Vùng biển Việt Nam - Năng lượng sóng biển khu vực biển Đông : Phần 1

Chia sẻ: Hoa La Hoa | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:117

Thêm vào BST

Báo xấu

319
lượt xem 85
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu Năng lượng sóng biển khu vực biển Đông và vùng biển Việt Nam giới thiệu đến bạn đọc nội dung về năng lượng tái tạo - năng lượng sóng, cơ sở lý thuyết về tiềm năng năng lượng sóng, các phương pháp khai thác năng lượng sóng ,... và các nội dung khác. Tài liệu gồm 5 chương, được chia thành hai phần. Phần 1 giới thiệu đến bạn đọc nội dung chương I và chương II về tình hình nghiên cứu khai thác các dạng năng lượng tái tạo - năng lượng sóng và lý thuyết cơ bản về trường sóng vùng biển sâu và ven bờ.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Vùng biển Việt Nam - Năng lượng sóng biển khu vực biển Đông : Phần 1

1 LỜI NÓI ĐẦU Yêu cầu tiêu thụ năng lượng trên thế giới tăng từ 3 đến 10 lần trong mỗi chu kỳ 10 năm. Khủng hoảng do năng lượng tăng đã ảnh hưởng đến sự lựa chọn nguồn năng lượng tiêu thụ trong từng nhà của người dân. Điều này cũng không loại trừ đối với Việt Nam. Tính trung bình trong khoảng thời gian từ năm 1995 đến năm 2000, tiêu thụ năng lượng của nước ta tăng 13,9% và trong khoảng thời gian tiếp theo từ 2001 đến 2004 con số tăng tương ứng là 14,6%, hậu quả của nó là tác động đến môi trường của tất cả các nguồn năng lượng truyền thống ngày càng nghiêm trọng. Vấn đề biến đổi khí hậu mà chúng ta đang đối mặt càng gia tăng sức ép, buộc các quốc gia phải thay đổi chính sách năng lượng từ sử dụng nhiên liệu hóa thạch sang các dạng năng lượng tái tạo. Được khởi động bằng sự cần thiết khai thác các nguồn năng lượng sạch, tái tạo và ổn định và phù hợp với Hiệp định Kyoto, các nghiên cứu và triển khai trong việc xử dụng năng lượng sạch – nguồn năng lượng xanh đại dương đã được khởi xướng ít nhất cách đây ba chục năm. Năm 1973, tổ chức Năng lượng Quốc tế (IEA) đã thi hành Thỏa thuận về Chương trình Nghiên cứu và Phát triển Năng lượng Sóng. Trong chương trình này có 6 nước phát triển tham gia và chương trình gồm 3 nội dung tập trung vào vấn đề các thông tin về trường sóng biển, trao đổi các thông tin về nghiên cứu và phát triển năng lượng sóng và các thử nghiệm trên biển. Việt Nam có hơn 3400 km đường bờ biển với hơn 3000 đảo và quần đảo lớn nhỏ, điều này làm cho nước ta trở thành một trong các nước có vùng biển rộng lớn nhất trong khu vực. Để đạt được mức tăng trưởng kinh tế đề ra hàng năm, thì vấn đề phát triển năng lượng là hết sức cần thiết. Quan điểm chỉ đạo nêu trong Nghị quyết Đại hội IX của Đảng là “Phát triển năng lượng đi trước một bước đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế, xã hội, bảo đảm an toàn năng lượng quốc gia”. Trên cơ sở quan điểm trên, để góp phần thực hiện thành công mục tiêu chiến lược phát triển kinh tế xã hội của Đảng, mục tiêu tổng quát phát triển của ngành năng lượng nước ta trong giai đoạn tới là khai thác và sử dụng hợp lý, có hiệu quả nguồn tài nguyên năng lượng trong nước và đẩy mạnh phát triển nguồn năng lượng mới và tái tạo để đáp ứng cho nhu cầu, nhất là vùng sâu, vùng xa, biên giới, hải đảo. Để thực hiện mục tiêu phát triển của ngành năng lượng, việc khai thác các nguồn năng lượng tái tạo trong đó có năng lượng biển là hết sức cần thiết, đây không chỉ là nhu cầu cấp bách của đất nước mà còn là xu thế toàn cầu hiện nay.
2 Nguyễn Mạnh Hùng, Dương Công Điển và những người khác Cuốn chuyên khảo “Năng lượng sóng biển khu vực Biển Đông và vùng biển Việt Nam” là một tài liệu ra đời trong bối cảnh các yêu cầu về nghiên cứu và khai thác các nguồn năng lượng tái tạo trên biển trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng ngày càng trở lên cấp bách. Nội dung cuốn sách đề cập đến các vấn đề liên quan đến tổng quan tình hình nghiên cứu khai thác các dạng năng lượng tái tạo nói chung và đi sâu vào năng lượng sóng nói riêng. Tiếp đó trình bày các cơ sở lý thuyết về tiềm năng năng lượng sóng, các phương pháp khai thác năng lượng sóng - chuyển đổi năng lượng sóng thành điện năng; Năng lượng sóng khu vực Biển Đông và vùng ven bờ biển Việt Nam và cuối cùng đề cập đến chính sách phát triển, khai thác và sử dụng năng lượng tái tạo ở Việt Nam. Chuyên khảo “Năng lượng sóng biển khu vực Biển Đông và vùng biển Việt Nam” được biên soạn dựa trên kinh nghiệm chuyên môn của nhóm các tác giả là các cán bộ có trình độ chuyên sâu về nghiên cứu và giảng dạy nhiều năm tại viện nghiên cứu và trường đại học. Một số các kết quả được đúc kết trong quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu khoa học cấp Nhà nước mã số KC.09.19/06-10 “Nghiên cứu đánh giá tiềm năng các nguồn năng lượng biển chủ yếu và đề xuất các giải pháp khai thác” và các báo cáo tại các Hội nghị về Khoa học Năng lượng biển Việt Nam tại Hạ Long năm 2007 và tại Hà Nội năm 2009. Đây là một cuốn sách với nội dung rất rộng, đề cập đến một vấn đề khá mới, liên quan đến lĩnh vực năng lượng, đồng thời cũng có nhiều nội dung liên quan đến các công nghệ khai thác năng lượng là các lĩnh vực chuyên môn khá xa lạ với nhóm các tác giả. Do vậy không thể tránh khỏi sự khiếm khuyết, các tác giả rất mong có sự đóng góp ý kiến của các đồng nghiệp và sự đồng cảm. Tham gia biên soạn có các cán bộ, nhà khoa học của