Tình hình phát triển và xu hướng tiếp cận mới của phân ngành điện gió ngoài khơi

Equinor rời Hà Nội - Bàn tính khả thi và giải pháp cấp bách cho điện gió ngoài khơi Việt Nam Như chúng ta đã biết, sau Orsted (Đan Mạch), Equinor (Na Uy) đã xác nhận hủy kế hoạch đầu tư điện gió ngoài khơi tại Việt Nam. Thông tin Equinor đóng cửa Văn phòng đại diện tại Hà Nội đã gây ra nhiều suy nghĩ về tính khả thi của điện gió ngoài khơi của chúng ta. Từ sự kiện này, Tạp chí Năng lượng Việt Nam có một vài bình luận, kèm theo giải pháp tháo gỡ các bế tắc trong hoạt động đầu tư điện gió của nước ta hiện nay.

Tình hình phát triển và mục tiêu hướng tới:

Sự chuyển dịch sang năng lượng bền vững đòi hỏi phải mở rộng nhanh chóng việc sản xuất điện từ năng lượng tái tạo. Trong Kịch bản 1,5°C của Cơ quan Năng lượng Tái tạo Quốc tế - IRENA (Kịch bản về chuyển dịch năng lượng nhằm đạt mục tiêu giới hạn độ tăng nhiệt độ toàn cầu ở dưới mức 1,5°C so với thời kỳ tiền công nghiệp), tỷ lệ năng lượng tái tạo trong cơ cấu sản lượng điện sẽ tăng từ 28% vào năm 2020 lên hơn 90% vào năm 2050. Về công suất phát điện, với mốc cơ bản là năm 2020, năng lượng tái tạo dự kiến sẽ tăng gấp 4 lần (11.174 GW) vào năm 2030 và gấp 12 lần (33.216 GW) vào năm 2050 [1].

Quá trình chuyển đổi năng lượng dự kiến sẽ có đóng góp quan trọng của điện gió ngoài khơi. Với ưu điểm về nguồn gió mạnh mẽ và ổn định, điện gió ngoài khơi hứa hẹn cung cấp một nguồn điện sạch, dồi dào và bền vững.

Theo báo cáo của IRENA: Công suất lắp đặt tua bin điện gió ngoài khơi toàn cầu đã tăng gấp 20 lần trong giai đoạn 2010-2022 lên 63,2 GW, cho thấy sự tăng trưởng vượt bậc của ngành. Đồng thời, những sáng tạo và cải tiến về công nghệ đã dẫn đến mức giảm chi phí sản xuất điện tới 59% của điện gió ngoài khơi trong giai đoạn 2010-2022 (Hình 1) [2].

Hình 1: Chi phí sản xuất điện bình quân các dự án điện gió ngoài khơi giai đoạn 2000-2022. (Nguồn IRENA).

Để đáp ứng mục tiêu của Kịch bản 1,5°C, công suất lắp đặt điện gió ngoài khơi cần tăng lên đáng kể, đạt 494 GW vào năm 2030 và 2.465 GW vào năm 2050 (Hình 2), tạo ra khoảng 40% tổng sản lượng năng lượng gió vào năm 2050. Mục tiêu này được đánh giá là khó đạt được với tốc độ phát triển hiện tại, cũng như với các hạn chế về chuỗi cung ứng mà ngành này đang phải đối mặt.

Bên cạnh đó, sự phát triển của điện gió ngoài khơi hiện nay hầu hết tập trung ở châu Âu và Trung Quốc, trong khi đó, để đảm bảo một quá trình chuyển đổi năng lượng toàn diện, công bằng, các nền kinh tế mới nổi khác cũng cần tăng cường tham gia vào việc khai thác, phát triển điện gió ngoài khơi - nhận định của IRENA [3].

Hình 2: Công suất lắp đặt điện gió ngoài khơi toàn cầu và dự báo tới năm 2030, 2050. (Nguồn IRENA).

