Tài liệu Nghiên cứu tiềm năng các nguồn năng lượng tái tạo tại khu di tích k9, huyện ba vì, thành phố hà nội

  • Số trang: 88 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 51 |
  • Lượt tải: 0
nguyetha

Đã đăng 8489 tài liệu

Mô tả:

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA SAU ĐẠI HỌC ĐỖ THỊ LIỄU NGHIÊN CỨU TIỀM NĂNG CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TẠI KHU DI TÍCH K9, HUYỆN BA VÌ, THÀNH PHỐ HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Hà Nội - 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA SAU ĐẠI HỌC ĐỖ THỊ LIỄU NGHIÊN CỨU TIỀM NĂNG CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TẠI KHU DI TÍCH K9, HUYỆN BA VÌ, THÀNH PHỐ HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Mã số: Chương trình thí điểm Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Văn Cự Hà Nội - 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu dẫn chứng là trung thực, các kết quả nghiên cứu là của riêng tôi và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác. Học viên thực hiện luận văn Đỗ Thị Liễu i LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện và hoàn thành bản luận văn này, tác giả đã nhận được sự quan tâm, tạo điều kiện giúp đỡ của Ban giám hiệu, Khoa Đào tạo Sau đại học Trường Đại học Quốc gia Hà Nội; Ban lãnh đạo Trung tâm môi trường - Ban Quản lý Lăng Chủ tịch Hồ Chí Minh, các cán bộ chiến sĩ làm việc tại Khu Di tích K9, Bộ tư Lệnh Lăng Chủ tịch Hồ Chí Minh. Nhân dịp này, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới sự quan tâm giúp đỡ quý báu đó. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Phạm Văn Cự với tư cách là người hướng dẫn khoa học đã tận tình giúp đỡ và có những đóng góp quý báu cho luận văn. Tác giả xin gửi lời cảm ơn sự ủng hộ, giúp đỡ của gia đình, cảm ơn những ý kiến nhận xét, đóng góp và sự động viên của bạn bè đồng nghiệp. Xin cảm ơn chủ nhiệm Đề tài VAST.NĐP.05/11-12 và các cộng tác viên đã hỗ trợ về kinh phí, tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình thu thập dữ liệu và thực hiện bản luận văn này. Hà Nội, ngày tháng HỌC VIÊN Đỗ Thị Liễu ii năm 201 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT ............................................................... III DANH MỤC BẢNG BIỂU .........................................................................................VI DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ............................................................................ VII MỞ ĐẦU ........................................................................................................................ 1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU...................................................................... 4 1.1 Năng lượng tái tạo và chính sách phát triển nguồn năng lượng tái tạo............. 4 1.1.1 Năng lượng tái tạo .............................................................................................. 4 1.1.2 Chính sách phát triển nguồn năng lượng tái tạo ................................................. 6 1.2 Vai trò của năng lượng tái tạo ............................................................................. 10 1.2.1 Vai trò ............................................................................................................... 10 1.2.2 Tình hình ứng dụng NLTT trong bối cảnh BĐKH........................................... 13 1.2.3 Các nỗ lực nhằm hạn chế biến đổi khí hậu....................................................... 19 1.3 Tiềm năng và ứng dụng NLTT tại Việt Nam ..................................................... 22 1.3.1 Tiềm năng và ứng dụng năng lượng mặt trời ................................................... 22 1.3.2 Tiềm năng và ứng dụng năng lượng gió........................................................... 24 1.3.3 Tiềm năng giảm phát thải CO2 của NLTT tại Việt Nam.................................. 27 1.4 Vị thế và tiềm năng NLTT tại Khu Di tích K9, Ba Vì, Hà Nội ......................... 30 1.4.1 Vị thế ................................................................................................................ 30 1.4.2 Tiềm năng tự nhiên........................................................................................... 32 CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................ 36 2.1 Đối tượng nghiên cứu............................................................................................ 36 2.2 Phương pháp nghiên cứu...................................................................................... 36 2.2.1 Cách tiếp cận: ................................................................................................... 36 2.2.2 Phương pháp nghiên cứu .................................................................................. 36 2.3 Nội dung nghiên cứu ............................................................................................. 