nhiều cơ quan khác nhau có trình độ chuyên môn và kinh nghiệm về nghiên cứu các dạng năng lượng tái tạo, về nghiên cứu chính sách phát triển, khai thác và sử dụng năng lượng. Tập thể các tác giả biên soạn, ngoài hai tác giả chính còn có: TS. Trần Quy, PGS. TS. Hoàng Xuân Cơ, TS. Trần Thanh Lâm và PGS. TS. Nguyễn Xuân Cự. Trong quá trình biên soạn chuyên khảo này, chúng tôi đã nhận được sự quan tâm và giúp đỡ nhiệt tình của Lãnh đạo Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Lãnh đạo Nhà xuất bản Khoa học tự nhiên và Công nghệ thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam và Viện Cơ học. Chúng tôi cũng nhận được sự ủng hộ và khuyến khích hiệu quả từ Chương trình Khoa học Công nghệ Biển trọng điểm cấp Nhà nước KC.09/06-10 “Khoa học và công nghệ biển phục vụ phát triển bền vững kinh tế - xã hội”. Chúng tôi xin được chân thành cảm ơn. Các tác giả
3 MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU 1 MỤC LỤC 3 Chương I. MỞ ĐẦU 9 I.1. Tình hình nghiên cứu khai thác năng lượng tái tạo trên 11 thế giới I.2. Tình hình nghiên cứu khai thác các nguồn năng lượng 14 biển trên thế giới I.2.1. Năng lượng khai thác từ bức xạ Mặt trời 14 I.2.2. Năng lượng khai thác từ gió 15 I.2.3. Năng lượng khai thác từ thủy triều và dòng chảy 16 I.2.4. Năng lượng khai thác từ sóng biển 17 I.2.5. Năng lượng khai thác từ chênh lệch nhiệt độ nước biển 18 I.2.6. Năng lượng khai thác từ chênh lệch độ mặn 18 I.3. Nghiên cứu khai thác năng lượng tái tạo ở Việt Nam 18 I.3.1. Mục tiêu tổng quát phát triển ngành năng lượng Việt Nam 19 trong giai đoạn tới I.3.2. Năng lượng bức xạ Mặt trời 26
4 Nguyễn Mạnh Hùng, Dương Công Điển và những người khác I.3.3. Năng lượng gió 27 I.3.4. Thủy điện nhỏ 43 I.3.5. Năng lượng sinh học 51 I.3.6. Nghiên cứu khai thác năng lượng biển tại Việt Nam 59 I.4. Khó khăn và thách thức đối với nghiên cứu khai thác các 67 nguồn năng lượng tái tạo nói chung và năng lượng tái tạo trên biển nói riêng tại Việt Nam Chương II. LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ TRƯỜNG SÓNG VÙNG 69 BIỂN SÂU VÀ VEN BỜ II.1. Các yếu tố sóng biển 69 II.2. Dạng sóng biển 71 II.3. Phân loại sóng biển 72 II.3.1. Phân loại sóng theo nguyên nhân, hiện tượng 72 II.3.2. Phân loại sóng theo độ cao 72 II.3.3. Phân loại sóng theo vùng sóng lan truyền, phát sinh 73 II.3.4. Phân loại sóng theo tỷ số giữa độ cao, độ dài và độ sâu - số 73 Ursel (Ur) II.4. Các lý thuyết mô phỏng mặt biển có sóng 73 II.4.1. Lý thuyết sóng tuyến tính 74 II.4.2. Lý thuyết sóng có biên độ hữu hạn 75 II.4.3. Lý thuyết sóng solitary 78 II.4.4. Lý thuyết sóng cnoidal 80
Mục lục 5 II.5. Lý thuyết phổ sóng 82 II.5.1. Phổ tần vùng nước sâu 82 II.5.2. Phổ tần vùng ven bờ 84 II.5.3. Phổ hai chiều, các dạng hàm phân bố góc 86 II.6. Năng lượng sóng 88 II.6.1. Cơ sở lý thuyết về năng lượng sóng, mật độ năng 88 lượng sóng II.6.2. Thông lượng năng lượng sóng 89 II.7. Mô hình tính sóng toàn cầu 91 II.7.1. Lịch sử phát triển các phương pháp, mô hình tính sóng 91 II.7.2. Mô hình tính sóng áp dụng cho khu vực Biển Đông và ven 93 bờ phục vụ tính toán năng lượng sóng. Mô hình tính sóng thế hệ 3 – SWAN II.8. Đo đạc trường sóng 106 II.9. Hiệu chỉnh và kiểm chứng mô hình tính sóng toàn cầu 110 II.9.1. Hiệu chỉnh mô hình tính sóng SWAN 110 II.9.2. Kiểm chứng mô hình tính sóng SWAN 113 II.10. Nghiên cứu khai thác năng lượng sóng trên thế giới 114 Chương III. CÁC PHƯƠNG PHÁP VÀ THIẾT BỊ CHUYỂN 119 ĐỔI NĂNG LƯỢNG SÓNG THÀNH ĐIỆN NĂNG III.1. Phân loại các thiết bị chuyển đổi năng lượng sóng 120 III.2. Cơ sở các nguyên lý vật lý và công nghệ chuyển đổi năng 121 lượng sóng thành điện năng
6 Nguyễn Mạnh Hùng, Dương Công Điển và những người khác III.2.1. Nguyên lý sử dụng dao động của sóng biển để tạo ra dao 121 động của hệ phao nổi, biến chuyển động sóng thành sự thay đổi của áp suất không khí trong phao nổi III.2.2. Nguyên lý biến đổi điện để tạo ra điện năng 122 III.2.3. Nguyên lý sử dụng phương pháp dao động thuỷ lực để biến 123 đổi điện năng bằng cách tạo áp suất không khí III.2.4. Nguyên lý sử dụng phương pháp lắc có công suất lớn để 124 biến đổi năng lượng sóng sang cơ - điện năng III.2.5. Nguyên lý tạo điện năng từ sóng với công suất nhỏ thông 125 qua tuốc bin thuỷ lực III.2.6. Nguyên lý tạo điện năng bằng guồng quay 125 III.2.7. Phương pháp tích tụ năng lượng sóng biển để chuyển sang 126 điện năng với công suất lớn III.3. Các loại thiết bị chuyển đổi năng lượng sóng thành điện 127 năng được nghiên cứu trên thế giới III.4. Ma trận năng lượng của các thiết bị chuyển đổi năng 154 lượng sóng thành điện năng Chương IV. NĂNG LƯỢNG SÓNG KHU VỰC BIỂN ĐÔNG 155 VÀ VÙNG BIỂN VIỆT NAM IV.1. Chế độ sóng khu vực Biển Đông và vùng biển 155 Việt Nam IV.1.1. Tổng quan chế độ khí tượng hải văn khu vực Biển Đông và 155 vùng biển Việt Nam IV.1.2. Chế độ trường gió vùng Biển Đông và ven bờ biển Việt Nam 157 IV.1.3. Chế độ trường sóng vùng Biển Đông và ven bờ biển Việt 164 Nam
