Công Nghệ Năng Lượng Đại Dương: Hiện Trạng Và Xu Thế Phát Triển

GIỚI THIỆU Việc chuyển đổi sang hệ thống lượng cacbon thấp trở thành yêu cầu cấp thiết mang tính toàn cầu cacbon dioxit (CO2) phát thải khí nhà kính khác thừa nhận tác nhân gây biến đổi khí hậu Do đó, việc loại bỏ cacbon lĩnh vực lượng trở thành vấn đề ưu tiên sách lượng quốc tế đổi công nghệ cacbon thấp để đạt mục tiêu Trong lĩnh vực lượng, công nghệ tái tạo phải đối mặt với hội lẫn thách thức Năng lượng đại dương thu hút quan tâm mạnh hai giới trị công nghiệp Dựa kết đáng tin cậy công nghệ cacbon thấp, nhà hoạch định sách nhà đầu tư tích cực ủng hộ cho đổi mới, việc cố gắng thúc đẩy thay đổi nhanh chóng dẫn đến kỳ vọng không thực tế ngắn hạn Đồng thời, yêu cầu triển khai phát triển nhanh thách thức không nhỏ tài kỹ thuật Các động yếu tố không chắn tồn lĩnh vực lượng đại dương cần hiểu rõ cần nhận thức tác động tương đối chúng đến việc điều hành chiến lược phát triển, giúp đẩy nhanh trình triển khai lượng đại dương Nguồn lượng từ đại dương giới dồi dào, nhiên, tồn rào cản trở ngại quan trọng việc triển khai quy mô lớn công nghệ khai thác nguồn lượng tiềm Hiện nay, chi phí lượng đại dương cao nhiều so với lượng gió khơi Để trở thành phần thức công nhận hỗn hợp lượng giới, sản xuất lượng đại dương cần phải có khả cạnh tranh với dạng lượng tái tạo thay Tiềm kỹ thuật chưa nắm rõ rào cản quan trọng triển khai toàn cầu khả giảm chi phí đạt từ đổi sáng tạo chưa chắn Sự phát triển gia tăng lượng đại dương mang đến nhiều lợi ích lâu dài, bao gồm: tạo khả cho lộ trình khử cacbon cung ứng lượng, đa dạng hóa danh mục đầu tư sản xuất lượng, an ninh cung ứng lượng lớn mang lại hội kinh tế tiềm để phát triển thị trường nước xuất cho nhà phát triển thiết bị hãng nằm chuỗi cung ứng Để giúp độc giả có thêm thông tin lĩnh vực lượng lên có nhiều tiềm thách thức, Cục Thông tin Khoa học Công nghệ Quốc gia biên soạn Tổng luận “CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG ĐẠI DƯƠNG: HIỆN TRẠNG VÀ XU THẾ PHÁT TRIỂN” nhằm giới thiệu số nguồn lượng từ đại dương phản ánh trạng, xu phát triển công nghệ lượng đại dương toàn giới Xin trân trọng giới thiệu độc giả CỤC THÔNG TIN KH&CN QUỐC GIA I GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Năng lượng đại dương nguồn lượng đại dương Nếu đứng bờ biển vào ngày nắng, bạn cảm nhận nguồn lượng xung quanh bạn Đó nguồn lượng xạ từ Mặt trời làm cho bạn cảm thấy ấm áp, nguồn lượng gió thổi bay tóc bạn, sóng không ngừng vỗ bờ chân bạn Nếu bạn đứng đủ lâu, bạn thấy mực nước biển dâng lên hạ xuống với thuỷ triều Ở sâu bên dưới, dòng nước di chuyển xuyên qua đại dương Năng lượng có mặt khắp nơi xung quanh chờ để khai thác Trong lòng đại dương có nguồn lượng dồi Nhiều khu vực có trữ lượng lớn dầu mỏ khí tự nhiên nằm sâu đáy biển Ngoài có mỏ chứa đầy khí mêtan, loại khí giàu lượng Đại dương bao phủ gần ba phần tư bề mặt Trái đất chứa đựng nguồn lượng vô to lớn, cung cấp đủ lượng mà giới cần năm tới có số phương pháp khác để khai thác nguồn lượng Thuật ngữ lượng đại dương đề cập đến nguồn lượng có nguồn gốc từ công nghệ sử dụng nước biển làm nguồn lượng hay để khai thác hóa (chemical potential) nhiệt (heat potential) nước Năng lượng tái tạo đại dương bao gồm nguồn khác nhau, nguồn có xuất xứ khác cần công nghệ chuyển hóa khác Các nguồn (Hình 1.1) bao gồm: Hình 1.1 Các nguồn lượng đại dương 1.1.1 Năng lượng sóng Năng lượng sóng (khác với sóng ngầm hay sóng thần) nguồn lượng truyền từ gió vào đại dương Khi gió thổi đại dương, mối tương tác biển-không khí truyền phần lượng gió vào nước, tạo thành sóng sóng tích trữ nguồn