Năng lượng tái tạo được hình thành từ các nguồn xuất phát từ tự nhiên và cực kỳ dồi dào (có thể nói là vô hạn) chẳng hạn như dòng nước chảy, gió trời hoặc ánh sáng mặt trời. Và khi nói đến các trang trại điện gió, đặc biệt là điện gió ngoài khơi, đây là nguồn năng lượng đáng tin cậy hơn nhiều so với những gì mọi người thường nghĩ.
Theo Cơ quan Năng lượng Tái tạo Quốc tế (IRENA) việc triển khai công suất phát điện tái tạo đang được đẩy mạnh. Đến cuối năm 2020, công suất phát điện tái tạo toàn cầu là 2.799 GW. Riêng trong năm 2020, công suất năng lượng tái tạo tăng 260 GW (+10,3%).
Biểu đồ công suất tích lũy năng lượng tái tạo toàn cầu tính theo MW (Nguồn: IRENA).
Năng lượng gió được xem là một trong những nguồn năng lượng tái tạo đáng tin cậy nhất, với sản lượng điện trung bình ổn định và có thể dự đoán được. Các dự án điện gió trên bờ có sản lượng dao động khoảng 10% đến 20% qua các năm. Còn các dự án điện gió ngoài khơi thậm chí ổn định hơn và mang lại nhiều lợi ích khác. Nguồn gió ngoài khơi dồi dào hơn, mạnh hơn, ổn định hơn, chiếm ít đất trên bờ hơn và có xu hướng tác động đến môi trường thấp hơn so với dự án điện gió trên đất liền.
Biểu đồ dưới đây cho thấy hệ số công suất trung bình của điện gió trên bờ, điện gió ngoài khơi và điện mặt trời. Hệ số công suất cho thấy một nhà máy điện hoạt động tại mức công suất tối đa với tần suất (giờ/năm) như thế nào - hệ số công suất cao hơn đồng nghĩa với việc điện năng được sản xuất ổn định hơn. Có thể thấy, hệ số công suất đối với điện gió ngoài khơi cao hơn nhiều so với điện gió trên bờ và điện mặt trời.
Biểu đồ hệ số công suất trung bình (2017 - 2019) của điện mặt trời, điện gió trên bờ và điện gió ngoài khơi (Nguồn: Báo cáo - Chi phí phát điện tái tạo năm 2020 - IRENA).
Với những cải tiến trong công nghệ tua bin gió, hệ số công suất của các dự án điện gió ngày càng tăng lên đáng kể. Ngày nay, hệ số công suất điện gió ngoài khơi đạt trên 50% dần trở nên phổ biến. Trên thực tế, hệ số công suất của của dự án điện gió hiện đại có thể đạt xấp xỉ hệ số công suất các nhà máy nhiệt điện than và khí. Dự án điện gió ngoài khơi La Gàn có công suất 3,5 GW đang được phát triển bởi tập đoàn Copenhagen Infrastructure Partners (CIP), Asiapetro và Novasia ở ngoài khơi Bình Thuận, là một trong số những dự án như vậy.
Tính biến động của gió là một trong những lập luận chủ yếu được dùng để phản bác về khả năng của năng lượng tái tạo, vì mặt trời không phải lúc nào cũng chiếu sáng và gió không phải lúc nào cũng thổi... Những lập luận này phần nào đó có lý, tuy nhiên vấn đề về tính biến động của gió thường bị phóng đại quá mức và các khả năng giảm thiểu tác động cho sự biến động này thường không được xem xét.
Tính biến động của gió có hai dạng chính: Thay đổi theo giờ /theo ngày và theo mùa. Sự biến động hàng giờ và hàng ngày thường có thể được giải quyết bằng cách dự báo và phân bố vị trí các dự án điện gió trên toàn quốc - cách này được gọi là 'đa dạng vị trí địa lý'. Nó cũng có thể được giảm bớt bằng cách xây một hệ thống lưới điện mạnh mẽ liên kết giữa các vùng (trong cả nước) với nhau.
