Tổng quan về năng lượng điện

Chia sẻ: Nguyen Minh Hai | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

244
lượt xem 76
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nhu cầu điện tiêu dùng của Việt Nam tăng hơn 10%/năm cho đến năm 2020. Hiện tại, Việt nam phải nhập khẩu điện từ Trung Quốc để chống việc thiếu điện tại miền Bắc. Để cơ bản đáp ứng được nhu cầu về tiêu dùng điện nội bộ, Việt nam đã có kế hoạch xây dựng thêm 32 nhà máy điện.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tổng quan về năng lượng điện

TôNG QUAN Vê NANG LUONG GIO Tổng quan về năng lượng điện Tổng công suất lắp đặt: 15,192 MW (cuối năm 2007) Nguồn năng lượng Hydro 5410 MW 36% Dầu 717 MW 4.5% Than 1920 MW 13% Khí đốt 6664 MW 44% Năng lượng khác 481 MW 2.5% Nguồn: Viện lượng, Năng 2008 Nhu cầu điện tiêu dùng của Việt Nam tăng hơn 10%/năm cho đến năm 2020. Hi ện t ại, Vi ệt nam ph ải nhập khẩu điện từ Trung Quốc để chống việc thiếu điện tại miền Bắc. Để cơ bản đáp ứng đ ược nhu c ầu về tiêu dùng điện nội bộ, Việt nam đã có kế hoạch xây d ựng thêm 32 nhà máy đi ện. T ập đoàn Đi ện l ực Việt Nam (EVN), Công ty Nhà nước, có kế hoạch đưa vào hoạt đ ộng 16 nhà máy th ủy đi ện tăng công suất phát điện cho nhà máy điện than lên 400MW trong các năm t ới trong khi t ập đoàn Than Vi ệt nam s ẽ dựng điện chạy xây thêm 8 nhà máy than. Năng lượng gió tại Việt nam cho tới hiện tai chỉ m ới đ ược khai thác m ột s ố l ượng nh ỏ v ới s ản l ượng đ ầu ra dao động từ 150-200W. Lượng điện t ạo ra được s ử dụng ch ủ yếu cho b ơm nước t ưới tiêu và n ạp pin năng lượng. Hiện thời, hơn 1,500 turbin gió với năng suất t ừ 15-200W đã đ ược l ắp đ ặt t ại các vùng nông thôn và hải đảo tại Việt nam cho tiêu dùng h ộ gia đình. T ổng công su ất l ắp đ ặt cho các h ệ th ống đi ện gió tại các vùng sâu vùng xa ở Việt nam là 1.25MW (cu ối năm 2008). Các nghiên c ứu s ản xu ất ch ỉ t ập trung vào nhũng turbine gió nhỏ với công suất tối đa là 500W. Turbine gió có công su ấ l ớn h ơn 500W thì phải nhập khẩu. Thông tin về nguồn năng lượng gió Việt nam được ước tính có tiềm năng gió rất cao với t ổng di ện tích vùng lãnh thổ có tiềm năng khai thác gió xấp xỉ 9% t ổng diện tích qu ốc gia. N ằm trong vùng khí h ậu nhi ệt đ ới gió mùa với đường bờ biển dài, Việt nam có l ợi thế rất lớn về phát tri ển năng l ượng gió. Ngân hàng th ế giới (World Bank) đã tiến hành một bản khảo sát chi ti ết về năng l ượng gió ở vùng Đông Nam Á (SEA) bao gồm cả Việt nam, do tiến hành trong chương trình Năng l ượng b ền v ững và thay th ế. Theo k ết qu ả của nghiên cứu này, Việt nam có tiềm năng về năng l ượng gió l ớn nh ất trong khu v ực so v ới các n ước láng giềng như Campuchia, Lào, Thai lan. Hơn thế nữa, vùng duyên h ải mi ền Nam và nam trung b ộ c ủa
Việt nam đặc biệt hứa hẹn về tiềm năng khai thác năng l ượng gió vì v ận t ốc gió r ất cao và m ật đ ộ dân cư thưa thớt. 8.6% tổng diện tích Việt nam được đánh giá là có ti ềm năng t ừ “cao” đ ến “r ất cao” cho vi ệc phát triển các turbine gió lớn (vận tốc gió >7m/s) Tổng tiềm năng về năng lượng gió của Việt nam được ước tính là 513,360 MW – cao g ấp 6 l ần công suất dự kiến của ngày điện Việt nam vào năm 2020. Khung pháp lý cho Năng lượng gió Chính phủ Việt Nam đã nhận thấy tầm quan trọng của năng lượng tái tạo. Vào năm 1999, Chính phủ Việt nam đã ban hành B ản Kế