lượng nguồn (nằm chênh lệch mực nước so với mực nước biển trung bình) động (nằm chuyển động hạt nước) Việc khai thác lượng từ sóng hiệu việc khai thác lượng trực tiếp từ gió, thực tế sóng dạng lượng tập trung gió Nguồn lượng chứa bên sóng đại dương giới lớn; số khu vực đạt hiệu suất 70 MW/km đầu sóng Về lý thuyết, xây dựng trạm phát điện lớn để chế ngự toàn nguồn lượng đáp ứng hầu hết nhu cầu lượng Tuy nhiên, có nhiều yếu tố tác động đến loại hình phát triển trở thành thực Sóng biển không quán thủy triều nảy sinh vấn đề đặc biệt liên quan đến việc tương xứng cung cầu Đây lý giải thích lượng sóng giới hạn chương trình quy mô nhỏ, chưa có nhà máy thương mại quy mô lớn hoạt động Nói chung, sóng lớn chứa nhiều lượng Cụ thể lượng sóng định chiều cao sóng, vận tốc sóng, chiều dài sóng mật độ nước Kích thước sóng định tốc độ gió, chiều dài sóng, độ sâu địa hình đáy biển (có thể tập trung hay phân tán lượng sóng) Chuyển động sóng đạt mức cao bề mặt giảm dần theo cấp số nhân với chiều sâu; nhiên, lượng sóng dạng sóng áp lực nước sâu Thế tập hợp sóng tỷ lệ thuận với bình phương chiều cao sóng nhân với chu kỳ sóng (khoảng thời gian đỉnh sóng) Chu kỳ sóng dài tương ứng với chiều dài sóng dài chuyển động nhanh Thế tương đương động (có thể dùng hết) Năng lượng sóng biểu thị đơn vị kilôwatt/m Công thức biểu thị cách tính lượng sóng Ngoại trừ sóng tạo từ bão lớn, sóng lớn cao khoảng 15 m có chu kỳ khoảng 15 giây Theo công thức này, sóng chứa khoảng 1.700 kilowatt năng/m đầu sóng Một vị trí có lượng sóng tốt có thông lượng trung bình thấp hơn, khoảng 50 kW/m Công thức tính lượng sóng: P = kH2T ~ 0,5 H2T, Trong đó: P = Năng lượng (kW/m); k = số; H = chiều cao sóng (từ đỉnh đến vùng thấp hai sóng) tính m; T = chu kỳ sóng (đỉnh đến đỉnh) tính giây Trên lý thuyết, tổng tiềm năng lượng sóng ước tính đạt 32.000 TWh/năm (TWh =1012 Wh) (115 Exujoule (EJ)/năm) (EJ = 1018J), cao gần gấp đôi nguồn cung cấp điện toàn cầu năm 2008 (16.800 TWh/năm hay 54 EJ/năm) Số liệu không bị giới hạn khu vực địa lý, kỹ thuật hay cân nhắc kinh tế Số liệu phân bố lượng sóng theo khu vực bờ biển nước hay khu vực lấy nơi có công suất lượng sóng lý thuyết P ≥ kW/m độ cao ≤66.5º (Bảng 1.1) Tiềm lý thuyết lượng sóng thể Bảng 1.1 (29,500 TWh/năm hay 106 EJ/năm) cho thấy suy giảm 8% so với tổng tiềm lý thuyết, không bao gồm khu vực có tiềm không 5kW/m xét đến ước tính tiềm lý thuyết Tiềm kỹ thuật lượng sóng thấp đáng kể số nêu phụ thuộc vào phát triển kỹ thuật thiết bị lượng sóng Một nghiên cứu (Sims et al 2007) ước tính tiềm kỹ thuật toàn cầu lượng sóng đạt 500 GW, với giả định thiết bị lượng sóng khơi đạt hiệu suất 40% lắp đặt gần bờ với điều kiện sóng >30 kW/m, nghiên cứu khác (Krewitt et al 2009) ước tính tiềm năng lượng sóng đạt 20 EJ/năm Bảng 1.1: Tiềm năng lượng sóng lý thuyết theo khu vực Năng lượng Khu vực sóng TWh/yr (EJ/yr) Tây Bắc Âu 2.800 (10,1) Biển Địa Trung Hải quần đảo Atlantic (Azores, Cape Verde, 1.300 (4,7) Canaries) Bắc Mỹ Greenland 4.000 (14,4) Trung Mỹ 1.500 (5,4) Nam Mỹ 4.600 (16,6) Châu Phi 3.500 (12,6) Châu Á 6.200 (22,3) Ôxtrâylia, Niu Di-lân đảo Thái Bình Dương 5.600 (20,2) Tổng 29.500 (106,2) Nguồn: Mørk et al., 2010 1.1.2 Năng lượng thủy triều Năng lượng thủy triều coi dạng lượng tái tạo trình chuyển hóa không gây chất ô nhiễm Đây dạng thủy điện khai thác lượng thủy triều với trợ giúp máy phát điện chuyển hóa lượng thủy triều thành điện hay dạng lượng hữu ích khác Thủy triều ngày dẫn vào bờ khối lượng nước lớn cung cấp nguồn lượng dồi Mặc dù nguồn cung lượng ổn định phong phú, việc chuyển hóa thành điện hữu dụng lại điều