40 CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN ..................................... 41 3.1 Kết quả khảo sát phụ tải điện tại Khu Di tích K9.............................................. 41 3.1.1 Địa điểm khảo sát ............................................................................................. 41 3.1.2 Kết quả khảo sát phụ tải điện............................................................................ 41 3.1.3 Lượng điện năng tiêu thụ.................................................................................. 42 3.1.4 Nhận xét............................................................................................................ 43 3.2 Đánh giá tiềm năng năng lượng mặt trời và năng lượng gió tại K9 ................ 44 3.2.1 Số liệu điều tra tiềm năng năng lượng mặt trời và năng lượng gió tại K9 ....... 44 3.2.2 Tiềm năng năng lượng bức xạ mặt trời tại khu vực K9.................................... 45 iii 3.2.3 Tiềm năng năng lượng gió tại khu vực K9....................................................... 47 3.3 Tiềm năng giảm phát thải CO2 của nguồn NLTT tại khu vực K9 ................... 51 3.4 Đề xuất giải pháp công nghệ sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo có triển vọng khai thác tại K9 .................................................................................................. 54 3.4.1 Công nghệ và thiết bị khai thác điện NLMT độc lập ....................................... 55 3.4.2 Công nghệ và thiết bị khai thác điện NLMT nối lưới ...................................... 56 3.5 Mô hình trạm điện mặt trời nối lưới thử nghiệm ở K9 ..................................... 58 3.5.1 Xác định điểm đặt cho trạm điện mặt trời tại K9 ............................................. 58 3.5.2 Xác định phụ tải điện ưu tiên sẽ được cung cấp bởi trạm điện pin mặt trời .... 58 3.5.3 Tính toán lựa chọn công suất trạm điện pin mặt trời........................................ 59 3.5.4 Lựa chọn sơ đồ lưới điện của trạm điện mặt trời ............................................. 60 3.5.5 Tính toán sản lượng điện và lượng giảm phát thải CO2 của trạm điện mặt trời tại K9 ......................................................................................................................... 62 3.5.6 Đánh giá khả năng làm việc và giải pháp nâng cao hiệu quả của các trạm điện mặt trời nối lưới ......................................................................................................... 64 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................... 67 Kết luận ........................................................................................................................ 67 Kiến nghị ...................................................................................................................... 68 iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT BĐKH Biến đổi khí hậu BXMT Bức xạ mặt trời CDM Cơ chế phát triển sạch ET Mua bán phát thải ĐMT Điện mặt trời ĐG Điện gió IEA International Energy Agency GWEC Hội đồng năng lượng gió toàn cầu KNK Khí nhà kính KP Nghị định thư Kyoto NLMT Năng lượng mặt trời NLG Năng lượng gió NLTT Năng lượng tái tạo PMT Pin mặt trời Viện HLKH&CNVN Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Thứ tự các “cường quốc” điện gió kèm theo Tổng công suất điện gió tuyệt đối theo MW (cột cuối) và tương đối trên triệu dân, MW/triệu dân .................... 17 Bảng 1.2: Giá trị trung bình cường độ BXMT ngày trong năm và số giờ nắng của một số khu vực khác nhau ở Việt Nam [5].................................................................. 23 Bảng 1.3: Ước lượng phát thải khí nhà kính năm 2010, 2020, 2030 [1] ...................... 27 Bảng 1.4: Phương án ước tính với tỷ trọng NLTT 6%; 10% tổng nhu cầu điện năng vào 2020 và 2030 [18].......................................................................................... 29 Bảng 1.5 : Thành phần dân số và dân tộc các xã khu vực K9 ...................................... 33 Bảng 1.6: Một số cơ quan, hộ gia đình ứng dụng điện mặt trời nối lưới của vùng Đông Bắc Việt Nam từ 2010 - 2014............................................................................... 34 Bảng 3.1: Tổng hợp các hộ tiêu thụ điện khu vực K9 năm 2013 ................................. 41 Bảng 3.2: Tổng hợp tình hình tiêu thụ điện K9 từ tháng 1/2009-12/2010. .................. 42 Bảng 3.3: Bảng tính toán kết quả bức xạ mặt trời tại Khu Di tích K9.......................... 46 Bảng 3.4: Tốc độ gió trung bình tại Khu vực K9 ở các độ cao khác nhau ................... 47 Bảng 3.5: Tiềm năng giảm phát thải CO2 của năng lượng mặt trời tại khu vực K9..... 53 Bảng 3.6: Phụ tải điện ưu tiên sử dụng nguồn điện pin mặt trời .................................. 58 Bảng 3.7: Kết quả tính toán công suất trạm ĐMT cần thiết đáp ứng nhu cầu phụ tải theo các tháng trong năm...................................................................................... 59 Bảng 3.8: Kết quả tính toán sản lượng điện năng của trạm ĐMT tại Khu Di tích K9 . 63 vi DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Nhân loại cần phải nỗ lực để ngăn chặn tình trạng BĐKH .......................... 11 Hình 1.2: Công suất điện PV năng lượng mặt trời toàn cầu 1995 - 2012..................... 13 Hình 1.3: Giá pin năng lượng mặt trời từ năm 1977 – 2013......................................... 14 Hình 1.4: Sự phát triển thị trường điện mặt trời năm 2012 .......................................... 15 Hình 1.5: Mô tả thứ tự các nước phát triển điện gió với số liệu ở thời điểm năm 2012 (MW/triệu dân ) [50]. ........................................................................................... 16 Hình 1.6: Tham quan, học tập tại dự án điện gió ở Xã Bình Thạnh, huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận tháng 12/2012 (tác giả đứng thứ 3 từ phải sang) ...................... 26 Hình 1.7: Ngôi nhà đặc biệt dành cho Bộ Chính trị họp và Chủ tịch Hồ Chí Minh làm việc trong những năm chiến tranh chống Mỹ ác liệt ............................................ 30 Hình 1.8: Bác Hồ cùng bà Đặng Vĩnh Siêu thăm K9 ................................................... 31 Hình 1.9: Tổ chức Lễ báo công tại K9 nhân dịp Kỷ niệm 124 năm Ngày sinh nhận Bác 19/5/2014 của Đoàn huyện Ba Vì ........................................................................ 32 Hình 3.1: Biểu đồ mức tiêu thụ điện năm 2009 - 2010................................................. 43 Hình 3.2: Cột đo gió và bức xạ mặt trời tại Khu Di tích K9......................................... 45 Hình 3.3: Biểu đồ có tiềm năng bức xạ mặt trời tại Khu Di tích K9 năm 2012 ........... 46 Hình 3.4: Đồ thị tốc độ gió trung bình tại Khu vực K9 ở các độ cao khác nhau.......... 47 Hình 3.5: Phân bố tốc độ gió khu vực K9 tại độ cao 40m so với mặt đất .................... 48 Hình 3.6: Phân bố tốc độ gió khu vực K9 tại độ cao 60m so với mặt đất .................... 48 Hình 3.7: Phân bố số giờ có các tốc độ gió khác nhau trong năm 2012 tại khu K9 ..... 49 Hình 3.8: Bản đồ phân bố mật độ năng lượng khu vực K9 ở độ cao 40m ................... 50 Hình 3.9: Bản đồ phân bố mật độ năng lượng khu vực K9 ở độ cao 60m ................... 50 Hình 3.10: Tiềm năng giảm phát thải CO2 của năng lượng mặt trời tại khu vực K9 ... 54 Hình 3.11: Sơ đồ hệ thống điện mặt trời độc lập .......................................................... 56 Hình 3.12: Sơ đồ nguyên lý hệ thống điện mặt trời nối lưới quy mô nhỏ .................... 57 Hình 3.13: Mái nhà Trung tâm huấn luyện tại K9, Ba Vì, Hà Nội............................... 58 Hình 3.14: Sơ đồ nguyên lý đấu nối điện trạm điện mặt trời tại Khu Di tích K9......... 61 Hình 3.15: Đoàn thăm quan trạm điện mặt trời nối lưới tại K9.................................... 62 Hình 3.16: Giao diện màn hình hiển thị thông tin trạm điện mặt trời nối lưới tại K9.. 65 vii MỞ ĐẦU Khu Di tích K9, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội là Khu Di tích lịch sử cấp Quốc gia, thuộc phạm vi quản lý của Bộ Tư lệnh Bảo vệ Lăng Chủ tịch Hồ Chí Minh. K9 là một di tích lịch sử hết sức quan trọng. Nơi đây, Chủ tịch Hồ Chí Minh tượng trưng cho tinh hoa của dân tộc Việt Nam, là tấm gương sáng về phẩm chất đạo đức cách mạng đã từng sống và làm việc. Ngoài ra, nơi đây cũng đã từng là đại bản doanh của Trung ương Đảng, nơi mà Chủ tịch Hồ Chí Minh cùng các đồng chí lãnh đạo Bộ Chính trị và Trung ương Đảng đã họp bàn và đưa ra quyết định về các vấn đề hệ trọng của đất nước trong giai đoạn khó khăn nhất của cuộc kháng chiến chống Mỹ, cứu nước. Sau này khi Người qua đời, nơi đây trở thành địa điểm chính giữ gìn tuyệt đối an toàn thi hài của Chủ tịch Hồ Chí Minh trong suốt những năm chiến tranh đế quốc Mỹ đánh phá ác liệt Miền Bắc Việt Nam (1969 - 1975). Hiện nay, K9 là Khu rừng Cảnh quan đặc biệt về Chủ tịch Hồ Chí Minh, tiếp tục thực hiện nhiệm vụ chính trị theo Kết luận của Bộ chính trị tại Thông báo số 328-TB/TM ngày 19/4/2010; Quyết định số 2341/QĐ-TTg ngày 22/12/2010 của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Đề án “Giữ gìn lâu dài, bảo vệ tuyệt đối an toàn thi hài Chủ tịch Hồ Chí Minh và phát huy ý nghĩa chính trị, văn hóa của Công trình Lăng trong giai đoạn mới”. Vào năm 2014, Khu Di tích K9 được mở rộng đối tượng đến thăm quan, du lịch, sinh hoạt văn hóa nhằm phát huy ý nghĩa chính trị, văn hóa của Công trình Lăng trong giai đoạn mới và hưởng ứng cuộc vận động học tập và làm theo tư tưởng đạo đức của Chủ tịch Hồ Chí Minh. Do vậy, yêu cầu về bảo vệ môi trường, phát huy giá trị cảnh quan được lãnh đạo các cấp rất coi trọng. Hiện nay nguồn cung cấp điện cho Khu Di tích K9 được cấp chung bằng một đường dây 10 kV từ thị xã Sơn Tây. Trạm biến áp 150kVA đã cũ, được lắp