hoạch hành đ ộng cho năng l ượng tái t ạo (do Tập đoàn Điện lực VN và Ngân hàng thế giới h ợp tác xây d ựng). B ản K ế ho ạch hành đ ộng đ ề ra Khung pháp lý 10 năm mà sẽ được tiến hành 5 năm/l ần v ới s ự giúp đ ỡ c ủa các t ổ ch ức qu ốc t ế nh ằm đẩy nhanh tốc độ phát triển và tăng cường việc sử dụng năng lượng tái t ạo cho đi ện khí hóa nông thôn và điện nối lưới. Đến năm 2020, ước tính 5% nguồn năng l ượng của Vi ệt nam sẽ đ ược t ạo ra t ừ ngu ồn năng l ượng tái tạo. Để có thể đạt được mục tiêu này, mỗi năm cần ph ải có t ừ 100MW đ ến 200MW đi ện gió đ ược hòa lưới. Viện Năng lượng đã xây dựng tổng sơ đồ phát tri ển năng lượng tái t ạo cho Vi ệt nam đ ến năm 2015 tầm nhìn đến năm 2025 trong đó tập trung chủ yếu vào việc đề ra các m ục tiêu chi ến l ược, xây d ựng kịch bản phát triển năng lượng tái t ạo và đề xuất các chính sách cho vi ệc phát tri ển năng l ượng tái t ạo tại Việt nam. Tuy nhiên, hiện nay chưa có cơ chế hỗ trợ cho các nhà đ ầu t ư năng l ượng tái t ạo đ ể đ ảm bảo cho việc đầu tư của họ. Để hỗ trợ các nhà đầu tư nước ngoài, Chính phủ Vi ệt nam đã quy ết đ ịnh xem năng l ượng tái t ạo là lĩnh vực xứng đáng được hưởng những cơ chế hỗ trợ. Hiện nay các nhà đ ầu t ư vào lĩnh v ực năng l ượng tái tạo có thể được hưởng một số chính sách ưu đãi như mi ễn thuế nh ập khẩu cho các trang thi ết b ị máy móc, miễn thuế sử dụng đất trong một thời hạn nhất định. Vào ngày 02/08/2007, Chính ph ủ Vi ệt nam đã ra quyết định số 130/2007/QD-TTg về cơ chế tài chính và các chính sách cho các D ự án đ ầu t ư tri ển khai theo cơ chế phát triển sạch (CDM)
Vào ngày 04/07/2008 Bộ Tài chính và Bộ Tài nguyên môi tr ường đã ra Thông t ư liên t ịch s ố 58/2008/TTLT-BTC-BTN&MT hướng dẫn thực hiện các quy định đề ra theo Quy ết định s ố 130/2007/QD- TTg Thông tư liên tịch này cũng đã miêu t ả rất rõ về đ ối t ượng đ ược h ưởng ưu đãi, các đi ều ki ện đ ể nh ận ưu đãi, cách thức tính toán mức ưu đãi cho một đ ơn vị điện s ản xuất, m ức ưu đãi đ ược h ưởng hàng năm, các điều khoản ưu đãi, quy trình nộp hồ sơ xin ưu đãi cho các d ự án CDM t ại Vi ệt nam. Các Dự án về Năng lượng gió Hiện nay có nhiều nhà đầu tư nước ngoài và các công ty Vi ệt nam đang xây dựng các dự án về trang trại gió ở Việt nam với công suất t ừ 6MW đ ến 150MW. D ự án có t ốc đ ộ triển khai nhanh nhất là dự án của REVN. Với d ự án này, 5 turbine gió v ới công su ất 1.5MW do Công ty Fuhrlander của Đức sản xuất đã được lắp thành công t ại t ỉnh Bình Thu ận. vào cu ối tháng 07 năm 2009. Việc mở rộng dự án này cũng đã được lên kế hoạch. Công ty Đức Altus AG phối hợp cùng các Công ty Việt nam và Tr ường ĐH Dresden c ủa Đ ức hi ện đang thực hiện việc phát triển 3 dự án gió với tổng công suất ước tính là 250MW. Gió nguồn năng lượng không bao giờ cạn! Nếu khai thác triệt để năng lượng gió, một nguồn năng lượng sạch, kinh tế, chúng ta sẽ đáp ứng được nhu cầu tiêu dùng năng lượng ngày một gia tăng, trong khi các nguồn nhiên liệu dầu khí đang ngày càng hiếm. Từ cuối thập niên 1920, người Mỹ đã sử dụng những cối xay gió nhỏ để cung cấp điện cho những khu vực nông thôn. Nhưng chỉ sau một thời gian ngắn, đến thập niên 1930 cối xay gió được sử dụng ngày càng ít, và nay chỉ còn lại một số ít trong các trang trại ở miền Tây nước Mỹ. Đến những năm 1970, cuộc khủng hoảng dầu hỏa làm thay đổi bức tranh toàn cảnh