Mục lục 7 IV.2. Nghiên cứu năng lượng sóng ở Việt Nam 179 IV.2.1. Nghiên cứu, khai thác năng lượng sóng ở Việt Nam 179 IV.2.2. Nghiên cứu tính toán tiềm năng năng lượng sóng ở 196 Việt Nam IV.2.3. Đánh giá tiềm năng năng lượng sóng ở Việt Nam 207 Chương V. CHÍNH SÁCH PHÁT TRIỂN, KHAI THÁC VÀ SỬ 225 DỤNG NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO Ở VIỆT NAM V.1. Những vấn đề về môi trường khai thác sử dụng năng 225 lượng tái tạo V.1.1. Phát huy những ưu thế thân thiện môi trường 225 V.1.2. Hạn chế và ngăn chặn khả năng tác động xấu đến môi 230 trường V.2. Chính sách năng lượng của Việt Nam 232 V.2.1. Tóm tắt nội dung chính 232 V.2.2. Phân tích khuyến khích về đầu tư, tài chính, nhân lực 237 V.3. Định hướng phát triển năng lượng tái tạo ở Việt Nam 239 V.4. Hợp tác quốc tế về phát triển năng lượng tái tạo 242 V.4.1. Xu hướng của thế giới 242 V.4.2. Hợp tác quốc tế của Việt Nam 245 TÀI LIỆU THAM KHẢO 247
9 Chương I MỞ ĐẦU Tiềm năng năng lượng khổng lồ của trường sóng đã được ghi nhận từ thời đại cổ xưa của loài người. Các thử nghiệm chuyển đổi năng lượng sóng đã được tiến hành từ lâu: chuyển đổi năng lượng sóng được bắt đầu với việc sử dụng sóng để phát tín hiệu cho các phao hàng hải. Năng lượng sóng được sử dụng để nén khí trong một ống chạy dọc giữa phao tạo ra còi báo hiệu. Áp dụng năng lượng sóng được tiến hành từ các năm 1940 với các máy phát điện cho đèn tín hiệu tại các phao hàng hải. Tuy nhiên chỉ đến thời gian gần đây, do hậu quả của khủng hoảng năng lượng vào những năm 70 của thế kỷ trước, khi mà các nhà khai thác năng lượng tập trung sự chú ý vào khai thác các nguồn năng lượng từ thiên nhiên, thì lúc đó việc nghiên cứu khai thác năng lượng sóng mới được tập trung nghiên cứu chi tiết. Các công trình nghiên cứu sau đó vào các năm 1970 tại Na Uy và Liên hiệp Anh (con vịt Sater) tuy không phát triển đến giai đoạn thương mại nhưng là các nghiên cứu tiền đề cho các thiết bị chuyển đổi năng lượng sóng hiện nay. Các thí nghiệm khai thác năng lượng sóng chỉ ra rằng có một vài phương pháp khai thác có thể khả thi và một loạt các vị trí trên thế giới có tiềm năng khai thác năng lượng sóng biển. Cơ quan Năng lượng Quốc Tế (IEA) đã đánh giá năng lượng sóng có thể đáp ứng được 10% điện năng tiêu thụ trên thế giới. Một số các nhà máy năng lượng sóng trên biển đã và đang hoạt động rộng khắp trên thế giới tại các nước Nhật Bản, Na Uy, Ấn Độ, Trung Quốc, Anh và Bồ Đào Nha. Một số thiết kế trình diễn và thương mại đang được thực hiện tại Úc, Ailen và Liên hiệp Anh. Các cơ quan thực hiện và tài trợ các nhà máy và mô hình trình diễn khai thác năng lượng sóng là các chính phủ, các nhà công nghiệp, các công ty đầu tư và các cơ quan khai thác điện năng. Một số các công ty thương mại cũng đưa ra các thiết bị khai thác năng lượng sóng ở giai đoạn trình diễn. Khác với năng lượng thủy triều, là năng lượng được tạo ra do lực hút của Mặt trăng, Mặt trời lên Trái đất, năng lượng sóng là năng lượng phát sinh do gió. Có thể nhấn mạnh rằng năng lượng sóng trên mặt biển lớn hơn 5 lần năng lượng gió
10 Nguyễn Mạnh Hùng, Dương Công Điển và những người khác tương ứng tại độ cao 20 mét phía trên mặt biển và lớn hơn khoảng 20 – 30 lần năng lượng bức xạ Mặt trời. Một phần năng lượng bức xạ Mặt trời mà Trái đất nhận được, được chuyển đổi thành năng lượng gió thông qua sự đốt nóng khác nhau trên Trái đất. Một phần năng lượng gió đó lại được truyền cho mặt nước tạo ra sóng. Trong khi năng lượng bức xạ trung bình phụ thuộc vào một loạt các yếu tố như khí hậu, vĩ độ, thì lượng năng lượng truyền cho sóng phụ thuộc vào tốc độ gió, thời gian gió thổi và khoảng cách gió thổi (được gọi là đà sóng). Trường gió mạnh tồn tại trong thời gian dài sẽ tạo ra trường sóng phát triển hoàn toàn và điều kiện này nếu tồn tại ổn định và đều đặn trong năm sẽ tạo ra nguồn năng lượng sóng hữu ích. Những sóng có năng lượng lớn trên Trái đất thường được tạo ra trong dải vĩ độ 300 đến 600. Ngoài ra cũng tồn tại các vùng sóng lớn trong dải vĩ độ +/- 300 gần xích đạo do gió tín phong tạo nên. Những áp dụng đầu tiên trong khai thác năng lượng sóng được giới hạn trong khu vực ven bờ do hạn chế về công nghệ khai thác, tuy nhiên bắt đầu từ năm 2002 đã triển khai khai thác năng lượng sóng tại các khu vực biển sâu ngoài khơi. Tại vùng ven bờ có một số các yếu tố ảnh hưởng đến năng lượng sóng, đó là ảnh hưởng của các quá trình biến dạng, khúc xạ, nhiễu xạ và sóng đổ đến các tham số sóng. Tài nguyên năng lượng sóng được biểu thị dưới dạng công của trường sóng, đó là lượng năng lượng có được tại mỗi mét đỉnh sóng. Đơn vị đo năng lượng sóng là kW/m cho mỗi vùng địa phương và MW/km cho khu vực. Phân bố toàn cầu của năng lượng sóng cho thấy có rất nhiều khu vực trên Trái đất có tiềm năng khai thác năng lượng sóng. Tại các khu vực này mỗi mét chiều dài bờ biển có thể đáp ứng nhu cầu về điện năng cho một loạt các hộ dân cư khu vực. Năng lượng sóng không như các nguồn năng lượng truyền thống khác, là nguồn năng lượng hầu như không làm suy thoái môi trường, đặc biệt là không phát thải ô nhiễm vào khí quyển. Các thiết bị chuyển đổi năng lượng sóng không thải ra khí, chất lỏng hoặc chất rắn, cho nên có thể nói rằng, năng lượng sóng là nguồn năng lượng không gây ô nhiễm. Tuy nhiên, việc xây dựng và thiết kế các nhà máy khai thác năng lượng sóng có thể gây ảnh hưởng đến môi trường. Một số các ảnh hưởng đó mang tính địa phương và không thể đánh giá trước được. Nếu tiến hành lựa chọn cẩn thận các khu vực khai thác năng lượng sóng (tránh các khu vực có hệ sinh thái nhạy cảm) thì ảnh hưởng của việc khai thác năng lượng sóng đến môi trường sẽ rất không đáng kể.
