Đăng ký thành viên

Những thách thức và tiến bộ trong việc đào hầm tại các dự án thủy điện

Từ những con đèo dốc đến mạng lưới ngầm rộng lớn, Công ty Herrenknecht (Đức) đã thể hiện trình độ chuyên môn vượt trội trong lĩnh vực đào hầm, qua đó làm nổi bật những thách thức mà đổi mới năng lượng tái tạo mang lại.

Hệ thống chống trượt kép với các mức kẹp đầy đủ dự phòng giúp ngăn Máy đào hầm (TBM) Gripper cho Limberg khỏi bị trượt trở lại một cách tin cậy (Ảnh st)

Ngay cả những người thợ đào hầm dày dạn kinh nghiệm cũng cảm thấy háo hức khi vận hành máy đào hầm. Ngày 3/10/2022, sau ba tháng đào đất, Máy đào hầm S-1319 đã xuyên thủng mục tiêu của dự án Thủy điện Limberg 3, nằm sâu trong dãy núi High Tauern gần thành phố Salzburg, Áo.

Đây thực sự là một kỳ tích đáng chú ý: Các kỹ sư đã xây dựng thành công một đường hầm nghiêng dài 770m với độ dốc chóng mặt 42^o. Máy đào TBM dài 105m, nặng gần 1.000 tấn, có thiết kế để xử lý độ dốc khắc nghiệt này. Đây là đoạn có độ dốc hơn nhiều so với đường trượt tuyết Bergisel nổi tiếng tại thành phố Innsbruck, Áo.

Thành tựu này không chỉ đánh dấu một dấu mốc kỹ thuật quan trọng mà còn khẳng định vai trò của công nghệ hiện đại trong việc định hình tương lai của năng lượng tái tạo. Thủy điện vẫn tiếp tục là trụ cột vững chắc trong cuộc chiến toàn cầu ứng phó biến đổi khí hậu và các dự án như Limberg 3 cho thấy những gì có thể đạt được khi con người hội tụ trình độ chuyên môn, sự sáng tạo và quyết tâm.

Thiết kế máy móc đảm bảo độ chính xác và an toàn

Đối với các dự án có độ dốc lớn như Limberg 3, sáng tạo giữ vai trò then chốt. Ví dụ như, Herrenknecht đã thiết kế các bệ TBM có thể nghiêng theo đúng góc đường hầm, giúp quá trình đào đất diễn ra an toàn và hiệu quả. Bên cạnh những yêu cầu kỹ thuật phức tạp về mặt cơ khí, nhóm thi công còn phải đối mặt với những thách thức đến từ điều kiện địa chất không thể đoán trước.

Các giải pháp tiên tiến này cho phép Herrenknecht thực hiện các dự án ngay cả ở những địa hình khó khăn nhất. Dự án Thủy điện Snowy 2.0 tại Australia là một ví dụ khác về sự tài tình của Herrenknecht. Đối với sáng kiến ​​này, công ty đã thiết kế đặc biệt các bệ dự phòng của TBM để có độ nghiêng, đảm bảo tính ổn định và chức năng trong khi xây dựng một đường hầm áp lực nghiêng.

Địa chất không thể đoán trước được là một thách thức thường trực trong đào hầm. Các vùng đứt gãy, những khu vực nơi mà các vỉa đất đá đã trải qua những thay đổi về cấu trúc có thể gây ra những rủi ro nghiêm trọng. Tuy nhiên, nhóm của Herrenknecht sử dụng các kỹ thuật phun tiên tiến để ổn định địa chất khó lường. Những sáng tạo này phản ánh cam kết của công ty trong việc đảm bảo cả sự an toàn và thành công của dự án.

Để xử lý các độ dốc lớn, đội ngũ thiết kế đã tạo ra những giải pháp chính xác. Ví dụ trong dự án Snowy 2.0 tại Australia, họ đã thiết kế các bệ làm việc của thiết bị phụ trợ nghiêng phù hợp với độ dốc, giúp quá trình đào đường ống áp lực diễn ra an toàn và hiệu quả (Ảnh st)

Thủy điện: Trụ cột năng lượng xanh

Các dự án thủy điện đầy tham vọng như Limberg 3 nhấn mạnh tính cấp thiết toàn cầu trong việc mở rộng các nguồn năng lượng tái tạo. 

