Năng lượng gió biển thế giới và đề xuất nghiên cứu, phát triển điện gió biển Việt Nam hướng tới mục tiêu giảm thiểu tác động biến đổi khí hậu
Tóm tắt: Bài báo giới thiệu sơ bộ hiện trạng khai thác tài nguyên năng lượng gió trên thế giới nói chung
và gió trên biển (offshore wind) nói riêng. Trong bài cũng giới thiệu cách tính toán mật độ năng lượng gió
trên các tầng cao khí quyển, phương thức phân vùng tài nguyên năng lượng gió biển Việt Nam và đề xuất
giải pháp nghiên cứu và phát triển năng lượng gió trên biển, ứng phó với biến đổi khí hậu. Vùng biển Việt
Nam có tiềm năng tài nguyên năng lượng gió biển rất lớn, với vùng biển 0-30 m nước có 111.000 km2 với
công suất là 64.000 GW, 30-60 m nước có diện tích là 142.000 km2 với công suất tiềm năng đạt 106.000 GW.
Vùng có tiềm năng nhất là vùng ven bờ Bình Thuận - Cà Mau với mật độ đạt gần 1.000 w/m2 đạt cao nhất
Việt Nam và ngang tầm thế giới, và hiện đã được triển khai trang trại gió tại Bạc Liêu, Cà Mau công suất
tổng là 1 GW, và cả khu vực đến năm 2030 sẽ là 8 GW. Bài báo đề xuất nghiên cứu và phát triển điện gió biể
sẽ góp phần giảm nhẹ khí nhà kính, hướng tới giảm tác động của biến đổi khí hậu.
với diện tích của từng khu vực biển (DTKVB). CSTN=NLGTBxDTKVB (3.10) 94 TẠP CHÍ KHOA HỌC BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Số 2 - Tháng 6/2017 Bảng 5. Công suất tiềm năng tài nguyên năng lượng gió biển khu vực độ sâu 0-30 m Khu vực DTKVB (km2) NLGTB MW/km2 CSTN (GW ) Vịnh Bắc Bộ 30.770 400 12.308 Quảng Bình - Quảng Ngãi 4.660 500 2.330 Bình Định - Ninh Thuận 2.483 500 1.242 Bình Thuận - Mũi Cà Mau 43.770 850 37.205 Mũi Cà Mau - Kiên Giang 29.390 400 11.756 Tổng 111.073 64.841 Bảng 6. Công suất tiềm năng tài nguyên năng lượng gió biển khu vực độ sâu 30-60 m Khu vực Diện tích (km2) Mật độ NLG MW/km2 Công suất tiềm năng (GW) Vịnh Bắc Bộ 29.240 550 16.082 Quảng Bình - Quảng Ngãi 7.100 500 3.550 Bình Định - Ninh Thuận 2.111 500 1.056 Bình Thuận - Mũi Cà Mau 67.980 1.000 67.980 Mũi Cà Mau - Kiên Giang 35.980 500 17.990 Tổng 142.411 106.658 Tổng công suất tiềm năng tầng 100 m toàn thể 5 khu vực biển Việt Nam với độ sâu 0-30 m đạt 64.841 GW, khu vực 30-60 m là 106.658 GW. Tổng diện tích biển Việt Nam từ 0-60 m là 111.072+142.411=253.483 km2 và công suất là 151.509 GW. Đặc biệt khu vực Bình Thuận - Cà Mau (0-30 m, 30-60 m) tầng 100 m có công suất lần lượt là 26.262 GW và 67.980 GW (tổng bằng 94.242 GW) là vùng có tiềm năng gió cao nhất và thực tế các tuốc-bin gió tại đảo Phú Quý và Bạc Liêu đã hoạt động tốt, mang lại hiệu quả kinh tế cao . Hình 12 cho thấy các dự án điện gió biển ven bờ đồng bằng sông Cửu Long [13] đang chiếm hầu hết không gian ven bờ từ 0 m ra đến 6 m nước với diện tỉnh khoảng 3.000 km2, với kế hoạch xây dựng đến năm 2030 và đạt 7.667 GW gần gấp đôi công suất thủy điện Hòa Bình [13]. Điều này cho thấy phân vùng khai thác tài nguyên gió biển theo 5 vùng và vùng Bình Thuận Cà Mau có tiềm năng lớn nhất là khá đúng với thực tiễn. Các ngành kinh tế như điện gió sẽ chiếm không gian 3 chiều gồm khí quyển, mặt nước và đáy biển (Hình 13) với diện tích khá lớn. Đồng thời như Hình 14 cùng trên khu vực biển các ngành nghề truyền thống như nuôi, đánh bắt thủy sản, hàng hải, quân sự diễn ra thường xuyên, nay xuất hiện các ngành chiếm cố định diện tích, không gian biển như điện gió, điện sóng, dầu khí thì cơ quan quản lý không gian biển phải có giải pháp ứng dụng hệ thống kiểm soát và định vị không gian cố định, di động để các ngành có thể hoạt động chung 1 không gian hoặc phân tách cố định ranh giới để áp dụng giải pháp cho thuê giao mặt biển - không gian biển thu tiền cho ngân sách nhà nước. 4. Kết quả và thảo luận Lần đầu tiên áp dụng phương pháp tính toán và phân loại gió biển tầng cao dựa theo số liệu gió trung bình 10 năm của Cục Khí quyển và Đại dương Mỹ. Kết quả cho thấy vùng biển Việt Nam có tiềm năng năng lượng gió trên biển tầng cao 100 m và hơn 100 m đạt rất cao, ngang tầm với các khu vực có trang trại gió thế giới (tốc độ gió đạt trên 7 m/s) và có sự phân bố khác nhau theo các khu vực địa lý. Các kết quả nghiên cứu, ứng dụng công nghệ và triển khai phát triển điện gió biển (điện gió ngoài khơi) hiện nay trên thế giới là rất khả quan, tạo cho các nước nghèo, trong đó có Việt Nam, những điều kiện thuận lợi đi tắt đón đầu để phát triển nhanh việc khai thác sử dụng các nguồn TẠP CHÍ KHOA HỌC BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Số 2 - Tháng 6/2017 95 Hình 12. Bản đồ phân vùng tiềm năng năng lượng gió trên Biển Đông và biển ven bờ Việt Nam (các đường đẳng sâu 30 m (đường chấm) và 60 m (đường liền)) Hình 13. Sơ đồ nhà máy điện gió Bạc Liêu Hình 14. Phân bố không gian các ngành khai thác biển BIỂN ĐÔNG (VIỆT NAM) năng lượng gió trên biển, góp phần đa dạng hóa và đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia. Năng lượng gió biển được phân vùng địa lý theo tốc độ gió thành 5 khu vực biển Việt Nam. Vịnh Bắc Bộ, Quảng Bình - Quảng Ngãi, Bình Định - Ninh Thuận, Bình Thuận - Mũi Cà Mau, Mũi Cà Mau - Kiên Giang. Về chiều ngang tính từ bờ ra theo các đới sâu đáy biển (do tính chất công nghệ trụ gió) với các khoảng độ sâu (0-30 m, 30-60 m và hơn 60 m). Tổng công suất tiềm năng lý thuyết công suất là 151.509 GW (với độ sâu 0-30 m đạt 64.841 GW, khu vực 30-60 m là 106.658 GW) Đặc biệt khu vực Bình Thuận - Cà Mau (0-30 m, 30-60 m) tầng 100 m có công suất lần lượt là 26.262 GW và 67.980 GW (tổng bằng 94.242 GW) là vùng có tiềm năng gió lý thuyết cao nhất và khoảng 10.000 GW tiềm năng kỹ thuật và hầu như không có bão biển với tốc độ gió lớn. Tổng công suất tiềm năng kỹ thuật điện gió biển đạt khoảng 10-15% cho thấy toàn Việt Nam (độ sâu 0-60 m) có thể đạt hơn 15.000 GW, riêng 96 TẠP CHÍ KHOA HỌC BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Số 2 - Tháng 6/2017 Tài liệu tham khảo 1. Nguyễn Mạnh Hùng và nnk (2010), Đề tài KC.09/2006-2010, Năng lượng biển. 2. Kiều Nga (2011), Điện gió Bạc Liêu: Những bước đi tích cực, 3. Bùi Huy Phùng (2013), “Phát triển năng lượng và chiến lược tăng trưởng xanh ở Việt Nam”, Tạp chí Khoa học năng lượng, số 01/2013, 67tr. 4. Bùi Huy Phùng (2009), “Tiềm năng, khả năng khai thác năng lượng tái tạo ở Việt Nam”, Báo cáo Hội thảo khoa học - Bộ Kế hoạch và Đầu tư, 245tr. 5. Phạm Sỹ Thành (2017), Chiến lược của Trung Quốc và hàm ý chính sách đối với Việt Nam, NXB thế giới, 564tr. 6. Phan Mỹ Tiên (1994), Phân bố tiềm năng năng lượng gió trên lãnh thổ Việt Nam, Viện Khí tượng Thủy văn, 160tr. 7. Dư Văn Toán (2011), “Kịch bản phát triển năng lượng tái tạo trên thế giới và Việt Nam”, Tuyển tập Hội nghị khoa học quốc tế “Phát triển Năng lượng bền vững”, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam. 8. DOE (2011), A National Offshore Wind Strategy: Creating an Offshore Wind Energy Industry in the United States. 52 pp. 9. IRENA (2016), Renewable Capacity Statistics 2016. 10. Ocean ES 2011-2015 annual report. 