Chương I. Mở đầu 11 I.1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU KHAI THÁC NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TRÊN THẾ GIỚI Theo các số liệu thống kê và dự báo của Cơ quan Thông tin Năng lượng Mỹ (EIA) thì mức tiêu thụ năng lượng của thế giới sẽ tăng 57% trong thời gian từ năm 2004 đến năm 2030, trong đó mức tiêu thụ điện năng sẽ tăng với tốc độ trung bình một năm là 0,46 kW/giờ/người. Hậu quả của sự gia tăng nhu cầu năng lượng này là sự tăng rất mạnh lượng khí thải CO2. Nếu như năm 2004 có 26,9 tỷ mét khối lượng khí này thải vào khí quyển thì đến năm 2015, con số này sẽ là 33,9 và năm 2030 là 42,9 tỷ mét khối [16]. Để khắc phục sự cạn kiệt các nguồn năng lượng truyền thống - không tái tạo được, đồng thời để hạn chế sự ô nhiễm môi trường do khai thác năng lượng gây ra, đã tập trung nghiên cứu khai thác các nguồn năng lượng sạch, tái tạo được như năng lượng bức xạ, gió, địa nhiệt, sinh khối, thủy điện, thủy triều, dòng chảy, sóng và một số nguồn năng lượng khác. Các nguồn năng lượng trên, ngoài năng lượng địa nhiệt, sinh khối và năng lượng thủy triều (do tác động của cả Mặt trời và Mặt trăng), các nguồn còn lại đều do tác động trực tiếp của Mặt trời nên được gọi là năng lượng Mặt trời. Nguồn năng lượng của Mặt trời rất phong phú: ở tầng trên của khí quyển được đánh giá bằng 1,38 kW/m2 và khi đi qua bầu khí quyển bị yếu đi, đến mặt đất nó còn lại khoảng 0,5 - 1,0 kW/m2. Nguồn năng lượng này thay đổi theo chu kỳ ngày, mùa và năm và là nguồn gốc của tất cả các dạng năng lượng khác trên Trái đất. Các nguồn năng lượng tái tạo này tồn tại trên biển, đại dương được gọi là năng lượng tái tạo trên biển. Lấy một ví dụ về năng lượng sóng: theo các đánh giá sơ bộ, mật độ năng lượng sóng trung bình trên các đại dương là 2,7 W/m2, có nghĩa là bằng khoảng 1/200-400 tổng năng lượng Mặt trời. Khai thác nguồn năng lượng tái tạo để từng bước thay thế các nguồn năng lượng truyền thống đang ngày càng cạn kiệt và giảm thiểu ô nhiễm, hiệu ứng nhà kính, là chiến lược về năng lượng của các nước trên thế giới, đặc biệt là các nước có nền công nghiệp phát triển. Đạo luật về Chiến lược Năng lượng năm 2005 của Mỹ đã được Quốc hội Mỹ phê chuẩn với điều khoản bổ sung về năng lượng tái tạo trên biển bao gồm việc khuyến khích các sản phẩm năng lượng biển, pháp lệnh về khuyến khích đầu tư và giảm thuế đối với năng lượng biển như thủy triều, dòng chảy, sóng và khuyến khích nghiên cứu phát triển các công nghệ khai thác liên quan. Đạo luật cũng cho phép và khuyến khích Ban Thư ký Năng lượng đầu tư vào công nghệ năng lượng biển. Đã đưa ra Tiêu chuẩn Năng lượng Tái tạo Quốc gia (Federal Renewable Power Standard - RPS), trong đó coi năng lượng biển là nguồn năng lượng tái tạo
12 Nguyễn Mạnh Hùng, Dương Công Điển và những người khác có triển vọng. Trong RPS nêu trên cũng đưa ra mục tiêu là phải sản xuất được 10% năng lượng sử dụng từ năng lượng tái tạo vào năm 2020. Trong Công bố Chiến lược số 04/01 của Ủy ban Di sản Thiên nhiên Scốt-len [27] cũng đã đưa ra mục tiêu sản xuất 40% điện năng từ năng lượng tái tạo vào năm 2020. Viện Nghiên cứu Điện năng (EPRI) của Mỹ là một cơ quan nghiên cứu hàng đầu của thế giới về các phương pháp khai thác điện năng, đặc biệt tập trung vào các nguồn năng lượng tái tạo. Theo tính toán dự báo của EPRI thì vào năm 2030, nguồn điện khai thác được từ các nguồn năng lượng tái tạo là 737 TWh (1TW=1012 kW). Cũng theo tạp chí của EPRI thì vấn đề cốt lõi là cần thiết phải đầu tư phát triển công nghệ khai thác các nguồn năng lượng tái tạo, EPRI cho rằng trong những năm tới công nghệ khai thác các nguồn năng lượng tái tạo như bức xạ Mặt trời, sinh khối và năng lượng sóng sẽ được ưu tiên đầu tư. Từ những năm 70, các nước có vùng biển rộng và khoa học tiên tiến như Na Uy, Thụy Điển, Mỹ, Pháp và Nhật đã có các chương trình nghiên cứu về năng lượng sóng. Nhà máy năng lượng sóng đầu tiên được xây dựng ở Na Uy năm 1984 và hoàn thành năm 1986. Trên toàn thế giới đã có 45 quốc gia thiết lập các chương trình, mục tiêu quốc gia về năng lượng tái tạo. Đến giữa năm 2005, ít nhất 43 quốc gia đã có mục tiêu quốc gia về năng lượng tái tạo, bao gồm cả 25 nước EU. Liên minh Châu Âu đã đề ra mục tiêu cho toàn Châu Âu như sau: đạt 21% điện lượng và 12% của tổng năng lượng đến 2010. 43 quốc gia, 18 bang của nước Mỹ (và một quận của bang Columbia) và 3 tỉnh của Canada đã có những mục tiêu dựa trên các tiêu chuẩn về năng lượng tái tạo (mặc dù cả Mỹ và Canada không có mục tiêu quốc gia về năng lượng tái tạo). Ngoài ra, 7 tỉnh của Canada cũng đang thiết lập các mục tiêu về năng lượng tái tạo. Phần lớn các mục tiêu quốc gia đều đưa ra tỷ lệ phần trăm năng lượng tái tạo trong tổng điện lượng, thông thường từ 5% đến 30%, tỷ trọng trong công suất xây lắp từ 1% đến 78%. Các mục tiêu khác là tỷ trọng trên tổng năng lượng sơ cấp, đặc biệt là công suất xây lắp, hoặc tổng điện lượng phát từ năng lượng tái tạo, bao gồm cả các nguồn nhiệt. Phần lớn các mục tiêu nhắm tới giai đoạn 2010 ÷ 2012. 43 quốc gia có mục tiêu quốc gia bao gồm 10 nước đang phát triển: Brazil, Trung Quốc, Cộng hòa Dominic, Ai Cập, Ấn Độ, Malaysia, Mali, Philippin, Nam Phi và Thái Lan. Một số nước đang phát triển khác đang chuẩn bị đưa ra mục tiêu quốc gia về năng lượng tái tạo. Theo đánh giá, đến năm 2009 đã đầu tư 13,6 tỷ USD để tiến hành các chương trình năng lượng biển. Các chương trình này tập trung chủ yếu ở khu vực vùng biển khơi châu Âu. Khai thác khoảng 7.700 MW, tương đương với 7 nhà máy điện nguyên tử. Có khoảng 2.334 tuốc bin