Herrenknecht đã có nhiều kinh nghiệm thi công các dự án thủy điện. Tại Ecuador, công trình cấp nước cho Nhà máy Thủy điện Coca Codo Sinclair, đi vào hoạt động từ năm 2016, hiện cung cấp tới 30% sản lượng điện của cả nước. Dự án khổng lồ này sử dụng hai máy đào hầm hai gương (TBM Double Shield) với đường kính 9,11m, đã đào gần 25km đường hầm dẫn nước. Với công suất 1.500MW, dự án cho thấy tiềm năng to lớn của thủy điện trong việc chuyển đổi hệ thống điện quốc gia.

Áo, nơi đang xây dựng công trình thủy điện Limberg 3 là một minh chứng điển hình. Quốc gia vùng núi cao này đã phát ra 67% điện từ thủy điện và đang thúc đẩy mục tiêu trung hòa khí hậu vào năm 2040. Với đường ống áp lực dốc đứng cùng thiết kế sáng tạo, Limberg 3 đánh dấu một bước tiến quan trọng trên con đường thực hiện mục tiêu đó. Khi hoàn thành và đi vào hoạt động năm 2025, nhà máy này sẽ gia nhập hệ thống các nhà máy điện Kaprun, góp phần vào sự ổn định của lưới điện và tích trữ năng lượng tái tạo.

Tương lai: ngân hàng điện xanh

Sức hấp dẫn của thủy điện không chỉ nằm ở khả năng phát điện mà còn ở tiềm năng tích trữ năng lượng. Các nhà máy thủy điện tích năng như Limberg 3 cũng đóng vai trò như các ngân hàng điện xanh. 

Tại Thung lũng Kaprun, khái niệm này đã diễn ra trong gần 70 năm nay. Đường ống áp lực nghiêng của Limberg 3, do máy đào hầm TBM của Herrenknecht thi công, đã bổ sung một bước đột phá mới cho truyền thống lâu đời ấy. Nhà máy với hai tuabin công suất 240MW sẽ cung cấp điện cho hàng nghìn hộ gia đình, góp phần giúp Áo tiến gần hơn tới mục tiêu phát triển năng lượng tái tạo.

Du khách đến Thung lũng Kaprun có thể tận mắt trải nghiệm kỳ quan kỹ thuật này. Một chuyến leo núi đầy thú vị dọc theo bức tường đập sẽ cho bạn tầm nhìn ra các hồ chứa nước màu ngọc lam và cảnh quan núi cao tươi tốt. Khi leo lên, họ không chỉ chứng kiến ​​vẻ đẹp của thiên nhiên mà còn chứng kiến ​​những nỗ lực sáng tạo để đảm bảo tương lai năng lượng bền vững.

Các dự án thủy điện đầy tham vọng trên toàn thế giới

Các dự án thủy điện đang ngày càng trở nên tham vọng hơn để đáp ứng nhu cầu năng lượng tái tạo trên toàn cầu. Ví dụ như Liên minh châu Âu đặt mục tiêu đạt mức trung hòa khí hậu vào năm 2050. Các dự án như Limberg 3 góp phần vào một phong trào lớn hơn nhằm mở rộng hạ tầng năng lượng tái tạo. Phong trào này do Thỏa thuận Paris và nhu cầu cấp bách của toàn cầu trong việc ứng phó với biến đổi khí hậu thúc đẩy.

Từ năm 2009 đến năm 2011, máy TBM Double Shield của Herrenknecht đã đào một đường hầm dẫn nước dài 12,4km cho Nhà máy Thủy điện Palomino ở Cộng hòa Dominica. Hoạt động từ năm 2012, công trình có công suất 80MW này làm nổi bật phạm vi toàn cầu của trình độ chuyên môn của Herrenknecht.

Thúc đẩy quá trình chuyển dịch năng lượng

Vai trò của thủy điện trong quá trình chuyển dịch năng lượng toàn cầu không hề là cường điệu hóa. Các dự án như Limberg 3 chứng minh quy mô và tác động của nguồn năng lượng tái tạo. Từ các cơ sở lắp đặt quy mô lớn đến các sáng kiến ​​nhỏ hơn, công nghệ của Herrenknecht đang giúp các quốc gia trên toàn thế giới đạt được các mục tiêu khí hậu đầy tham vọng.

Khi thế giới hướng tới tương lai bền vững, khả năng cung cấp năng lượng sạch và các giải pháp tích trữ của thủy điện sẽ vẫn là điều cần thiết. Với sự đổi mới trong đào hầm, các khả năng cũng rộng lớn và đa dạng như cảnh quan mà các dự án này đi qua. 

Biên dịch: Nguyễn Thị Dung

Theo “Water power magazine”, tháng 3/2025