Trong những năm gần đây điện gió nổi lên là một giải pháp về năng lượng sạch trên thế giới. Điện gió, hay còn được gọi là năng lượng gió, là một dạng năng lượng tái tạo, sử dụng sức gió để tạo ra điện năng. Nhà máy điện gió bao gồm các tuabin gió được lắp đặt tại những nơi có gió mạnh và ổn định. Khi có gió thổi, các cánh quạt của tuabin gió sẽ quay, truyền động đến máy phát điện để tạo ra điện năng. Công nghệ điện gió đang được phát triển và sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới để giảm thiểu sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng hóa thạch và giảm lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính.

Điện gió là một giải pháp quan trọng để giảm thiểu biến đổi khí hậu. Năng lượng gió là năng lượng sạch, không gây ra lượng khí thải CO2 và các chất thải ô nhiễm khác như các nguồn năng lượng hóa thạch. Đồng thời không phát thải khí nhà kính, nguyên nhân chính gây ra biến đổi khí hậu. Ngoài ra, điện gió còn có những lợi ích khác như sử dụng nguồn tài nguyên tự nhiên dồi dào và không cạn kiệt, không gây ô nhiễm môi trường và có tiềm năng phát triển ở nhiều địa phương, kể cả những khu vực có mật độ dân cư cao. Đặc biệt, Ngành công nghiệp điện gió tạo ra hàng ngàn việc làm, từ thiết kế, sản xuất, lắp ráp, vận hành và bảo trì. Điện gió cũng đóng góp vào sự phát triển kinh tế của các khu vực có tiềm năng gió mạnh.

Việt Nam là một quốc gia có tiềm năng năng lượng tái tạo rất lớn với tổng công suất lên đến hàng ngàn GW từ các nguồn năng lượng gió, mặt trời, sinh khối, thủy điện, sóng, thủy triều, hải lưu…. Hiện nay, Việt Nam đang phải đối mặt với tình trạng thiếu hụt năng lượng, đặc biệt là ở miền Nam, nơi có nhu cầu về năng lượng và tốc độ tăng trưởng cao, trong khi các nguồn thủy điện lớn đã khai thác hết, các thủy điện nhỏ không đảm bảo lợi ích mang lại so với thiệt hại môi trường mà nó gây ra. Bên cạnh đó, trước sự biến động của giá dầu thế giới, sự cạn kiệt của nhiên liệu hóa thạch, thì điện gió được xem là nguồn tài nguyên dồi dào ở miền Nam với nhiều ưu điểm và có thể triển khai nhanh chóng. Là một trong những quốc gia chịu tác động nghiêm trọng từ biến đổi khí hậu, Việt Nam đã quan tâm đầu tư sản xuất điện gió nhằm đáp ứng nhu cầu năng lượng trong nước đang tăng vọt, giảm lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính. Việc nghiên cứu tiềm năng, thách thức, nhằm đưa ra một số đề xuất phù hợp thúc đẩy phát triển điện gió tại Việt Nam, nhằm đảm bảo an ninh năng lượng, bảo vệ môi trường và phù hợp với xu hướng phát triển năng lượng trên thế giới hiện nay và trong tương lai.

Ưu điểm của điện gió

– Nguồn năng lượng tái tạo: Điện gió sử dụng sức gió để tạo ra điện, là một nguồn năng lượng tái tạo không hạn chế và không gây ra khí thải carbon. Sự phát triển của công nghệ điện gió giúp chúng ta tận dụng tài nguyên thiên nhiên mà không gây tổn hại lớn cho môi trường.

– Khả năng tái tạo và tiết kiệm tài nguyên: Gió là một tài nguyên vô tận và không có chi phí sản xuất, do đó việc sử dụng điện gió giúp giảm sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng hóa thạch và giảm việc khai thác tài nguyên tự nhiên như than hoặc dầu mỏ.

– Hiệu suất và tính ổn định: Công nghệ điện gió đã phát triển đáng kể trong thập kỷ qua, với các biện pháp cải tiến liên tục để tăng hiệu suất và đảm bảo tính ổn định. Các máy phát điện gió hiện đại có khả năng tận dụng sức gió mạnh và duy trì hoạt động ổn định trong mọi điều kiện thời tiết.