không dễ dàng Bất lợi chủ yếu trạm điện thủy triều chúng sản sinh điện thủy triều dâng lên hay hạ xuống, nói theo cách khác, diễn 10 ngày Tuy nhiên, thủy triều hoàn toàn dự đoán được, lên kế hoạch để sử dụng điện từ dạng nhà máy điện khác vào thời điểm nhà máy điện thủy triều không hoạt động Nước biển có mật độ lớn 832 lần so với không khí có môi trường nén Vì thế, nguồn lượng mà điện thủy triều cung cấp lớn nhiều so với nguồn lượng mà gió cung cấp Điều có nghĩa dòng chảy thủy triều có vận tốc 15 km/h tương đương với gió có vận tốc 390 km/h Mực nước triều phụ thuộc vào địa điểm không giống nơi Ví dụ, thủy triều không tồn biển Đen, biển Địa Trung Hải, mức triều thay đổi gần 30 cm Mặt khác, khối lượng nước di chuyển thực lớn số nơi thuộc Đại Tây Dương Ví dụ, Achentina, mức triều đạt đến 11m Nhưng mức triều thay đổi nhiều Canada, Pháp Anh, nơi mức triều đạt đến gần 14m Vì vậy, có nơi việc khai thác loại hình lượng thành công Năng lượng thủy triều khái niệm mới, sử dụng từ kỷ 11 Anh Pháp để phục vụ xay xát ngũ cốc Năng lượng thủy triều phân loại thành hai nhóm chính: - Hệ thống dòng thủy triều lợi dụng động sinh chuyển động nước để quay tuabin Phương pháp ngày trở nên phổ biến có chi phí tác động sinh thái thấp - Nhóm thứ hai đập thuỷ triều, lợi dụng sinh khác biệt độ cao thủy triều Loại không phổ biến chi phí cao vấn đề môi trường, nhà đầu tư không sẵn sàng đầu tư vào loại hình Mặc dù lượng thủy triều cách khai thác lượng từ biển lâu đời nhất, loại hình lượng không phổ biến số nguyên nhân lượng lượng thu từ nguồn so với chi phí môi trường kinh tế lợi nhuận Năng lượng thuỷ triều dự đoán phát triển mạnh tương lai có tiềm sử dụng để sản xuất điện Điều dễ nhận thấy lượng thủy triều có khả dự đoán cao so với nguồn lượng khác lượng mặt trời hay chí lượng gió, dạng lượng có lợi lớn dạng lượng khác 1.1.3 Năng lượng dòng chảy đại dương Dòng chảy đại dương chuyển động nước biển Chúng vận chuyển dọc theo đại dương khối lượng lớn nước lượng dạng nhiệt nước Năng lượng dòng chảy đại dương có tác động đến nhiệt độ hành tinh đến vùng khí hậu khác giới Các dòng chảy đại dương xuất gió Mặt trời làm nóng nước vùng gần xích đạo khác biệt độ mặn mật độ nước Thay di chuyển theo hướng khác nhau, thủy triều, dòng chảy đại dương không đổi chảy theo hướng Các dòng chảy đại dương trạng thái chuyển động chúng bị tác động gió, độ mặn nước nhiệt độ, địa hình đáy đại dương chuyển động quay Trái đất Các dòng chảy đại dương chứa nguồn lượng to lớn khai thác chuyển hóa thành dạng sử dụng Theo ước tính, cần khai thác 1/1000 nguồn lượng từ Dòng nước ấm Gulf Stream đáp ứng 35% nhu cầu điện bang Florida, Hoa Kỳ Dòng chảy đại dương số nguồn lượng tái tạo lớn chưa sử dụng Trái đất Các điều tra sơ cho thấy tiềm năng lượng dòng chảy đại dương toàn cầu đạt 450.000 MW, tương đương 550 tỷ USD Các dòng chảy đại dương thường chảy theo chiều khác phụ thuộc vào vị trí chúng Vì thế, Bắc bán cầu, dòng chảy đại dương thường có chiều xoắn theo chiều kim đồng hồ, chúng chuyển sang hướng ngược chiều kim đồng hồ Nam bán cầu Nguyên nhân hướng gió thổi 1.1.4 Năng lượng chênh lệch nhiệt độ nước biển Khoảng 15% tổng số lượng mặt trời chiếu tới đại dương lưu lại dạng nhiệt năng, hấp thụ tập trung lớp trên, giảm theo cấp số nhân với độ sâu độ dẫn nhiệt nước biển thấp Nhiệt độ mặt biển vượt 250C vùng nhiệt đới, nhiệt độ độ sâu km bề mặt khoảng từ đến 100C Sự chênh lệch nhiệt độ tối thiểu 200C cho cần thiết để vận hành thiết bị chuyển hóa nhiệt đại dương (Ocean thermal energy conversion – OTEC) Các vùng ven biển Châu Phi Ấn Độ, vùng biển nhiệt đới phía Tây Đông Nam