Tính biến động theo mùa thường có thể được giảm thiểu bằng cách kết hợp các nguồn năng lượng tái tạo khác nhau trong hệ thống điện như gió, mặt trời và thủy điện. Biểu đồ dưới đây cho thấy ở Anh, điện gió và điện mặt trời cân bằng lẫn nhau để tạo ra nguồn năng lượng ổn định hơn.
Biểu đồ các hệ số công suất kết hợp từ điện mặt trời, điện gió trên bờ và điện gió ngoài khơi, nguồn: Bộ Kinh doanh, Năng lượng và Chiến lược Công nghiệp (BEIS) (Vương quốc Anh): Các xu hướng năng lượng ở Vương quốc Anh, tháng 1/2010 - tháng 3/2021.
Khi xem xét tính biến động của năng lượng, các mô hình nhu cầu năng lượng cũng cần được cân nhắc. Dữ kiện quan trọng này có thể được học hỏi từ trường hợp của dự án điện gió ngoài khơi đầu tiên tại Úc - Star of the South. Phân tích chi tiết từ các dữ liệu thời tiết cho thấy các kiểu thời tiết gây ra các đợt nắng nóng ở Melbourne đi kèm với một hệ thống áp suất cao tạo ra gió mạnh ngoài khơi. Trang trại điện gió đã được đặt ở vị trí hoàn hảo để sản xuất điện vào những thời điểm nhu cầu năng lượng ở mức cao điểm: Khi cư dân bật điều hòa thường xuyên vào những ngày nắng nóng.
Hai mô hình công nghệ mới đang được phát triển sẽ giải quyết triệt để vấn đề thiếu ổn định của điện gió gồm lưu trữ pin và lưu trữ hydro xanh. Những công nghệ này sẽ cho phép lưu trữ điện tái tạo chưa sử dụng để có thể phát điện ngay cả khi gió không thổi. Lưu trữ hydro xanh cũng sẽ cho phép điện tái tạo đã lưu trữ được vận chuyển đến các khu vực mà gió không bao giờ thổi. Cả hai công nghệ lưu trữ pin và lưu trữ hydro xanh đều đã được chứng minh ở quy mô nhỏ và đang được phát triển để triển khai trên quy mô thương mại.
Sự tiến bộ của công nghệ điện gió, kinh nghiệm từ các thị trường năng lượng tái tạo đi trước như Vương quốc Anh và các thị trường mới như Úc sẽ mang lại lợi ích to lớn cho khả năng quản lý tính biến động của gió và thực hiện thành công chuyển đổi năng lượng xanh tại Việt Nam. Các dự án điện gió hiện đại, đặc biệt là điện gió ngoài khơi, đã có hệ số công suất cao hơn 50%. Với sự tiến bộ trong công nghệ tua bin gió, hệ số công suất của chúng dự kiến sẽ còn cao hơn trong tương lai. Vấn đề về sự thiếu ổn định của điện gió có thể được giải quyết hoàn toàn dựa trên khả năng thương mại hóa lưu trữ pin và lưu trữ hydro.
Việt Nam may mắn sở hữu một số điều kiện tự nhiên rất tốt cho việc phát triển năng lượng gió ở khu vực châu Á. Tiềm năng điện gió trên bờ và gần bờ của Việt Nam được ước tính vào khoảng 200 GW, trong khi tổng tiềm năng điện gió ngoài khơi được cho là khoảng 450 GW. Là một trong những dự án điện gió ngoài khơi quy mô lớn đầu tiên tại Việt Nam, dự án La Gàn với công suất dự kiến là 3,5 GW, nằm ở ngoài khơi Bình Thuận, ước tính sẽ cung cấp điện cho hơn 7 triệu hộ gia đình. Dự án đang được phát triển bởi Tập đoàn Copenhagen Infrastructure Partners (CIP), Asiapetro và Novasia, với tổng giá trị đầu tư ước tính là 10,5 tỷ USD./.
Theo TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM