Tài liệu NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TRÊN BIỂN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN TẠI VIỆT NAM

NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TRÊN BIỂN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN TẠI VIỆT NAM TS Dư Văn Toán Viện Nghiên cứu biển và hải đảo, Tổng cục Biển và Hải đảo Việt Nam Tóm tắt Bài viết giới thiệu và đánh giá tổng quan các kết quả nghiên cứu của chính tác giả và một số tác giả khác về việc khai thác sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo (NLTT) trên biển Việt Nam: bức xạ Mặt trời, gió, sóng, thủy triều, sinh khối, nhiệt biển. Đây cũng là một xu thế tất yếu trong chiến lược phát triển kinh tế xanh, một nhiệm vụ khoa học công nghệ được ưu tiên và mang tính chiến lược lâu dài đối với tất cả các quốc gia trên thế giới. Việt Nam có tiềm năng rất lớn về các nguồn năng lượng tái tạo trên biển, tuy nhiên việc khai thác còn hạn chế do chưa có phân vùng và quy hoạch NLTT. Bài viết đánh giá sơ bộ về tiềm năng NLTT trên biển Việt Nam và đề xuất ban đầu về cơ chế chính sách phát triển. Vùng ven biển Việt Nam có tiềm năng rất cao: điện gió ven biển có tiềm năng lớn nhất khoảng 3.000 GW, điện thủy triều có vài GW, điện sóng biển và điện Mặt trời cũng vài GW. Thị trường các công nghệ điện biển Việt Nam có tiềm năng rất lớn. ĐẶT VẤN ĐỀ Ngành công nghiệp điện thế giới hiện nay chủ yếu dựa trên công nghệ nhiệt điện và thủy điện đã mang đến cho nhân loại nền văn minh điện, nhưng cũng đã bộc lộ mặt trái của nó đối với môi trường Trái đất. Với việc đốt cháy nhiên liệu gốc hóa thạch (than đá, dầu nặng), các nhà máy nhiệt điện đã trở thành nguồn phát thải khí nhà kính lớn nhất gây ra biến đổi khí hậu (BĐKH) trên toàn cầu. Công nghệ điện hạt nhân không an toàn và gây ra những hiểm họa phóng xạ như Checnobưn (1986), Fukushima (2011) và để lại tác hại lâu dài cho kinh tế xã hội và môi trường trên toàn cầu. Thế kỷ XXI với chiến lược phát triển bền vững trên toàn cầu, đặc biệt là thời kỳ “phát triển kinh tế xanh” đã bắt đầu chứng kiến những công nghệ mới để sản xuất điện “sạch hơn”, trong đó có sản xuất điện từ các nguồn năng lượng tái tạo vô tận trong tự nhiên hay luôn phát sinh cùng đời sống con người. Đó là những công nghệ sản xuất điện từ nguồn năng lượng tái tạo có trong tự nhiên: gió; sóng biển, thủy triều; Mặt trời; địa nhiệt và nhiệt biển. Trong đó, đã thương mại hóa ở quy mô lớn là những trạm điện gió (đặt trên đất liền, hải đảo hoặc trên biển), trạm điện Mặt trời, trạm điện thủy triều và sóng biển, nhiệt biển. Theo thống kê của Tổ chức Năng lượng Quốc tế (IEA), năm 2004, tổng công suất của các nguồn NLTT trên toàn thế giới là 160 GW (không kể thủy điện lớn), chiếm 4% tổng công suất các nhà máy điện trên toàn cầu, tương đương 1/5 tổng công suất các nhà máy điện hạt nhân trên thế giới, trong đó các nước đang phát triển chiếm 44%, tức là 70 GW. Công nghệ sử dụng NLTT phát triển nhanh nhất thế giới hiện nay là điện Mặt trời đấu nối vào lưới điện quốc gia, có tốc độ tăng trưởng bình quân hàng năm là 60%, bao phủ cho hơn 400 nghìn mái nhà ở Nhật Bản, Đức, Mỹ (2000-2004). Loại nguồn tăng nhanh thứ hai là điện gió, có tốc độ tăng bình quân hàng năm là 28%. Hiện nay, các trang trại điện gió biển với công suất hàng trăm MW đã được hoàn thành tại ven biển Vương quốc Anh, Đan Mạch và nhiều nước khác như Mỹ, Nhật Bản, Trung Quốc, Việt Nam… Đã có 45 nước (2011) xác định chỉ tiêu phát triển NLTT trong nhiều năm tới, bao gồm 25 nước thuộc EU, nhiều bang, thành phố của Mỹ, Canađa và 10 nước đang phát triển. Đa số chỉ tiêu tăng trưởng là 5-30% trong thời gian đến năm 2010-2020. Riêng EU là 21% vào năm 2010. Trung Quốc đặt mục tiêu là 10% tổng công suất vào năm 2010, tương đương 60 GW (hiện nay là 37 GW). Nhà máy điện thủy triều đầu tiên Rance (Pháp), năm 1967 với công suất 240 MW, Sihwa (Hàn Quốc), 2011 với 254 MW. Niu Dilân cũng đang xây dựng nhà máy điện tái tạo 200 MW, ngoài ra còn nhiều các dự án khác tại Anh, Nga, Mỹ, Canađa, Trung Quốc... Hiện nay sự gia tăng phát triển kinh tế của Việt Nam kéo theo nhu cầu điện tiêu thụ gia tăng 15-20% năm, trong khi đó giá dầu, than, khí đốt tăng cao, việc đa dạng hóa nguồn năng lượng cấp điện, trong đó nguồn NLTT trên biển là cần thiết. PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG PHÂN BỐ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TRÊN BIỂN Đây là dạng năng lượng mà nguồn nhiên liệu của nó liên tục được tái sinh từ những quá trình tự nhiên. Mặt trời là một nguồn cung cấp sức nóng, ánh sáng, gió, thủy triều… gần như vô tận cho Trái đất chúng ta. * Năng lượng bức xạ mặt trời Các tấm pin Mặt trời được lắp đặt ở ngoài trời để có thể hứng được ánh nắng tốt nhất từ Mặt trời nên được thiết kế với những tính năng và chất liệu đặc biệt, có thể chịu đựng được sự khắc nghiệt của thời tiết, khí hậu, nhiệt độ… Đây là nguồn năng lượng lớn và vô hạn và gần như hoàn toàn miễn phí cũng như không sản sinh ra chất thải hủy hoại môi trường. Các công trình trên biển, hải đảo có thể ứng dụng được năng lượng bức xạ Mặt trời (BXMT) hiệu quả. Phân bố năng lượng bức xạ Mặt trời trên thế giới: Đứng đầu trong lĩnh vực nghiên cứu khoa học công nghệ, sản xuất và ứng dụng các thiết bị sử dụng và ứng dụng các thiết bị sử dụng năng lượng Mặt trời là các quốc gia như Mỹ, Nhật Bản, Đức, một số nước thuộc khối EU, Ixrael và Trung Quốc. * Năng lượng gió Sự chuyển động của không khí dưới sự chênh lệch áp suất khí quyển tạo ra gió, nên đây cũng là một nguồn năng lượng, nguồn điện vô cùng tận so với đời sống con người. Nguồn: OES, 2011. Hình 2.1. Tổng lượng bức xạ Mặt trời chiếu lên Trái đất vào mùa đông và mùa hè trung bình 10 năm theo số liệu vệ tinh Với ưu điểm là nguồn năng lượng gió không bao giờ cạn và hoàn toàn miễn phí, những máy quay gió cũng như những cánh đồng máy quay gió đã ra đời. Loại hình này cũng không tạo ra chất thải ô nhiễm môi trường và gần như rất thích hợp cho những khu vực xa đô thị, nơi mà lưới điện quốc gia khó có thể vươn tới. Tuy nhiên, giống như năng lượng Mặt trời, loại hình năng lượng này cũng đòi hỏi vốn đầu tư khá cao và lệ thuộc vào tự nhiên. Với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, loại hình năng lượng này đã xuất hiện ở nhiều quốc gia như Đức, Trung Quốc, Tây Ban Nha… và đang là tiềm năng kinh doanh đầy triển vọng. Hiện tại, những nghiên cứu ứng dụng tổng hợp và công nghệ điện gió nối lưới điện chính cũng như dự trữ năng lượng gió dưới một dạng khác đang được tiến hành nhiều nơi, kể cả Việt Nam. Nguồn: OES, 2011; Dư Văn Toán, 2011. Hình 2.2. Những cánh quạt chuyển hóa năng lượng gió Nguồn: OES, 2011; Dư Văn Toán, 2011. Hình 2.3. Phân bố năng lượng gió toàn cầu mùa hè Phân bố mật độ năng lượng gió toàn cầu Phổ biến và có hiệu quả nhất hiện nay trên thế giới là sử dụng năng lượng gió để phát điện. Theo thống kê, tổng công suất điện gió được lắp đặt trên toàn cầu năm 2007 là 94.100 MW, đến tháng 3/2008 đạt con số kỷ lục là 100.000 MW. Có 13 nước đạt mức trên 1.000 MW. Ở châu Âu, tổng công suất điện gió được lắp đặt tính đến năm 2007 là 57.100 MW, chiếm 43% của thế giới; đã lắp mới được 8.600 MW, chiếm 40% tổng công suất lắp mới của thế giới, đây là kỷ lục tăng trưởng lớn nhất của châu Âu, lớn hơn bất kể nguồn năng lượng nào khác. Đức là quốc gia dẫn đầu về điện gió, tổng công suất lắp đặt đến năm 2007 đạt mức 22.200 MW, hơn 7% điện năng được phát từ nguồn điện gió. Mỹ là quốc gia dẫn đầu thế giới về lắp đặt mới điện gió trong năm 2007 với tổng công suất lắp đặt mới là 5.240 MW, chiếm một phần tư tổng công suất lắp mới trên toàn cầu năm 2007. Theo kế hoạch, năm 2009 Mỹ sẽ vượt Đức để vươn lên dẫn đầu thế giới. Trung Quốc nổi lên là nước sớm ban hành Luật Năng lượng tái tạo, tạo ra động lực để phát triển mạnh mẽ các nguồn năng lượng tái tạo, trong đó có điện gió. Tổng công suất điện gió tính đến năm 2007 là 6.050 MW, vượt chỉ tiêu năm 2010 là 5.000 MW. Nhờ Luật Năng lượng tái tạo có hiệu lực từ tháng 1 năm 2006 mà công suất điện gió lắp mới năm 2007 tăng vọt, đạt mức 3.450 MW, tăng 156% so với năm 2006. Năng lượng gió đã trở thành một xu hướng đầu tư có tính thương mại ở khoảng 8-10 quốc gia có tiềm năng năng lượng gió lớn và tốc độ phát triển nhanh như Đan Mạch, Đức, Ấn Độ, Italia, Hà Lan, Tây Ban Nha, Anh, Mỹ và đặc biệt gần đây là Trung Quốc. Một xu hướng mới đang phát triển hiện nay trên thế giới là xây dựng các nhà máy điện gió trên biển (offshore wind farm). Mặc dù lắp đặt điện gió trên đất liền là chủ yếu, nhưng nhiều nước đã bắt đầu phát triển điện gió trên biển. Công suất một tổ máy điện gió lớn nhất trên biển hiện nay đạt 7,5 MW/tổ máy. Tổng công suất điện gió xa bờ tính đến cuối năm 2007 đạt mức 1.170 MW. Tại Anh, năm 2012 đã khánh thành trang trại gió ven biển với công suất gần 400 MW. Tại các quốc gia đã hình thành Chiến lược khung Phát triển điện gió biển, tạo cơ sở khoa học và pháp lý phát triển điện gió biển. Cùng với sự tiến bộ của công nghệ, chi phí điện gió trên đất liền đã giảm đi rất đáng kể. Tính từ năm 1980 cho đến nay, chi phí cho điện gió (cost of onshore wind power) giảm khoảng 80%, tại những vị trí thuận lợi, giá điện gió đạt mức 7 cent/kWh. Theo đánh giá của Hiệp hội Năng lượng Gió Thế giới, thì năng lượng gió sẽ trở thành nguồn năng lượng có thị trường toàn cầu và nhanh chóng trở thành các nguồn năng lượng chính ở nhiều nước trên thế giới. * Năng lượng thủy triều Năng lượng thủy triều ứng dụng dòng thủy triều lên xuống để quay cánh quạt chạy máy phát điện. Đây cũng là một dạng năng lượng có nguồn nhiên liệu vô tận và miễn phí. Loại mô hình này không sản sinh ra chất thải gây hại môi trường và không đòi hỏi sự bảo trì cao. Khác với mô hình năng lượng Mặt trời và năng lượng gió, năng lượng thủy triều khá ổn định vì thủy triều trong ngày có thể được dự báo chính xác. Nhược điểm của loại năng lượng này là đòi hỏi một lượng đầu tư lớn cho thiết bị và xây dựng và đồng thời làm thay đổi điều kiện tự nhiên của một diện tích rất rộng. Ngoài ra mô hình này chỉ hoạt động được trong thời gian ngắn trong ngày khi có thủy triều lên xuống và cũng rất ít nơi trên thế giới có địa hình thuận lợi để xây dựng nguồn năng lượng này một cách hiệu quả. Năm 1967, Pháp đã xây dựng một nhà máy thủy triều đầu tiên trên thế giới có quy mô công nghiệp với công suất 240 MW, sản xuất 640 triệu kWh hàng năm, cung cấp 90% điện cho vùng Brithany của Pháp. Canađa đã vận hành một nhà máy 20 MW từ năm 1984, sản xuất 30 triệu kW điện hàng năm. Trung Quốc