Chương I. Mở đầu 13 năng lượng gió với vốn đầu tư 4 tỷ USD trên biển sẽ được đưa vào khai thác. Tại châu Á, một quỹ đầu tư cho năng lượng tái tạo với 50 triệu Euro đã được thiết lập và đặt trụ sở tại Thái Lan. Mục tiêu của quỹ này là tiến hành các trợ giúp và đầu tư cho các công ty và dự án khai thác năng lượng tái tạo tại khu vực châu Á. Theo dự kiến, quỹ sẽ trợ giúp cho 10 - 15 dự án khai khai thác năng lượng tái tạo với tổng trị giá của các dự án khoảng 200 - 400 triệu Euro và sản lượng khai thác sẽ đạt 150 - 500 MW. Mục tiêu của quỹ đầu tư là sẽ làm giảm 20 - 30 triệu tấn khí CO2 thải vào khí quyển. Trung Quốc, quốc gia tiêu thụ dầu mỏ lớn thứ hai thế giới, chỉ sau Mỹ, đã có nhiều kế hoạch tham vọng nhằm thúc đẩy năng lượng tái tạo. Những kế hoạch đó bao gồm việc nâng sản lượng điện từ năng lượng gió ở mức 570 MW hiện nay lên 20.000 MW vào năm 2020 và 50.000 MW vào năm 2030. Tại Nhật Bản, một trong những nước nhập khẩu dầu hàng đầu thế giới, các nhà sản xuất ô tô đang đầu tư mạnh vào pin nhiên liệu hydro dành cho các loại xe thế hệ mới. Mặc dù vậy, chi phí vẫn ngoài tầm với của những người có thu nhập trung bình. Vừa qua, thủ tướng Ấn Độ kêu gọi các quan chức và giới khoa học tăng tốc độ phát triển các nguồn năng lượng tái tạo cho quốc gia tiêu thụ dầu lớn thứ ba châu Á này. Để giảm lượng dầu mỏ tiêu thụ, Ấn Độ đã bắt đầu trộn xăng với ethanol cũng như tiến hành thử nghiệm một số loại phương tiện giao thông sử dụng hỗn hợp Diesel sinh học chiết xuất từ thực vật và Diesel dầu mỏ. Bộ Tài nguyên Năng lượng Phi truyền thống của Ấn Độ ước tính nước này có tiềm năng sản xuất 80.000 MW điện từ các nguồn tái tạo. Tuy nhiên, hiện nay năng lượng tái tạo ở Ấn Độ mới đạt 5.000 MW, 50% trong số này có nguồn gốc từ năng lượng gió. Kể từ đầu những năm 80, Malaisia đã bắt đầu áp dụng chính sách nhằm đa dạng hóa các nguồn năng lượng. Tuy nhiên, do tương đối có sẵn các nguồn cung ứng nhiên liệu hóa thạch, nhất là dầu mỏ và khí đốt nên ngành năng lượng của Malaisia đã chú trọng chủ yếu vào việc phát triển và ứng dụng các dạng năng lượng phi tái tạo mà không có sự chú ý và phân bổ nguồn lực đúng mức cho các nguồn năng lượng tái tạo. Năm 1995, tỷ lệ năng lượng tái tạo được tiêu thụ trên toàn bộ nguồn năng lượng là 13%, trong đó 2/3 thu được từ nguồn sinh khối, 1/3 là thủy điện. Năng lượng Mặt trời được dùng để đun nước và phát triển cho các vùng xa, nhưng mức độ đóng góp còn hết sức nhỏ. Tháng 7/2004, các loại xe của chính phủ Philippin đã bắt đầu sử dụng nhiên liệu pha 1% methyl ester từ dừa. Philippin, quốc gia sản xuất điện địa nhiệt lớn thứ hai thế giới, muốn đầu tư hơn nữa vào ngành này nhằm giảm sự thiếu hụt điện hiện nay. Indonesia cũng đang đầu tư vào điện địa nhiệt nhằm đáp ứng nhu cầu điện tăng trưởng 10% của nước này.
14 Nguyễn Mạnh Hùng, Dương Công Điển và những người khác Năm 2006, Hội nghị Quốc tế về Năng lượng Tái tạo trên Biển (MAREC - 2006) lần thứ 4 đã được tổ chức tại Luân Đôn (hội nghị lần thứ 3 được tổ chức vào năm 2004). Các hội nghị này là nơi thảo luận tất cả các vấn đề về năng lượng tái tạo trên biển: từ đầu tư nghiên cứu đến công nghệ khai thác và công nghệ hòa mạng với lưới điện sinh hoạt cùng các chính sách khuyến khích đầu tư. Ngoài ra, tại hội nghị lần thứ 4 này đã đề cập đến các tác động của khai thác năng lượng tái tạo đến môi trường và đến tất cả các lĩnh vực về kinh tế - xã hội. Tại Anh, tháng 12 năm 2004 đã phát hành tập atlat trữ lượng năng lượng tái tạo trên biển trong đó bao gồm năng lượng thủy triều, năng lượng sóng và năng lượng gió vùng khơi [17]. I.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU KHAI THÁC CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG BIỂN TRÊN THẾ GIỚI Các dạng năng lượng tái tạo trên biển (sau đây gọi là năng lượng biển) có thể bao gồm những loại sau: năng lượng bức xạ Mặt trời, năng lượng gió, năng lượng sóng, năng lượng thủy triều và dòng chảy biển bao gồm năng lượng độ cao mực nước triều và năng lượng dòng triều - dòng chảy, năng lượng nhiệt từ nhiệt độ nước, năng lượng chiết xuất từ gradien độ mặn của nước biển và năng lượng sinh học sinh ra từ các loài thực vật dưới biển. Tuy nhiên, với trình độ công nghệ hiện nay các nguồn năng lượng tái tạo trên biển được coi là có triển vọng trong những thập kỷ tới là một số loại năng lượng đầu tiên nêu trên, trong đó năng lượng bức xạ Mặt trời thường được coi là nguồn năng lượng tái tạo trên đất liền vì thực ra các giàn pin Mặt trời đều được thiết kế trên mặt đất bao gồm cả trên các đảo (trừ các loại giàn pin Mặt trời có công suất nhỏ sử dụng trên các phao tiêu - không đóng vai trò trong điện lưới thương mại). I.2.1. Năng lượng khai thác từ bức xạ Mặt trời Sau hơn một thế kỷ phát minh ra hiệu ứng tế bào quang điện (Photovoltaic - PV), hiệu ứng này đã được sử dụng lần đầu tiên trong thực tế bằng các giàn pin Mặt trời trên tầu vũ trụ Sputnik 3 của Liên Xô (trước đây) vào năm 1958. Trong nhiều năm, năng lượng bức xạ Mặt trời ít được sử dụng do giá thành quá cao. Tuy nhiên, từ những năm 1970, giá thành của pin năng lượng loại này đã hạ đáng kể do sự phát triển mạnh của công nghệ. Vào cuối những năm 1990, nhờ sự phát triển mạnh của công nghệ chế tạo các tế bào quang điện, năng lượng Mặt trời đã chiếm một vị trí đáng kể trên thị trường điện năng thế giới. Năm 1999, tổng điện
Chương I. Mở đầu 15 năng 1 GW đầu tiên đã được hòa vào lưới điện. Hiện nay, tổng công suất điện năng thu được từ bức xạ Mặt trời đã vượt quá 5 GW. Mặc dù vậy, giá cả điện năng của PV cần phải giảm hơn nữa mới có thể cạnh tranh được với các nguồn năng lượng tái tạo khác. Theo đánh giá của Phòng Năng lượng (DOE) thuộc Viện Nghiên cứu Điện năng EPRI thì giá lắp đặt trung bình của PV phải giảm từ 6,25 USD/W trong năm 2000 xuống 3,30 USD/W vào năm 2015. Với giá này thì theo đánh giá của DOE, giá thành điện khai thác từ bức xạ Mặt trời sẽ giảm từ 25 cent/kWh tại thời điểm hiện nay xuống 9 cent/kWh, khi không có bao cấp [16]. I.2.2. Năng lượng khai thác từ gió Năng lượng gió trên biển được chuyển đổi thành điện năng nhờ các tuốc bin. Các loại tuốc bin này cũng giống như các tuốc bin năng lượng gió trên đất liền nhưng đã được "biển hóa" và được chế tạo với tuổi thọ cao hơn để phù hợp với điều kiện khắc nghiệt trên biển. Các tuốc bin này nói chung có kích thước to hơn cùng loại trên đất liền và có công suất lớn hơn. Công suất của các tuốc bin gió tăng rất nhanh trong những năm gần đây. Các nước có sự gia tăng rất mạnh công suất các tuốc bin gió là Đan Mạch, Đức, Hà Lan, Na Uy, Thụy Điển và Anh. Hiện nay, tại vùng biển Nantucket Sound bang Massachusetts đang triển khai xây dựng vùng khai thác gió lớn nhất trên thế giới bao gồm 130 tuốc bin trên diện tích 28 dặm vuông, tạo ra điện năng trung bình hàng ngày là 170 MW và cực đại là 420 MW [25] cung cấp đủ điện năng cho 3/4 điện năng tiêu thụ tại mũi Cod. Tổng điện năng khai thác từ gió tại Mỹ là 11.603 MW. Tại Mỹ cũng đã xây dựng hệ thống khai thác điện năng tổng hợp giữa gió và sóng. Tại Đan Mạch, Thụy Điển và Hà Lan đã xây dựng 4 khu phát điện bằng sức gió giữa các năm 1991-1997. Hiện nay có 75 MW điện năng bằng sức gió trên biển đã được khai thác trong khu vực EU với 4 MW tại Anh (khu vực Blyth cách bờ 1 km). Trạm này gồm hai tuốc bin 2 MW với độ sâu từ 6 - 11 m phụ thuộc vào thủy triều và sóng tại khu vực này. Hiện nay có 20 dự án khu khai thác gió vùng khơi ở giai đoạn tiền thiết kế và thiết kế tại khu vực vùng biển nước Anh. Một dự án lớn đang được công ty năng lượng Talisman tiến hành tại Beatrice với 120 tuốc bin gió cung cấp 500 MW, bằng 5% yêu cầu năng lượng tái tạo của Anh. Theo đánh giá hiện trạng giá công suất thiết kế của các dạng năng lượng (2002) là: khí đốt: 2 - 2,3 bảng Anh/kWh; điện nguyên tử mới xây dựng: 2,5 - 4 bảng Anh /kWh, gió trên đất liền: 1,5 - 2,5 bảng Anh /kWh và gió ngoài khơi: 2 - 3 bảng Anh /kWh.
16 Nguyễn Mạnh Hùng, Dương Công Điển và những người khác I.2.3. Năng lượng khai thác từ thủy triều và dòng chảy Trước đây năng lượng thủy triều thường được hiểu là nguồn năng lượng từ các đập nước thủy triều “tidal barrage”. Hiện nay, công nghệ này vẫn còn đang được sử dụng, ví dụ như dự án “đập Severn” tại Anh. Tuy nhiên cho đến nay năng lượng thủy triều được khai thác chủ yếu từ dòng triều. Do nguyên lý khai thác hoàn toàn giống nhau nên năng lượng khai thác từ dòng chảy ổn định trên biển và dòng triều thường được gộp lại coi là năng lượng dòng chảy trên biển. Có hai nguyên lý chuyển đổi dòng chảy thành điện năng đang được nghiên cứu. Nhóm thứ nhất sử dụng dòng chảy, dòng triều làm quay cánh quạt gắn trên tháp với các thiết kế tương tự như tuốc bin gió. Máy này được gọi là ‘tidal mills’. Nhóm thứ hai sử dụng dòng chảy, dòng triều tạo ra chuyển động dao động của máy thủy lực. Vấn đề cần giải quyết hiện nay là cần phải tạo ra giá cả hợp lý đối với nguồn năng lượng này. Thuộc nhóm thứ nhất có loại tuốc bin “Marine Current Turbin” (dòng chảy biển) hoạt động giống như tuốc bin gió. Đã tiến hành giai đoạn thử nghiệm loại tuốc bin “Marine Current Turbin” tại vị trí 11 km ở phía bắc Foreland Point gần Lynmouth tại kênh Bristol. Giai đoạn 1 của đợt thử nghiệm (1999-2003) sử dụng một tuốc bin 300 kW với đường kính 11 m. Sau đó (2002-2004) khai thác hai tuốc bin 150 kW với đường kính 8 m. Giai đoạn hai (2003-2005) đã nối với mạng điện quốc gia và thử nghiệm với kích cỡ thực hai tuốc bin với công suất 750 - 1.000 kW khai thác cho cả hai hướng dòng chảy. Giai đoạn nghiên cứu phát triển kết thúc vào năm 2005 và chuyển sang giai đoạn thương mại. Dự kiến năm 2010 sẽ cung cấp 300 MW. Giai đoạn cuối cùng (2004-2005) đã thiết kế khu vực khai thác nhỏ đầu tiên được kết nối với hệ thống của giai đoạn hai, đưa thêm 2 - 3 tuốc bin vào sử dụng để đạt được nguồn năng lượng thêm khoảng 2,5 đến 5 MW. Thuộc nhóm thứ hai có loại thiết bị “Stingray” hiện đang được công ty “The Engineering Business” phát triển. Thiết bị này bao gồm giàn thép hỗ trợ và máy thủy lực dao động, khi dao động tác động lên các ống thủy lực dầu cao áp và làm quay động cơ phát điện. Thiết bị “Stingray” được thử nghiệm vào mùa hè năm 2002 tại Yell Sound giữa đảo Bigga và Yell tại khu vực các đảo Shetland. Thiết bị TISEC (Tidal In-stream Energy Conversion) của EPRI hoàn toàn tương tự như tuốc bin gió. Năm 2005-2006, EPRI đã thử nghiệm TISEC giai đoạn khả thi cho 7 vùng có triển vọng tại khu vực Bắc Mỹ với các thiết kế kích cỡ nhà máy phát điện thương mại. Kết luận cuối cùng là phụ thuộc vào vị trí, kích cỡ nhà máy và các phương án đầu tư, điện năng của TISEC sẽ có giá là 5 -
Chương I. Mở đầu 17 12 cent/kWh, tương đương với dải giá thấp của điện năng từ gió và thấp hơn giá thành của điện Mặt trời. Na Uy đã tiến hành thử nghiệm đập thủy triều dạng kích cỡ thực tế tại kênh Kvalsundet. Dự kiến khai thác tới 20 tuốc bin và tạo ra khoảng 32 GWh hàng năm. Tại Hàn Quốc hiện đang triển khai xây dựng nhà máy điện thủy triều lớn nhất thế giới - nhà máy điện thủy triều Sihwa, được khởi công từ năm 2003 và dự kiến hoàn thành vào năm 2009. Nhà máy có công suất thiết kế là 254MW với tổng kinh phí xây dựng là 355,1 triệu USD. Hiện nay, phương hướng chung trong việc khai thác năng lượng thủy triều dưới dạng dao động mực nước triều là xây dựng các bể thu và xả nước tại khu vực gần bờ không liên quan trực tiếp đến các vùng ven bờ, cửa sông nhằm khắc phục các hậu quả về xã hội, môi trường và sinh thái do việc ngăn chặn các vùng cửa sông, ven bờ gây ra. I.2.4. Năng lượng khai thác từ sóng biển Châu Âu là khu vực đứng đầu trong việc áp dụng năng lượng sóng. Hiện nay đã có 4 dự án khai thác thương mại năng lượng sóng. Giá thành điện năng từ gió hiện nay đã giảm 80% trong vòng 20 năm vừa qua nhờ có các tiến bộ về thiết bị và tối ưu hóa trong kết cấu. Với giá cả ban đầu khoảng 1/2 giá ban đầu của năng lượng gió và 1/4 giá hiện thời của năng lượng pin Mặt trời PV, năng lượng sóng có một tiềm năng rất lớn để trở thành một nguồn năng lượng có giá rẻ nhất trong tương lai [25]. Năm 2004, nghiên cứu khả thi của EPRI cho thấy tiềm năng của năng lượng sóng tại khu vực Bắc Mỹ lớn hơn rất nhiều so với năng lượng thủy triều. Kết luận của nghiên cứu này là giá thương mại hiện nay của điện năng từ sóng biển tại một số khu vực triển vọng trong khoảng 11 - 13 cent/kWh nhưng giá này sẽ giảm mạnh do sẽ có nhiều cải tiến trong công nghệ và kỹ thuật [25]. Hiện nay mới có một số ít MW điện năng khai thác được từ sóng biển. Nhà máy điện thương mại từ sóng biển đầu tiên với công suất 30 MW được xây dựng ở Bồ Đào Nha. Tại Mỹ mới có phao năng lượng sóng đầu tiên với công suất 40 kW tại căn cứ biển ở Kancohe Hawaii. Bản quyền ứng dụng nhà máy điện phục vụ dân sinh cỡ thực tế đầu tiên được thực hiện tháng 11/2006 với công suất 1 MW tại vịnh Makah, bang Washington, Mỹ. Các thông tin chi tiết về nghiên cứu và khai thác năng lượng từ sóng biển ở Việt Nam sẽ được đề cập đến trong các chương tiếp theo.
18 Nguyễn Mạnh Hùng, Dương Công Điển và những người khác I.2.5. Năng lượng khai thác từ chênh lệch nhiệt độ nước biển Thiết bị chuyển đổi nhiệt năng trên biển (Ocean Thermal Energy Conversion – OTEC) sử dụng gradien nhiệt độ giữa lớp nước trên mặt biển và lớp nước dưới tầng sâu để tạo ra điện năng. Một loại OTEC khác là sử dụng nước biển ấm trên tầng mặt để làm bốc hơi một loại chất lỏng dễ bay hơi (ví dụ như amoniac), tạo ra áp suất làm quay tuốc bin phát điện. Hệ thống khai thác điện OTEC cần chênh lệch nhiệt độ ít nhất là 20ºC giữa nước tầng mặt và tầng ở độ sâu không lớn hơn 1.000 m. Điều kiện này chỉ có được ở ranh giới địa lý giữa 20º bắc và 20º nam. Tại Hawaii năm 1979 đã xây dựng một nhà máy điện OTEC với công suất 50 kW. Năm 1993 nguồn điện 50 kW đã được khai thác với tổng công suất của nhà máy điện OTEC là 210 kW. Thách thức lớn nhất của các nhà máy điện OTEC là kinh phí đầu tư cho đường ống. Với công suất thiết kế 40 MW của nhà máy điện OTEC tại Kahe Point của Hawaii thì cần đầu tư tới 3.670 mét đường ống dẫn nước. Giá của đường ống này chiếm tới 1/4 - 1/3 tổng kinh phí đầu tư của nhà máy. Ngoài ra, các nhà máy điện OTEC cũng phải giải quyết các vấn đề về môi trường tại khu vực sản xuất. I.2.6. Năng lượng khai thác từ chênh lệch độ mặn Thiết bị khai thác năng lượng loại này dựa trên nguyên lý khi có hai khối nước có độ mặn khác nhau được ngăn cách bằng một màng ngăn thì sẽ luôn có dòng nước chảy từ khối nước ngọt sang khối nước mặn - nguyên lý này gọi là OSMOSIS. Dòng nước ngọt chảy qua màng tạo ra áp suất thủy tĩnh làm quay tuốc bin phát điện. Theo đánh giá thì tiềm năng năng lượng của OSMOSIS tại châu Âu là 250 TWh/năm, còn của cả thế giới là 2.000 TWh/năm. Thách thức lớn nhất của nguồn năng lượng này là phải tạo ra màng ngăn cách với giá cả và có độ bền đủ để có thể cạnh tranh với các nguồn năng lượng tái tạo khác trên biển. Đó cũng là mục tiêu của dự án trị giá 3,4 triệu Euro do Ủy ban Châu Âu tài trợ với sự tham gia của các nước Na Uy, Bồ Đào Nha, Phần Lan và Đức. I.3. NGHIÊN CỨU KHAI THÁC NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO Ở VIỆT NAM Việt Nam, do điều kiện địa lý, là một nước có tiềm năng về các nguồn năng lượng tái tạo với nhiều dạng như năng lượng Mặt trời, thủy điện, năng lượng sinh khối, năng lượng gió, năng lượng địa nhiệt và các nguồn năng lượng tái tạo trên biển như năng lượng gió, sóng, thủy triều, dòng chảy... Với đường bờ biển trải
Chương I. Mở đầu 19 dài và phía ngoài khơi là vùng Biển Đông rộng lớn, chịu tác động của hai mùa gió mùa đông bắc và tây nam khá ổn định theo không gian và thời gian gió thổi, tạo ra mật độ năng lượng gió và sóng cao. Đây là một nguồn năng lượng vô tận, đặc biệt là trong bối cảnh chung trên thế giới đang đối đầu với sự cạn kiệt các nguồn năng lượng như dầu mỏ, khí đốt, than đá và cần phải bảo vệ bầu khí quyển trong sạch. Ngoài ra đang có một cơ hội lớn là sự phát triển mạnh của kỹ thuật công nghệ khai thác các nguồn năng lượng tái tạo. Việc nghiên cứu đánh giá tiềm năng và khả năng khai thác các nguồn năng lượng tái tạo trên biển là thực sự cần thiết để đáp ứng được mục tiêu chiến lược phát triển kinh tế biển. Nghiên cứu, khai thác và sử dụng các dạng năng lượng tái tạo ở Việt Nam đã được triển khai từ gần 30 năm trở lại đây. Năm 1979 Trung tâm Năng lượng Mới đầu tiên được thành lập. Từ năm 1980 đến năm 1990, chương trình nghiên cứu khoa học cấp Nhà nước về năng lượng mới được tiến hành gồm 32 đề tài nghiên cứu. Nhiều đề tài nghiên cứu đã được triển khai có kết quả ở nhiều địa phương, mang lại các lợi ích thiết thực, đặc biệt là tại các vùng sâu, vùng xa, nơi mà mạng lưới điện quốc gia chưa được bao phủ. Các nguồn năng lượng tái tạo sử dụng cho sản xuất điện bao gồm năng lượng Mặt trời, gió, thủy điện nhỏ và năng lượng sinh học. Năng lượng tái tạo, ngoài lợi thế là một nguồn năng lượng vô tận, không cạn kiệt và không gây ô nhiễm môi trường còn có một lợi thế rất lớn là có tiềm năng tại các vùng sâu vùng xa, biên giới, hải đảo, khi mà trong điều kiện phát triển kinh tế của nước ta các mạng lưới điện quốc gia chưa tới được. Dưới đây đầu tiên sẽ nêu vắn tắt mục tiêu tổng quát về phát triển ngành năng lượng Việt Nam trong giai đoạn tới – một vấn đề hết sức quan trọng đến sự phát triển của năng lượng tái tạo và tiếp sau đó sẽ đề cập đến một số nghiên cứu và triển khai ứng dụng các dạng năng lượng tái tạo nêu trên ở Việt Nam. I.3.1. Mục tiêu tổng quát phát triển ngành năng lượng Việt Nam trong giai đoạn tới Trên quan điểm chỉ đạo nêu trong Nghị quyết Đại hội IX của Đảng, để góp phần thực hiện thành công mục tiêu chiến lược phát triển kinh tế xã hội của Đảng, mục tiêu tổng quát phát triển ngành năng lượng Việt Nam trong giai đoạn tới là: “Khai thác và sử dụng hợp lý, có hiệu quả nguồn tài nguyên năng lượng trong nước; Cung cấp đầy đủ năng lượng với chất lượng ngày càng cao, giá cả hợp lý cho phát tiển kinh tế - xã hội; Đảm bảo an ninh năng
20 Nguyễn Mạnh Hùng, Dương Công Điển và những người khác lượng quốc gia; Đa dạng hóa phương thức đầu tư và kinh doanh trong lĩnh vực năng lượng, từng bước hình thành và phát triển thị trường năng lượng cạnh tranh; Đẩy mạnh phát triển nguồn năng lượng mới và tái tạo để đáp ứng cho nhu cầu, nhất là vùng sâu, vùng xa, biên giới, hải đảo; Phát triển nhanh, hiệu quả và bền vững ngành năng lượng, phát triển đi đôi bảo vệ môi trường”. Năng lượng hiện nay chủ yếu được cung cấp từ nguồn nhiên liệu hóa thạch không tái tạo, các nguồn này cuối cùng sẽ bị cạn kiệt. Do vậy, nhiều quốc gia đã chú ý nhiều hơn tới việc phát triển năng lượng tái tạo. Trong hơn một thập kỷ qua, tốc độ tăng trưởng trung bình của năng lượng tái tạo chung của cả thế giới là 8%/năm. Theo quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2006 – 2015 có xét đến 2025 [8] đã được thủ tướng Chính phủ phê duyệt ngày 18 tháng 7 năm 2007, chương trình phát triển nguồn điện giai đoạn 2011 – 2015 đối với phương án phụ tải cơ sở (với nhu cầu điện 190 tỷ kWh vào năm 2015) được xác định có xem xét tới khả năng tham gia của năng lượng tái tạo trong hệ thống điện Việt Nam. 1. Giai đoạn 2008 – 2015 Theo dự báo trong Quy hoạch điện, sự đóng góp của các nguồn điện tái tạo theo phương án phụ tải tăng 17%, đến năm 2015 là 1.424MW, năm 2020 là 2.774 MW, năm 2025 là 3.824 MW, chiếm 3% trong tổng các nguồn điện trong cả nước. Để đáp ứng được tỉ lệ đóng góp cũng như giảm thiểu sử dụng nguồn nhiên liệu hóa thạch và tác động xấu đến môi trường, phương án nguồn điện tái tạo kiến nghị là phương án kịch bản cao, trong đó nguồn thủy điện nhỏ chiếm gần 30% (đối với miền Bắc), khoảng 80 – 90% (đối với miền Trung), khoảng 33 – 36% (đối với miền Nam). Sự đóng góp các nguồn điện tái tạo ở miền Trung là lớn nhất, sau đó đến miền Bắc, cuối cùng là miền Nam, điều này chứng tỏ tiềm năm khai thác các nguồn năng lượng tái tạo của miền Trung là lớn nhất. Với chương trình phát triển nguồn điện tái tạo này, đến năm 2015 tổng công suất các nhà máy điện tái tạo của nước ta là 2.603 MW, trong đó thủy điện nhỏ chiếm 76,3%, năng lượng sinh học 12,15%, năng lượng gió 8,34%, còn lại là các nguồn năng lượng tái tạo khác. Công suất lắp đặt các nguồn điện năng lượng tái tạo ở các miền trong toàn quốc vào giai đoạn 2008 – 2015 thể hiện ở bảng I.1 [8].