năng lượng trên thế giới, tạo nên một thị trường mới mở ra cho các nguồn năng lượng thay thế, và những cối xay gió cơ học tạo điện năng từ gió đã trở lại. Cối xay gió cơ học ngày càng được xây dựng kỹ thuật hơn với những cánh quạt được chế tạo từ sợi thủy tinh hoặc những vật liệu có sức chịu đựng tốt. Trước khi bước vào khai thác năng lượng gió, câu hỏi đầu tiên chính là: có thể lấy từ gió bao nhiêu năng lượng? Có hai cơ sở cơ bản để đánh giá: hiệu quả và công suất. Hiệu quả (tức năng lực hữu ích mà chúng ta có thể lấy được từ nguồn năng lượng): có thể chuyển từ 30 40% động lực của gió thành điện năng (để tiện so sánh: có thể chuyển hóa từ 3035% hóa chất trong than đá thành điện năng). Công suất (phần
điện năng máy có thể cung cấp được): một máy điện từ gió có công suất 100%, có thể hoạt động suốt ngày và lúc nào cũng đầy năng lượng, tỉ lệ ở than đá là 75% nếu như hoạt động cả ngày lẫn đêm và suốt năm. rước đây, một máy phát điện từ gió thông thường có thể sản xuất từ 1,5 4 triệu kWh điện mỗi năm, đủ để cung cấp điện cho 150 400 hộ mỗi năm. Ở Mỹ, các máy phát điện năng từ gió có thể cung cấp 10 tỷ kWh mỗi năm. Năng lượng gió đáp ứng được 0,1% nhu cầu năng lượng cho cả nước, một con số rất nhỏ. 10 năm trước, Mỹ còn là “vua” sử dụng năng lượng gió khi sản xuất đến 90% sản lượng điện từ gió của toàn thế giới. Đến năm 1996 sản lượng này giảm 30%. Thế nhưng gần đây, do chi phí đầu tư khai thác nguồn năng lượng từ gió bắt đầu giảm và kỹ thuật được cải tiến nên gió lại trở thành một trong những nguồn năng lượng mới tạo ra điện có sức cạnh tranh nhiều nhất trong một số khía cạnh. Nhìn trên phương diện kinh tế, năng lượng từ gió rất quyên rũ. Đầu tiên, gió là một tài nguyên dồi dào có sẵn trong tự nhiên và không có “biên giới”. Kế đến, xây dựng máy phát điện từ gió không tốn nhiều tiền bằng chi phí xây dựng máy phát điện từ những nguồn năng lượng khác. Máy phát điện từ gió có thể dễ dàng bổ sung máy phát điện thông thường khi nhu cầu dùng điện của người dân tăng lên. Mặt khác, chi phí sản xuất điện từ gió đã giảm đột ngột trong hai thập niên qua nhờ các kỹ thuật hạ thấp chi phí đầu tư. Trên góc độ môi trường: gió là một nguồn nguyên liệu sạch, không làm ô nhiễm không khí và nước khi tạo điện năng. Điện năng làm từ gió còn rất sạch, có khả năng giảm đáng kể lượng khí CO2 thải ra môi trường. Một nghiên cứu mới của Bộ Năng lượng Mỹ vừa công bố cho biết trong năm 2003 ngành năng lượng có tốc độ phát triển nhanh nhất không phải nhiệt điện hay năng lượng nguyên tử, mà là gió. Bằng cớ là trong khoảng thời gian từ năm 2000 2003, năng lượng gió tăng trưởng 159% ở Mỹ và 87% ở châu Âu (Nguồn: dịch vụ đánh giá của Standard and Poor), qua mặt tất cả các nguồn năng lượng khác về tốc độ tăng trưởng. Đan Mạch hiện đang dẫn đầu thế giới trong lĩnh vực sản xuất và sử dụng điện năng làm từ sức gió. Ngành công nghiệp điện năng từ gió của Đan Mạch tạo công ăn việc làm cho 20.000 người, sản xuất được 3.200 MW trong năm 2003 trên tổng số 8.300MW sản lượng điện từ gió của toàn cầu. Với dân số 5,4 triệu người, Đan Mạch cũng là nước dẫn đầu về tiêu thụ điện năng làm từ gió, với khoảng 21% tổng điện năng được làm từ gió, so với tỉ lệ bình quân trên toàn cầu là 0,5%, (AFP 1582004). Sự chuyển biến về cơ cấu năng lượng cũng đang diễn ra đặc biệt nhanh chóng tại châu Âu, trong đó Anh