bắt đầu quan tâm sử dụng năng lượng thủy triều từ năm 1958, đã xây dựng 40 trạm thủy triều mini (tổng công suất 12 kW). Từ năm 1980, Trung Quốc đã đầu tư xây dựng 02 nhà máy có công suất 3,2 MW và 1,3 MW nhưng không thành công. Hiện nay, Trung Quốc có 7 nhà máy điện thủy triều đang vận hành với tổng công suất 11 MW. Vương quốc Anh không phát triển công nghệ sử dụng đập, mà theo hướng công nghệ dòng thủy triều (tidal stream technology). Năm 2002, các nhà khoa học Anh đã thử nghiệm thành công trạm năng lượng thủy triều có công suất 150 kW. Từ năm 2002, một chương trình nghiên cứu và triển khai của Chính phủ được thành lập, bao gồm 3 giai đoạn. Giai đoạn một đã xây dựng hoàn thành một trạm năng lượng thủy triều vào năm 2003 và một trạm 1 MW hoàn thành năm 2007. Một kế hoạch xây dựng 10 trang trại năng lượng thủy triều (tidal farm) đã được xác lập, với công suất từ 5 đến 10 MW. Gần đây, Hàn Quốc rất chú trọng khai thác sử dụng năng lượng thủy triều. Một nhà máy điện thủy triều Shiwa có công suất 254 MW được hoàn thành năm 2010. Dự kiến điện năng sản xuất hàng năm đạt 550 GWh. Năm 2007, thành phố Incheon tuyên bố sẽ xây dựng tại Ganghwa một nhà máy có công suất 812 MW, lớn nhất thế giới, với 32 tổ máy, sẽ đưa vào vận hành năm 2015 (đập nối liền 4 đảo). Nguồn: Dư Văn Toán, 2005, 2009, 2011; Dư Văn Toán và nnk., 2007; OES, 2011. Nguồn: Dư Văn Toán, 2005, 2009, 2011; Dư Văn Toán và nnk., 2007; OES, 2011. Hình 2.4. Mô hình sơ đồ phát điện thủy triều Hình 2.5. Phân bố tiềm năng năng lượng thủy triều * Điện sóng biển Gió thổi trên mặt biển tạo ra những cơn sóng không ngừng. Đây là một nguồn năng lượng dồi dào nhưng lại trải rộng nên khó gom tựu chúng lại để chuyển đổi sang năng lượng hữu ích. Nguồn: Dư Văn Toán, 2005, 2009, 2011; Dư Văn Toán và nnk., 2007; Nguyễn Mạnh Hùng và nnk., 2010; OES, 2011. Nguồn: Dư Văn Toán, 2005, 2009, 2011; Dư Văn Toán và nnk., 2007; Nguyễn Mạnh Hùng và nnk., 2010; OES, 2011. Hình 2.6. Mô hình năng lượng sóng biển Hình 2.7. Phân bố tiềm năng năng lượng sóng biển Đây cũng là môt dạng năng lượng vô tận, không tạo chất thải, không đòi hỏi bảo trì cao và hoàn toàn miễn phí. Tuy nhiên sóng biển gần như không thể dự đoán nên sự lệ thuộc của loại mô hình này vào tự nhiên quá lớn. Ngoài ra, không phải nơi nào cũng thích hợp xây dựng mô hình năng lượng này cũng như tiếng ồn của nó sẽ rất cao chứ không như tiếng ồn êm dịu của sóng biển mà các nhà thơ vẫn thường ví von. Sóng biển, với bề ngang thênh thang, chứa đựng rất nhiều năng lượng. Mật độ năng lượng trong sóng rất cao so với các nguồn năng lượng tái tạo khác, như năng lượng gió và Mặt trời (mật độ năng lượng sóng trung bình toàn cầu khoảng 8 kW/m bờ biển so với 300 W/m của tấm Mặt trời hoặc diện tích quét của rôto). Chỉ cần không đến 0,1% năng lượng tái tạo của đại dương được chuyển hóa thành điện, là đã có thể thỏa mãn được hơn 5 lần nhu cầu điện toàn cầu hiện nay. Ủy ban Năng lượng Thế giới (WEC) đánh giá thị trường năng lượng sóng biển toàn cầu năm 2010 là ~ 5,5 TWh/năm và trong tương lai sẽ vượt quá 2.000 TWh. Nhiều nước trên thế giới đã đưa vào ứng dụng trong thực tế nhiều trạm phát điện bằng năng lượng sóng biển, có công suất từ vài chục, vài trăm kW đến vài MW, cung cấp điện cho các khu dân cư, đặc biệt cho các hải đảo xa bờ. Năng lượng sóng biển có tiềm năng rất phong phú, có thể khai thác rất nhiều nơi để làm nguồn phát điện. Theo kết quả điều tra của Tổ chức Năng lượng Thế giới thì tiềm năng năng lượng sóng có thể khai