu nhất trong trường hợp khủng hoảng.

Hơn nữa, nhiều loại cảm biến (thiết bị IoT) được lắp đặt trên nhiều bộ phận khác nhau của Nhà máy điện, như Đập/Hầm chứa nước, Hang động nhà máy điện, Đường hầm để theo dõi sự rò rỉ, độ nghiêng, chuyển động, động đất… Việc sử dụng công cụ AI để tích hợp dữ liệu đầu vào, phân tích nhằm đưa ra dự báo mọi sự kiện có thể xảy ra trong tương lai, từ đó đưa ra biện pháp khắc phục.

Trong khi đó, Trung Quốc là quốc gia sở hữu nhiều công nghệ xây dựng đập thủy điện hiện đại nhất thế giới. Trung Quốc đang áp dụng nhiều công nghệ kỹ thuật số hiện đại trong việc xây dựng các đập thủy điện để tối ưu hóa quá trình thiết kế, xây dựng và vận hành.

Theo World Architecture, công nghệ mô phỏng và mô hình hóa 3D (BIM - Building Information Modeling) trong xây dựng đập thủy điện của Trung Quốc rất được chú ý. Trung Quốc sử dụng công nghệ BIM để mô phỏng toàn bộ quá trình xây dựng đập, từ thiết kế đến vận hành. Mô hình 3D giúp dự đoán, phân tích và tối ưu hóa các yếu tố như độ bền của vật liệu, tính toán kết cấu đập và môi trường xung quanh, giảm thiểu sai sót trong thiết kế và xây dựng.

Cùng với đó, công nghệ cảm biến và IoT (Internet of Things) được lắp đặt trên đập và trong lòng đất để theo dõi các yếu tố như độ rung, độ co ngót, áp suất, nhiệt độ và các điều kiện môi trường khác. Các hệ thống này liên tục thu thập dữ liệu và truyền về trung tâm điều khiển để giám sát tình trạng của đập, phát hiện và cảnh báo sự cố trước khi chúng trở thành vấn đề nghiêm trọng.

Hay hệ thống giám sát và điều khiển từ xa giám sát đập thông qua mạng dữ liệu không dây. Các chuyên gia có thể kiểm tra các thông số và điều khiển các yếu tố của đập, như mức nước, thiết bị thủy điện và các hệ thống an toàn mà không cần đến trực tiếp hiện trường.

Đặc biệt, các hệ thống phân tích dữ liệu lớn được sử dụng để dự báo các vấn đề tiềm ẩn và tối ưu hóa hoạt động của đập thủy điện. Thông qua việc thu thập và phân tích dữ liệu từ các cảm biến và thiết bị trên đập, Trung Quốc có thể dự đoán các sự kiện như lũ lụt, sạt lở hoặc các thay đổi trong địa chất, từ đó đưa ra các biện pháp phòng ngừa hiệu quả.