Năng lượng thủy triều không phải là năng lượng tái tạo

• Việc phân loại điện thủy triều là năng lượng tái tạo là một hiểu lầm; nếu khai thác ở quy mô lớn, nó có thể gây ra tác động môi trường nghiêm trọng hơn nhiên liệu hóa thạch
• Thủy triều sinh ra từ tương tác giữa lực hấp dẫn của Mặt Trăng và Mặt Trời với chuyển động tự quay của Trái Đất; bướu thủy triều (tidal bulge) gần như cố định so với các thiên thể và tạo mô-men hãm lên chuyển động tự quay
• Sự hãm này làm tiêu tán năng lượng tự quay của Trái Đất, khiến ngày dài hơn; trong 400 triệu năm qua, một năm đã giảm từ khoảng 420 ngày xuống 365 ngày
• Chỉ cần đáp ứng 1% nhu cầu năng lượng toàn cầu bằng thủy triều, Trái Đất có thể bị khóa thủy triều (tidal locking) với Mặt Trăng trong khoảng 1.000 năm
• Khi bị khóa thủy triều, một phía sẽ có ánh sáng vĩnh viễn và nhiệt độ cực cao, phía còn lại chìm trong bóng tối vĩnh viễn và cực lạnh, khiến phần lớn sự sống có khả năng tuyệt chủng (sụp đổ hệ sinh thái)

---

Động cơ (Motivation)

• Khi nhận thức về hiện tượng nóng lên toàn cầu do sử dụng nhiên liệu hóa thạch tăng lên, năng lượng thủy triều được chú ý như một lựa chọn thay thế, nhưng thủy triều không phải là năng lượng tái tạo
  • Việc sử dụng thủy triều có thể gây ra vấn đề môi trường nghiêm trọng hơn hiện tượng nóng lên toàn cầu
• Trong một bài thuyết trình lớp cao học năm 1990, thủy triều được phân loại là năng lượng không tái tạo, và liên tục gặp câu hỏi “việc khai thác thủy triều gây hại cho môi trường như thế nào”
• Khi trình duyệt web đầu tiên Mosaic xuất hiện năm 1993, một trang web liên quan đã được lập, nhưng một số công ty tuabin thủy triều yêu cầu xóa trang vì cho rằng nó bất lợi cho hoạt động kinh doanh của họ
  • Hiện khi tìm “tidal energy”, không thể tìm thấy trang đó, và vẫn có nhiều trang phân loại thủy triều cùng với gió và mặt trời là năng lượng tái tạo

Thu thập năng lượng thủy triều (Collecting Tidal Energy)

• Thủy triều là sự dâng lên và hạ xuống định kỳ của mực nước biển quan sát được ở ven bờ; năng lượng thủy triều là một dạng thủy điện chủ yếu chuyển đổi hiện tượng này thành điện

• Các phương thức thu thập chính

  • Xây đập chắn triều (barrage) để tạo hồ chứa nhân tạo, cho nước biển vào khi triều lên và dùng chênh lệch cột nước khi triều xuống để quay tuabin phát điện
  • Tidal stream generator vận hành tuabin bằng động năng của dòng nước chảy giống như tuabin gió; dòng chảy tốc độ cao xuất hiện ở các chỗ thắt như eo biển hoặc vịnh
  • Dynamic tidal power xây một con đập dài từ bờ ra biển để tạo chênh lệch mực nước nhờ độ lệch pha thủy triều; áp dụng ở các khu vực có dòng triều mạnh song song với bờ như Trung Quốc và Hàn Quốc

• Các nhà máy điện tiêu biểu

  • Nhà máy điện thủy triều quy mô lớn đầu tiên trên thế giới là Rance Tidal Power Station của Pháp, đi vào vận hành năm 1966
  • Quy mô lớn nhất là Sihwa Lake Tidal Power Station của Hàn Quốc, khai trương năm 2011, phát 254 megawatt
  • Nếu không có quy định phù hợp, một cuộc khủng hoảng môi trường khác là điều khó tránh khỏi

Nguyên lý hình thành thủy triều (How Are Tides Formed?)