thác được trên thế giới là 2 TW (2 triệu MW) và đối với châu Âu, nguồn năng lượng này đủ đáp ứng 50% tổng tiêu thụ năng lượng. Tuy nhiên, tiềm năng này rất khác nhau trên thế giới. Cho đến nay, đã có trên 30 nước đầu tư hơn 20 năm nghiên cứu công nghệ khai thác nguồn năng lượng này. Năng lượng sóng biển rất thích hợp cho việc cung cấp điện cho các hải đảo. Các trạm điện bằng sóng biển có công suất phổ biến từ 50 kW, 100 kW, 300 kW, đến 500 kW đã được xây dựng ở một số nước như Ấn Độ, Scotland, Na Uy, Bồ Đào Nha, Anh. Năm 2006, tại Bồ Đào Nha đã xây dựng một nhà máy có công suất trên 2 MW (3x750 kW), tại Scotland 3 MW và tại Anh, năm 2007 là một nhà máy 20 MW… Công nghệ phát điện bằng năng lượng sóng biển rất đa dạng, có loại được lắp trên bờ (onshore), có loại gần bờ (nearshore), có loại xa bờ (off-shore). Loại này thông thường được lắp ở những nơi có độ sâu trên 40 m. Khai thác năng lượng sóng biển để cung cấp điện được nhiều nước đặc biệt quan tâm. Tại các nước châu Âu như Anh, Bồ Đào Nha, Na Uy, Đan Mạch… đã đầu tư mạnh mẽ cho nghiên cứu và triển khai. Các chương trình nghiên cứu quốc gia đã được xây dựng từ những năm 80 của thế kỷ trước. Hiệu quả các nguồn điện từ sóng biển ngày càng cao, công suất tổ máy ngày càng lớn (750 kW/tổ máy). Hiện nay sản phẩm đã bắt đầu được thương mại hóa. * Năng lượng sinh khối Năng lượng sinh khối (biomass energy) sử dụng các phế phẩm từ nông nghiệp (rơm rạ, bã mía, vỏ, xơ bắp, v.v...), phế phẩm lâm nghiệp (lá khô, vụn gỗ, v.v...), giấy vụn, mêtan từ các bãi chôn lấp, trạm xử lý nước thải, phân từ các trại chăn nuôi gia súc và gia cầm. Nhiên liệu sinh khối có thể ở dạng rắn, lỏng, khí... được đốt để phóng thích năng lượng. Sinh khối, đặc biệt là gỗ, than gỗ cung cấp phần năng lượng đáng kể trên thế giới. Ít nhất một nửa dân số thế giới dựa trên nguồn năng lượng chính từ sinh khối. Con người đã sử dụng chúng để sưởi ấm và nấu ăn cách đây hàng nghìn năm. Hiện nay, gỗ vẫn được sử dụng làm nhiên liệu phổ biến ở các nước đang phát triển. Sinh khối cũng có thể chuyển thành dạng nhiên liệu lỏng như mêtanol, êtanol dùng trong các động cơ đốt trong; hay thành dạng khí sinh học (biogas) ứng dụng cho nhu cầu năng lượng ở quy mô gia đình. Hình 2.8. Năng lượng sinh khối Trên biển - đại dương, thích hợp cho việc nuôi trồng sinh khối biển như rong, tảo trên biển, đặc biệt không gian biển rất rộng cho phát triển loại hình này. Đây là một nguồn năng lượng khá hấp dẫn với nhiều ích lợi to lớn cho môi trường và kinh tế xã hội, nhất là về mặt phát triển nông thôn. Năng lượng sinh khối không những tái sinh được mà nó còn tận dụng chất thải làm nhiên liệu. Do đó nó vừa làm giảm lượng rác vừa biến chất thải thành sản phẩm hữu ích. * Năng lượng nhiệt biển Các đại dương bao phủ hơn 70% diện tích bề mặt Trái đất, vì vậy chúng tạo ra một khu vực rộng lớn nhất để tiếp nhận nguồn sáng Mặt trời. Nguồn nhiệt từ Mặt trời sẽ làm cho bề mặt của đại dương nóng hơn khu vực sâu phía dưới biển. Chính sự chênh lệch nhiệt độ này đem lại nguồn năng lượng nhiệt biển (OTEC) quý giá. Nguồn nước nóng ở bề mặt và nguồn nước lạnh phía dưới có thể được xem như là các nguồn nóng và lạnh trong một máy nhiệt. Tiềm năng năng lượng nhiệt đại dương ước tính vào khoảng 1.012 MW. Điều kiện để khai thác nguồn năng lượng nhiệt biển này để phát điện là độ chênh lệch nhiệt độ giữa lớp nước bề mặt và lớp nước ở dưới độ sâu phải đạt khoảng 20oC, điều kiện này chỉ thỏa mãn đối với một số vùng biển nhiệt đới có độ sâu 1.000 