là nước đi đầu. Trong năm qua, đã hoàn thành phần đấu thầu dự án xây dựng nhà máy năng lượng gió với 1.000 turbine gió dọc bờ biển, hi vọng sẽ thỏa mãn 10% nhu cầu năng lượng. Hoa Kỳ cũng hi vọng năng lượng gió sẽ là nhân tố chủ đạo trong việc chuyển đổi cơ cấu năng lượng nước Mỹ. Theo tính toán của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, chỉ cần phủ tuôcbin phủ trên 6% diện tích nước Mỹ thì sẽ đủ cho sản xuất lượng điện gấp rưỡi nhu cầu hiện tại của Hoa Kỳ. Nếu khai thác triệt để năng lượng gió, một nguồn năng lượng sạch, kinh tế, chúng ta sẽ đáp ứng được nhu
cầu tiêu dùng năng lượng ngày một gia tăng, trong khi các nguồn nhiên liệu dầu khí đang ngày càng hiếm. Năng lượng gió của Việt Nam, tiềm năng và triển vọng Năng lượng gió của Việt Nam, tiềm năng và triển vọng Tình hình cung cầu điện năng ở Việt Nam Tốc độ tăng trưởng trung bình của sản lượng điện ở Việt Nam trong 20 năm trở lại đây đạt mức rất cao, khoảng 1213%/năm tức là gần gấp đôi tốc độ tăng trưởng GDP của nền kinh tế. Và theo dự báo của Tổng Công ty Điện lực Việt Nam, nếu tốc độ tăng trưởng GDP trung bình tiếp tục được duy trì ở mức 7,1%/năm thì nhu cầu điện sản xuất của Việt Nam vào năm 2020 sẽ là khoảng 200.000 GWh, vào năm 2030 là 327.000 GWh. Trong khi đó, ngay cả khi huy động tối đa các nguồn điện truyền thống thì sản lượng điện nội địa của chúng ta cũng chỉ đạt mức tương ứng là 165.000 GWh (năm 2020) và 208.000 GWh (năm 2030). Điều này có nghĩa là nền kinh tế sẽ bị thiếu hụt điện một cách nghiêm trọng, và tỷ lệ thiếu hụt có thể lên tới 2030% mỗi năm. Nếu dự báo này của Tổng Công ty Điện lực trở thành hiện thực thì hoặc là chúng ta phải nhập khẩu điện với giá đắt gấp 23 lần so với giá sản xuất trong nước, hoặc là hoạt động sản xuất của nền kinh tế sẽ rơi vào đình trệ, còn đời sống của người dân sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng. COLOR="Red"]Tiềm năng điện gió của Việt Nam [/COLOR] Nằm trong khu vực cận nhiệt đới gió mùa với bờ biển dài, Việt Nam có một thuận lợi cơ bản để phát triển năng lượng gió. So sánh tốc độ gió trung bình trong vùng biển Đông Việt Nam và các vùng biển lân cận cho thấy gió tại biển Đông khá mạnh và thay đổi nhiều theo mùa. Trong chương trình đánh giá về năng lượng cho Châu Á, Ngân hàng Thế giới đã có một khảo sát chi tiết về năng lượng gió khu vực Đông Nam Á, trong đó Việt Nam có tiềm năng gió lớn nhất với tổng tiềm năng điện gió của Việt Nam ước đạt 513.360 MW tức là bằng hơn 200 lần công suất của thủy điện Sơn La, và hơn 10 lần tổng công suất dự báo của ngành điện vào năm 2020. Tất nhiên, để chuyển từ tiềm năng lý thuyết thành tiềm năng có thể khai thác, đến tiềm năng kỹ thuật, và cuối cùng, thành tiềm năng kinh tế là cả một câu chuyện dài; nhưng điều đó không ngăn cản việc chúng ta xem xét một cách thấu đáo tiềm năng to lớn về năng lượng gió ở Việt Nam. Đề xuất một khu vực xây dựng điện gió cho Việt Nam Ở Việt Nam, các khu vực có thể phát triển năng lượng gió không trải đều trên toàn bộ lãnh thổ. Với ảnh hưởng của gió mùa thì chế độ gió cũng khác nhau. Nếu ở phía bắc đèo Hải Vân thì mùa gió mạnh chủ yếu trùng với mùa gió đông bắc, trong đó các khu vực giàu tiềm năng nhất là Quảng Ninh, Quảng Bình, và Quảng Trị. Ở phần phía Nam đèo Hải Vân, mùa gió mạnh trùng với mùa gió Tây Nam, và các vùng tiềm năng nhất thuộc cao nguyên