• Thủy triều phát sinh từ sự kết hợp giữa lực hấp dẫn của Mặt Trăng, Mặt Trời và chuyển động tự quay của Trái Đất; lực thủy triều tác dụng lên hai phía của Trái Đất, kéo nước biển và hình thành bướu thủy triều
  • Bướu này gần như đứng yên so với Mặt Trăng và Mặt Trời; khi Trái Đất tự quay, người quan sát trải nghiệm sự thay đổi mực nước biển theo chu kỳ

• Vật lý của lực thủy triều

  • Chênh lệch giữa lực hấp dẫn (định luật vạn vật hấp dẫn của Newton) và lực ly tâm do chuyển động quỹ đạo tạo ra lực thủy triều (tidal force)
  • Khối lượng phía trong hướng về Mặt Trời chịu lực hấp dẫn lớn hơn lực ly tâm nên tạo bướu phía trong; khối lượng phía ngoài chịu lực ly tâm lớn hơn nên tạo bướu phía ngoài
  • Đây là solar tide (thủy triều Mặt Trời); Mặt Trăng cũng tạo lực thủy triều tương tự để sinh ra lunar tide
  • Vì Mặt Trăng ở gần hơn Mặt Trời, thủy triều do Mặt Trăng lớn hơn; khi Trái Đất, Mặt Trăng và Mặt Trời thẳng hàng, xuất hiện king tide, mức thủy triều lớn nhất

Sự giảm tốc tự quay của Trái Đất (Decelerating Earth)

• Tốc độ tự quay của Trái Đất đang giảm dần, có thể ví như phanh ô tô
  • Quan hệ ma sát giữa đĩa đang quay (=Trái Đất đang tự quay) và má phanh đứng yên (=bướu thủy triều đứng yên)
• Khi Trái Đất quay về phía đông, bướu đứng yên di chuyển về phía tây, và độ nhớt của nước biển gây ma sát (drag) giữa dòng triều và đáy biển, làm chậm chuyển động tự quay
  • Các khối lục địa ở Bắc bán cầu ảnh hưởng đến chuyển động của bướu, khiến sự giảm tốc rõ rệt hơn
• Năng lượng tự quay bị tiêu tán thành thủy triều, làm số ngày trong một năm giảm đi; điều này được chứng minh bằng san hô hóa thạch (fossil coral)
• Gia tốc thủy triều (tidal acceleration) mà Trái Đất tác dụng lên Mặt Trăng khiến Mặt Trăng lùi xa và cũng góp phần vào sự giảm tốc tự quay, nhưng hiệu ứng này chỉ chiếm khoảng 4% tổng năng lượng thất thoát

Khóa thủy triều (Tidal Locking)

• Mặt Trăng luôn chỉ hướng một mặt về phía Trái Đất; đây là tidal locking do hiệu ứng thủy triều
• Lực thủy triều Trái Đất tác dụng lên Mặt Trăng tạo ra bướu rắn ngay cả trên bề mặt Mặt Trăng không có nước, kéo Mặt Trăng thành hình quả bóng bầu dục Mỹ (solid tide)
  • Hiệu ứng này làm chậm chuyển động tự quay của Mặt Trăng xuống còn một vòng mỗi chu kỳ quỹ đạo, cố định một đầu luôn hướng về Trái Đất
• Trái Đất cũng dần giảm tốc và cuối cùng bị khóa với Mặt Trăng; cả hai sẽ quay đối diện nhau quanh trọng tâm chung như một binary system (hệ đôi)

Năng lượng tự quay (Rotational Energy)

• Vật thể quay cũng có mô-men động lượng và năng lượng quay; tổng năng lượng tự quay của Trái Đất khoảng 2,138×10²⁹ Joules

• Phương pháp ước tính

  • Công thức mô-men quán tính của khối cầu đồng nhất cho kết quả 9,696×10³⁷ kgm², nhưng do bên trong Trái Đất nặng hơn bên ngoài nên giá trị thực nhỏ hơn
  • Mô-men quán tính chính xác hơn của Trái Đất là 8,04×10³⁷ kgm²
  • Áp dụng chu kỳ tự quay 23,93 giờ (vận tốc góc 7,29×10⁻⁵ rad/s) để tính ra tổng năng lượng tự quay 2,138×10²⁹ J

Còn lại bao nhiêu thời gian (How Much Time Left)

• Giống như phanh, năng lượng tự quay của Trái Đất cũng bị chuyển thành nhiệt và tiêu tán do thủy triều và ma sát đáy biển; vì hữu hạn nên cuối cùng sẽ cạn kiệt