– Khả năng lắp đặt linh hoạt: Các hệ thống điện gió có thể được lắp đặt trên đất liền, trên biển hay trên các cột cao tại khu vực có mức gió đủ mạnh. Điều này cho phép khai thác nguồn gió từ nhiều vùng địa lý khác nhau và tận dụng tốt những khu vực có tiềm năng gió mạnh.

– Tính tương thích với môi trường: So với các nguồn năng lượng hóa thạch khác, công nghệ điện gió ít gây ô nhiễm không khí, nước và đất đai. Nó không tạo ra khí thải carbon và các chất gây ô nhiễm môi trường khác, giúp bảo vệ sức khỏe con người và đóng góp vào cuộc chiến chống biến đổi khí hậu.

Tóm lại, điện gió có nhiều ưu điểm như sử dụng nguồn năng lượng tái tạo, tiết kiệm tài nguyên, hiệu suất và tính ổn định cao, khả năng lắp đặt linh hoạt và tính tương thích với môi trường. Những ưu điểm này đóng góp vào sự phát triển bền vững và giúp Việt Nam tiến gần hơn tới mục tiêu sử dụng nguồn năng lượng sạch và giảm thiểu tác động tiêu cực lên môi trường.

Nhược điểm của năng lượng điện gió

Mặc dù các dự án điện gió mang lại nhiều lợi ích, nhưng cũng gặp phải không ít nhược điểm sau:

– Phụ thuộc vào tình hình gió: Điện gió chỉ có thể sản xuất điện khi có đủ gió. Mức độ khả dụng và ổn định của nguồn năng lượng này phụ thuộc vào tình hình thời tiết và môi trường địa phương. Khi không có gió hoặc gió quá yếu, công suất sản xuất điện gió sẽ giảm đáng kể.

– Vấn đề vận chuyển và lắp đặt: Để xây dựng các dự án điện gió, cần phải vận chuyển và lắp đặt các bộ phận từ nơi sản xuất đến các vị trí cài đặt. Điều này có thể đòi hỏi sự tiêu tốn năng lượng và đất đai, gây ra ô nhiễm tiếng ồn và giao thông trong quá trình xây dựng.

– Chi phí ban đầu đầu tư: Xây dựng các công trình điện gió đòi hỏi đầu tư ban đầu lớn, bao gồm việc mua sắm và lắp đặt các tuabin gió và hệ thống liên quan. Mặc dù chi phí vận hành và bảo trì thấp hơn so với nhiều nguồn năng lượng khác, nhưng việc phải đầu tư ban đầu có thể trở thành một rào cản đối với việc triển khai nhanh chóng của các dự án điện gió.

– Tác động tới môi trường: 

a. Môi trường đất: Các nhà máy điện gió chiếm dụng diện tích đất, diện tích biển tương đối lớn, tuy phần diện tích còn lại vẫn có thể sử dụng cho mục đích khác. Phần móng của tua bin gió có đường kính khoảng 10 m – 20 m và thường nằm sâu dưới mặt đất/đáy biển khoảng 40 m – 80 m.

b. Môi trường nước: Điện gió không sử dụng nước làm mát, không gây ô nhiễm môi trường nước. Tuy nhiên, ưu thế này sẽ không đáng kể nếu so với các dự án nhiệt điện Duyên Hải của Việt Nam hiện đang được làm mát bằng nước biển.

c. Môi trường không khí: Theo đánh giá của Hội đồng năng lượng gió toàn cầu (GWEC) 1 MW điện gió giúp giảm phát thải hàng năm khoảng 1.800 tấn CO₂, 9 tấn SO_x và 4 tấn NO_x. Theo dự tính của GWEC, đến 2050 chương trình điện gió trên toàn thế giới sẽ làm giảm phát thải 1,5 tỷ tấn CO₂. Nếu tính hàm lượng bình quân của CO₂ trong khí quyển hiện nay khoảng 400 ppm thì lượng 1,5 tỷ tấn CO₂ này của toàn thế giới chỉ tương đương 0,07% (tổng khối lượng của khí quyển là 5,1 x 10^18kg).

d. Tiểu khí hậu: Các tua bin gió sẽ lấy một phần động năng của luồng không khí chuyển động, làm giảm vận tốc của gió. Về mặt lý thuyết, việc sử dụng hàng loạt nhiều tua bin gió, việc giảm tốc độ gió sẽ có ảnh hưởng đến các điều kiện khí hậu tại chỗ. Nếu tốc độ gió trung bình giảm đi thì luồng không khí chuyển động đó sẽ bị nung nóng hơn về mùa hè và lạnh hơn về mùa đông.

