NĂNG LƯỢNG GIÓ – THỰC TRẠNG VÀ TIỀM NĂNG PHÁT TRIỂN TẠI VIỆT NAM

Như vậy, việc nghiên cứu tiềm năn và thực trạng khai thác năng lượng tái tạo tại Việt Nam có ý nghĩa hết sức quan trọng cả về mặt kinh tế, xã hội và an ninh lương thực và phát triển bền

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA KINH TẾ

NĂNG LƯỢNG GIÓ – THỰC TRẠNG VÀ TIỀM

NĂNG PHÁT TRIỂN TẠI VIỆT NAM

MỤC LỤC CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1.1 Lý do chọn đề tài

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

2.1 Thực trạng và tiềm năng phát triển gió thế giới

2.2 Thực trạng về năng lượng gió tại Việt Nam

2.3 Tiềm năng phát triển và quy hoạch năng lượng gió ở Việt Nam

2.3.1 Tiềm năng phát triển năng lượng gió ở Việt Nam 2.3.2 Quy hoạch năng lượng gió ở Việt Nam

CHƯƠNG 3 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐIỆN GIÓ TẠI NƯỚC TA

3.1 Sự hình thành năng lượng gió

3.2 Sơ lược lịch sử phát triển của tua-bin gió

3.3 Giới thiệu về tua-bin gió

3.3.1 Tua-bin gió trục ngang (HAWT) 3.3.2 Tua-bin gió trục đứng (VAWTS) 3.4 Sơ lược về các bộ phận của tua-bin gió

3.5 Đặc điểm chung của máy phát điện chạy bằng sức gió.

3.6 Những lợi ích khi sử dụng để sản xuất điện (điện gió)

CHƯƠNG 4

QUY HOẠCH VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ TẠI VIỆT NAM

4.1 Tình hình sử dụng và phát triển năng lượng gió tại nước ta hiện nay

4.1.1 Các trạm điện năng lượng gió đã và đang xây dựng tại Việt Nam 4.2 Một số so sánh và đánh giá về mặt kinh tế, môi trường của các dự án điện gió

4.3 Những đề xuất phát triển năng lượng gió tại Việt Nam

4.4 Thuận lợi va khó khăn trong việc sử dụng năng lượng gió

4.4.1 Thuận lợi trong việc sử dụng 4.4.2 Những khó khăn còn mắc phải trong việc sử dụng 4.5 Những vấn đề cần quan tâm khi sử dụng năng lượng gió tại nước ta

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1.1 Lý do chọn đề tài

Năng lượng luôn là mối quan tâm hàng đầu của nhiều quốc gia trên thế giới Ngàynay,dân số không ngừng tăng lên, con người đã biết cách khai thác và sử dụng nguồnnăng lượng có sẵn trong tự nhiên Cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp,năng lượng hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt Nhu cầu tìm ra loại năng lượng mới, sạch,

có thể tái tạo được để thay thế cho nguồn năng lượng hóa thạch truyền thống là vấn dềđược đặt ra từ lâu với các quốc gia phát triển như Anh, Pháp, Mỹ Chính vì vậy khichúng ta đã sử dụng gần như cạn kiệt nguồn tài nguyên không thể phục hồi thì chúng tamới bắt đầu nghiên cứu những phương án sử dụng nguồn năng lượng mới và tái tạo ít gây

ô nhiễm môi trường như năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng nước, nănglượng địa nhiệt, nặng lượng sinh học và năng lượng hạt nhân nhằm để đáp ứng nhu cầunăng lượng của từng cá nhân