Tây Nguyên, các tỉnh ven biển đồng bằng sông Cửu Long, và đặc biệt là khu vực ven biển của hai tỉnh Bình Thuận, Ninh Thuận. Theo nghiên cứu của NHTG, trên lãnh thổ Việt Nam, hai vùng giàu tiềm năng nhất để phát triển năng lượng gió là Sơn Hải (Ninh Thuận) và vùng đồi cát ở độ cao 60100m phía tây Hàm Tiến đến Mũi Né (Bình Thuận). Gió vùng này không những có vận tốc trung bình lớn, mà còn có một thuận lợi khác, đó là số lượng các cơn bão khu vực ít và gió có xu thế ổn định. Đây là những điều kiện rất thuận lợi để phát triển năng lượng gió. Trong những tháng có gió mùa, tỷ lệ gió nam và đông nam lên đến 98% với vận tốc trung bình 67m/s, tức là vận tốc có thể xây dựng các trạm điện gió công suất 3 3,5 MW. Thực tế là
người dân khu vực Ninh Thuận cũng đã tự chế tạo một số máy phát điện gió cỡ nhỏ nhằm mục đích thắp sáng. Ở cả hai khu vực này dân cư thưa thớt, thời tiết khô nóng, khắc nghiệt, và là những vùng dân tộc đặc biệt khó khăn của Việt Nam. Mặc dù có nhiều thuận lợi như đã nêu trên, nhưng chúng ta cần phải lưu ý một số điểm đặc thù của năng lượng gió để có thể phát triển nó một cách có hiệu quả nhất. Nhược điểm lớn nhất của năng lượng gió là sự phụ thuộc vào điều kiện thời tiết và chế độ gió. Vì vậy khi thiết kế, cần nghiên cứu hết sức chi tiết về chế độ gió, địa hình cũng như loại gió không có các dòng rối (có ảnh hưởng không tốt đến máy phát). Cũng vì những lý do có tính phụ thuộc vào điều kiện môi trường như trên, năng lượng gió tuy ngày càng phổ biến và quan trọng nhưng không thể là nguồn năng lượng chủ lực. Tuy nhiên, khả năng kết hợp giữa điện gió và thủy điện tích năng lại mở ra cơ hội cho Việt Nam, một mặt đa dạng hóa được nguồn năng lượng trong đó kết hợp những nguồn năng truyền thống với những nguồn lượng tái tạo sạch với chi phí hợp lý; mặt khác khai thác được thế mạnh, đồng thời hạn chế của mỗi nguồn năng lượng, và tận dụng các nguồn năng lượng này trong mối quan hệ bổ sung lẫn nhau. Một điểm cần lưu ý nữa là khả năng các trạm điện gió sẽ gây ô nhiễm tiếng ồn trong khi vận hành, cũng như có thể phá vỡ cảnh quan tự nhiên và có thể ảnh hưởng đến tín hiệu của các sóng vô tuyến nếu các yếu tố về kỹ thuật không được quan tâm đúng mức. Do vậy, khi xây dựng các khu điện gió cần tính toán khoảng cách hợp lý đến các khu dân cư, khu du lịch để không gây những tác động tiêu cực. Thay cho lời kết Nếu nhìn ra thế giới thì việc phát triển điện gió đang là một xu thế lớn, thể hiện ở mức tăng trưởng cao nhất so với các nguồn năng lượng khác. Khác với điện hạt nhân vốn cần một quy trình kỹ thuật và giám sát hết sức nghiêm ngặt, việc xây lắp điện gió không đòi hỏi quy trình khắt khe đó. Với kinh nghiệm phát triển điện gió thành công của Ấn Độ, Trung Quốc và Philippin, và với những lợi thế về mặt địa lý của Việt Nam, chúng ta hoàn toàn có thể phát triển năng lượng điện gió để đóng góp vào sự phát triển chung của nền kinh tế. Liệu Việt Nam có thể "đi tắt, đón đầu" trong phát triển nguồn năng lượng hay không phụ thuộc rất nhiều vào các quyết sách ngày hôm nay. Sự hình thành năng lượng gió Sự hình thành năng lượng gió Bức xạ Mặt Trời chiếu xuống bề mặt Trái Đất không đồng đều làm cho bầu khí quyển, nước và không khí nóng không đều nhau. Một nửa bề mặt của Trái Đất, mặt ban đêm, bị che khuất không nhận được bức xạ của Mặt Trời và thêm vào đó là bức xạ Mặt Trời ở các vùng gần xích đạo nhiều hơn là ở các cực, do đó có sự khác nhau về nhiệt độ và vì thế là khác nhau về áp suất mà không khí giữa xích đạo và 2 cực cũng như không khí giữa mặt ban ngày và mặt ban đêm của Trái Đất di động tạo thành gió. Trái Đất xoay tròn cũng góp phần vào việc làm xoáy không khí và vì trục quay của Trái Đất nghiêng đi (so với mặt phẳng do quỹ đạo Trái Đất tạo thành khi quay quanh Mặt Trời) nên cũng tạo thành các dòng không khí theo mùa. Bản đồ vận tốc gió theo mùaDo bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng Coriolis được tạo thành từ sự quay quanh trục của Trái Đất nên không khí đi từ vùng áp cao đến vùng áp thấp không chuyển động thắng mà tạo thành các cơn gió xoáy có chiều xoáy khác nhau giữa Bắc bán cầu và Nam bán cầu. Nếu nhìn từ vũ trụ thì trên Bắc bán cầu không khí di chuyển vào một vùng áp thấp ngược với chiều kim đồng hồ và ra khỏi một vùng áp cao theo chiều kim đồng hồ. Trên Nam bán cầu thì chiều hướng ngược lại.
Ngoài các yếu tố có tính toàn cầu trên gió cũng bị ảnh hưởng bởi địa hình tại từng địa phương. Do nước và đất có nhiệt dung khác nhau nên ban ngày đất nóng lên nhanh hơn nước, tạo nên khác biệt về áp suất và vì thế có gió thổi từ biển hay hồ vào đất liền. Vào ban đêm đất liền nguội đi nhanh hơn nước và hiệu ứng này xảy ra theo chiều ngược lại. [sửa] Vật lý học về năng lượng gió Năng lượng gió là động năng của không khí chuyển động với vận tốc v. Khối lượng đi qua một mặt phẳng hình tròn vuông góc với chiều gió trong thời gian t là: với ρ là tỷ trọng của không khí, V là thể tích khối lương không khí đi qua mặt cắt ngang hình tròn diện tích A, bán kinh r trong thời gian t. Vì thế động năng E (kin) và công suất P của gió là: Điều đáng chú ý là công suất gió tăng theo lũy thừa 3 của vận tốc gió và vì thế vận tốc gió là một trong những yếu tố quyết định khi muốn sử dụng năng lượng gió. Công suất gió có thể được sử dụng, thí dụ như thông qua một tuốc bin gió để phát điện, nhỏ hơn rất nhiều so với năng lượng của luồng gió vì vận tốc của gió ở phía sau một tuốc bin không thể giảm xuống bằng không. Trên lý thuyết chỉ có thể lấy tối đa là 59,3% năng lượng tồn tại trong luồng gió. Trị giá của tỷ lệ giữa công suất lấy ra được từ gió và công suất tồn tại trong gió được gọi là hệ số Betz (xem Định luật Betz), do Albert Betz tìm ra vào năm 1926. Có thể giải thích một cách dễ hiểu như sau: Khi năng lượng được lấy ra khỏi luồng gió, gió sẽ chậm lại. Nhưng vì khối lượng dòng chảy không khí đi vào và ra một tuốc bin gió phải không đổi nên luồng gió đi ra với vận tốc chậm hơn phải mở rộng tiết diện mặt cắt ngang. Chính vì lý do này mà biến đổi hoàn toàn năng lượng gió thành năng lượng quay thông qua một tuốc bin gió là điều không thể được. Trường hợp này đồng nghĩa với việc là lượng không khí phía sau một tuốc bin gió phải đứng yên. [sửa] Sử dụng năng lượng gió Cối xay gióĐọc bài chính về lịch sử dùng năng lượng gió Năng lượng gió đã được sử dụng từ hằng trăm năm nay. Con người đã dùng năng lượng gió để di chuyển thuyền buồm hay khinh khí cầu, ngoài ra năng lượng gió còn được sử dụng để tạo công cơ học nhờ vào các cối xay gió. Ý tưởng dùng năng lượng gió để sản xuất điện hình thành ngay sau các phát minh ra điện và máy phát điện. Lúc đầu nguyên tắc của cối xay gió chỉ được biến đổi nhỏ và thay vì là chuyển đổi động năng của gió thành năng lượng cơ học thì dùng máy phát điện để sản xuất năng lượng điện. Khi bộ môn cơ học
dòng chảy tiếp tục phát triển thì các thiết bị xây dựng và hình dáng của các cánh quạt cũng được chế tạo đặc biệt hơn. Ngày nay người ta gọi đó tuốc bin gió, khái niệm cối xay gió không còn phù hợp nữa vì chúng không còn có thiết bị nghiền. Từ sau những cuộc khủng hoảng dầu trong thập niên 1970 việc nghiên cứu sản xuất năng lượng từ các nguồn khác được đẩy mạnh trên toàn thế giới, kể cả việc phát triển các tuốc bin gió hiện đại. [sửa] Sản xuất điện từ năng lượng gió Vì gió không thổi đều đặn nên năng lượng điện phát sinh từ các tuốc bin gió chỉ có thể được sử dụng kết hợp chung với các nguồn năng lượng khác để cung cấp năng lượng liên tục. Tại châu Âu, các tuốc bin gió được nối mạng toàn châu Âu, nhờ vào đó mà việc sản xuất điện có thể được điều hòa một phần. Một khả năng khác là sử dụng các nhà máy phát điện có bơm trữ để bơm nước vào các bồn chứa ở trên cao và dùng nước để vận hành tuốc bin khi không đủ gió. Xây dựng các nhà máy điện có bơm trữ này là một tác động lớn vào thiên nhiên vì phải xây chúng trên các đỉnh núi cao. Mặt khác vì có ánh sáng Mặt Trời nên gió thổi vào ban ngày thường mạnh hơn vào đêm và vì vậy mà thích ứng một cách tự nhiên với nhu cầu năng lượng nhiều hơn vào ban ngày. Công suất dự trữ phụ thuộc vào độ chính xác của dự báo gió, khả năng điều chỉnh của mạng lưới và nhu cầu dùng điện. (Đọc thêm thông tin trong bài tuốc bin gió). Nếu cộng tất cả các chi phí bên ngoài (kể cả các tác hại đến môi trường thí dụ như vì thải các chất độc hại) thì năng lượng gió bên cạnh sức nước là một trong những nguồn năng lượng rẻ tiền nhất ([1]). [sửa] Khuyến khích sử dụng năng lượng gió Tuốc bin gió tại bờ biển Đan MạchPhát triển năng lượng gió được tài trợ tại nhiều nước không phụ thuộc vào đường lối chính trị, thí dụ như thông qua việc hoàn trả thuế (PTC tại Hoa Kỳ), các mô hình hạn ngạch hay đấu thầu (thí dụ như tại Anh, Ý) hay thông qua các hệ thống giá tối thiểu (thí dụ như Đức, Tây Ban Nha, Áo, Pháp, Bồ Đào Nha, Hy lạp). Hệ thống giá tối thiểu ngày càng phổ biến và đã đạt được một giá điện bình quân thấp hơn trước, khi công suất các nhà máy lắp đặt cao hơn. Trên nhiều thị trường điện, năng lượng gió phải cạnh tranh với các nhà máy điện mà một phần đáng kể đã được khấu hao toàn bộ từ lâu, bên cạnh đó công nghệ này còn tương đối mới. Vì thế mà tại Đức có đền bù giá giảm dần theo thời gian từ những nhà cung cấp năng lượng thông thường dưới hình thức Luật năng lượng tái sinh, tạo điều kiện cho ngành công nghiệp trẻ này phát triển. Bộ luật này quy định giá tối thiểu mà các doanh nghiệp vận hành lưới điện phải trả cho các nhà máy sản xuất điện từ năng lượng tái sinh. Mức giá được ấn định giảm dần theo thời gian. Ngược với việc trợ giá (thí dụ như cho than đá Đức) việc khuyến khích này không xuất phát từ tiền thuế, các doanh nghiệp vận hành lưới điện có trách nhiệm phải mua với một giá cao hơn. Bên cạnh việc phá hoại phong cảnh tự nhiên những người chống năng lượng gió cũng đưa ra thêm các lý do khác như thiếu khả năng trữ năng lượng và chi phí cao hơn trong việc mở rộng mạng lưới tải điện cũng