– Tác động tới cảnh quan: Cánh đồng điện gió thường được xây dựng tại những nơi xa khu dân cư, ven bờ biển hoặc ngoài khơi. Tuy nhiên, những công trình này cũng ít nhiều ảnh hưởng đến cảnh quan và địa hình nên đã có những quy định phải giữ đúng khoảng cách cần thiết từ nơi đặt tua bin đến những vùng bảo tồn thiên nhiên, bảo vệ di tích, rừng phòng hộ hoặc khu dân cư. Ngoài ra, cũng cần phải tính ảnh hưởng của hệ thống lưới điện đến cảnh quan. Bên cạnh đó, để loại bỏ ảnh hưởng do phản chiếu (disco effect) của lớp sơn hoặc nhựa bóng bảo vệ khi tua bin hoạt động dưới ánh sáng mặt trời, người ta chọn cách sơn hoặc tráng nhựa mờ (matt) cho tuabin điện gió. Khi mặt trời chiếu sáng, tua bin điện gió hoạt động sẽ gây ra hiện tượng nhấp nháy, gây cảm nhận khó chịu. Bóng của các cách quạt khi quay có thể làm rối mắt. Tuy nhiên, tác động này chỉ có ảnh hưởng trong một phạm vi nhỏ dưới chân tua bin.

– Tác động đến hệ sinh thái biển: Ảnh hưởng đáng kể của tua bin điện gió đặt ngoài khơi đến sinh thái biển là độ ồn và tần số rung trong nước biển khi lắp đặt chân đế và đóng trụ trên nền biển có thể ảnh hưởng đến sự sinh sống của sinh vật biển, cá voi và cá heo. Việc đặt dây cáp dưới nền biển để dẫn điện về đất liền có thể xáo động sự sinh sống của những sinh vật sống dưới biển cũng như sinh thái biển, đặc biệt là tại những vùng biển cần bảo vệ. Ngoài ra, tua bin điện gió có thể là chướng ngại cho tàu thuyền đi biển hoặc việc đánh bắt hải sản nếu trang trại điện gió nằm gần tuyến hàng hải hoặc ngư trường.

– Tác động đến sức khỏe con người: Vì cánh đồng điện gió có thể là điểm tham quan thú vị nên cần phải chú ý đến khả năng cánh quạt bị gãy, khả năng những hạt nước đông thành đá tại cánh quạt rồi rơi xuống (chỉ có ở vùng ôn đới) hoặc sự nguy hại trong việc khai thác chất neodym (Nd) từ đất hiếm để tạo hợp chất NdFeB dùng trong máy phát điện. Việc khai thác, tách chất Nd từ đất hiếm để lại phần rác có nguy hiểm đến sức khỏe con người (các chất phóng xạ uran và thorium). Vì thế, hiện nay một số viện nghiên cứu trên thế giới đang thử nghiệm để tìm ra vật liệu khác thay thế cho Nd.

Khả năng cánh quạt bị gãy đã được hầu hết những nhà sản xuất tua bin điện gió khắc phục. Để tránh nước đông thành đá và rơi xuống gây tai nạn, phải có biện pháp khuyến cáo người và ngăn gia súc không đến gần trụ tua bin điện gió.

– Tác động đến sinh vật: Theo Tổ chức bảo tồn thiên nhiên quốc tế (WWF), 2014, bình quân trên thế giới, cứ 1 MW công suất tua bin khi cánh quạt quay sẽ làm chết 4 con chim/năm. Trong số 10.000 con chim bị sát hại do các hoạt động của con người, chỉ có 1 con do điện gió. Các loài chim khi bay qua nơi đặt tua bin điện gió đều nhận thức được đó là vật cản và hầu hết đều đổi hướng bay hoặc bay cao hơn đỉnh của cánh rotor. Cũng theo những nghiên cứu trên, các tua bin điện gió cũng không ảnh hưởng đến tập tính của các loài chim di chuyển từ nơi này đến nơi khác hàng năm.

– Các tác động khác:

a. Rung động tần số thấp: Một tua bin gió công suất 1 MW có thể gây ra các rung động tần số thấp (truyền qua nền đất) ở mức có thể làm rung kính cửa trong các tòa nhà nằm cách 60 m. Vì vậy, khoảng cách an toàn đến các tòa nhà phải 300 m. Ở khoảng cách này, các rung động tần số thấp sẽ không cảm thấy.

b. Ảnh hưởng đến sóng vô tuyến: Các kết cấu thép của điện gió, đặc biệt là các cánh gió có khả năng làm nhiễu đáng kể các tín hiệu đài và tivi. Tua bin gió càng lớn, tín hiệu càng bị nhiễu. Tua bin điện gió có lớp sơn bảo vệ mờ không bị phản chiếu ánh sáng nhưng vẫn gây nhiễu do phản chiếu của sóng điện từ (từ sóng phát thanh truyền hình và truyền thanh không dây, sóng của mạng thông tin di động, mà chủ yếu là những hệ thống analog). Tuy nhiên, là độ nhiễu rất thấp, không đáng kể, đặc biệt là khi cánh quạt được sản xuất bằng vật liệu không tác động đến sóng vô tuyến.

c. Ảnh hưởng đến đường hàng không: Tua bin điện gió có thể được cho là nguyên nhân gây trở ngại cho đường hàng không, đặc biệt là gây nhiễu có hại cho hệ thống thông tin không lưu. Thông thường, trong bán kính khoảng 10 km tính từ trung tâm của sân bay, việc xây dựng cánh đồng điện gió phải có sự đồng ý của cơ quan quản lý hàng không. Trang trại điện gió gồm nhiều tua bin điện gió lắp đặt gần nhau sẽ tạo nhiều bóng râm và có thể gây ảnh hưởng đến tầm quan sát xa của radar do luồng sóng của radar bị xáo động. Khi cánh quạt tua bin điện gió quay, sóng dội của radar sẽ bị ảnh hưởng và có thể phát tín hiệu không chính xác. Vì thế, tua bin điện gió không được lắp đặt tại những nơi gần hệ thống radar, đặc biệt là radar bảo vệ bầu trời hoặc radar phục vụ không lưu.

d. Ảnh hưởng của tiếng ồn: Điện gió sản sinh ra 2 loại tiếng ồn:

(i) Tiếng ồn cơ học – phát ra trong quá trình làm việc của các chi tiết cơ khí. Đối với các tua bin mới, tiếng ồn cơ học có thể được khắc phục tương đổi triệt để.

(ii) Tiếng ồn khí động học – phát ra trong quá trình tương tác của cánh tua bin với luồng gió. Mức độ ồn của tua bin gió (ở khoảng cách 350 m có độ ồn 35÷45 Db). Ở gần trục cánh quạt của các tua bin gió công suất lớn, độ ồn có thể vượt 100 Db.

Những thách thức trong phát triển điện gió

Là một trong những quốc gia quan tâm đầu tư sản xuất điện gió nhằm đáp ứng nhu cầu năng lượng trong nước đang tăng vọt, giảm lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính, Việt Nam hiện đang gặp một số thách thức sau: 

Thứ nhất, thách thức về cơ chế chính sách: Mặc dù Việt Nam là một nước có tiềm năng lớn về nguồn năng lượng gió, nhưng cho đến nay, số các dự án thực hiện còn rất ít do thiếu các chính sách đủ mạnh, đồng bộ, bao gồm từ điều tra, đánh giá tiềm năng đến khai thác và sử dụng.

Thứ hai, thách thức về công nghệ, kỹ thuật: Thiếu số liệu cần thiết và tin cậy về tốc độ gió cho nghiên cứu phát triển nguồn điện gió ở các khu vực khác nhau; Thiết bị nhà máy điện gió đều là thiết bị siêu trường, siêu trọng trong khi cơ sở hạ tầng đường, cảng còn thô sơ dẫn đến rủi ro cao và không đảm bảo an toàn; Thiếu năng lực quản lý, vận hành và bảo dưỡng sửa chữa các dự án điện gió; Thiếu thông tin đánh giá về tiềm năng điện gió ngoài khơi, cũng như khả năng nối lưới các dự án sau khi hoàn thành; Các dự án điện gió ở vùng đất bãi bồi ven biển có địa hình, địa chất tương đối phức tạp và chịu ảnh hưởng bởi thời tiết khắc nghiệt như mưa, bão, sóng to, gió lớn, kết hợp với chế độ thủy triều không ổn định sẽ dẫn đến nhiều thách thức trong quá trình thi công lắp đặt thiết bị; Công nghệ mới và kỹ thuật phức tạp, các nhà thầu trong nước chưa có nhiều kinh nghiệm trong việc thi công xây dựng, lắp đặt tuabin gió trên biển.