Việt Nam được đánh giá là nước có nguồn tài nguyên tái tạo sạch khá dồi dào,nhưng chưa được chú trọng khai thác Theo số liệu của Bộ Công Thương, tỉ lệ tăngtrưởng nhu cầu năng lượng ở Việt Nam hiện ngày càng tăng ở mức gấp đôi so với tỉ lệtăng trưởng GDP Trong khi đó, ở các nước phát triển, tỉ lệ này chỉ ở mức độ dưới 1 Tiêuthụ năng lượng của Việt Nam ngày càng gia tăng, tăng gấp gần 5 lần trong giai đoạn từnăm 1990 đến 2007 (tứ từ mức 4,41 triệu tấn dầu qui đổi lên 19,55 triệu tấn theo thứ tự),với mức tăng trung bình hằng năm trong giai đoạn này là 11,7%/năm Dự kiến, nước ta sẽtrở thành nước nhập khẩu năng lượng từ năm nay, 2015 Trong bối cảnh thế giới đangphải đối mặt với nhiều vấn đề về môi trường, biến đổi khí hậu, khủng hoảng về nănglượng và suy thoái kinh tế Việt Nam cũng trong tình trạng ngày càng cạn kiệt các nguồnnhiên liệu hóa thạch, giá dầu thế giơ tăng cao và sự phụ thuộc ngày càng nhiều hơn vàogiá năng lượng thế giới, khả năng đáp ứng năng lượng đủ cho nhu cầu trong nước ngàycàng khóa và vấn đề này đã trở thành thách thức lớn Như vậy, việc nghiên cứu tiềm năn

và thực trạng khai thác năng lượng tái tạo tại Việt Nam có ý nghĩa hết sức quan trọng cả

về mặt kinh tế, xã hội và an ninh lương thực và phát triển bền vững, nhằm định hướng vàxây dựng chính sách phát triển năng lượng bền vững và sử dụng hiệu quả các nguồn nănglượng tái tạo

Dù đã được đưa vào khai thác ở nhiều địa phương ven biển nhưng thực tế nănglượng điện gió vẫn còn xa lạ với rất nhiều người và có thể nói những gì điện gió mang lạicho nước ta chưa thật sự xứng đáng với tiềm năng của nguồn năng lượng này Mặt khác,Việt Nam còn có lợi thế hơn là 3000km đường bờ biển nên nguồn năng lượng gió rất dồi

dào Với ưu thế vị trí địa lý này, Việt Nam hoàn toàn có thể sử sụng nguồn năng lượnggió để dùng làm năng lượng thay thế Và những năm gần đây, việc khai thác nguồn nănglượng này đã được nhà nước quan tâm Với những lý do này, nhóm chúng tôi quyết định

thực hiện đề tài “Năng lượng gió – Thực Trạng và tiềm năng phát triển ở Việt Nam”.

Mong rằng thông qua đề tài này mọi người sẽ có cái nhìn tổng quan hơn về thựctrạng và tiềm năng của năng lượng gió, một nguồn năng lượng sẵn có trong tự nhiên màchúng ta có thể tận dụng để tạo ra điện năng thay cho các năng lượng thông thường khác

Từ đó sẽ có những hướng khai thác và sử dụng hợp lý để vừa thỏa mãn nhu cầu sử dụngnăng lượng của bản thân, vừa tiết kiệm nguồn tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môitrường ngày càng lành mạnh hơn

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

thúc đẩy các dự án nhầm hướng đến sự phát triển bền vững trong tương lai

1.3 Phạm vi nghiên cứu

1.3.1.Không gian: Việt Nam

1.3.2 Thời gian: Tháng 7 – tháng 10 năm 2015

1.3.3 Đối tượng nghiên cứu: Năng lượng gió và tua-bin gió tại Việt Nam

CHƯƠNG 2 TIỀM NĂNG PHÁT TRIỂN VÀ TRỮ LƯỢNG NĂNG LƯỢNG GIÓ

2.1 Thực trạng và tiềm năng phát triển gió thế giới

Trên phạm vi toàn cầu, trong vòng mười năm qua năng lượng gió là nguồn nănglượng phát triển nhanh nhất với tốc độ tăng trưởng trung bình hàng năm xấp xỉ 29% Đếnnăm 2008, công suất lắp đặt điện gió toàn cầu đã vượt quá 121 GW, tức là hơn 15 lầncông suất điện gió mười năm trước đây, khi đó công suất điện gió toàn cầu chỉ cỡ 7.6