Châu Mỹ nhiều đảo vùng Caribê Thái Bình Dương có nhiệt độ mặt biển từ 25 đến 300C, giảm xuống từ đến 70C độ sâu từ 750 đến 1.000 m Chênh lệch nhiệt độ hàng năm nước bề mặt nước độ sâu 1.000 m khu vực nhiệt đới rộng lớn có tiềm lớn 200C Một số nước thuộc vùng Caribê khu vực Thái Bình Dương phát triển thiết bị OTEC gần bờ Biến đổi khí hậu có khả có tác động rõ rệt đến tiềm OTEC toàn cầu Trong số nguồn lượng đại dương, OTEC nguồn lượng tái tạo có sẵn để sử dụng, đóng góp vào nguồn cung ứng điện phụ tải (base-load power supply) (ở có thay đổi nhỏ từ mùa hè sang mùa đông), so với lượng sóng dòng thủy triều, mật độ lượng nguồn tài nguyên thấp Tiềm tài nguyên OTEC cho lớn nhiều so với dạng lượng đại dương khác (World Energy Council, 2000) Dạng tài nguyên phân bố rộng rãi hai vùng nhiệt đới Một ước tính lạc quan tiềm toàn cầu lý thuyết đạt từ 30.000 đến 90.000 TW/năm (108 đến 324 EJ/năm) Theo tính toán Nihous (2007) đạt nguồn điện ổn định khoảng 44.000 TWh/năm (159 EJ/năm) Trong Pelc Fujita (2002) ước tính sản xuất nguồn điện 88.000 TWh/năm (318 EJ/năm) từ OTEC mà không ảnh hưởng đến cấu trúc nhiệt đại dương 1.1.5 Năng lượng chênh lệch độ mặn Sự pha trộn nước nước biển giải phóng lượng dạng nhiệt Việc khai thác hóa hai nguồn nước này, qua màng lọc bán thấm thu nguồn lượng áp suất (không phải nhiệt) sau chuyển hóa thành dạng lượng hữu dụng Do nước từ dòng sông đổ vào nước biển mặn phân bố toàn cầu, lượng thẩm thấu sinh khai thác tất vùng có nguồn cung đủ nước Các vùng cửa sông nơi có tiềm thích hợp nhất, gần nơi có khối lượng lớn nước hòa trộn vào nước biển Gần đây, tiềm kỹ thuật để sản xuất điện từ chênh lệch độ mặn ước tính đạt 1.650 TWh/năm (6 EJ/năm) có tiềm sản xuất điện phụ tải bản, phát triển công nghệ hiệu chi phí 1.2 Các thách thức sử dụng lượng đại dương Hiện tại, để đưa lượng đại dương thị trường sản phẩm thương mại thay cho sản xuất điện truyền thống cần tiến hành nhiều NC&PT áp dụng biện pháp đặc biệt Các biện pháp thực hình thức ưu đãi đặc biệt dự án trình diễn Để đạt mục tiêu hạn chế biện pháp khuyến khích theo thời gian không cần phải có công cụ mạnh mẽ Các hệ thống hỗ trợ sử dụng để tái thiết khả cạnh tranh công lượng hóa thạch lượng tái tạo Năng lượng đại dương khai thác số khu vực Một ví dụ hệ thống lượng độc lập phục vụ cho cộng đồng sống đảo, nơi nhiều lựa chọn thay Việc khai thác lượng thủy triều triển khai số nơi dạng trạm điện quy mô lớn Tuy nhiên, trạm điện hoạt động dựa việc xây đập chắn toàn cửa sông tác động đến môi trường lớn đến mức phát triển rộng giải pháp Các hệ thống lượng đại dương vận hành môi trường biển đặc biệt khắc nghiệt Nước biển mặn làm cho môi trường dễ ăn mòn Đồng thời, lượng lượng sóng dòng thủy triều dòng chảy đại dương lớn, ứng suất học lớn Một thách thức khác việc chuyển tải điện vào đất liền Vấn đề chủ yếu liên quan đến thiết bị phát điện khai thác lượng sóng khơi thiết bị lắp đặt gần bờ khai thác dòng chảy đại dương nhiệt biển Thách thức lớn động lực học dây cáp cao kết nối trạm biến với đất liền Dây cáp cần phải chịu chuyển động đung đưa trọng lượng tịnh độ sâu tới nghìn mét Do đó, cần phát triển loại cáp 1.2.1 Năng lượng sóng Tiềm năng lượng sóng lớn Đại Tây Dương Thái Binh Dương, vĩ độ 400 650 Ở khu vực này, hiệu suất lượng đạt khoảng 50-100 kW/mét bề rộng đỉnh sóng Gần đất liền, mật độ lượng giảm sóng bị đảo đất liền ngăn cản Ngoài ra, lượng bị thất thoát ma sát với đáy biển vùng nước ngầm Năng lượng sóng phân bố (do nước dâng lên đến đỉnh sóng) động (do thay đổi tốc độ nước) Một số dự án thử nghiệm sản xuất thử vận hành từ nhiều năm dừng lại mức độ thử nghiệm