đặt từ trước năm 1990. Phụ tải trong khu vực đã tăng nhiều trong những năm qua dẫn đến hiện tượng quá tải, sụt áp và thường xuyên mất điện (mỗi tuần 01 lần, mỗi lần 04 giờ xảy ra tại khu A, B, C). Do sự gia tăng đáng kể nhu cầu điện năng của nhân dân trong khu vực, nên hiện tượng quá tải thường xuyên xẩy ra, gây mất điện cục bộ. Vì vậy, việc cấp điện cho khu vực K9 đặc biệt là khu vực ưu tiên không được liên tục, chất lượng điện năng thấp. Ảnh hưởng đáng kể đến thực hiện các nhiệm vụ chính trị của Khu Di tích K9, hoạt động báo công với Bác, sinh hoạt, huấn luyện của bộ đội, cũng như các hoạt động tham quan nghỉ dưỡng của du khách và nhà nghỉ của lãnh đạo cao cấp của Đảng, Nhà nước và Quân đội. Hơn nữa, do sự phát triển tự nhiên, thiếu tính đồng bộ và chưa có những nghiên cứu áp dụng công nghệ và tiến bộ kỹ thuật mới, nên 1 việc sử dụng năng lượng điện và nhiệt còn nhiều bất cập, tổn thất lớn, không ổn định và hiệu quả thấp . Hòa trong xu hướng hội nhập và phát triển đất nước, vấn đề BĐKH và an ninh năng lượng đang được các bộ ngành quan tâm. Chính phủ Việt Nam đã ban hành chiến lược quốc gia về BĐKH (Quyết định số 2139/QĐ-TTg ngày 5/12/2011), Chiến lược Phát triển bền vững Việt Nam (giai đoạn 2011- 2020), Chiến lược quốc gia về tăng trưởng xanh thời kỳ 2011-2020 và tầm nhìn đến năm 2050. Trong bốn mục tiêu của Chiến lược quốc gia về BĐKH, Tăng trưởng xanh là mô hình phát triển mới để giải quyết đồng thời những vấn nạn đang tiếp diễn phức tạp. Thay vì sử dụng nhiên liệu hóa thạch, nền Kinh tế xanh sử dụng năng lượng tái tạo và công nghệ các-bon thấp, khuyến khích sử dụng nguồn lực và năng lượng hiệu quả hơn. Một trong những nguyên nhân chính phát thải KNK hiện nay là hoạt động ngành năng lượng trong quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch [15]. Theo tính toán của các nhà khoa học, các hoạt động sử dụng năng lượng làm phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính chiếm tới 65%; trong đó, ngành điện lực chiếm tỷ trọng 24%, công nghiệp khoảng 14%, giao thông khoảng 14%, xây dựng khoảng 8%, và lĩnh vực khác là 5% [22]. Sử dụng nguồn năng lượng tái tạo (NLTT) chính là một trong các giải pháp góp phần hạn chế BĐKH vì đây là nguồn năng lượng sạch, không phát thải khí nhà kính. Thay thế nguồn nhiên liệu hóa thạch như than đá, dầu mỏ đang ngày càng cạn kiệt. Tăng cường sử dụng năng lượng tái tạo trong tất cả các lĩnh vực cũng là một trong những mục đích của Chương trình phát triển năng lượng tái tạo trên địa bàn thành phố Hà Nội, giai đoạn 2012-2015. Vì lý do trên, yếu tố kinh tế không đặt là mục tiêu hàng đầu; các mục tiêu hàng đầu là: i)Vấn đề xã hội, giáo dục; ii) Giảm phát thải CO2 đồng thời với tăng lượng điện tiêu thụ; iii) Nơi tiên phong về công nghệ đối với Khu Di tích K9 nói riêng và đất nước nói chung - để giới thiệu với bạn bè thế giới và khách du lịch, nhân dân Việt Nam về quá trình đấu tranh và phát triển của đất nước. Việc nghiên cứu để có cơ sở khoa học tin cậy xây dựng chương trình ứng dụng thành tựu khoa học công nghệ trong khai thác, cung cấp và sử dụng hiệu quả tiết kiệm điện năng và nhiệt năng Khu vực K9 có sử dụng nguồn NLTT tại chỗ là việc hết sức cần thiết. Hòa chung với tiến trình đó và xuất phát từ yêu cầu thực tiễn của khu vực nghiên cứu, tôi tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu tiềm năng các nguồn năng lượng tái tạo tại Khu Di tích K9, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội”, hy vọng sẽ góp phần nhỏ vào các hoạt động giảm nhẹ phát thải khí nhà kính, thích ứng với BĐKH và phát triển bền vững tại địa phương. 2 Do quy mô mới chỉ dừng lại ở một luận văn thạc sỹ nên nội dung nghiên cứu được khu trú là các dạng năng lượng tái tạo (mặt trời, gió) tại Khu vực K9, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội với mục tiêu nghiên cứu đặt ra là: 1. Đánh giá được tiềm năng nguồn năng lượng gió và năng lượng mặt trời tại khu vực K9. 2. Đề xuất được giải pháp đưa nguồn năng lượng tái tạo có tiềm năng phục vụ cho Khu Di tích K9, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội. Để đạt được các mục tiêu trên, tác giả trình bày luận gồm 03 chương: Chương 1.Tổng quan tài liệu và khu vực nghiên cứu, chương này nói về một số nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến vấn đề sử dụng năng lượng tái tạo (mặt trời, gió), và tiềm năng giảm phát thải khí nhà kính của ngành năng lượng trong bối cảnh biến đổi khí hậu hiện nay. Chương 2. Phương pháp nghiên cứu, chương này mô tả phương pháp đánh giá tiềm năng, sử lý số liệu các nguồn năng lượng gió, năng lượng mặt trời và tiềm năng giảm phát thải khí CO2 để trả lời câu hỏi nghiên cứu: (a) Tiềm năng năng lượng tái tạo tại khu vực K9 là gì? (b) Giải pháp lựa chọn khai thác năng lượng tái tạo tiềm năng tại khu vực K9? (c) Khả năng giảm thiểu CO2 của giải pháp được lựa chọn? Chương 3. Kết quả nghiên cứu, nêu lên kết quả đạt được của luận văn. 3 Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Năng lượng tái tạo và chính sách phát triển nguồn năng lượng tái tạo 1.1.1 Năng lượng tái tạo Năng lượng: Năng lượng được định nghĩa là năng lực làm vật thể hoạt động. Có nhiều dạng năng lượng như: công năng, động năng, nhiệt năng, quang năng, v.v…[11]. Năng lượng hóa thạch: Là năng lượng được sinh ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, chủ yếu là than đá và dầu mỏ. Than đá và dầu mỏ được hình thành trong một quá trình dài hàng triệu năm biến động của vỏ Trái đất. Đó là quá trình phân hủy kỵ khí xác thực vật/cây cối và các chất hữu cơ khác bị vùi lấp lâu ngày tạo nên. Vì thế, nhiên liệu hóa thạch được coi là tài nguyên không tái tạo và khi sử dụng (đốt) sẽ phát thải khí CO2[11]. Năng lượng tái tạo: NLTT hay năng lượng tái sinh hay năng lượng ''xanh'' là năng lượng được sinh ra từ những nguồn liên tục mà theo chuẩn mực của con người là vô hạn. Vô hạn có hai nghĩa: Hoặc là năng lượng tồn tại nhiều đến mức mà không thể trở thành cạn kiệt vì sự sử dụng của con người (ví dụ như năng lượng Mặt trời, năng lượng gió) hoặc là năng lượng tự tái tạo trong thời gian ngắn và liên tục (ví dụ như năng lượng sinh khối) trong các quy trình còn diễn tiến trong một thời gian dài trên Trái đất. NLTT, gần đây, còn được gọi là năng lượng mới, mặc dù một số đã được sử dụng từ lâu, chỉ có các kỹ thuật sử dụng chúng mới đáng được gọi là mới [11]. Nguyên tắc cơ bản của việc sử dụng năng lượng NLTT là tách một phần năng lượng từ các quy trình diễn biến liên tục trong môi trường và đưa vào trong các sử dụng kỹ thuật. Các dạng năng lượng NLTT phổ biến: Năng lượng mặt trời (NLMT); Năng lượng gió (NLG); Năng lượng nước (thủy điện); Năng lượng địa nhiệt; Năng lượng thủy triều và Nhiệt năng biển; Năng lượng sinh học; Năng lượng hydro. Đặc điểm chung của nguồn NLTT: Nguồn năng lượng không tái tạo như than, dầu mỏ, khí thiên nhiên là tài nguyên của thiên nhiên nhưng phân bố không đều trên hành tinh, có khu vực, vùng, lãnh thổ, hoặc quốc gia được thiên nhiên ưu ái sở hữu nhiều nguồn năng lượng quý giá như vùng Trung Đông, các quốc gia Ả Rập rất nhiều dầu khí, trái lại nhiều quốc gia khác lại không có tài nguyên năng lượng nào quan 4 trọng. Ngoài ra, nguồn NLTT như đã nêu ở trên là nguồn năng lượng trời ban, rất hào phóng, chia đều cho mọi quốc gia, mọi dân tộc, không ưu ái cho quốc gia nào, một vùng lãnh thổ nào nên sẽ không có chiến tranh giành giật quyền sở hữu như trường hợp dàu mỏ, khí thiên nhiên, than,…. NLTT không bị phụ thộc nhau về tài nguyên năng lượng, có điều kiện độc lập về năng lượng cho quốc gia mình. Khi hành tinh loài người còn tồn tại, những nguồn NLTT sẽ còn, như bức xạ mặt trời, nhiệt trong lòng đất, gió, nước trong đất liền hoặc ngoài đại dương nên sự ổn định về năng lượng cho con người hoạt động và tồn tại được đảm bảo, sự độc lập về năng lượng của mỗi quốc gia không bị đe dọa. Về phương diện phát thải CO2, nguồn năng lượng hóa thạch do có nguồn gốc từ các vật liệu hữu cơ chứa nguyên tố cácbon (C), năng lượng tạo ra chủ yếu do phản ứng cháy của nguyên tố cácbon, nên khi phản ứng cháy đã tạo ra khí CO2 tương ứng với hàm lược cácbon chứa trong đó. Vì vậy nguồn năng lượng này là nguồn phát thải CO2 chủ yếu khi sử dụng, còn gọi tắt là nguồn năng lượng có phát thải Cácbon và phát thải các khí khác. Trong khi đó đối với nguồn NLTT như năng lượng mặt trời, năng lượng địa nhiệt, năng lượng gió, năng lượng nước, năng lượng sóng, năng lượng thủy triều, năng lượng thu được để sử dụng không hàm chứa cácbon và nguyên tố khác nên khi sử dụng hoàn toàn không phát thải CO2 và các khí thải độc hại. Vì vậy các nguồn năng lượng tái tạo kể trên là những nguồn năng lượng không có phát thải cácbon [20]. Với tất cả những phân tích trên đây, cho thấy nguồn NLTT chính là nguồn năng lượng mới có một tiềm năng lớn, đảm bảo sự cung ứng về năng lượng cho tất cả mọi nhu cầu cũng như đảm bảo cho sự phát triển bên vững, không hủy hoại môi trường sống và biến đổi khí hậu hành tinh. Khai thác và sử dụng nguồn NLTT là giải pháp cứu cánh cho thách thức khủng khoảng năng lượng và BĐKH, là một mũi tên bẵn chúng 2 mục tiêu, nên đã là xu hướng cho phát triển nguồn năng lượng cho thế kỷ 21. Nên nguồn NLTT ngày nay còn được gọi dưới nhiều tên gọi khác nhau như nguồn năng lượng mới (của loài người), nguồn năng lượng lựa chọn (cho thế kỷ), nguồn năng lượng thay thế (cho nguồn năng lượng truyền thống) hay nguồn năng lượng xanh (của hành tinh) [20]. Dựa trên tiêu chí về những nguồn năng lượng ít tác động nhất đến môi trường có tính phổ biến, được nghiên cứu rộng rãi trên khắp thế giới và nhất là có khả nằng áp 5 dụng vào điều kiện Việt Nam. Đồng thời trong khuôn khổ của luận văn thạc sỹ, tác giả sẽ tập trung vào các nguồn NLTT là: NLMT và NLG. 1.1.2 Chính sách phát triển nguồn năng lượng tái tạo Sau hai lần bùng nổ của cuộc khủng hoảng dầu mỏ thế giới vào thập niên 70 của