GW Với công suất này hàng năm sẽ cắt giảm được 158 triệu tấn CO2 và đồng thời sảnxuất được 260 tỷ KWH Năng lượng gió đã phát triển nhanh chóng thành một ngànhcông nghiệp hoàn thiện và có quy mô bùng nổ toàn cầu Thị trường lắp đặt tua-bin giótoàn cầu vào năm 2008 được ước tính vào khoảng $48 tỷ

Triển vọng tương lai của công nghiệp điện gió toàn cầu là rất khích lệ và đã tănghơn 70% trong vòng vài năm tới để đạt công suất khoảng 190 GW vào năm 2010 Tuynhiên, vào năm 2012, Trung Quốc đã vương lên dẫn đầu trong ngành công nghiệp điệngió, hơn cả Mỹ và Đức Tuy nhiên,theo báo cáo của Hu Yong Qi tại Bắc Kinh được tờnhật báo China Daily đưa tin vào ngày 15 tháng 1 năm 2013, ngành năng lượng mới củaTrung Quốc đang phải đối mặt với một tương lai bấp bênh sau khi Mỹ áp dụng quy địnhthuế quan đối với các loại hàng hóa xanh này

Công suất lắp đặt ( GW ) mười nước hàng đầu thế giới về năng lượng gió :

Nguồn: Global Wind Energy Control (2012)

Bảng 2.1 Top 10 nước dùng tua-bin gió lớn nhất thế giớiTiềm năng năng lượng gió bốn nước Đông Nam Á ở độ cao 65m Tiềm năng nănglượng gió ở độ cao 65m chỉ dành cho tua-bin gió công suất lớn Phần lớn vùng mặt đấtkhông có vật cản trở là vùng có gió Mật độ công suất điện gió lấy theo giả thiết là 4

tốt cho đến cực tốt như: 10.2716 MW; 8.748 MW, 452 MW thì công suất tiềm năng đãđược ước tính tới 111.916 MW hay vào khoảng xấp xỉ 112 MW Nếu giả thiết công suấtnày có hệ số phát điện trung bình hàng năm trong khoảng 20%-25% thì tiềm năng nănglượng gió trung bình hàng năm ước chừng từ 200 đến 245 tỷ KWH, một tiềm năng lớn,thật sự rất lớn Con số chiếm gần gấp đôi tiềm năng lượng thủy điện 123 tỷ KWH vớicông suất 30 GW

Theo thống kê, Trung Quốc đã vươn lên phát triển và đã trở thành quốc gia sửdụng nguồn năng lượng gió lớn nhất thế giới Tiếp theo sau đó là các nước Mỹ, Đức, TâyBan Nha, Ấn Độ và Pháp

Đứng vị trí thứ hai là Mỹ, dự tính sẽ sản xuất thêm 1.687 MW để nâng tổng số lêntrên 50.000 MW Tương lai của Đức là ngành năng lượng này nằm ở ngoài khơi xa.Chính phủ Đức đã đề ra mục tiêu là từ nay tới năm 2020 có thể đáp ứng 1/5 nhu cầu điệnbằng nguồn năng lượng lấy từ sức gió Theo ước tính Đức sẽ khai thác được nguồn nănglượng gió đạt 29.060 MW và sẽ chiếm hơn 40% năng lượng gió trên thế giới Kế theo sau

đó là Tây Ban Nha sẽ tăng thêm 1.377 MW để đạt được tổng số là 21.674 MW Đứngcuối trong 5 vị trí đầu bảng là Ấn Độ với tổng số năng lượng từ gió là 16.084 MW

2.2 Thực trạng về năng lượng gió tại Việt Nam

Nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa và với bờ biển dài hơn 3200km, ngoài racòn có gió mùa Tây Nam thổi vào mùa Hè, tốc độ gió trung bình ở Biển Đông Việt Namkhá mạnh Vì vậy nhờ vào vị trí địa lý mà tiềm năng về năng lượng gió ở Việt Nam là rất

có triển vọng Theo đánh giá gần đây nhất, Việt Nam là nơi có tiềm năng lớn nhất khuvực Đông Nam Á về năng lượng gió

Tổng tiềm năng điện gió của Việt Nam ước tính đạt tới 513.360 MW, tức là bằnghơn 200 lần công suất của thủy điện Sơn La nói riêng và hơn 10 lần tổng công suất dựbáo của ngành điện năm 2020 nói chung Khu vực này chủ yếu dựa vào hướng gió TâyNam Tuy nhiên mặc dùng được đánh giá là nước có tiềm năng điện gió lớn trong khu

vực nhưng hiện nay, điện gió ở Việt Nam chỉ mới chiếm 0,14% trong tổng công suất hệ

thống điện

Trong chương trình đánh giá về Năng Lượng cho Châu Á, Việt Nam có tới 8,6%

diện tích lãnh thổ được đánh giá là có tiềm năng từ ‘tốt’ đến ‘rất tốt’ để có thể xây dựng

các trạm điện gió cỡ lớn trong khi đó diện tích này ở Campuchia là 0,2%, ở Lào là 2,9%

và ở Thái Lan cũng chỉ là 0,2% Việt Nam có đến 41% diện tích nông thôn có thể phát

triển điện gió loại nhỏ Nếu so sánh con số này với các nước láng giềng thì Campuchia có

6%, Lào có 13% và Thái Lan là 9%

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 là Quảng Ninh, Quảng Bình và Quảng Trị Ở phần phía nam đèo Hải

Vân, mùa gió mạnh trùng với mùa gió Tây Nam, các vùng tiềm năng nhất thuốc cao

nguyên Tây Nguyên, các tỉnh ven biển đồng bằng sông Cửu Long và đặc biệt là hai vùng

giàu tiềm năng nhất để phát triển năng lượng gió là Sơn Hải (Ninh Thuận) và vùng đồi

cát ở độ cao 60 – 100m từ phía tay Hàm Tiến đến Mũi Né (Bình Thuận) Vùng này

không những có vận tốc gió trung bình lớn mà còn có một thuận lợi là số lượng các cơn

bão khu vực ít và gió có xu thế ổn định Trong những tháng có gió mùa, tỷ lệ gió nam và

đông nam lên đến 98% với vận tốc trung bình 6 – 7m/giây, tức là vận tốc có thể xây dựng

các trạm điện gió công suất 3 – 3,5 mW

2.3 Tiềm năng phát triển và quy hoạch năng lượng gió ở Việt Nam

2.3.1 Tiềm năng phát triển năng lượng gió ở Việt Nam

Số liệu từ Ngân hàng Thế giới (WB) cho thấy, tiềm năng sản xuất điện gió củaViệt Nam lên đến 513,360 MW/năm Các nhà khoa học cũng khẳng định, Việt Nam cókhoảng 17,400 héc ta rất thích hợp cho các dự án, công trình phát triển năng lượng gió.Chỉ tính riêng địa bàn tỉnh Thừa Thiên – Huế đã có lượng gió đạt tới vận tốc gió > 7m/s,xuất hiện ở cả vùng núi phía Tây và vùng ven biển Một số khu vực thuộc phía Đông củadãy Trường Sơn ở độ cao từ 800-1.200 m so với mực nước biển có vận tốc gió lên tới 8,5

- 9,5 m/s Khu vực đồng bằng ven biển ở phía Bắc Huế và Mũi Chân Mây trên độ cao30m có vận tốc gió ở là 5,5-6,0m/s Điều đó cho thấy, tiềm năng phát triển các loại tuabin gió cỡ nhỏ và vừa ở địa bàn Thừa Thiên Huế là rất khả thi Tỉnh Bình Thuận cũng cótrên 75 nghìn ha có tiềm năng đưa vào quy hoạch sản xuất điện gió, tương đương tổngcông suất có thể lắp đặt khoảng 5,030 MW Riêng các khu vực có vận tốc gió trung bìnhtối thiểu 6,5 m/giây cũng tới hơn 23 nghìn ha với tổng công suất có thể lắp đặt ướckhoảng 1.570 MW Hiện nay, Bình Thuận đã dự kiến công suất lắp đặt điện gió đến năm

