Nhìn lại chiến lược năng lượng tái tạo của Đức và các hệ quả

Năng lượng tái tạo của CHLB Đức đã trở thành một vấn đề của toàn châu Âu

Hiện nay, tại Đức trên 35% lượng điện tiêu thụ hàng năm đến từ các nhà máy điện gió và mặt trời. Trong nước có hơn 30 nghìn tua bin gió hoạt động với tổng công suất lắp đặt khoảng 60 GW. Ngoài ra, ở Đức có khoảng 1,7 triệu thiết bị năng lượng mặt trời (quang điện) có công suát khoảng 46 GW.

Những con số thật ấn tượng. Tuy nhiên, trong hầu hết các trường hợp, lượng điện thực tế phát được chỉ là một phần của công suất lắp đặt. Trường hợp xấu hơn, vào “những ngày tồi tệ”, việc phát điện có thể giảm xuống gần bằng không.

Ví dụ, năm 2016 có 52 đêm không có gió cho việc sản xuất điện.

Nhìn chung, ngay cả khi tính đến “những ngày tốt lành”, thì công suất trung bình sản xuất điện của các nhà máy điện gió và năng lượng mặt trời ở Đức chỉ đạt khoảng 17% công suất lắp đặt. Qua đó rút ra bài học rằng: Nếu bạn muốn có một nguồn cung cấp điện ổn định và an toàn, bạn sẽ cần các nguồn điện dự phòng. Hơn nữa, những nguồn dự phòng đó phải được kích hoạt trong thời gian ngắn hạn để nhanh chóng bù đắp thâm hụt sản xuất điện do sự ngừng hoạt động của các nhà máy điện gió, hoặc điện mặt trời.

Đất nước càng sử dụng nhiều năng lượng mặt trời và năng lượng gió thì càng cần nhiều năng lực dự trữ điện năng. Vào “những ngày tồi tệ”, các nguồn dự trữ này phải đáp ứng cung cấp tới 100% nhu cầu điện năng của đất nước. Và vào “những ngày tốt lành”, các nguồn dự phòng sẽ được sử dụng ít hơn, hoặc thậm chí là tắt - tức là tạm dừng hoạt động.

Nhưng điều này cũng sẽ dẫn đến hiệu quả kinh tế thấp.

CHLB Đức cần các hệ thống lưu trữ năng lượng

Về mặt lý thuyết, một nguồn điện dự phòng lý tưởng là lưu trữ điện dư thừa từ các tua bin gió và nhà máy điện mặt trời. Và sau đó sẽ sử dụng năng lượng lưu trữ trong trường hợp cần thiết. Đáng tiếc rằng, điện năng là một “mặt hàng” phức tạp, do vậy việc lưu trữ cực kỳ tốn kém.

Đến thời điểm hiện tại, giải pháp hiệu quả nhất đang có là các nhà máy thủy điện tích năng, với chu trình hoạt động khép kín - Có nghĩa là trong thời gian dư thừa điện năng, nước được bơm vào bể chứa phía trên và khi thiếu điện, nước sẽ chảy ngược xuống phía dưới, làm quay các máy phát để phát điện trở lại.

Tuy nhiên, cần phải nói rằng, với công nghệ như vậy, khoảng 25% - 30% điện năng sẽ bị hao hụt. Đương nhiên, chi phí xây dựng và vận hành các công trình tích năng như vậy sẽ làm tăng chi phí thực tế cho việc cung cấp điện. Ngoài ra, các công trình này còn chiếm một diện tích lớn.

Một nghiên cứu năm 2014 của Bộ Năng lượng Bavaria cho biết: Các nhà máy thủy điện tích năng như vậy là giải pháp bất lợi về mặt kinh tế. Sẽ tốt hơn nhiều nếu sử dụng tài nguyên hiện có của các hồ chứa nước sẵn có ở Na Uy và Thụy Điển. Ở đó, công suất của các máy bơm có thể được mở rộng đáng kể và những cơ sở mới sẽ được xây dựng với chi phí thấp hơn nhiều.

Mặc dù vậy, để thực hiện được kế hoạch này đòi hỏi phải có hệ thống đường dây tải điện đi qua khoảng cách dài giữa nước Đức và các quốc gia, bằng cách bổ sung các đường dây cao thế.

Nhưng câu hỏi đặt ra là: Liệu có bên nào muốn chi trả cho những chi phí này?

Đức sẽ không thể từ bỏ năng lượng truyền thống

Ngày nay, để đảm bảo công suất cơ sở (công suất chạy nền) ổn định, nước Đức buộc phải dựa vào các nhà máy nhiệt điện than, khí đốt, một số ít nhà máy điện hạt nhân, cũng như nhập khẩu điện từ các nước châu Âu khác. Phần lớn điện nhập khẩu của Đức là từ Pháp (nơi có khoảng 75% điện năng được sản xuất tại các nhà máy điện hạt nhân) và từ Thụy Điển (nơi các nhà máy điện hạt nhân sản xuất 40% điện năng trên tổng thể). Trong những “ngày tồi tệ”, Đức khó có thể làm gì nếu không có những nguồn cung cấp này.