đến 2.000 m (Hình 2.9). Nguồn: Nguyễn Mạnh Hùng và nnk., 2010; OES, 2011. Hình 2.9. Sơ đồ phân bố tiềm năng năng lượng nhiệt biển Nguồn: Nguyễn Mạnh Hùng và nnk., 2010; OES, 2011. Hình 2.10. Mô hình sơ đồ năng lượng nhiệt biển Công nghệ khai thác nguồn năng lượng này để phát điện (OTEC) phổ biến có 3 loại, đó là hệ thống OTEC chu kỳ đóng, chu kỳ mở và chu kỳ hỗn hợp. Một lợi thế của công nghệ theo chu kỳ mở hoặc hỗn hợp là ngoài điện còn có thể sản xuất nước sạch, làm nguồn điều hòa nhiệt độ, khai thác quặng dưới biển và nhiều lợi thế khác. Theo tính toán lý thuyết thì một nhà máy OTEC có công suất 2 MW có thể sản xuất ra trên 4.000 m3 nước sạch ngày đêm. Hiện nay, trên thế giới chỉ có ba nước là Mỹ, Nhật Bản và Ấn Độ đầu tư nghiên cứu thử nghiệm thành công trong nhiều năm nay về loại công nghệ này. HIỆN TRẠNG NGHIÊN CỨU VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ NGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TRÊN BIỂN TẠI VIỆT NAM Theo Quyết định số 1208/QĐ-TTg (Quy hoạch Điện VII), ngày 21/7/2011 của Thủ tướng Chính phủ đến năm 2030 các nguồn điện từ NLTT có trong kế hoạch phát triển như sau: gió: 6.200 MW; sinh khố i: 2.000 MW. Trong quy hoạch phát triển, chưa hề đề cập đến các nguồn điện từ biển, tuy nhiên giá trị tiềm năng điện biển rất lớn. * Năng lượng gió vùng ven biển tại Việt Nam Việt Nam có một vị trí địa lý tương đối thuận lợi để phát triển khai thác điện gió, trong đó phải nhắc đến vai trò quan trọng của hệ thống gió mùa trong khu vực. Theo tài liệu “Bản đồ năng lượng gió khu vực Đông Nam Á” công bố vào năm 2001, Việt Nam có một tiềm năng vô cùng lớn cho việc khai triển điện gió thương mại. Trong các nghiên cứu gần đây, tiềm năng điện gió trên đất liền quy mô lớn được đánh giá có công suất lý thuyết lên đến 120-160 GW, với phần lớn các tiềm năng khai thác nằm dọc ở khu vực ven biển Đông - Đông Nam. Bảng 3.1. Tóm tắt tiềm năng gió ở Việt Nam, trên đất liền và các đảo Gió tốt (7-8 m/s) Gió rất tốt (8-9 m/s) Đồng bằng sông Cửu Long, Nam Trung Bộ (Bảo Lộc), Tây Nguyên (Plêiku, Buôn Ma Thuột), Thừa Thiên Huế, khu vực biên giới Việt – Lào, Hải Phòng Đảo Côn Sơn, Quy Nhơn, Tuy Hòa, biên giới Việt – Trung, dãy Trường Sơn, Vinh Diện tích (km2) 25.679 2.187 113 Công suất (MW) 102.716 8.748 452 Khu vực Gió cực tốt (> 9 m/s) Phan Rang, dãy Trường Sơn Nguồn: Dư Văn Toán, 2005. Bảng 3.2. Tiềm năng điện gió trên vùng ven biển Việt Nam (từ 0-30 m) Khu vực Quảng Ninh – Quảng Trị Diện tích (km2) (0-30) Công suất khai thác tiềm năng (MW) 29.280 585.600 2.454 49.080 Quảng Nam – Vũng Tàu 16.660 333.200 TP. HCM – Cà Mau 68.810 1.376.200 Cà Mau – Kiên Giang 28.200 564.000 145.404 2.908.080 Huế – Đà Nẵng Tổng diện tích Nguồn: Dư Văn Toán và nnk., 2007; Dư Văn Toán, 2009, 2011; Dư Văn Toán và Nguyễn Quốc Trinh, 2011. Vùng ven biển nước ta, đặc biệt vùng phía Nam có diện tích rộng (từ Cần Giờ đến Kiên Giang), và rất nông dưới độ sâu 30 m, nên có tiềm năng phát triển tốt điện gió biển, vì theo số liệu gió Côn Đảo thì vùng này đạt tốc độ gió trung bình hơn 5 m/s. Tuy nhiên chúng ta chưa có nghiên cứu chi tiết và quy hoạch phát triển, nên còn rất mù mờ về ngành kinh tế biển mới này. Các công nghệ tiến bộ mới, cũng đang cho điện gió biển phát triển mạnh ra đến vùng sâu 30-60 m nước và sâu hơn (Hình 3.1, 3.4). Hiện tại, từ năm 2011, Công ty Công lý Cà Mau đang tiên phong, xây dựng và triển khai các nhà máy điện gió ven biển Việt Nam tại Bạc Liêu, Sóc Trăng, Trà Vinh, Cần Giờ (TP. Hồ Chí Minh) với mật độ 100 MW/5 km2, với khoảng cách giữa các tuốc bin gió trục đứng 1,5 MW cao 80 m, chiều đài cánh quạt 42,5 m (Kiều Nga, 2011). Tổng diện tích mặt biển dự tính gần 3000 ha với công suất 600 MW. Bảng 3.2, 3.3 được dự tính theo mật độ này, và theo khung giá điện gió xa bờ của Mỹ thì từ 0-30 m, có giá thành tương đương và khả thi. Nếu như vậy, tổng diện tích vùng ven biển là 145.000 km2 sẽ có tổng công suất điện gió khoảng gần 3.000 GW. Tức là chỉ phát triển điện gió vùng đồng bằng sông Cửu Long đã có thể mang lại gần 2.000 GW điện gió ven biển. Điều này cho thấy tiềm năng điện gió trên biển rất tốt, nếu mở rộng ra vùng biển 30 m nước ta sẽ có thêm hàng nghìn GW điện gió biển, và vùng khơi cũng rất tiềm năng. Bảng 3.3. Tiềm năng điện gió trên vùng biển ven bờ Việt Nam (từ 0-60 m) Khu vực Quảng Ninh – Quảng Trị Diện tích (km2) (0-60 m) Điện năng khai thác tiềm năng (MW) 64.940 1.298.800 5.423 108.460 29.310 586.200 TP.HCM – Cà Mau 241.700 4.834.000 Cà Mau – Kiên Giang 508.600 10.172.000 Tổng diện tích (km2) 849.973 16.999.460 Huế – Đà Nẵng Quảng Nam – Vũng Tàu Nguồn: Dư Văn Toán và nnk., 2007; Dư Văn Toán, 2009, 2011; Dư Văn Toán và Nguyễn Quốc Trinh, 2011. Hình 3.2. Phân chia vùng điện gió trên các vùng Hình 3.4. Tuốc bin điện gió biển Bạc Liêu Hình 3.3. Dự báo tăng trưởng điện gió trên biển và đất liền đến năm 2030 Hình 3.5. Năng lượng bức xạ Mặt trời ở biển Việt Nam * Bức xạ mặt trời ở vùng biển Việt Nam Việt Nam có bức xạ Mặt trời vào loại cao trên thế giới, với số giờ nắng dao động từ 1.600-2.600 giờ/năm, đặc biệt là khu vực phía Nam. Việt Nam hiện có trên 100 trạm quan trắc toàn quốc để theo dõi dữ liệu về năng lượng Mặt trời. Tính trung bình toàn quốc thì bức xạ Mặt trời dao động từ 3,8-5,2 kWh/m2/ngày. Tiềm năng điện Mặt trời là tốt nhất ở các vùng từ Thừa Thiên Huế trở vào miền Nam (bức xạ dao động từ 4,0-5,9 kWh/m2/ngày) (Hình 3.5). * Năng lượng sóng biển Việt Nam Hình 3.6. Năng lượng sóng biển Việt Nam (NE) Hình 3.7. Năng lượng thủy triều Việt Nam Năng lượng sóng cũng rất tiềm năng đặc biệt từ miền Trung đến Cà Mau, tuy nhiên cần có tính toán cụ thể cho các mục tiêu ven bờ, ven đảo khoảng cách 50 km (Hình 3.6). * Năng lượng thủy triều biển Việt Nam Năng lượng thủy triều có tiềm năng tại phía Bắc Vịnh Bắc Bộ và các cửa sông ven biển Đông Nam Bộ. Tính toán tiềm năng lý thuyết cho thấy, điện thủy triều có thể đạt 4 GW tại ven biển đồng bằng sông Cửu Long (Hình 3.7). PHÁT TRIỂN ĐIỆN BIỂN VIỆT NAM VÀ TRANH CHẤP KHÔNG GIAN BIỂN Ngoài các ngành kinh tế biển truyền thống như hàng hải và thủy sản, phát triển điện biển so mang lại giá trị gia tăng cho từng km2 vùng ven biển. Đặc biệt ngành sản xuất điện từ các nguồn NLTT trên biển cũng sẽ góp phần đảm bảo an ninh năng lượng cho Việt Nam. Điện gió, điện sóng biển chắc chắn sẽ làm cho các mục tiêu sử dụng trở nên tranh chấp, xung đột với nhiều ngành kinh tế và các hoạt động an ninh quốc phòng khác, nếu không quy hoạch không gian vùng bờ và trên biển tốt (Hình 4.1). Các cơ quan chức năng quản lý biển, các tỉnh ven biển cần sớm có nghiên cứu đánh giá, quy hoạch phát triển điện gió biển, vì sẽ làm gia tăng giá trị mặt nước biển, và gia tăng nguồn thu lớn cho ngân sách. Việc lập quy hoạch điện gió, điện sóng... sẽ giúp các nhà đầu tư phát triển một ngành công nghiệp điện biển hiệu quả và bền vững. Và việc phát triển các khu công nghiệp điện biển cũng cần được đánh giá môi trường chiến lược và đánh giá tác động môi trường đầy đủ, nếu không sẽ có