Năng lượng gió ngoài khơi: Tiềm năng và triển vọng

Tổng quan thống nhất về giá trị tiềm năng điện gió ngoài khơi của Việt Nam

Tổng quan thống nhất về giá trị tiềm năng điện gió ngoài khơi của Việt Nam

TS. NGUYỄN MẠNH HIẾN - HỘI ĐỒNG KHOA HỌC TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM

Không giống như cách sử dụng điển hình của thuật ngữ "ngoài khơi" trong ngành công nghiệp hàng hải, điện gió ngoài khơi bao gồm các khu vực nước ven bờ như: Hồ, vịnh hẹp và các khu vực ven biển (như trang trại gió đầu tiên của Việt Nam công suất 99 MW tại Bạc Liêu) cũng như các khu vực nước sâu hơn. Tốc độ gió ngoài khơi cao hơn đáng kể so với vị trí tương đương trên đất liền do không có chướng ngại vật như rừng, núi hoặc các chướng ngại vật khác do con người tạo nên.

Tiềm năng kỹ thuật của tài nguyên gió ngoài khơi phụ thuộc vào tốc độ gió trung bình và độ sâu của nước, vì chỉ có thể tạo ra điện từ các nguồn gió ngoài khơi nơi các tua bin có thể neo đậu cố định.

Hiện nay, các tua bin gió ngoài khơi có móng cố định có thể được lắp đặt ở độ sâu khoảng 50 mét. Với khu vực nước sâu trên 50 m đến 1 km, do neo đậu cố định, hoặc không kinh tế, hoặc không khả thi về mặt kỹ thuật, nên yêu cầu sử dụng các tua bin móng nổi và dự án gió loại này được gọi là trang trại gió nổi ngoài khơi (Offshore floating wind power farm).

Dựa trên phân tích về độ nước sâu khả thi và tốc độ gió trên 7 m/s, người ta ước tính rằng có hơn 17 terawatt (TW), hoặc 17.000 GW tiềm năng kỹ thuật gió ngoài khơi chỉ ở 50 quốc gia được nghiên cứu (không bao gồm hầu hết các quốc gia OECD như Úc, Nhật Bản, Hoa Kỳ, hoặc Tây Âu). Các quốc gia được thiên nhiên ưu đãi như Argentina và Trung Quốc có tiềm năng gần như 2 TW và 3 TW, minh họa cho tiềm năng lớn về gió ngoài khơi ở những địa điểm như vậy.

Điện gió ngoài khơi đang phát triển mạnh mẽ. Theo nghiên cứu của các chuyên gia năng lượng quốc tế, tính đến hết năm 2019, toàn thế giới có 29 GW (trong đó 3 nước dẫn đầu là Vương quốc Anh chiếm gần 10 GW, Đức gần 7,5 GW, Trung Quốc gần 7,0 GW) điện gió ngoài khơi, tăng 26%/năm so với năm 2016 với  gần 14,5 GW.

Hiện nay, phần lớn các dự án điện gió trên bờ và ngoài khơi quy mô lớn đang được lắp đặt với các tua bin  trục ngang, nhưng tua bin gió trục đứng đã được đề xuất sử dụng cho các công trình ngoài khơi.

Nhờ được lắp đặt ngoài khơi và trọng tâm thấp hơn, về nguyên tắc, những tua bin này có thể được chế tạo với công suất thiết kế được dự kiến đến 20 MW, lớn hơn nhiều công suất lớn nhất của tua bin trục ngang hiện có là 8,25 MW. Điều này có thể cải thiện tính kinh tế về quy mô của các trang trại gió ngoài khơi. Tuy nhiên, hiện tại không có cuộc trình diễn quy mô lớn nào về công nghệ này.

Dự án điện ngoài khơi có quy mô lớn nhất thế giới tính đến thời điểm này là Trang trại gió Hornsea, mới hoàn thành xây dựng trong năm 2020, tại Vương quốc Anh có công suất 1.218 MW (174 tua bin công suất 7 MW của Siemens). Các dự án khác đang trong giai đoạn lập kế hoạch, bao gồm: Ngân hàng Dogger ở Vương quốc Anh, với 4,8 GW và Greater Changhua ở Đài Loan với 2,4 GW.

Chi phí phát điện của các dự án điện gió ngoài khơi trong những năm trước cao hơn so với sản xuất điện gió trên đất liền, nhưng chi phí đã giảm nhanh chóng trong những năm gần đây và xuống còn 78 đô la/MWh (7,8 UScent/kWh) vào năm 2019 và xu thế này còn đang tiếp diễn.

Có thể thấy, tại châu Âu, điện gió ngoài khơi đã cạnh tranh về giá với các nguồn điện thông thường kể từ năm 2017. Bởi vậy mà năng lượng gió ngoài khơi tại đây đã tăng hơn 30% mỗi năm trong những năm 2010. Tính đến năm 2020, điện gió ngoài khơi đã trở thành một phần quan trọng trong sản xuất điện ở Bắc Âu, mặc dù nó vẫn chiếm chưa đến 1% tổng sản lượng điện thế giới.

Việt Nam có chiều dài bờ biển hơn 3.000 km, tổng diện tích phần nội thủy và một phần lãnh hải, chưa bao gồm vùng đặc quyền kinh tế tính từ đường Cơ sở quốc gia theo tuyên bố Luật Biển 1982, với tốc độ gió trên 8m/ giây là hơn 188 ngàn km² (đã loại trữ diện tích bảo tồn) tạo nên tiềm năng điện gió ngoài khơi rất lớn, tới 942 GW, trong đó 466 GW thuộc vùng nước sâu từ 60 m trở lên (thích hợp đối với các trang trại gió nổi ngoài khơi) [3].

Hiện nay, đã có một số dự án điện gió noài khơi quy mô lớn được các nhà đầu tư nước ngoài nghiên cứu, đề xuất phát triển trên vùng biển nước ta như: Dự án công viên gió ngoài khơi tỉnh Bình Định do Tập đoàn PNE của Đức đầu tư 1,5 tỷ USD (chưa rõ quy mô); dự án Thang Long Wind tại khu vực ngoài khơi mũi Kê Gà, tỉnh Bình Thuận với quy mô 3.400 MW, vốn đầu tư khoảng 11,9 tỷ USD do tổ hợp các công ty năng lượng đứng đầu là Tập đoàn Enterprise Energy; dự án La Gàn (ngoài khơi tỉnh Bình Thuận), công suất 3.500 MW, vốn đầu tư hơn 10 tỷ USD do Tập đoàn Copenhagen Infrastructure Partners (CIP - Đan Mạch) đứng đầu.

Các trang trại gió ngoài khơi có tiềm năng gây nóng lên toàn cầu (Global Warming Potential - GWP) rất thấp trên một đơn vị điện năng được tạo ra, tương tự như các trang trại gió trên đất liền.

Các dự án gió ngoài khơi cũng có ưu điểm là hạn chế ảnh hưởng của tiếng ồn và cảnh quan so với các dự án trên đất liền. Hơn nữa, trong một số trường hợp, có bằng chứng cho thấy việc lắp đặt các tua bin gió ngoài khơi đã góp phần phục hồi các hệ sinh thái bị tổn hại do hoạt động của con người tạo nên.

Trong khi ngành công nghiệp gió ngoài khơi đã phát triển vượt bậc trong vài thập kỷ qua, vẫn còn rất nhiều điều không chắc chắn liên quan đến việc xây dựng, vận hành các trang trại gió này ảnh hưởng như thế nào đến động vật biển và môi trường biển. Các mối quan tâm chung về môi trường liên quan đến phát triển gió ngoài khơi bao gồm:

Thứ nhất: Nguy cơ chim biển bị các cánh tua bin gió va phải, hoặc bị di dời khỏi các môi trường sống quan trọng.

Thứ hai: Tiếng ồn dưới nước liên quan đến quá trình lắp đặt ống đơn dẫn động móng đỡ tua bin xuống đáy biển.

Thứ ba:: Sự hiện diện thực tế của các trang trại gió ngoài khơi làm thay đổi hành vi của các loài động vật biển có vú, cá và chim biển với sự thu hút, hoặc tránh né.

Thứ tư: Khả năng phá vỡ môi trường biển gần và xa từ các dự án gió lớn ngoài khơi.

Cần lưu ý rằng, năng lượng gió ngoài khơi là một ngành công nghiệp tương đối mới, chưa có bất kỳ bằng chứng nào về tác động môi trường lâu dài của các hoạt động gió ngoài khơi, cũng như bất kỳ nghiên cứu nào về tác động tích lũy đối với một số hoạt động biển trong cùng một khu vực./.                                                                       

Tài liệu tham khảo:

[1]/ GWEC:  Global Wind Report 2019.

[2]/ DNV.GL: Floating offshore wind emerges on the horizon.

[3]/ Tạp chí Năng lượng Việt Nam: Tổng quan thống nhất về giá trị tiềm năng điện gió ngoài khơi của Việt Nam.