• Bằng chứng từ san hô hóa thạch

  • Kỷ Silur (444–419 triệu năm trước) một năm có 420 ngày, giữa kỷ Devon 410 ngày, đầu kỷ Than Đá (350 triệu năm trước) 385 ngày
  • Trong 400 triệu năm qua không có bằng chứng về thay đổi khối lượng hay quỹ đạo của Trái Đất, nên sự giảm số ngày chủ yếu do tốc độ tự quay giảm

• Thời gian đến khi bị khóa tự nhiên

  • Từ năng lượng tự quay 2,83×10²⁹ J cách đây 430 triệu năm đến nay đã mất 6,92×10²⁸ J (trung bình hằng năm 1,73×10²⁰ J)
  • Vì ma sát tỉ lệ với bình phương tốc độ chuyển động tương đối, cần tính toán chính xác có xét đến sự giảm tốc
  • Dựa trên tốc độ tiêu tán lịch sử, ước tính mất khoảng 10,468 tỷ năm để Trái Đất tự nhiên bị khóa thủy triều với Mặt Trăng

Phá hủy Trái Đất trong 1.000 năm (Destroy Earth in 1,000 Years)

• Nếu khai thác thủy triều, sự giảm tốc sẽ tăng nhanh; chỉ cần đáp ứng 1% mức tiêu thụ năng lượng thế giới bằng thủy triều, Trái Đất sẽ bị khóa với Mặt Trăng trong khoảng 1.000 năm

• Cơ sở tính toán

  • Mức tiêu thụ năng lượng thế giới năm 2013 khoảng 5,67×10²⁰ J và trong 50 năm qua tăng hơn 2% mỗi năm; tốc độ tăng trưởng kinh tế thế giới khoảng 3%
  • Khi đáp ứng 1%, năng lượng tự quay của Trái Đất giảm 5,67×10¹⁸ J mỗi năm
  • Giải N khi tổng năng lượng giảm đến giá trị tại thời điểm khóa (2,32×10²⁶ J) cho kết quả khoảng 1031 năm
  • Đây là ước tính rất thô, nhưng cho thấy tốc độ giảm tự quay có thể nhanh đến mức nào

Kết cục (In The End)

• Kết quả của ma sát thủy triều là sự biến mất của chuyển động tự quay Trái Đất; Trái Đất và Mặt Trăng sẽ trở thành một hệ đôi, quay quanh trọng tâm mỗi tháng một lần, khiến một ngày bằng một tháng
• Mặt Trăng lùi xa 38,247mm mỗi năm do gia tốc thủy triều, làm tăng mô-men quán tính của hệ Trái Đất–Mặt Trăng và làm chậm chuyển động quay, nên một năm sẽ có ít hơn 12 tháng
• Sau khi bị khóa, một ngày dài hơn hiện nay trên 30 lần, khiến một phía cực nóng còn phía đối diện cực lạnh; chênh lệch áp suất lớn gây ra dòng hải lưu mạnh và siêu bão, khiến phần lớn sự sống khó tồn tại

Dự đoán (Predictions)

• Một dự đoán xuất phát từ cách hiểu này là sự siêu quay của lõi trong (inner core super-rotation), tức lõi trong Trái Đất quay nhanh hơn toàn bộ hành tinh

• Cơ sở từ sóng địa chấn

  • Khi xảy ra động đất, sóng P (chuyển động theo hướng lan truyền) và sóng S (chuyển động ngang vuông góc) truyền đi; sóng S cần ứng suất cắt nên không thể đi qua chất lỏng
  • Việc sóng S không đi qua lõi ngoài cho phép suy luận rằng lõi ngoài là chất lỏng
  • Lõi ngoài dạng lỏng tách rời (decoupling) chuyển động quay của lõi trong và lớp phủ; khi lớp phủ bị kéo bởi thủy triều, lõi trong không giảm tốc với cùng tốc độ nên quay nhanh hơn

• Bằng chứng quan sát

  • Xiaodong Song và Paul Richards thuộc Lamont–Doherty Earth Observatory đã đưa ra bằng chứng địa chấn học về sự siêu quay 0,4–1,8 độ mỗi năm
  • Một nghiên cứu khác ước tính sự siêu quay là 3 độ mỗi năm

Kết luận (Conclusions)

• Tiêu thụ năng lượng thủy triều có thể gây ra rủi ro lớn hơn việc đốt nhiên liệu hóa thạch, trong khi nhu cầu năng lượng tiếp tục tăng do máy móc và hạ tầng hiệu suất cao lan rộng
• Nếu thủy triều đáp ứng nhu cầu này, năng lượng tự quay của Trái Đất có thể cạn kiệt chỉ sau khoảng 1.000 năm, nhanh hơn nhiều so với tiêu tán tự nhiên
• Cũng như một thế kỷ trước có ít người tin nhiên liệu hóa thạch gây nóng lên toàn cầu, hiện nay nhiều người vẫn hiểu nhầm thủy triều là tài nguyên tái tạo mà không biết đến rủi ro
• Để bảo vệ Trái Đất, cần tránh khai thác thủy triều và giành thời gian để các thế hệ tương lai phát triển các giải pháp bền vững (cần tránh khai thác thủy triều)

[GN⁺]

Các ý kiến trên Hacker News

• Giả định quan trọng nhất của bài viết này là mức tiêu thụ năng lượng tăng 2% mỗi năm. Kiểu tăng trưởng hàm mũ này đẩy quy mô năng lượng thủy triều mà xã hội sẽ cần lên mức phi lý
  Mức tiêu thụ năng lượng đã cho thấy xu hướng tách rời khỏi tốc độ tăng dân số hay tăng trưởng kinh tế. 1.000 năm nữa chúng ta sẽ dùng bao nhiêu năng lượng? Hầu hết dự báo dân số cho rằng sẽ ổn định ở khoảng 15 tỷ người, nhưng nếu lạc quan giả định tốc độ tăng hiện tại tiếp diễn, sau 1.000 năm sẽ là khoảng 150 nghìn tỷ người
  Và với tốc độ tăng trưởng 2%, mỗi cá nhân đó sẽ tiêu thụ năng lượng nhiều hơn con người vào khoảng năm 2023 tới 20.000 lần. Ngay cả công nghệ hiện đại cũng lãng phí khoảng 80% năng lượng tiêu thụ, nên điều này có nghĩa là mức tiêu thụ năng lượng hữu ích trên đầu người cao gấp 100.000 lần
  Vì vậy, phần vật lý trên trang này có vẻ là một bài xem xét hay cho thấy hiệu ứng lãi kép của tăng trưởng hàm mũ không được kiểm soát có thể phình to đáng kinh ngạc đến mức nào

  • Ngoài giả định “mức tiêu thụ năng lượng tăng 2% mỗi năm”, còn có một giả định lớn nữa: giả định rằng năng lượng thủy triều được khai thác là phần tổn thất cộng thêm vào năng lượng quay mà Trái Đất vốn mất đi tự nhiên
    Theo bài báo, năng lượng thủy triều bị tiêu tán do ma sát giữa nước biển và đáy biển, và năng lượng bị tiêu tán này được rút ra từ năng lượng quay của Trái Đất. Ngoài ra, một phần năng lượng quay được truyền sang Mặt Trăng, khiến Mặt Trăng lùi xa hơn. Đến đây thì ổn
    Giả định thứ hai của tác giả là nếu tận dụng năng lượng thủy triều, thì đúng lượng đó sẽ là năng lượng bị rút thêm khỏi chuyển động tự quay của Trái Đất. Nhưng liệu có thật vậy không? Năng lượng thủy triều do con người khai thác có thể đến từ một “ngân sách” cố định nào đó, và chỉ phần còn lại mới bị tiêu tán tự nhiên. Tức là con người càng rút ra dùng nhiều thì năng lượng thủy triều bị tiêu tán do ma sát giữa nước biển và đáy biển càng giảm
    Điều này tương tự năng lượng Mặt Trời đi vào. Nó rất lớn nhưng, nếu bỏ qua dao động, là một lượng cố định; chúng ta chỉ có thể tận dụng một phần tiềm năng đó, chứ tổng lượng khả dụng không tăng lên. Phần con người không dùng sẽ được hấp thụ hoặc bức xạ qua các quá trình tự nhiên khác
    Tôi không dám đoán bên nào đúng, nhưng sẽ rất thú vị nếu tìm hiểu mô hình nào là chính xác
  • Tôi cứ đăng liên kết này lên HN, và lần này nó cũng có vẻ rất phù hợp: “Ý chính là nếu chọn tốc độ tăng trưởng 2,3%, tức cho tiện là mức tăng gấp 10 lần sau mỗi 100 năm, thì khoảng 400 năm nữa sẽ đạt tới điểm sôi”
    https://dothemath.ucsd.edu/2012/04/economist-meets-physicist...
  • Bài học rằng tăng trưởng theo một tỷ lệ cố định, tức tăng trưởng hàm mũ, không thể tiếp diễn mãi mãi là thông điệp cốt lõi của khái niệm “giới hạn của tăng trưởng”. Tăng trưởng có những giới hạn không thể tránh khỏi, và dù việc phủ nhận chúng có tiện lợi đến đâu, con người sẽ gánh rủi ro lớn nếu phớt lờ sự thật đó
    Tiền đề rằng tăng trưởng kinh tế dài hạn tiếp tục ở một tỷ lệ cố định đã được cài sẵn trong phần lớn kinh tế học chính thống và chính sách kinh tế hiện nay. Ngay cả những người trông có vẻ ngoài dòng chính như Thomas Piketty trong 『Tư bản thế kỷ XXI』 cũng giả định tăng trưởng tiếp diễn mãi mãi
    Vì vậy, đây không hẳn là phê phán Liu, mà gần hơn là phê phán các đối tượng mà Liu chủ yếu nhắm tới
  • Liên Hợp Quốc đã nhiều lần hạ dự báo dân số tối đa, và hiện nay đỉnh dân số được dự kiến là 10 tỷ người
  • Việc dùng năng lượng gấp 20.000 lần con người hiện nay cho thấy giả định rằng tăng trưởng và sử dụng năng lượng không tách rời nhau absurd đến mức nào. Tôi thậm chí không tưởng tượng được trên Trái Đất có thể làm gì với lượng điện như vậy. Có lẽ là mỗi ngày lên chiếc 737 của tôi bay sang một thành phố khác?
    Nếu là nhân loại tiến ra không gian thì có thể dùng mức điện đó, nhưng nếu sống trong không gian thì không còn là một phần của sinh quyển Trái Đất nữa