Còn vào những “ngày tốt lành”, nước Đức làm tràn ngập phần còn lại của châu Âu bằng điện năng dư thừa từ các cơ sở năng lượng mặt trời và năng lượng gió của mình, với mức giá bán (phá giá). Do đó, Đức đã biến sự bất ổn của năng lượng tái tạo của mình thành vấn đề chung của toàn châu Âu. Cơ quan Năng lượng Đức (DENA) đã công bố một kịch bản dài hạn cho việc sản xuất điện ở Đức. Kịch bản dựa trên giả định rằng: Vào năm 2050, các nguồn tái tạo sẽ chiếm 80% tổng mức tiêu thụ điện.

DENA cũng đã đi đến kết luận rằng: Để đảm bảo cung cấp điện ổn định, Đức vẫn cần phải duy trì 61 GW công suất truyền thống để “dự trữ”. Trong lúc đó, hệ thống lưu trữ năng lượng (thuỷ điện tích năng, pin, ắc quy…) sẽ chỉ đảm bảo cung cấp chỉ 9% công suất dự trữ cần thiết.

Chính phủ Đức đã cam kết đóng cửa tất cả các nhà máy điện hạt nhân trong nước, cũng như loại bỏ tất cả các nhà máy điện than. Kết quả là, Đức chỉ có hai nguồn năng lượng truyền thống là dầu nhiên liệu và khí đốt tự nhiên. Khí đốt tự nhiên tất nhiên là tốt hơn, vì nó thải ra ít hơn 50% CO2 trong quá trình đốt so với dầu nhiên liệu.

Đức sẽ phải nghiêm túc tổ chức lại hệ thống lưới điện của mình

Phần lớn thời gian, các nhà máy nhiệt điện dự trữ sẽ cung cấp công suất tối thiểu và giải phóng một lượng không nhiều khí CO2 vào khí quyển. Điều này tốt cho môi trường, nhưng không phải là phương án sử dụng trang thiết bị, cơ sở hạ tầng và lao động một cách hiệu quả. Và, do đó, sẽ không hấp dẫn cho các nhà đầu tư.

Việc duy trì sự ổn định của lưới điện Đức và sự tích hợp đồng thời của hàng chục ngàn nguồn năng lượng không ổn định được phân phối trên cả nước là một vấn đề kỹ thuật rất lớn và nghiêm túc. Điều này có nghĩa rằng: Cần cấp thiết tổ chức lại hầu hết hệ thống truyền tải và phân phối điện, những hệ thống đã được thiết kế và xây dựng để hoạt động ở những chế độ hoàn toàn khác.

Rõ ràng, nỗ lực chuyển sang các nguồn năng lượng tái tạo làm cơ sở cho hệ thống năng lượng của Đức  (Kế hoạch Energiewende) đã làm giảm đáng kể hiệu quả kinh tế của đất nước. Giá điện liên tục tăng, cũng như thuế và phí, phản ánh chi phí thực sự của các chính sách của chính phủ.

Nhân dân Đức phản đối kế hoạch Energiewende

Đặc biệt, ở nước Đức, chính các tổ chức môi trường và công chúng đang gia tăng sự phản đối đối việc thực hiện Kế hoạch Energiewende. Theo họ, 30 nghìn tua bin gió khổng lồ gây nguy hiểm thực sự cho môi trường.

Mọi người không muốn sống gần những cối xay gió khổng lồ vì tiếng ồn liên tục và có thể là bức xạ siêu âm nguy hiểm. Ngoài ra, tai nạn có thể xảy ra trên các tua bin, các cánh quạt bị hỏng, bị vỡ ra, sẽ rơi vào và phá hủy các ngôi nhà nông thôn. Và đừng quên, còn có rất nhiều những con chim liên tục đâm vào những cánh quạt của tua bin gió và chết.

Năng lượng mặt trời gặp ít sự phản đối hơn ở Đức, phần lớn là do chỉ mới có một vài tổ hợp năng lượng mặt trời quy mô lớn được xây dựng ở nước này. Hầu hết các cơ sở năng lượng mặt trời hiện tại là pin mặt trời trên mái nhà.

Khi đặt tầm nhìn tổng thể lên tất cả những vấn đề được đề cập ở trên, một câu hỏi đơn giản được đặt ra: Có ý nghĩa hay không việc rời khỏi mô hình cung cấp điện năng truyền thống đã được chứng minh qua thực tế?

LÊ ANH TUẤN, TRƯƠNG VĂN KHÁNH NHẬT, TRẦN THỊ KIM OANH (VINATOM)