2015 khoảng 1.500 MW và sẽ đạt khoảng 3.000 MW vào năm 2020 Ngoài ra, các vùngđảo ngoài khơi như Bạch Long Vĩ, đảo Phú Quý, Trường Sa là những địa điểm gió cóvận tốc trung bình cao, tiềm năng năng lượng gió tốt, có thể xây dựng các trạm phát điệngió công suất lớn để cung cấp năng lượng điện cho dân cư trên đảo

Theo Tiến sĩ Tạ Văn Đa, trên hải đảo các vị trí sát biển và trên các núi cao thì tiềmnăng năng lượng gió là tương đối lớn, tổng năng lượng gió/năm đều lớn hơn 500KWH/

tại các độ cao 20, 40, 60m thì tiềm năng năng lượng gió tăng mạnh từ 1,6 đến 6,6 lần.Theo EVN trữ năng kỹ thuật phong điện Việt Nam khoảng 1.785 MW hoặc lớn hơn một

ít nữa Và đây cũng là nguồn năng lượng sạch đáng kể để chúng ta khai thác và đưa vào

sử dụng, nhằm giảm thiểu vấn đề thiếu điện trong những năm tới của nước ta

Theo nghiên cứu của Ngân hàng thế giới (WB), tiềm năng điện gió ở độ cao 65m củaViệt Nam, được trình bày ở Bảng1:

Bảng 2.2 Tiềm năng năng lượng gió ở Việt Nam (độ cao 65m)

Tốc độ gió trung

Rất tốt 9m/s)

(8-Rất rất tốt (>9m/s)

Khu vực Duyên hải Nam Trung bộ của Việt Nam có tiềm năng rất tốt, tốc độ gió

từ 8-9,5 m/s, tuy nhiên những nơi này thường tập trung ở vùng núi cao độ 1600-2000m

so với mực nước biển Khu vực miền núi phía Tây Quy Nhơn và Tuy Hòa cao độ so vớimực nước biển 1000-1200m, tốc độ gió đạt 7,5-7,8 m/s Khu vực Huyện Ninh Phước(tỉnh Ninh Thuận), tốc độ gió trung bình 7-7,5 m/s Khu vực Tuy Phong, Bắc Bình, bờbiển Nam Phan Thiết và đảo Phú Quý (tỉnh Bình Thuận) có tiềm năng năng lượng giócũng khá lớn, trên các đỉnh núi khu vực Ninh Thuận, Bình Thuận và Lâm Đồng tốc độgió trung bình lên đến 8-8,5m/s

Khu vực Bắc Trung Bộ, dãy Trường Sơn chạy dọc biên giới Lào-Việt, những nơi cócao độ 1.800m, tốc độ gió trung bình có thể lên đến 8,5-9m/s, có nơi lên đến 9,0-9,5 m/s.Tuy nhiên, một số nơi có khả năng phát triển điện gió được tìm thấy thuộc khu vực vùngnúi đồi biên giới của Lào và Việt Nam về phía Tây của Huế, cao độ từ 400-800m tốc độ giótrung bình đạt đến 7-8 m/s Khu vực đông Trường Sơn, cao độ 800-1.200m cũng có tiềmnăng gió tương tự, tốc độ gió trung bình 7,0-8,0 m/s Tiềm năng năng lượng gió cho tuabingió nhỏ, tập trung ở khu vực đồng bằng duyên hải phía Bắc của Huế, tốc độ trung bình ở độcao 30m đo được vào khoảng 5,5-6,0 m/s và có nơi sát vùng duyên hải còn vượt quá 6,0 m/

s Vùng duyên hải của Quảng Ngãi và Trường Sơn Đông, tiềm năng gió ở mức khá tốt tập

trung ở vùng núi cao có cao độ khoảng 1.100m.