• Tôi không biết tác giả có ý thức được điều đó hay không, nhưng thực ra bài viết không nói về tính bền vững của điện thủy triều, mà đang nói rằng giả định tăng trưởng theo cấp số nhân điên rồ đến mức nào. Điều này trở nên rõ ràng khi nhìn vào ý nghĩa của mức tăng trưởng 2% mà bài viết giả định
  Năm 2008, mức tiêu thụ năng lượng toàn cầu được ước tính là 474 exajoule. Tổng năng lượng Trái Đất nhận được từ Mặt Trời trong một năm là khoảng 5 triệu exajoule, và chỉ một phần trong đó đến được bề mặt. 5 triệu lớn hơn 474 rất nhiều. Nhưng nếu chỉ duy trì mức tăng trưởng có vẻ modest là 2% mỗi năm, như giai đoạn 1980–2006, thì chưa đầy 500 năm nữa mức tiêu thụ năng lượng sẽ bằng con số 5 triệu exajoule đó
  Nghĩ thử mà xem, nếu mức tăng tiêu thụ năng lượng tiếp tục với tốc độ hiện nay, sau 500 năm chúng ta hoặc sẽ đang dùng toàn bộ năng lượng Mặt Trời mà Trái Đất nhận được, tức là không còn phần nào cho sinh quyển, hoặc đã tìm ra một công nghệ kỳ diệu nào đó sản xuất 5 triệu exajoule mỗi năm. Ngay cả nếu có công nghệ kỳ diệu đó, lượng nhiệt bổ sung ấy sẽ thải đi đâu? Về cơ bản chẳng khác nào đặt một Mặt Trời thứ hai lên Trái Đất và nướng chín chúng ta
  Các con số trên được sao chép từ một bài viết năm 2010 nên có thể hơi cũ. Nhưng gần đây Sabine Hossenfelder cũng đã làm một video về thang thời gian tương tự, tức vấn đề đại dương sôi trong vòng 400 năm: https://www.youtube.com/watch?v=9vRtA7STvH4