như cho năng lượng điều chỉnh. [sửa] Thống kê Đức và sau đó là Tây Ban Nha, Hoa Kỳ, Đan Mạch và Ấn Độ là những quốc gia sử dụng năng lượng gió nhiều nhất trên thế giới. [sửa] Công suất định mức lắp đặt trên thế giới Trong số 20 thị trường lớn nhất trên thế giới, chỉ riêng châu Âu đã có 13 nước với Đức là nước dẫn đầu về công suất của các nhà máy dùng năng lượng gió với khoảng cách xa so với các nước còn lại. Tại Đức, Đan Mạch và Tây Ban Nha việc phát triển năng lượng gió liên tục trong nhiều năm qua được nâng đỡ bằng quyết tâm chính trị. Nhờ vào đó mà một ngành công nghiệp mới đã phát triển tại 3 quốc gia này. Công nghệ Đức (bên cạnh các phát triển mới từ Đan Mạch và Tây Ban Nha) đã được sử dụng trên thị trường nhiều hơn trong những năm vừa qua . Năm 2007 thế giới đã xây mới được khoảng 20073 MW điện, trong đó Mỹ với 5244 MW, Tây Ban Nha 3522MW, Trung Quốc 3449 MW, 1730 MW ở Ấn Độ và 1667 ở Đức, nâng công suất định mức của các nhà máy sản xuất điện từ gió lên 94.112 MW. Công suất này có thể thay đổi dựa trên sức gió qua các năm, các nước, các vùng. Số thứ tự Quốc gia Công suất (MW) 01 Đức 22.247 02 Mỹ 16.818 03 Tây Ban Nha 15.145 04 Ấn Độ 8.000 05 Trung Quốc 6.050 06 Đan Mạch 3.125 07 Ý 2.726 08 Pháp 2.454 09 Anh 2.389 10 Bồ Đào Nha 2.150 11 Ca na đa 1.846 12 Hà Lan 1.746 13 Nhật 1.538 14 Áo 982 15 Hy Lạp 871 16 Úc 824 17 Ai Len 805 18 Thụy Điển 788
19 Na Uy 333 20 Niu Di Lân 322 Những nước khác 2.953 Thế giới 94.112 Nguồn: World Wind Energy Association, thời điểm: Cuối 2007 và dịch từ Wikipedia Đức [sửa] Công suất định mức lắp đặt tại Áo Tại Áo hiện nay có 424 tuốc bin gió với công suất tổng cộng là 606 MW trong mạng lưới điện (số liệu vào cuối năm 2004). Công suất này tương ứng với nhu cầu tiêu thụ điện trung bình của khoảng 350.000 gia đình. Trọng tâm sử dụng năng lượng gió tại Áo là 2 tiểu bang Niederösterreich và Burgenland. Trang trại gió cao nhất thế giới được lắp đặt ở độ cao 1.900 m trên mực nước biển tại tiểu bang Steiermark vào năm 2002. Trang trại gió này bao gồm 11 tuốc bin gió với công suất tổng cộng là 19,25 MW. Tiểu bang Số lượng tuốc bin gió Công suất (MW) Burgenland 183 307,9 Kärnten 1 0,5 Niederösterreich 200 254,9 Oberösterreich 17 14,4 Salzburg 0 0 Steiermark 15 24,1 Tirol 0 0 Vorarlberg 0 0 Wien 8 4,4 Tổng cộng 424 606,2 Nguồn: IG Windkraft Österreich [sửa] Công suất định mức lắp đặt tại Đức Trong năm 2004, với 25.000 GWh, lần đầu tiên tại Đức sản xuất điện từ năng lượng gió đã vượt qua được nguồn cung cấp điện từ năng lượng tái sinh khác được sử dụng nhiều nhất cho đến thời điểm này là thủy điện với 20.900 GWh. Công suất định mức lắp đặt tại Đức theo tiểu bang: Tiểu bang Số lượng tuốc bin gió Công suất (MW) BadenWürttemberg 252 249 Bayern 251 224 Berlin 0 0 Brandenburg 1.776 2.179
Bremen 43 47 Hamburg 57 34 Hessen 504 401 MecklenburgVorpommern 1.093 1.018 Niedersachsen 4.283 4.471 NordrheinWestfalen 2.277 2.053 Rheinland Pfalz 694 704 Saarland 53 57 Sachsen 674 667 SachsenAnhalt 1.458 1.854 SchleswigHolstein 2.688 2.174 Thüringen 440 497 Tổng cộng 16.543 16.629 Nguồn: Viện năng lượng gió Đức, tính đến ngày 31 tháng 12 năm 2004. [sửa] Công suất định mức lắp đặt tại Pháp Vùng Công suất (MW) Bretagne 19,80 BasseNormandie 10,80 ChampagneArdennes 1,50 HauteNormandie 0,00 ÎledeFrance 0,06 LanguedocRoussillon 104,58 Lorraine 9,00 NordPasdeCalais 24,03 MidiPyrénées 23,60 PaysdelaLoire 19,50 Picardie 4,25 PoitouCharentes 0,00 Prov.AlpesCôted'Azur 1,70 RhôneAlpes 3,60