thế kỷ 20 và vấn đề BĐKH ngày càng nghiêm trọng, việc nghiên cứu về vấn đề năng lượng (nguồn năng lượng mới, tại chỗ) bắt đầu được đưa vào tầm ngắm của các học giả. Các nghiên cứu về chính sách nguồn NLTT của nước ngoài có thể được quy nạp thành một số loại sau: Nghiên cứu tính tất yếu của việc phát triển nguồn NLTT, nghiên cứu so sánh các chính sách về nguồn NLTT, nghiên cứu cụ thể đối với một chính sách nguồn NLTT nào đó. 1.1.2.1 Nghiên cứu về tính tất yếu của việc phát triển nguồn NLTT Cùng với vấn đề BĐKH ngày càng nghiêm trọng, một số học giả nước ngoài xuất phát từ góc độ của sự phát triển bền vững, cho rằng khai thác lợi dụng nguồn NLTT có lợi trong việc hài hòa giữa vấn đề môi trường với vấn đề năng lượng, xúc tiến sự phát triển bền vững. Năm 2004, học giả R.E.H. Sims đã phân tích tình hình BĐKH và sự lựa chọn nguồn năng lượng nhằm giảm sự nóng lên do BĐKH, cho rằng nguồn NLTT sẽ đóng góp rất lớn trong việc giảm phát thải, đồng thời chỉ ra rằng hiện nay do chưa tính đến mặt trái (ảnh hưởng tiêu cực) của việc sử dụng năng lượng hóa thạch ảnh hưởng đến ích lợi xã hội trong việc tính toán giá thành, làm cho giá thành của NLTT không chiếm được ưu thế [42]. Học giả Jon Kellett (2007) đã tiến hành nghiên cứu đánh giá tiềm năng khai thác nguồn NLTT, cho rằng một chính sách năng lượng mang tính bền vững hơn có thể làm thay đổi mô thức truyền thống dựa quá mức vào nhiên liệu, đồng thời đề ra cần phải đem vấn đề khai thác lợi dụng nguồn NLTT lồng ghép vào việc khai thác năng lượng [37] . Gần đây, Chương trình phát triển Liên Hợp Quốc (UNDP) (2011) đã lựa chọn 4 giải pháp chính sách cụ thể mang tính đại diện có thể nâng cao hoặc làm suy yếu tính công bằng và tính bền vững, đó là: Phát triển nguồn NLTT, nghiêm cấm phá hoại rừng, tiến hành trợ giá đối với việc tiêu thụ xăng, tiến hành trợ giá đối với tiêu thụ than đá của các quốc gia đang phát triển; đã xây dựng được một hệ thống các chính sách điều tiết nhằm cân đối giữa 2 mục tiêu công bằng và bền vững. Hệ thống này cho thấy, phát triển nguồn NLTT có thể đồng thời nâng cao tính công bằng và tính bền vững, còn đối với việc trợ giá tiêu thụ xăng đồng thời làm suy yếu tính công bằng và tính bền vững, nghiêm cấm phá hoại rừng và việc 6 trợ giá đối với tiêu thụ than đá ở các quốc gia đang phát triển thì bên cạnh việc nâng cao một mục tiêu thì cùng với nó cũng làm suy yếu một mục tiêu còn lại [46]. 1.1.2.2 Nghiên cứu so sánh các chính sách NLTT Hệ thống các chính sách về NLTT hết sức rộng lớn, vì thế các học giả nước ngoài thường kết hợp phương pháp phân tích từng trường hợp cụ thể với phân tích so sánh để tiến hành nghiên cứu chính sách NLTT, thông qua việc so sánh chính sách giữa các quốc gia hoặc các khu vực khác nhau, so sánh cùng một chính sách nhưng khác nhau về loại hình, so sánh các loại hình chính sách khác nhau và tiến hành nghiên cứu so sánh các chính sách ở các thời kỳ khác nhau của cùng một quốc gia hoặc khu vực, từ đó tìm ra được sự khác biệt của các chính sách một cách trực tiếp hơn, lý trí hơn, so sánh ưu thế của các chính sách, phân tích việc thực thi có hiệu quả điều kiện bên ngoài của chính sách,… Việc nghiên cứu so sánh các chính sách của các quốc gia hoặc khu vực khác nhau thông thường lựa chọn một chính sách cụ thể nào đó để tiến hành so sánh, có lợi trong việc đào sâu nghiên cứu. Học giả Bolinger Mark và các cộng sự (2001) lựa chọn chính sách về quỹ hỗ trợ, đã giới thiệu quỹ năng lượng sạch ở 14 bang của Mỹ, bối cảnh khống chế và điều tiết chính sách, nguồn cung cấp tài chính, tình hình hiện tại của quỹ và sự ảnh hưởng đến nguồn NLTT, cho thấy quy mô ứng dụng của chương trình hỗ trợ là con đường có hiệu quả nhất trong việc làm tăng công suất thiết kế (công suất lắp đặt) của các thiết bị NLTT [26]. Năm 2004, Bolinger và các cộng sự tiến hành nghiên cứu sâu hơn về chính sách quỹ hỗ trợ của 14 bang này, kết quả cho thấy do sự trì hoãn hoặc hủy bỏ các chương trình hỗ trợ, làm cho công suất lắp đặt thực tế thấp hơn rất nhiều so với công suất bắt buộc theo yêu cầu của thiết kế [25]. Danyel Reiche và Mischa Bechberger (2004) lựa chọn lĩnh vực điện lực, đã tổng kết điều kiện để xúc tiến sử dụng điện từ nguồn NLTT ở một số quốc gia trong Liên minh Châu Âu, như việc bảo đảm quy hoạch lâu dài đối với nhà đầu tư, báo đáp đối với các kỹ thuật xanh trong điện lực, sự nỗ lực cực lớn trong hệ thống cung cấp điện (kéo dài mạng lưới điện, điều kiện đóng nối điện tốt,…), giảm thiểu sự ngăn chặn của các địa phương đối với các hạng mục công trình điện từ nguồn NLTT,... [29]. Joanna L. Lewis và Ryan H. Wiser (2007) lựa chọn chính sách hỗ trợ công nghiệp phát điện bằng sức gió, thông qua việc so sánh các chính sách hỗ trợ trực tiếp và gián tiếp của 12 quốc gia khác nhau đối với ngành công nghiệp phát điện bằng sức gió, cho thấy khi kết hợp giữa chính sách hỗ trợ xây dựng thị trường ĐG (phong điện) 7 với quy mô lớn - ổn định với chính sách khuyến khích sự công nghiệp hóa về mặt kỹ thuật ĐG trong từng vùng miền (bản địa), thì rất có khả năng thực hiện được việc hình thành thị trường ĐG mang tính cạnh tranh quốc tế [36]. Học giả Chen và các cộng sự (2007) thông qua việc so sánh hiệu quả thực thi hệ thống cô-ta (quota system) ở 18 bang của Mỹ, kết quả cho thấy: Hệ thống cô-ta có ảnh hưởng nhỏ nhất đến giá điện; ĐG được xem là nguồn NLTT quan trọng hàng đầu nhằm đáp ứng yêu cầu của chính sách; việc phân tích lợi ích chi phí ỷ lại quá nhiều vào các giả thiết không chắc chắn, như chi phí trong tương lai của kỹ thuật NLTT, giá khí đốt và không gian phát thải các-bon [27]. Menz và Vachon (2006) thử nghiệm áp dụng dữ liệu Panel (Panel Data) của 19 bang ở Mỹ từ năm 1998 đến 2002, sử dụng phương pháp bình phương nhỏ nhất phổ biến để đánh giá hệ thống cô-ta, nhu cầu tiêu thụ điện xanh, quỹ phúc lợi xã hội ảnh hưởng đến hiệu quả của chính sách về công suất lắp đặt điện gió và lượng phát điện, kết quả cho thấy: Chế độ cô-ta và nhu cầu tiêu thụ điện xanh có ảnh hưởng rất lớn đến sự ứng dụng của ĐG, còn quỹ phúc lợi xã hội với vai trò là nguồn cấp kinh phí cho quỹ năng lượng sạch và hiệu suất năng lượng lại không có ảnh hưởng rõ ràng đến việc ứng dụng ĐG [28]. Judith Lipp (2007) chọn chính sách điện NLTT để tiến hành nghiên cứu kinh nghiệm về chính sách điện NLTT của Đan Mạch, Đức và Anh, đã phân tích các nhân tố ảnh hưởng đến chính sách: mục tiêu chính sách, an toàn năng lượng, bảo vệ môi trường, bồi dưỡng sáng tạo, xúc tiến sự phát triển của địa phương và vùng miền, thỏa mãn tiêu chuẩn thấp nhất về chi phí (giá thành),… [38]. Ion Plumb và Andreea-Ileana Zamfir (2009) lựa chọn chế độ chứng chỉ xanh (giấy phép xanh), thông qua việc phân tích so sánh thị trường giao dịch chứng chỉ xanh của các quốc gia khác nhau thuộc Liên minh Châu Âu, cho thấy chế độ chứng chỉ xanh dựa trên cơ chế thị trường có thể xúc tiến mạnh sự phát triển của NLTT, mức độ phát triển của chế độ chứng chỉ xanh ở Liên miên Châu Âu đang phát huy tác dụng tích cực trong xúc tiến đầu tư cho khai thác nguồn NLTT [35]. Ngoài ra, Catherine Mitchell (2004) thông qua phân tích chính sách NLTT tạo của nước Anh từ năm 1990 đến 2003 cho thấy, chính sách NLTT của Anh trong khoảng 13 năm trở về trước không có (thiếu) mục tiêu rõ ràng, đặc biệt là về phương diện đưa điện năng từ nguồn NLTT hòa vào lưới điện, năm 1990 cơ chế xúc tiến việc đưa điện năng từ nguồn NLTT hòa vào lưới điện có hiệu lực – Nghĩa vụ năng lượng phi hóa thạch (NFFO) không có hiệu quả trong việc đưa điện năng từ NLTT hòa vào lưới điện chung. Bài viết đã phân tích các vấn đề tồn tại của chính sách phát điện từ 8 NLTT hòa vào mạng lưới của nước Anh, nhằm cung cấp kiến nghị hữu ích cho việc vận hành có hiệu quả Nghĩa vụ NLTT vào năm 2002 thay thế cho Nghĩa vụ năng lượng phi hóa thạch. Pablo del Ri’o Gona’ lez (2008) thông qua việc nghiên cứu phân tích chính sách trong 10 năm của Tây Ban Nha về phát điện từ NLTT, đã mổ xẻ sự cải cách về giá điện hòa mạng của Tây Ban Nha, lợi dụng phương pháp kinh tế chính trị trình bày hiệu quả chân thực của cải cách giá điện hòa mạng và các nhân tố thiết kế chính trong đó [30]. 1.2.2.3 Các nghiên cứu nhằm vào chính sách NLTT cụ thể Nhìn từ góc độ loại hình chính sách, các nghiên cứu nhằm vào chính sách NLTT cụ thể thường tập trung vào giá điện NLTT vào mạng lưới, hệ thống cô-ta, chứng chỉ giao dịch. Nhắm vào giá hòa mạng của điện NLTT, Klein và các cộng sự (2010) đã tổng kết ra ưu điểm của giá điện hòa mạng, đó là: Nó có thể phân chia và tách bạch rõ ràng các giai đoạn phát triển khác nhau với giá thành phát điện khác nhau của công nghệ NLTT[24]. Me’sza’ros Ma’tya’s Tama’s và các cộng sự (2010) thông qua việc xây dựng mô hình và lấy các dữ liệu có liên quan của nước Anh làm ví dụ tiến hành nghiên cứu giá điện hòa mạng và chứng giao dịch xanh, cho rằng trong thị trường cạnh tranh hoàn toàn, hiệu quả của chính sách giá điện hòa mạng và chứng chỉ giao dịch xanh là như nhau; tuy nhiên trong thị trường cạnh tranh không hoàn toàn, giá điện hòa mạng và giá cả của chứng chỉ giao dịch xanh sẽ dao động xung quanh sự chênh lệch giữa chi phí cho nguồn năng lượng xanh và nguồn năng lượng ô nhiễm, giá điện hòa mạng sẽ dao động với biên độ lớn hơn so với giá cả chứng chỉ giao dịch xanh [41]. Nghiên cứu nhằm vào chế độ cô-ta, học giả Langniss và Wiser (2003) đã phân tích chế độ cô-ta của bang Texas – Hoa Kỳ và cho rằng trong trường hợp quy mô của nguồn NLTT ngày càng tăng lên thì các chính sách liên quan cũng cần phải được hoàn thiện sao cho tương ứng với nó. Bài viết cũng chĩ ra rằng việc xác định rõ nhu cầu về công suất cần thiết sẽ có lợi cho việc tăng lên của công suất lắp đặt các thiết bị NLTT của bang Texas [39]. Wiser và các cộng sự (2004), thông qua việc nghiên cứu chế độ cô-ta, phát hiện một số nhầm lẫn trong thiết kế chính sách hiện tại, cho thấy thiết kế chính sách còn tồn tại một số vấn đề sau: Chu kỳ có hiệu lực của chính sách không đủ dài, chính sách thiếu tính ổn định, lực lượng chấp hành chính sách yếu, phạm vi thích hợp của chính sách hẹp,…[40]. Petersik (2005) sử dụng phương pháp phân tích của kinh tế học phi định lượng tiến hành phân tích các loại hình khác nhau của hệ thống cô-ta của Mỹ năm 2003, kết quả cho thấy chỉ có các hệ thống cô-ta quy định bắt buộc 9 về công suất lắp đặt thì mới đạt được kết quả hữu hiệu trong việc ứng dụng NLTT, nhưng không có hiệu quả đáng kể trong sản xuất và nhu cầu tiêu thụ NLTT cũng như các hạng mục hiệp thương tự nguyện [47]. Hongtao Yi và Richard C. Feiock (2012) xuất phát từ góc độ tác dụng lẫn nhau của chính sách cung cầu, thông qua việc phân tích bằng chứng thực tế về tính hình thực thi hệ thống cô-ta của Mỹ từ năm 1991 đến 2008, cho thấy: Chính sách kích thích tài chính bên “cung” có tác dụng rất mạnh mẽ và tích cực đến việc ứng dụng của hệ thống cô-ta [34]. Xuất phát từ mục tiêu chính sách, các nghiên cứu về chính sách NLTT cụ thể của nước ngoài đa số tập trung vào ngành công nghiệp ĐG. Các học giả nước ngoài khi tiến hành phân so sánh chính sách và phân tích cụ thể công cụ chính sách đa số lấy ĐG làm ví dụ, điều này chủ yếu là do công nghệ NLG (wind technology) tương đối thành thục đồng thời đây cũng là trọng điểm và là điểm đột phá trong phát triển NLTT những năm gần đây của các nước. Bird và các cộng sự (2005) đã khái quát chính sách NLTT của chính phủ liên bang Mỹ và nhân tố ảnh hưởng đến sự thúc đẩy ứng dụng NLG, cho rằng nhân tố thị trường chủ yếu đó là sự không ổn định của giá cả khí đốt đầu thế kỷ 20 và các máy phát điện sức gió cỡ lớn làm cho giá chi phí sản xuất điện gió giảm xuống, từ đó làm cho NLG có tính cạnh tranh tương đối hơn so với khí đốt thiên nhiên [40]. Ngoài thủy năng và thái dương năng ra, việc khai thác lợi dụng các nguồn năng lượng khác không được rộng lắm, cho nên các học giả nghiên cứu về chúng cũng tương đối ít. 1.2 Vai trò của năng lượng tái tạo 1.2.1 Vai trò Quan hệ giữa năng lượng và môi trường luôn là một trong những lĩnh vực quan tâm trong quá trình phát triển năng lượng. Sự thay đổi quy trình năng lượng luôn tác động tích cực tới các yếu tố môi trường. Kể từ cuộc cách mạng công nghiệp đến nay, các hoạt động của con người đã phát thải ra nhiều loại khí nhà kính (KNK) như CO2, CH4, N2O và một số loại khí công nghiệp khác ảnh hưởng xấu đến khí hậu toàn cầu. BĐKH và những tác động tiêu cực của nó là mối quan tâm chung của nhân loại và là một trong những vấn đề gây ra nhiều tranh luận nhất trong đàm phán quốc tế. BĐKH có ảnh hưởng đến nhiều vấn đề, bao gồm kinh tế quốc dân, phát triển xã hội cũng như bảo vệ sinh thái và môi trường, năng lượng và tài nguyên nước, an ninh lương thực và sức khỏe của con người. BĐKH cũng liên quan chặt chẽ đến sự phát triển của xã hội loài người. BĐKH do con người 10 gây ra sẽ dẫn đến những hậu quả nghiêm trọng như mực nước biển dâng cao, bão xuất hiện thường xuyên hơn cùng với xoáy thuận, lũ lụt, hạn hán gây nhiều thiệt nặng nề về người và tài sản. Một trong những nguyên nhân chính phát thải KNK hiện nay là hoạt động ngành năng lượng trong quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch [15]. Theo tính toán của các nhà khoa học, các hoạt động sử dụng năng lượng làm phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính chiếm tới 65%; trong đó, ngành điện lực chiếm tỷ trọng 24%, công nghiệp khoảng 14%, giao thông khoảng 14%, xây dựng khoảng 8%, và lĩnh vực khác là 5% [22]. Lượng phát thải carbon dioxide (CO2) toàn cầu đang tăng trở lại trong năm 2012, đạt mức cao kỷ lục 35,6 tỷ tấn - theo số liệu mới từ Dự án carbon toàn cầu (Global Carbon Project), đồng dẫn đầu bởi các nhà nghiên cứu từ Trung tâm nghiên cứu BĐKH Tyndall tại Đại học East Anglia (UEA) [14]. Hình 1.1: Nhân loại cần phải nỗ lực để ngăn chặn tình trạng BĐKH (Nguồn: www.thinkglobalgreen.org) Mức tăng dự báo 2,6% cho năm 2012 có nghĩa là phát thải toàn cầu từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch là 58% trên mức của năm 1990, năm cơ sở cho Nghị định thư Kyoto. Phân tích mới nhất này thực hiện bởi Dự án Carbon toàn cầu được công bố ngày 02 tháng 12 trong tạp chí Nature Climate Change với dữ liệu đầy đủ được phát hành đồng thời trên tạp chí Earth System Science Data Discussions. Phân tích này cho thấy các quốc gia đứng đầu trong việc đóng góp vào phát thải toàn cầu trong năm 2011 là Trung Quốc (28%), Mỹ (16%), Liên minh châu Âu (11%), và Ấn Độ (7%). Phát thải ở Trung Quốc và Ấn Độ tăng 9,9 và 7,5% trong năm 2011, trong khi lượng phát thải của Hoa Kỳ và Liên minh châu Âu giảm lần lượt là 1,8 và 2,8%. Lượng khí thải của Trung Quốc tính bình quân theo đầu người là 6,6 tấn CO2, sấp sỉ bằng với của Liên minh châu Âu (7,3), nhưng vẫn còn thấp hơn so với của Hoa Kỳ (17,2 tấn/người). Phát thải ở Ấn Độ đã thấp hơn ở mức 1,8 tấn carbon/người [14]. 11
- Xem thêm -