  • Việc nhân loại cần đến mức năng lượng đó rõ ràng nghe có vẻ absurd, nhưng vào năm 1960 thì CPU 100 tỷ transistor chắc hẳn cũng trông như điều không thể
    Vài trăm năm nữa, các nhà khảo cổ Internet có thể sẽ tìm thấy bình luận này như một trong những dấu hiệu ban đầu của cuộc khủng hoảng năng lượng toàn cầu sắp đến. Giống như cách ngày nay chúng ta nhìn mẩu tin “Coal Consumption Affecting Climate” trên Rodney & Otamatea Times năm 1912 vậy[0]
    Rồi họ cũng sẽ tìm thấy bình luận này…
    [0] https://paperspast.natlib.govt.nz/newspapers/rodney-and-otam...
  • Việc sử dụng năng lượng của con người sẽ không tiếp tục tăng theo cấp số nhân trong 500 năm tới
    Dân số thế giới được dự đoán sẽ đạt đỉnh ở mức cao hơn hiện nay khoảng 30% rồi sau đó giảm trở lại. Có lẽ có thể duy trì ở khoảng 7 tỷ người. Để sống thực sự hạnh phúc dường như cần khoảng 200GJ mỗi người[1], vậy hãy giả định 300GJ mỗi người
    Ngay cả ở mức bền vững, 2.000EJ mỗi năm cũng đủ để sống hạnh phúc. Theo các con số ở trên, con số đó chưa đến 1% năng lượng mà Mặt Trời cung cấp
    [1] https://esajournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ecs2...
  • Nếu mức tiêu thụ năng lượng toàn cầu năm 2008 là 474 exajoule, thì nếu tôi tính đúng, nó tương đương khoảng 40.000kcal mỗi người mỗi ngày, tức khoảng 15 lần năng lượng chuyển hóa của một người trưởng thành trung bình
    Tôi đang cân nhắc xem như vậy là nhiều hay không. Một mặt, không thể nói chắc là quá nhiều. Tỷ lệ này không có giới hạn trên nghiêm ngặt, và năng lượng chuyển hóa của con người chỉ là một mẫu số tùy ý. Dù vậy, diễn giải rất thô thì có thể xem rằng trung bình mỗi ngày chúng ta tiêu thụ sản phẩm lao động của 15 người
    Tất nhiên phân bố rất lệch. Tỷ lệ đối với người Mỹ hoặc người châu Âu trung bình có lẽ còn lớn hơn nhiều
    Nó cũng cho thấy cuộc sống của chúng ta trung bình gilded đến mức nào. Trước Cách mạng Công nghiệp, gần như toàn bộ năng lượng là sức cơ bắp, nên điều này giống như mỗi người sống đều có 15 người hầu quay máy phát điện cho mình. Một phần của con số này có thể là các nhà cung cấp dịch vụ thật sự sống nhờ thực phẩm do nông nghiệp cơ giới hóa sản xuất
    Liệu con số này có giới hạn trên về mặt logic không? Nếu nguồn cung đủ lớn, có lượng năng lượng nào mà chúng ta không thể sử dụng không? Suy cho cùng, mọi năng lượng chúng ta sản xuất đều được dùng cho con người, nên tiêu thụ năng lượng cũng có thể được xem là thước đo nhu cầu năng lượng của con người
    Nhưng điều đó cũng không hoàn toàn đúng. Rất nhiều năng lượng bị lãng phí. Tôi tự hỏi trong con số này có bao nhiêu phần là quần áo đi thẳng từ nhà máy ra bãi chôn lấp, điều hòa bật suốt đêm, động cơ kém hiệu quả và lưu trữ năng lượng
    Không có kết luận cụ thể nào, nhưng tôi thấy đây là một tỷ lệ thú vị
  • Phép ngoại suy tuyến tính đơn giản là vô dụng. Nhìn vào mức tiêu thụ năng lượng bình quân đầu người của Mỹ, nó đã đi ngang hoặc giảm trong 50 năm qua. Các khu vực khác trên thế giới nhiều khả năng cũng sẽ đi theo khi phát triển. Tăng dân số có lẽ cũng tương tự
    http://insideenergy.org/wp-content/uploads//2017/01/historic...
    Nguồn:
    https://insideenergy.org/2017/01/12/energy-explained/
  • Nếu lập luận “vòng quay của Trái Đất sẽ bị khóa thủy triều với Mặt Trăng trong khoảng 1000 năm nữa” dựa trên tăng trưởng theo cấp số nhân không giới hạn, thì nó còn không đạt mức bài tập trung học, chứ đừng nói là công trình của người có bằng tiến sĩ. Cảm ơn vì đã giúp tôi tiết kiệm thời gian đọc