IRENA nhận diện một số thách thức mà điện gió ngoài khơi cần vượt qua để thúc đẩy quá trình chuyển đổi năng lượng như sau:

1. Hạn chế về địa điểm triển khai các dự án lớn và có tính bền vững.

2. Cần đẩy nhanh quy trình cấp phép để tăng tốc độ triển khai dự án.

3. Tình trạng lạm phát kéo dài và chi phí vốn bình quân ngày càng tăng.

4. Chênh lệch giữa giá đấu thầu và chi phí thực tế.

5. Chi phí tăng trên toàn chuỗi giá trị, đặc biệt là từ ngành thép.

6. Thiết kế tua bin ngày càng lớn làm nảy sinh các vấn đề về độ tin cậy.

Lĩnh vực cần ưu tiên và hành động cụ thể để phát triển điện gió ngoài khơi:

Với những mục tiêu đầy tham vọng và nhiều thách thức cần phải vượt qua, việc đặt ra những lĩnh vực cần ưu tiên kèm theo những hành động cụ thể là rất quan trọng để thúc đẩy sự phát triển của điện gió ngoài khơi. IRENA đề xuất một số lĩnh vực để các quốc gia tham khảo về quản lý vĩ mô, cơ chế, chính sách, cơ sở hạ tầng, sản xuất hydro, phát triển bền vững (Hình 3) [3].

Hình 3: Những lĩnh vực cần ưu tiên để phát triển điện gió ngoài khơi. (Nguồn: IRENA).

Về mặt quản lý vĩ mô, việc tăng cường hợp tác, nghiên cứu chung và chia sẻ kinh nghiệm, cùng với việc khai thác tối đa thế mạnh của từng bên, sẽ đóng góp tích cực vào sự phát triển của ngành điện gió toàn cầu. Đồng thời, các nhà hoạch định chính sách cần nâng cao hiểu biết về công nghệ và tích cực tham gia vào các diễn đàn, hội nghị quốc tế dành cho lãnh đạo, nhằm thúc đẩy sự đổi mới và phối hợp trên phạm vi toàn cầu.

Về cơ chế, chính sách, việc đặt ra các mục tiêu dài hạn kèm theo chiến lược giảm chi phí cho các dự án điện gió ngoài khơi là vô cùng quan trọng. Bên cạnh đó, các cơ chế hỗ trợ (như giá FIT, đấu thầu, hợp đồng mua bán điện…) là những giải pháp hiệu quả để thúc đẩy tăng trưởng trong lĩnh vực này. Việc đơn giản hóa quy trình cấp phép thông qua cơ chế một cửa tại các cơ quan hành chính, cùng với việc quy định rõ ràng về thời gian xử lý, sẽ giúp đẩy nhanh tiến độ thực hiện dự án.

Ngoài ra, cần nhanh chóng xây dựng và áp dụng các quy định về sử dụng không gian biển, nhằm tạo điều kiện phát triển cho các dự án.

Về công nghệ và hạ tầng, nhiều thành phần của điện gió ngoài khơi vẫn đang được tiếp tục nghiên cứu, với mức độ trưởng thành về mặt công nghệ khác nhau. Hệ thống móng, neo và các cơ sở hạ tầng lưới điện (ví dụ như điện cao áp một chiều - HVDC) là những thành phần được tập trung nghiên cứu. Với sự mở rộng liên tục của ngành điện gió ngoài khơi, cần tăng cường đầu tư để hiện thực hóa các dự án với quy mô lớn hơn. Đầu tư vào hạ tầng cảng và nâng cao năng lực cho đội ngũ vận hành cũng là những yếu tố thúc đẩy phát triển ngành. Thêm vào đó, việc tiêu chuẩn hóa và chứng nhận quốc tế là cần thiết nhằm nâng cao chất lượng dự án.

Hoạt động sản xuất hydro có thể được kết hợp với điện gió ngoài khơi, nhất là ở gần các trung tâm tiêu thụ hydro. Một số viện nghiên cứu, ví dụ tại Canada và Đức, đang triển khai thử nghiệm một số dự án sản xuất hydro xanh từ điện gió ngoài khơi móng nổi. Vấn đề về các yếu tố tối ưu để sản xuất và vận chuyển hydro lên bờ một cách an toàn cần được tiếp tục nghiên cứu.

Việc thúc đẩy quá trình chuyển đổi năng lượng cần song hành với cam kết đảm bảo tính bền vững. Các tác động môi trường cần được đánh giá kỹ lưỡng, dựa trên dữ liệu được thu thập liên tục và công khai, minh bạch. Phát triển điện gió ngoài khơi phải gắn kết chặt chẽ với ngành thủy sản, thông qua việc hợp tác ngay từ giai đoạn lập dự án, đảm bảo sự trao đổi thông tin tích cực và chia sẻ dữ liệu thường xuyên giữa hai bên.