những hậu quả đến các hoạt động kinh tế khác. Hình 4.1. Các ngành kinh tế biển và không gian biển KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Các kết quả nghiên cứu, ứng dụng hiện nay trên thế giới là rất khả quan, tạo cho các nước nghèo, trong đó có Việt Nam, những điều kiện thuận lợi để phát triển nhanh việc khai thác sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo trên biển, góp phần đa dạng hóa, đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia. Việt Nam có tiềm năng năng lượng tái tạo trên biển cao về nắng, gió, sóng, triều, nhiệt và cần có chính sách quản lý, quy hoạch, khuyến khích, hỗ trợ và đầu tư đúng mức cho điện gió ven biển, có thể mang lại hàng ngàn GW điện sạch từ gió biển. Nắng từ vùng miền Trung trở vào, nhưng nhật đạo ổn định nhất cả năm chỉ có ở vùng Nam Trung Bộ; gió và sóng mạnh nhất ở vùng Nam Trung Bộ; triều mạnh nhất ở vùng Bắc Vịnh Bắc Bộ và vùng biển Nam Bộ. Theo đó, hợp lý là phát triển điện triều ở Bắc Vịnh Bắc Bộ và biển Nam Bộ; điện nắng, điện gió và điện sóng ở Nam Trung Bộ. Các nguồn năng lượng tái tạo trên biển Việt Nam cần đặc biệt chú trọng là nguồn năng lượng gió, Mặt trời, sóng biển, OTEC, năng lượng sinh khối, các phương án giải pháp kết hợp. Để có thể phát triển mạnh mẽ năng lượng tái tạo trên biển, mở rộng phạm vi ứng dụng, nâng cao hiệu quả sử dụng, tăng dần tỷ trọng NLTT trong cơ cấu nguồn năng lượng, tạo ra bước đột phá để phát triển NLTT cần: Thứ nhất, xây dựng, ban hành Luật Năng lượng tái tạo, các chương trình quốc gia riêng về điện gió, điện sóng, điện triều... Thứ hai, xây dựng chiến lược, quy hoạch, kế hoạch trung hạn, dài hạn phát triển NLTT trên biển với những chỉ tiêu cụ thể trong từng giai đoạn phát triển kinh tế. Thứ ba, xác định nghiên cứu triển khai về NLTT trên biển và đại dương là nhiệm vụ khoa học công nghệ ưu tiên, được đầu tư mạnh mẽ, thông qua các chương trình khoa học công nghệ quốc gia về công nghệ năng lượng, công nghệ cơ khí… Thứ tư, tăng cường đào tạo nguồn nhân lực khoa học công nghệ về NLTT. Thứ năm, đẩy mạnh hợp tác quốc tế trong những chương trình về BĐKH, năng lượng bền vững, năng lượng đại dương, các hội thảo, triển lãm về công nghệ điện tái tạo… Thứ sáu, xây dựng cơ chế chính sách cho ứng dụng các công nghệ chuyển hóa điện từ năng lượng tái tạo trên biển Việt Nam./. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Nguyễn Mạnh Hùng và nnk., 2010. Năng lượng biển. Đề tài KC.09/2006-2010. 2. Kiều Nga, 2011. Điện gió Http://conglycm.vn/tech/vn. Bạc Liêu: Những bước đi tích cực. 3. OES, 2011. Annual Report. Http://www.ocean-energy-systems.org. 4. Dư Văn Toán, 2005. Năng lượng thủy triều Biển Đông. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Biển, Số 1: 12 tr. 5. Dư Văn Toán, 2009. Chính sách quản lý tài nguyên năng lượng biển Việt Nam. Hội nghị khoa học “Triển khai về năng lượng biển”. Viện Khoa học Năng lượng, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam. 6. Dư Văn Toán, 2011. Kịch bản phát triển năng lượng tái tạo trên thế giới và Việt Nam. Hội nghị khoa học quốc tế “Phát triển năng lượng bền vững”. Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam. 7. Dư Văn Toán và nnk., 2007. Thử nghiệm tính toán các tham số điện triều. “Năng lượng biển: Tiềm năng, công nghệ, chính sách”. Trung tâm Hội nghị Khoa học Quốc gia, Hà Nội: 300 tr. 8. Dư Văn Toán và Nguyễn Quốc Trinh, 2011. Tính toán các tham số nhà máy điện thủy triều ven biển Đông Nam Bộ. Tạp chí Khí tượng Thủy văn, tháng 9/2011.