Thứ ba, thách thức về kinh tế, tài chính: Thách thức lớn nhất đối với phát triển điện gió nằm ở vốn đầu tư và khả năng thu xếp vốn của chủ đầu tư. Một trong những yếu tố rủi ro chính là việc Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) – cơ sở duy nhất thu mua toàn bộ điện từ các nhà sản xuất, là đơn vị độc quyền trong các hoạt động thanh toán và đàm phán hợp đồng mua bán điện. Theo quan điểm của nhiều nhà đầu tư, điều này dẫn dễ đến khả năng thiếu minh bạch trong các giao dịch với EVN và không mang lại lợi nhuận về lâu dài.

Thứ tư, điện giólà điện năng chỉ được tạo ra khi có gió và công suất phát ra thay đổi theo mức gió. Vùng thuận lợi cho đặt nhà máy cũng thường cách xa vùng tiêu thụ, gây khó khăn rất lớn trong công tác vận hành, ổn định hệ thống; khó khăn về nhập khẩu các thiết bị, thiếu chuyên gia nước ngoài phối hợp kỹ thuật.

Thứ năm, ngoài những thách thức nêu trên, điện gió ngoài khơi cũng đang là một thách thức lớn đối với ngành Năng lượng Việt Nam, khi các nước trên thế giới đang chạy đua lắp đặt với nhiều đặc điểm ưu việt, lợi ích. Ở Việt Nam, điện gió ngoài khơi vẫn được coi là công nghệ mới, khi triển khai chắc chắn sẽ gặp nhiều vấn đề về công nghệ, cũng như chi phí phát triển. Bên cạnh đó là khó khăn trong công tác giải phóng mặt bằng, thi công móng trụ tuabin, trụ đường dây dẫn, hành lang tuyến đường dây khi nhu cầu đất đai cho các dự án điện gió trên bờ cần khoảng 28.000 ha, vấn đề mất đất trồng trọt và kế sinh nhai của người dân, đảm bảo an sinh xã hội. Các nhà phát triển còn phải đối mặt với khả năng thiếu lao động chất lượng cao,cũng như tình trạng chậm phát triển của những ngành công nghiệp phụ trợ .

Có thể nói, mặc dù là nước có tiềm năng lớn về năng lượng gió, tuy nhiên việc phát triển các nguồn năng lượng gió trong thời gian qua vẫn tiếp tục đối mặt với một số bất cập và thách thức, như chi phí đầu tư còn cao, số giờ vận hành nguồn điện thấp, yêu cầu sử dụng đất lớn. Thách thức lớn nhất để phát triển nguồn điện này là cần có cơ chế, chính sách ổn định và lựa chọn được chủ đầu tư có năng lực về tài chính, cũng như có kinh nghiệm đầu tư, triển khai thực hiện một cách có hiệu quả. Để khai thác được nguồn năng lượng này tại Việt Nam một cách hiệu quả, rất cần một sự đầu tư bài bản, cụ thể, đủ mạnh ở cấp quốc gia và phải đặt nó vào vị trí quan trọng, nhằm tạo ra những tiền đề cho việc hoạch định các chiến lược, chính sách, kế hoạch, lộ trình phát triển cụ thể. Bên cạnh đó, cần có hàng loạt các cơ chế khuyến khích cho điện gió, các chính sách ưu đãi khác cho các nhà đầu tư, như: ưu tiên cung cấp tín dụng, miễn giảm thuế thu nhập doanh nghiệp, tiền thuê đất, sử dụng hợp đồng mua bán điện mẫu,… Mong rằng, với sự quan tâm, chỉ đạo của Nhà nước thông qua một hệ thống chính sách, có một chương trình thống nhất và sự tài trợ thích đáng của ngân sách, cũng như các trợ giúp quốc tế về kỹ thuật, công nghệ, tài chính, điện gió tại Việt Nam sẽ đạt được kết quả tương xứng với tiềm năng. Phát triển điện gió trở thành nguồn năng lượng xanh phù hợp với sự phát triển của kinh tế Việt Nam nói chung và phát triển bền vững môi trường biển nói riêng.