• Câu “mức tăng trưởng 2% trong tiêu thụ năng lượng toàn cầu nên là một giả định thận trọng” có một manh mối quan trọng. Bài viết giả định rằng tiêu thụ năng lượng tiếp tục tăng theo cấp số nhân để có được mốc thời gian làm cạn kiệt năng lượng quay của Trái Đất trong vòng 1000 năm

  • Có lẽ đúng là phải như vậy. Chúng ta đã thấy rằng nếu chiếc bánh không lớn lên, mọi người bắt đầu đánh nhau một cách bạo lực để tăng phần của mình

• Điều nổi bật là giả định tăng trưởng hàm mũ không giới hạn 2% mỗi năm. Đây là một sai lầm khổng lồ. Kiểm tra nhanh thì 1.02^1031 = 735,829,316. Tôi chắc chắn rằng khi dân số tăng lên và mức sống của mọi người được cải thiện, chúng ta sẽ dùng nhiều năng lượng hơn hiện nay rất nhiều. Nhưng dù vậy con số này vẫn quá lớn. Ở quy mô đó, tôi cũng không rõ toàn bộ năng lượng sẽ phải đi đâu. Dùng để tạo ra khối lượng hay vật thể chăng?
  Ngay cả nếu tiêu thụ năng lượng đạt đỉnh chỉ sau 250 năm nữa, thì cũng chưa tới 150 lần mức tiêu thụ hiện tại. Tôi chưa tính thử, nhưng dám nói rằng trong trường hợp này nó sẽ giúp hành tinh này có thêm vài năm nữa.

  • Vì tò mò, tôi tính ngược lại với giả định 1000 năm trước cũng tăng trưởng 2%
    Năm 2017, thế giới đã dùng 9,717 tỷ tấn quy đổi theo dầu. Áp tốc độ tăng trưởng này vào thì năm 986, cả thế giới đã dùng lượng tương đương 13 tấn dầu, tức 515,84 triệu BTU
    Ở Mỹ, một hộ gia đình có thu nhập hằng năm dưới 20.000 USD và dùng gỗ làm nhiên liệu sưởi chính sẽ dùng 50 triệu BTU gỗ mỗi năm
    Có thể tranh luận về các con số chi tiết, nhưng việc một thế giới 390 triệu dân chỉ dùng nhiên liệu tương đương khoảng 10 hộ gia đình thì có vẻ hơi thấp

• Chẳng phải thủy triều dù sao cũng tiêu tán một lượng lớn năng lượng đó một cách tự nhiên sao? Ví dụ nhìn sóng ngoài bãi biển đập vào bờ, đó là quá trình năng lượng thủy triều bị tiêu tán thành nhiệt. Nếu đặt turbine vào giữa để trích xuất công hữu ích trước khi nó thành nhiệt, thì cuối cùng nó vẫn sẽ biến thành nhiệt như vốn dĩ thôi, không phải sao?

  • Đúng, thủy triều tiêu tán năng lượng một cách tự nhiên. Nguồn chính của tiêu tán thủy triều là ma sát giữa nước biển chuyển động và đáy biển[1]
    Các máy phát điện thủy triều hiện nay hoạt động bằng cách đặt turbine trong dòng nước chảy, hoặc theo kiểu đập: giữ nước triều lên rồi xả qua turbine khi triều xuống. Tùy thiết kế cụ thể, chúng có thể làm chậm tốc độ dòng hải lưu sau đó chảy trên đáy biển, qua đó giảm năng lượng bị tiêu tán bởi ma sát đáy biển. Nhưng không có gì đảm bảo phần giảm đó sẽ bù cho năng lượng mà máy phát điện thủy triều lấy đi
    Cũng có thể tưởng tượng một dạng phát điện thủy triều khác: phủ toàn bộ đáy biển bằng một chiếc máy chạy bộ khổng lồ. Nước chảy qua kéo bề mặt máy chạy bộ, và dùng nó để phát điện. Có lẽ tổng năng lượng tiêu tán sẽ thấp hơn ma sát đáy biển tự nhiên, nhưng nghe không thực tế lắm
    Dù sao thì tất cả những điều này đều lệch khỏi trọng tâm. Như các bình luận khác đã nói, nếu mức tiêu thụ năng lượng của con người thật sự tăng 2% mỗi năm trong 1000 năm, thì sẽ có những vấn đề lớn hơn nhiều so với việc bị khóa thủy triều với Mặt Trăng
    [1] https://en.wikipedia.org/wiki/Tidal_acceleration#Angular_mom...
  • Trích nguyên văn: “Nếu Trái Đất bị khóa thủy triều với Mặt Trăng một cách tự nhiên thì sẽ mất khoảng 10,468 tỷ năm”
  • Tôi cũng thắc mắc đúng điều đó. Tôi không hiểu lắm việc khai thác một nguồn năng lượng lại có thể tạo ra tổn thất bổ sung vốn dĩ sẽ không xảy ra như thế nào

• Vậy nếu bơm nước lên để khuếch đại thủy triều thì có thể làm Trái Đất quay nhanh hơn và loại bỏ giây nhuận nhỉ

  • Thực tế chuyện như vậy đã từng xảy ra rồi. Tôi nhớ là nước bị giữ trong các hồ chứa ở vùng phía bắc đã làm tốc độ tự quay tăng lên, khiến một số giây nhuận từng bị bỏ qua
  • Để phép tính gọn gàng, ta nên phát điện thủy triều cho đến khi một năm đúng bằng 360 ngày. Thêm nữa là được ngủ thêm 24 phút
  • Tốt hơn nữa là làm Trái Đất chậm lại để một ngày thành 25 giờ, vậy sẽ khớp 1:1 với Sao Hỏa

• Đây giống lỗi cũ kiểu “năm ngoái con tôi cao 2 foot, năm nay cao 3 foot, vậy lúc trưởng thành chắc sẽ cao bằng căn nhà!”

  • https://xkcd.com/605/

• “Dựa trên tốc độ tăng trung bình của tiêu thụ năng lượng thế giới trong 50 năm qua, nếu chỉ lấy 1% tiêu thụ năng lượng thế giới từ năng lượng quay của Trái Đất, Trái Đất sẽ bị khóa thủy triều với Mặt Trăng trong khoảng 1000 năm”
  Điều này vô lý. Tôi đóng bài ngay tại đó. Nhìn các chỗ khác trong thread này, có vẻ họ đã ngoại suy một đường cong tăng trưởng hàm mũ đi qua điểm ngoại lệ là Cách mạng Công nghiệp trong 1000 năm để ra kết quả đó. Đó có thể là lời giải thích
  Nhưng đây không chỉ là một sai sót đơn giản, mà là hoàn toàn điên rồ
  Tìm sơ qua thì động năng quay của Trái Đất có vẻ là 2.1e29J, còn tiêu thụ năng lượng toàn cầu là 22.8TWh mỗi năm. Vì vậy, theo phép tính nhẩm trên giấy, với mức tiêu thụ hiện tại thì chỉ còn… hơn 2 nghìn tỷ năm một chút

• Khá nhiều bình luận ở đây chỉ ra rằng giả định tiêu thụ năng lượng tăng 2% mỗi năm là phi lý
  Vậy nếu hợp lý hơn một chút, giả sử mức sử dụng năng lượng hằng năm ổn định ở mức gấp 5 lần hiện nay, và một cách phi lý là 100% năng lượng đó lấy từ thủy triều thì sao?
  Khi đó sau 1000 năm, tốc độ tự quay sẽ chậm đi bao nhiêu?

  • Theo bài báo, tổng dung lượng năng lượng thủy triều là 10^29J, còn tiêu thụ năng lượng toàn cầu hiện nay là 10^21J mỗi năm, nên nếu chuyển 100% tiêu thụ năng lượng hiện tại sang thủy triều và không tăng thêm chút nào, thì sẽ duy trì được 10^8, tức 100 triệu năm
    Nói cách khác, sau 1000 năm tốc độ tự quay sẽ chậm đi khoảng 0,001%

• Liên quan: https://physics.stackexchange.com/questions/6400/are-tidal-p...
  Lý thuyết này rất thú vị, nhưng tác giả trình bày quá chắc chắn so với một tuyên bố lớn như vậy

  • Trong liên kết đó có đoạn: “Động năng quay của Trái Đất khoảng 10²9J, còn thế giới dùng xấp xỉ 10²²J mỗi năm, nên nó có thể cấp điện cho toàn thế giới trong hàng triệu năm trước khi năng lượng quay cạn kiệt”
    Không hiểu sao điện thoại của tôi có ký tự ² nhưng lại không có ^9. Con số đầu tiên nghĩa là 1e29