Đóng góp từ điện gió ngoài khơi (móng nổi):

Điện gió ngoài khơi dự kiến sẽ đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển đổi năng lượng đến năm 2050, nhưng tốc độ triển khai hiện tại cần được tăng đáng kể để tuân thủ Kịch bản 1,5°C. Các hệ thống điện gió ngoài khơi móng cố định hiện đang chiếm ưu thế, phần lớn nhờ vào tính cạnh tranh về chi phí so với điện gió móng nổi. Tuy nhiên, hệ thống móng nổi đang dần thu hút sự quan tâm và có tiềm năng to lớn để đưa điện gió ngoài khơi lên vị trí tiên phong trong quá trình chuyển đổi. Công nghệ này cho phép khai thác nhiều hơn các nguồn tài nguyên gió dồi dào ở độ sâu lớn hơn (ít nhất gấp bốn lần so với điện gió cố định). Móng nổi mang lại sự linh hoạt hơn trong việc lựa chọn các địa điểm có tốc độ gió cao, đồng thời đảm bảo tác động xã hội và môi trường ở mức thấp (do các trang trại điện gió nổi thường được đặt ở vùng nước sâu).

Dữ liệu phân tích bằng sáng chế về các công nghệ điện gió ngoài khơi cho thấy điện gió nổi đang được tập trung nghiên cứu, với trọng tâm được đặt vào hệ thống móng và neo. Trung Quốc, Mỹ, Đan Mạch, Đức và Nhật Bản là những quốc gia dẫn đầu về sáng tạo trong lĩnh vực này. Xu hướng nghiên cứu tập trung vào các thiết kế mới và vật liệu tiêu tốn ít tài nguyên hơn (Hình 4).

Hình 4: Những xu hướng sáng tạo trong phát triển điện gió ngoài khơi. (Nguồn IRENA).

Tạo ra sự liên kết giữa các ngành sản xuất năng lượng:

Điện gió ngoài khơi có tiềm năng liên kết mạnh mẽ với các ngành khác, các lĩnh vực đang được nghiên cứu bao gồm sản xuất điện kết hợp với điện mặt trời nổi và sản xuất hydro ở gần các trung tâm tiêu thụ. Năng lượng từ hydro được dự báo sẽ đóng góp khoảng 14% tiêu thụ năng lượng vào năm 2050, trong đó 94% hydro này sẽ là hydro xanh (Hình 5). Sản xuất hydro xanh bằng công nghệ điện phân nước sử dụng điện từ các trang trại gió ngoài khơi có những ưu điểm nổi bật như: Hệ số công suất lớn của điện gió ngoài khơi, cơ chế hỗ trợ về tài chính cho cả điện gió ngoài khơi và sản xuất hydro xanh, nhiều đơn vị tiêu thụ hydro nằm ở các khu vực ven biển [2].

Hình 5: Nhu cầu hydro bằng phương pháp điện phân tăng mạnh tạo cơ hội cho đóng góp của điện gió ngoài khơi. (Nguồn IRENA).

Điện gió ngoài khơi, mà điển hình là công nghệ móng nổi đang phát triển nhanh chóng tạo ra cơ hội đẩy nhanh quá trình chuyển đổi năng lượng. Việc khai thác nguồn năng lượng gió khổng lồ ngoài đảm bảo an ninh năng lượng còn kết nối chặt chẽ với các ngành công nghiệp khác như sản xuất hydro xanh. Sự liên kết này tạo ra một hệ sinh thái giữa các công nghệ ít phát thải, góp phần xây dựng hệ thống năng lượng sạch và phát triển bền vững./.

THỤC HIỆN: HOÀNG NGHĨA - PECC2

Nguồn tham khảo:

1. IRENA. 2023. World Energy Transitions Outlook 2023: 1.5°C Pathway. www.irena.org/Publications/2023/Jun/World-Energy-Transitions-Outlook-2023

2. IRENA. 2024. The Role of Offshore Wind in the Energy Transition.

https://www.irena.org/Digital-content/Digital-Story/2024/Jul/The-Role-of-Offshore-Wind-in-the-Energy-Transition

3. IRENA. 2024. Floating offshore wind outlook

https://www.irena.org/Publications/2024/Jul/Floating-offshore-wind-outlook