Khu vực Miền Bắc, đặc biệt khu vực duyên hải gần Hải Phòng có tốc độ gió trungbình 6,5-7 m/s Hải đảo ngoài khơi, đỉnh đồi tốc độ gió đo được lên đến hơn 7m/s, tuynhiên sẽ giảm rất nhanh khi đi sâu vào trong đất liền Tốc độ gió trung bình đo được đạt8-9 m/s tại một số đỉnh núi cao độ 1.300-1.800m so với mực nước biển Vùng biên giớiLào-Việt Nam, vùng Đông Nam của Vinh và vùng đồi núi Đông Bắc biên giới TrungQuốc – Việt Nam cao độ 700-1.000m có tiềm năng gió rất tốt

2.3.2 Quy hoạch năng lượng gió ở Việt Nam

Về mặt quy hoạch phát triển năng lượng điện gió: Các tỉnh duyên hải miền NamViệt Nam bao gồm 12 tỉnh: Ninh Thuận, Bình Thuận, Bà Rịa Vũng Tàu, TP Hồ ChíMinh, Long An, Tiền Giang, Bến Tre, Trà Vinh, Sóc Trăng, Bạc Liêu, Cà Mau và KiênGiang Tuy nhiên, theo tài liệu, các vùng có khả năng phát điện gió hiệu quả về mặt kinh

tế (Tốc độ gió và mật độ năng lượng gió trung bình năm ở độ cao 65m tương ứng đạt 7m/

tỉnh: Ninh Thuận, Bình Thuận, Lâm Đồng, Bến Tre, Trà Vinh, Sóc Trăng (nghiên cứuthêm cả tỉnh Lâm Đồng thuộc vùng cao nguyên miền Nam)

Để xác định tiềm năng điện gió và quy hoạch vùng khai thác cho 6 tỉnh này, kếtquả đo gió tại 4 trạm: Tuy Phong – Bình Thuận (1/2005-1/2006); Ninh Phước – NinhThuận (1/2005-1/2006); Xuân Trường – Đà Lạt (1/2006 đến nay); Duyên Hải – Trà Vinh(1/2006 đến nay) và sử dụng phần mền chuyên dụng đế tính toán cho được kết quả nhưbảng sau:

Bảng 2.3 Tổng hợp điểm đánh giá của tất cả các vùng gió tiềm năng

Tiêu chí Vùng gió tiềm năng

+ Vùng tiềm năng 1: xã Phước Diêm, xã Phước Minh

+ Vùng tiềm năng 2: xã Phước Nam, xã Phước Minh

+ Vùng tiềm năng 3: xã Phước Nam

+ Vùng tiềm năng 4: xã Phước Hữu và Phước Nam

+ Vùng tiềm năng 5: xã Phước Hữu

+ Vùng tiềm năng 6: xã Phước Hữu, thị trấn Phước Dân và xã Phước Hậu

+ Vùng tiềm năng 7: xã Phước Sơn và Phước Hậu

+ Vùng tiềm năng 8: xã Phước Hải và An Hải

+ Vùng tiềm năng 9: xã Phước Hải, xã Phước Nam và thị trấn Phước Dân

+ Vùng tiềm năng 10: xã An Hải và Phước Dinh

+ Vùng tiềm năng 11: xã An Hải và Phước Dinh

+ Vùng tiềm năng 12: xã Phước Dinh

+ Vùng tiềm năng 13: xã Phước Thể

+ Vùng tiềm năng 14: xã Bình Thạnh

+ Vùng tiềm năng 15: xã Xuân Trường - TP ĐàLạt

Dựa vào kết quả như trên, các vùng có triển vọng nhất để phát nhà máy điện gió là:

+ Vùng tiềm năng 9: xã Phước Hải, xã Phước Nam và TT Phước

+ Vùng tiềm năng 4: xã Phước Hữu, xã Phước Nam

+ Vùng tiềm năng 2: xã Phước Nam, xã Phước Minh

Khả năng lắp đặt tại các vùng lần lượt là: 100 MW, 65 MW và 70MW

Căn cứ kết quả nghiên cứu có thể rút ra một số nhận xét như sau:

Bình Thuận, Lâm Đồng, Bến Tre, Trà Vinh và Sóc Trăng

các tỉnh duyên hải miền Nam Việt Nam đạt khoảng 800MW (trên các vùng đất có tổngdiện tích khoảng 17.500 ha), tập trung tại Ninh Phước - Ninh Thuận, Tuy Phong - BìnhThuận và Xuân Trường - Đà Lạt Tuy nhiên, con số thực tế có thể còn cao hơn do hiện tạichưa đánh giá hết tiềm năng gió của các tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận và Lâm Đồng.Trong tương lai, khi giá thành sản xuất điện gió giảm, sẽ khai thác tiếp đến các vùng cótiềm năng thấp hơn Khi đó, tổng công suất lắp đặt điện gió có khả năng đạt hiệu quả vềmặt kinh tế sẽ nhiều hơn

CHƯƠNG 3 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐIỆN GIÓ TẠI NƯỚC TA

3.1 Sự hình thành năng lượng gió

Do lượng bức xạ Mặt trờ chiếu xuống bề mặt Trái Đất không đồng đều, điều nàylàm cho bầu khí quyển, nước và không khí không đều nhau Một nửa bề mặt Trái Đất làđềm, bị che khuất không nhận được bức xạ của Mặt Trời và thêm vào đó là bức xạ MặtTrời ở các vùng gần xích đạo nhiều hơn là ở cực Chính sự khác nhau về nhiệt đồ này dẫnđến sự khác nhau về áp suất không khí giữa xích đạo và hai cực cũng như không khí giữamặt ban ngày và mặt ban đêm của địa cầu di động tạo thành gió Trái Đất xoay tròn cũnggóp phần vào việc làm xoáy không khí và trục quay của Trái Đất nghiêng đi (so với mặtphẳng do quỹ đạo Trái Đất tạ thành khi quay quanh Mặt Trời) nên cũng tạo thành cácdòng không khí theo mùa

3.2 Sơ lược lịch sử phát triển của tua-bin gió

Vào cuối những năm 1970, cuộc khủng hoảng về dầu mỏ đã buộc con người phảitìm các nguồn năng lượng mới thay thế, một trong số đó là năng lượng gió Những năm

về sau, rất nhiều các chương trình nghiên cứu và phát triển năng lượng gió được thựchiện với nguồn tài trợ từ các Chính phủ, bên cạnh các dự án nghiên cứu do các cá nhân,

tổ chức tự đứng ra thực hiện

Lịch sử phát triển của thế giới loài người đã thấy được những ứng dụng của năngluợng gió vào trong cuộc sống từ rất sớm Gió giúp quay các cối xay bột, gió giúp cácthiết bị bơm nước hoạt động và nó còn có tác dụng là thổi vào cánh buồm giúp đưa conthuyền đi xa Theo những tài liệu cổ còn giữ lại được bản thiết kế đầu tiên của chiếc cốixay hoạt động nhờ vào sức gió là vào khoảng thời gian những năm 500-900 sau CôngNguyên tại Ba Tư (Irac ngày nay) Đặc điểm nổi bật của thiết bị này đó là các cánh đóngió được bố trí xung quanh một trục đứng, minh họa một mô hình cánh gió được lắp tạiTrung Mỹ vào cuối thế kỷ 19, mô hình này cũng có cấu tạo cánh đón gió quay theo trụcđứng