11. Offshore Wind Energy 2016 Market Report. Planeta OS, 44 pp. 12. Susan Kraemer, 14/9/2016, How DONG Energy Bid Offshore Wind at Just 8 Cents.http:// khu vực 4 từ biển Bình Thuận - Cà Mau đạt gần 10.000 GW, chiếm đến 2/3 tiềm năng kỹ thuật điện gió biển Việt Nam. Các trang trại tuốc-bin gió tại đảo Phú Quý và Bạc Liêu đã hoạt động tốt với hiệu suất đạt 33-35% công suất thiết kế và mang lại hiệu quả kinh tế cao, cơ hội thu hồi vốn khoảng hơn 13 năm, so với tuổi thọ tuốc-bin 25 năm. Trang trại gió biển Khai Long, Cà Mau đang bắt đầu xây dựng từ tháng 1/2016 với công suất giai đoạn 1 là 100 MW. Hiệu quả kinh tế và môi trường do trang trại gió biển đóng góp ngân sách cho các địa phương nguồn thu mới ổn định, như nguồn thu từ điện gió của tỉnh Bạc Liêu hiện đạt tới 76 tỷ đồng năm, khi hoàn thành trang trại gió 400 MW thì số tiền sẽ lên tới gần 300 tỷ/năm; tỉnh Cà Mau với 300 MW cũng sẽ thu được cho ngân sách hơn 200 tỷ/năm. Đề xuất các giải pháp: Cần có một chiến lược dài hạn nghiên cứu, xây dựng cơ sở dữ liệu năng lượng gió biển và phát triển, ứng dụng gió biển vào thực tiễn sản xuất kinh doanh, kêu gọi đầu tư và hợp tác quốc tế. Đa dạng hình thức phát triển nguồn năng lượng gió trên biển Việt Nam nếu được sử dụng đồng thời các phương án giải pháp kết hợp với các nguồn khác như mặt trời, sóng biển, OTEC, năng lượng sinh khối, nuôi trồng thủy sản, bảo tồn thủy sinh sẽ mang lại hiệu quả kinh tế hơn. Đồng thời, các trang trại gió biển cũng giúp ngăn ngừa xói sạt lở bờ biển và là những điểm thăm quan, du lịch học tập tuyệt vời. Các trang trại gió góp phần tạo nên các mắt thần quan sát biển giúp tăng cường bảo vệ an ninh chủ quyền trên biển. Việc phát triển điện gió sẽ có thể có xung đột lợi ích với không gian biển của các ngành nghề khác, bởi vậy cần nghiên cứu về chính sách hợp lý trong quy hoạch và phát triển điện gió trên biển. Cần sớm xây dựng Chiến lược chính sách phát triển điện gió biển Việt Nam, nhằm thích ứng với BĐKH như kết hợp điện gió biển với lấn đất ra biển, nhằm chống lại xói sạt lở và xâm nhập mặn. Đồng thời có thể chung hạ tầng cơ sở để sản xuất điện từ sóng, dòng chảy và nuôi trồng thủy sản, kết hợp với các dịch vụ du lịch, nghiên cứu, bảo tồn thiên nhiên. Đặc biệt cần xem xét đánh giá tiềm năng kinh tế - kỹ thuật đối với khu vực 0-60 m nước, đặc biệt khu vực đồng bằng sông Cửu Long. Đồng thời cũng nên xem xét đánh giá đối với độ sâu hơn 60 m nước, với triển vọng công nghệ cột gió nổi trên phao đang được nghiên cứu và phát triển. TẠP CHÍ KHOA HỌC BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Số 2 - Tháng 6/2017 97 www.renewableenergyworld.com/articles/2016/09/how-dong-energy-bid-offshore-wind- at-just-8-cents.html. 13. Viet Nam Offshore wind farm, 2016. Global Offshore wind farm database. com/offshorewind/ OFFSHORE WIND ENERGY IN THE WORLD AND PROPOSALS FOR RESEARCH AND DEVELOPMENT IN THE VIETNAMESE SEA TOWARDS THE GOAL OF MITIGATING THE IMPACTS OF CLIMATE CHANGE Du Van Toan, Nguyen Khac Doan, Nghiem Thanh Hai, Nguyen The Thinh Viet Nam Institute of Seas and Islands Abstract: This paper presents the status of wind resources exploitation in the world in general and offshore wind in particular. This paper introduces the calculation of wind energy density in the high 100 m of air, the method for zoning of ofshore wind resources in Viet Nam and proposing solutions to research and development of offshore wind energy, responding to climate change. The sea area of Viet nam has the potential of huge sea wind energy resources, with 0-30 m of sea area of 111,000 km2 with a capacity of 64,000 GW, 30-60 m water with an area of 142,000 km2. Summary potential yield is 106 thousand GW. The most promising area is the coastal area of Binh Thuan - Ca Mau with a density of nearly 1000 w/m2 reached the highest in Viet Nam and world-class, and has been deployed wind farms in Bac Lieu, Ca Mau The total capacity is 1 GW, and the area up to 2030 will be 8 GW. The paper proposes to research and develop wind energy to contribute to reducing greenhouse gas emissions, aiming to reduce the impacts of climate change. Keyword: Wind energy, Viet Nam sea, climate change, cacbon mitigation, windfarm.
File đính kèm:
- nang_luong_gio_bien_the_gioi_va_de_xuat_nghien_cuu_phat_trie.pdf