Muộn hơn nữa, kể từ sau thế kỷ 13, các cối xay gió xuất hiện tại Châu Âu (TâyÂu) với cấu trúc có các cánh đón gió quay theo phương ngang, chúng phức tạp hơn môhình thiết kế tại Ba Tư Cải tiến cơ bản của thiết kế này là đã tận dụng được lực nâng khíđộng học tác dụng vào cánh gió do đó sẽ làm hiệu suất biến đổi năng lượng gió của cốixay gió thời kỳ này cao hơn nhiều so với mô hình thiết kế từ thời kỳ ở Ba Tư

Vào suốt những năm tiếp theo, các thiết kế của thiết bị chạy bằng sức gió càngngày được tiên tiến và được sử dụng rộng rãi nhiều trong các lĩnh vưc ứng dụng : các

thiết bị xay xát, hệ thống tưới tiêu trong nông nghiệp, chế tạo các máy bơm nước, nhuộmvải,

Hình 3.1 Chiếc máy bơm nước chạy bằng sức gió, phía Tây nước Mỹ những năm 1880Năm 1888, Charles F.Brush đã chế tạo chiếc máy phát điện chạy bằng sức gió đầutiên , và đặt tại Cleveland, Ohio Nó có những đặc điểm sau:

Hình 3.2 Máy điện sức gió do Charles F.Brush chế tạoTrong những năm tiếp theo đó, một số mẫu thiết kế khác đã được thực hiện tuynhiên vẫn không đem lại sự đột phá đáng kể Ví dụ như mẫu thiết kế của Dane Poul LaCour năm 1891 Cho đến đầu những năm 1910, đã có nhiều máy phát điện chạy bằng sứcgió với công suất 25KW, được lắp đặt tại Đan Mạch nhưng giá thành điện năng do chúngsản xuất ra không cạnh tranh được với giá thành của các nhà máy nhiệt điện sử dụngnhiên liệu hóa thạch

Vào năm 1958, những chiếc tuabin gió Gedser được phát minh mởi bởi JohannesJuul - một cựu sinh viên của học viện Poul la Cour Với công suất 200KW, tuabin gồm

ba cánh quạt lấy cảm hứng từ nhiều thiết kế tuabin thời xưa, và sáng chế của Juul - cấpcứu vỡ mũi khí động học - vẫn được sử dụng trong tuabin ngày hôm nay Các tuabin hoạtđộng cho đến năm 1967 và được sửa lại vào giữa những năm 1970 theo yêu cầu củaNasa Tuy gặp khó khăn do không có thị trường, nhưng thế hệ máy phát điện chạy bằnggió vẫn luôn được thiết kế và lắp đặt

3.3 Giới thiệu về tua-bin gió

Tua-bin gió là thiết bị biến đổi động năng của gió thành cơ năng, từ cơ năng có thểbiến đổi thành điện năng nhờ máy phát điện- Máy phát điện dùng sức gió

Hình 3.3 Tua-bin gió trục ngang

Về cơ bản có thể chia loại tua-bin gió theo nhiều hình thức khác nhau: theo cấu tạohoạt động, theo công suất hay theo số cánh quạt Tuy nhiên có thể chia tua-bin gió theo 2loại cơ bản sau: tua-bin gió trục ngang và tua-bin gió trục đứng

3.3.1 Tua-bin gió trục ngang (HAWT)

Đây là loại tua-bin gió phổ biến trên thị trường Hơn 90% các tua-bin gió sử dụngngày nay có thiết kế HAWTs Theo một phó giáo sư kỹ thuật và công nghệ áp dụngEastern Illinois University (một trường đại học nổi tiếng ở tiểu bang Charleston, bangIllinois, Hoa Kỳ), Tiến sĩ Rigoberto Chincilla, một lý do chính HAWTs hiện đại chiếmlĩnh thị trường là sự sắp xếp của các cánh quạt cho phép tua-bin luôn luôn tương tác đầy

đủ với gió, điều này rất quan trọng trong việc cải thiện sức mạnh và hệ số công suất củatua-bin HAWTs hiện đại Nhưng tua-bin HAWTs cũng có một số nhược điểm, ông nói.Một trong những nhược điểm phổ biến là nó gây tiếng ồn lớn Tiếng ồn với dải băng