Các lĩnh vực ứng dụng Sóng biển nguồn lượng tái tạo, tạo thành chuyển đổi lượng gió gió thổi qua bề mặt biển Năng lượng gió lại xuất phát từ lượng mặt trời, nhiệt Mặt trời tạo áp suất cao thấp Sự vận chuyển lượng tích tụ thông qua hai trình chuyển hóa lượng Ngay bề mặt nước biển, vận chuyển lượng sóng trung bình thường mạnh gấp lần so với vận chuyển lượng gió 20m mặt nước mạnh gấp 10-30 lần so với cường độ xạ mặt trời Giá trị vận chuyển lượng sóng trung bình thay đổi với mức độ định từ năm sang năm khác Giá trị thay đổi mạnh mùa Mức lượng sóng (và lượng gió) vào mùa đông lớn so với mùa hè Vì có sóng (sóng cồn) gió lặng, lượng sóng ổn định lượng gió Thông thường, lượng sóng phải khai thác bên sở hạ tầng thiết lập Các thiết bị lượng sóng thiết lập khơi, gần bờ đất liền Các thiết bị điện khơi có tiềm năng lượng lớn bị nhà môi trường phản đối Tuy nhiên, thiết bị đòi hỏi đầu tư lớn cáp thiết bị để kết nối với lưới điện đất liền Việc mở rộng quy mô hệ thống làm giảm chi phí liên quan đến kết nối với lưới điện đến mức chấp nhận Các thiết bị gần bờ biển phá vỡ cảnh quan giao thông ven biển làm hạn chế việc sử dụng khu vực Hơn nữa, mật độ lượng sóng gần bờ nhỏ so với khơi xa Tuy nhiên, chi phí đầu tư cho thiết bị gần bờ lại thấp chi phí cho thiết bị khơi xa việc tiếp cận để vận hành bảo dưỡng đơn giản Năng lượng sóng cần chuyển hóa thành lượng hệ thống dao động tương tác với sóng Hệ thống dao động cột nước dao động buồng tĩnh chất lỏng Năng lượng cần chuyển hóa thành lượng học hữu ích với hỗ trợ tuabin động khí nén thủy lực Cuối cùng, lượng chuyển hóa thành điện máy phát Một phương pháp khai thác lượng sóng đơn giản phổ biến Cột Nước Dao động (Oscillating Water Column-OWC) Công nghệ thường sử dụng thiết bị đất liền Nhờ thay đổi liên tục mực chất lỏng, sóng tạo áp suất không khí thay đổi buồng, làm chạy tuabin khí Khi nước buồng dâng lên, tạo áp Khi nước hạ xuống, tạo chân không Những biến đổi áp suất tạo dòng khí vào buồng Tuabin Wells phù hợp để sử dụng dòng khí tuabin quay theo hướng hướng dòng khí Một phương án khác ngày phổ biến thiết bị hấp thu lượng sóng dạng thiết bị hấp thu điểm (point absorber) Thiết bị chìm bề mặt đại dương neo vào đáy đại dương Một máy bơm gắn vào dây neo di chuyển sóng làm chạy máy bơm Thiết bị lai bơm nước biển vào bồn cao áp bồn chứa cao bờ biển Một tổ hợp thiết bị (tuabin máy phát) sản xuất điện cách dẫn nước trở lại biển 1.2.2 Năng lượng thủy triều Chênh lệch thủy triều lực hút Mặt trời Mặt trăng Trái đất Trong thời gian chênh lệch thủy triều, mực nước biển dâng lên hạ xuống tùy thuộc vào vị trí Trái đất đối diện với Mặt trăng Hiện tượng tạo sóng Vì Trái đất quay, sóng di chuyển phía Tây với độ cao sóng chưa đến 1m thời gian 12 25 phút, thời gian triều cao triều thấp Các giai đoạn Mặt trời Mặt trăng dẫn đến chu kỳ 14 ngày có độ chênh lệch thủy triều cực đại cực tiểu Các điều kiện địa hình làm cho độ chênh lệch thủy triều lớn nhỏ độ cao sóng 1m Ngoài ra, biến đổi áp suất cao áp suất thấp với ảnh hưởng hướng gió dẫn đến thay đổi đáng kể độ chênh lệch thủy triều Tiềm năng lượng thủy triều giới Cơ quan Năng lượng quốc tế (IEA) ước tính 200 TWh/năm, Hãng Hammerfest Strøm Na Uy cho tiềm năng lượng thủy triều giới 450 TWh/năm Tuy nhiên, chuyên gia Canada tin khai thác đến 3.000 TWh/năm dọc theo bờ biển giới Các lĩnh vực ứng dụng Mặc dù thực tế nước thủy triều sử dụng nguồn lượng số nhà máy điện lớn xây dựng Nhà máy điện lớn quan trọng nhà máy điện cửa sông Ranh, miền Bắc nước Pháp Nhà máy hoàn thành năm 1966 dựa đập đá dài 330m, với 24 tuabin, tuabin công suất 10MW, lắp đặt đập Nhà máy điện Rance thực tế nhà máy điện bơm tích nước (pumped-storage power plant) giữ nước lại triều cao thấp sản xuất điện với giá tốt triều thấp Tuy nhiên, nhà máy điện có tác động lớn đến môi trường ngăn lại lượng lớn nước, trầm tích vật liệu khác Hậu tác động “nhà máy điện rào chắn” (barrier-power plants) xây dựng tương lai Cả quy mô vật chất lẫn hiệu suất tuabin thủy triều có hạn chế khác so với tuabin gió Các dòng chảy đại dương có vùng nước xoáy làm hỏng tuabin lớn lượng sử dụng cánh tuabin khác Do lực ùa tới nước mạnh, rô-to tuabin thủy triều phải chịu tải trọng lớn tuabin gió Công suất tuabin thủy triều không phụ thuộc vào lượng triều cường, mà độ sâu đầu vào đóng vai trò quan trọng Các cánh rô-to phải lắp độ sâu đủ để không va chạm với phương tiện giao thông mặt nước Tốc độ rô-to lên tới 20 vòng/phút, tức khoảng giây vòng quay Điều cho phép tốc độ đỉnh cánh rô-to đạt khoảng 80km/giờ Đây mối nguy hiểm không cho giao thông mặt nước, mà sinh vật biển, cá loài động vật thân mềm dễ bị tổn thương Tuy nhiên, chưa có báo cáo tác động có hại đến sinh vật biển sau nhiều năm vận hành thử nghiệm nhà máy điện thủy triều Kvalsundet Na Uy Tuabin thí điểm nhà máy Kvalsundet sản xuất điện liên tục nhiều năm trình sản xuất bị gián đoạn để làm cánh quạt 1.2.3 Năng lượng chênh lệch độ mặn Năng lượng chênh lệch độ mặn dựa tượng hóa học dung dịch muối thu hút nước môi trường xung quanh chúng Quá trình gọi lượng thẩm thấu Mặc dù tượng biết đến từ hàng trăm năm tiềm cửa sông biển giới lớn, phát triển công nghệ cho nguồn lượng Tiềm năng lượng tỷ lệ thuận với độ chênh lệch độ mặn nước biển nước Theo lý thuyết, mét khối nước chảy biển tạo 0,7 kWh điện Hiện có số công nghệ khai thác lượng từ chênh lệch độ mặn Thẩm thấu điều áp chậm (Pressure retarded osmosis-PRO) dựa sở thiết lập bồn chứa nước bồn chứa nước mặn cửa sông, nơi có màng bán thấm ngăn cách hai bồn chứa Màng ngăn nước mặn không hòa lẫn vào nước ngọt, nhiên lại nước vào bồn nước mặn Chênh lệch độ mặn làm cho cột nước bồn chứa nước mặn cao lên Cột nước khai thác cách xả nước qua tuabin, giống nhà máy thủy điện thông thường Năm 2006, chưa có màng bán thấm có hiệu suất, độ bền tuổi thọ cao để thử nghiệm thí điểm Tuy nhiên, nhiều tổ chức triển khai mô hình thử nghiệm khẳng định lý thuyết áp dụng thực tiễn Thiết bị lượng dựa nồng độ muối nước linh hoạt xét khả định vị thiết kế hình dạng Các thiết bị xử lý có kích thước hạn chế, điều chỉnh phù hợp với môi trường địa phương lắp đặt đá đất Chi phí đầu tư giảm thiểu cách kết hợp nhà máy xử lý với trạm điện sở hạ tầng khác có 1.2.4 Năng lượng chênh lệch nhiệt độ nước biển Mặt trời làm nước biển nóng lên lượng tạo chênh lệch nhiệt độ vùng nước độ sâu khác Ở vùng nước nhiệt đới cận nhiệt đới, nhiệt độ gần bề mặt nước cao 20-250C so với nhiệt độ nước độ sâu 1.000m Sự chênh lệch nhiệt độ sử dụng để sản xuất điện Để đạt hiệu chấp nhận được, cần có độ chênh lệch nhiệt độ 200C lớn vòng năm Các điều kiện tồn khu vực nhiệt đới cận nhiệt đới Khả làm nóng nước cao khối lượng nước khổng lồ làm cho lượng nhiệt đại dương có tiềm to lớn mặt lý thuyết Tuy nhiên, độ chênh lệch nhiệt độ nhỏ làm cho hiệu xuất sản xuất điện thấp Khai thác lượng nhiệt đại dương khoảng thời gian dài đạt đến bước đột phá để thương mại lâu đến lúc thấy dự án sinh lợi 1.3 Các tác động môi trường xã hội Hơn hai phần ba diện tích bề mặt Trái đất bao phủ đại dương, điều cung cấp tiềm năng lượng to lớn với sản phẩm quan trọng khác cho thị trường ven biển Cũng giống dạng lượng tái tạo khác, lượng đại dương mang lại phương án đáng cân nhắc để khắc phục biến đổi khí hậu an ninh cung ứng lượng Những ích lợi hữu hình bao gồm giảm phụ thuộc vào nhiên liệu nhập khẩu, cung cấp nguồn lượng liên tục với giá chấp nhận được, ổn định giá lâu dài, tránh rủi ro hiđrocacbon khan tài nguyên, an toàn môi trường Một số dạng lượng đại dương mang đến sản phẩm dịch vụ thay như: nước uống, sưởi ấm, làm mát 10 119 TWh/năm (10,8 đến 428 PJ/năm), với mức cao nằm kịch E[R] tiên tiến Khoảng dao động rộng phản ánh mức độ không chắn cao thể giả định kịch bản, khung phân tích khác kịch tham khảo dự định kịch kinh doanh bình thường sách không ban hành, kịch E[R] tiên tiến nhiều tham vọng tìm cách giảm đáng kể lượng khí thải cacbon 3.5.3 Triển khai dài hạn bối cảnh giảm thiểu cacbon Khả để nguồn cung lượng đại dương góp phần giảm nhẹ biến đổi khí hậu dự kiến tăng lên đáng kể thời gian dài Đến năm 2050, kịch triển khai Bảng 3.4, dao động từ kịch E[R] tham khảo 25TWh/năm (90 PJ/năm) đến kịch E[R] tiên tiến 1.943 TWh/năm (6,994 PJ/năm) Do công nghệ lượng đại dương giai đoạn đầu phát triển, triển khai hạn chế Triển khai quan trọng không dự báo sau năm 2030, triển khai thương mại dự kiến tiếp tục vượt năm 2050 Để đạt cấp độ triển khai cao dài hạn, loạt thách thức phải đối mặt phát triển lượng đại dương cần thảo luận Cụ thể là: - Tiềm tài nguyên: Các đánh giá tiềm tài nguyên cho lượng đại dương giai đoạn đầu Tuy nhiên, ước tính cao cho nguồn cung lượng đại dương (7 EJ/năm) dài hạn (2050) trình bày nằm khả lý thuyết kỹ thuật cho nguồn tài nguyên cho thấy – sở toàn cầu - tiềm kỹ thuật yếu tố hạn chế để triển khai lượng đại dương Như trình bày, OTEC có tiềm kỹ thuật cao lựa chọn lượng đại dương sẵn có, chí OTEC ra, tiềm kỹ thuật cho lượng đại dương thấy vượt EJ/năm Hơn nữa, tài liệu nghiên cứu hạn chế, tác động biến đổi khí hậu đến tiềm kỹ thuật lượng đại dương dự đoán Ngoài ra, hạn chế định khu vực nguồn cung Các địa điểm lượng sóng phân tán toàn cầu tất vùng ven biển, mức độ khả dụng địa điểm vĩ độ (30o-60o) với mức độ biến đổi theo mùa thấp hơn, đủ lượng sóng tới gần trung tâm phụ tải trở thành rào cản số vùng kịch thâm nhập cao vùng đông dân cư với mục đích sử dụng cạnh tranh Tương tự, mức độ khả dụng địa điểm hạn chế ngăn việc triển khai rộng rãi nhà máy lượng thủy triều, lượng dòng thủy triều lượng dòng chảy đại dương khu vực định, hội OTEC chênh lệch độ mặn không phân bố đồng toàn cầu - Triển khai theo khu vực: Triển khai mức độ tham vọng cao Bảng 3.4 khả thi hay không phụ thuộc phần vào vị trí nguồn lượng đại dương có tương quan với khu vực đòi hỏi dịch vụ lượng đại dương hay không Công nghệ lượng sóng thủy triều phát triển quốc gia giáp với Bắc Đại Tây Dương Bắc Thái Bình Dương, Ôxtraylia, nơi chương trình phủ tài trợ hậu thuẫn ủng hộ cho nghiên cứu triển khai, với ưu tiên sách 43 nhằm thúc đẩy dự án giai đoạn đầu Các dự án OTEC có khả phát triển khơi đảo quốc gia nhiệt đới Các dự án lượng dòng thủy triều, dòng chảy đại dương chênh lệch độ mặn có khả bị giới hạn địa điểm cụ thể có chất lượng nguồn cung mạnh mẽ Những địa điểm nhiều phổ biến rộng rãi hiệu công nghệ hoàn thiện Nhìn chung, tiềm kỹ thuật dự kiến không trở thành rào cản toàn cầu cho triển khai lượng đại dương, đặc điểm tài nguyên đòi hỏi cộng đồng địa phương tương lai phải lựa chọn công nghệ đại dương có sẵn để phù hợp với điều kiện tài nguyên khu vực - Các vấn đề chuỗi cung ứng: Công nghệ sản xuất lượng đại dương dựa vào sóng, dòng thủy triều số công nghệ lượng đại dương khác cần có sở hạ tầng vận hành bảo trì phức tạp quy mô thích đáng để hiệu chi phí Các công nghệ khác đòi hỏi hỗ trợ khác khác biệt phương pháp xây dựng khai thác Cho đến số lượng lớn công nghệ lượng đại dương triển khai, thiếu hụt sở hạ tầng đầy đủ rào cản đáng kể cho tăng trưởng ngành công nghiệp Một số lợi ích thu từ phát triển lượng gió khơi, đóng góp cho nhu cầu sở hạ tầng (bể chứa, phao neo đường dây cáp) trước có triển khai lượng đại dương quan trọng - Công nghệ kinh tế: Tất công nghệ lượng đại dương, ngoại trừ đập thủy triều, giai đoạn khái niệm, trình nghiên cứu phát triển, mẫu thử nghiệm tiền thương mại tron giai đoạn kiểm chứng Hiệu suất kỹ thuật công nghệ lượng đại dương dự đoán cải thiện dần theo thời gian có kinh nghiệm công nghệ khai thác nguồn tài nguyên có tiềm Tiến kỹ thuật làm giảm chi phí vốn, nâng cao hiệu quả, giảm yêu cầu vận hành, bảo trì tăng cường yếu tố lực, cho phép tiếp cận đến vị trí xa cung cấp phương pháp cải tiến cho khai thác nguồn có tiềm Đồng thời với cải tiến kỹ thuật, giá điện bình quân quy dẫn (LCOE) công nghệ lượng đại dương giảm theo Các tiến kỹ thuật có dẫn đến việc cắt giảm đủ chi phí liên quan phép triển khai quy mô lớn lượng đại dương hay không điều không chắn việc đánh giá vai trò tương lai lượng đại dương việc đáp ứng mục tiêu triển khai dài hạn đầy tham vọng - Tích hợp truyền dẫn: Cần nhận đặc điểm khác phát sinh từ nguồn tài nguyên khác tích hợp lượng đại dương vào mạng lưới lượng lớn Những mô hình tài nguyên sẵn có có tác động việc tích hợp quy mô lớn lượng đại dương vào mạng lưới điện dựa yêu cầu việc sử dụng công suất truyền dẫn, bao gồm nhu cầu giá trị mạng truyền dẫn khơi Quản lý hiệu tính biến động số nguồn lượng đại dương cấp độ triển khai cao cần đến giải pháp kỹ thuật thể chế tương tự công nghệ gió điện mặt trời, đặc biệt, khả dự báo, tính linh hoạt toàn hệ thống tăng lên, tiêu chuẩn kết nối với lưới điện, tính linh hoạt nhu cầu tích trữ lượng số lượng lớn 44 Mặt khác, công nghệ lượng đại dương khác có đặc điểm tương tự máy phát điện chí phần giống máy phát nhiệt phân tán, không cần tích hợp hoạt động, cần đến sở hạ tầng truyền dẫn - Tác động xã hội môi trường: Các tác động xã hội môi trường dự án lượng đại dương đánh giá triển khai thực tế tăng lên với cấp số nhân Phân tích rủi ro giảm nhẹ, sử dụng đánh giá tác động môi trường, thành phần thiết yếu việc triển khai sớm Sự quan tâm đến vấn đề môi trường sinh thái có khả ảnh hưởng đến địa điểm triển khai lượng đại dương Một cách tiếp cận cân để lôi kéo tham gia cộng đồng ven biển cần thiết, trì trách nhiệm việc sử dụng vùng ven biển hệ sinh thái đại dương Một số dạng lượng đại dương có tác động tốt đến môi trường làm cho chúng hấp dẫn cho phát triển tương lai, giai đoạn đầu việc triển khai lượng đại dương tạo không chắn mức độ mà vấn đề xã hội môi trường hạn chế phát triển IV NGHIÊN CỨU KHAI THÁC VÀ TIỀM NĂNG KHAI THÁC NĂNG LƯỢNG ĐẠI DƯƠNG TẠI VIỆT NAM 4.1 Nghiên cứu khai thác lượng đại dương Việt Nam Nghiên cứu, khai thác sử dụng dạng lượng tái tạo Việt Nam triển khai từ 30 năm trở lại Năm 1979, Trung tâm Năng lượng tái tạo thành lập Nhiều đề tài nghiên cứu triển khai có kết nhiều địa phương mang lại lợi ích thiết thực, đặc biệt vùng sâu, vùng xa, nơi mạng lưới điện quốc gia chưa bao phủ Tuy nhiên, nguồn lượng tái tạo sử dụng cho sản xuất điện bao gồm lượng mặt trời, gió, thủy điện lượng sinh học Do đặc điểm phức tạp chế tạo thiết bị chuyển đổi lượng đại dương thành điện nên việc sử dụng nguồn lượng đại dương Việt Nam giai đoạn nghiên cứu đánh giá tiềm Một kết nghiên cứu khoa học sử dụng lượng sóng nước ta đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ: “Nghiên cứu sử dụng lượng sóng biển làm nguồn chiếu sáng phao tín hiệu hoạt động khơi biển Việt Nam” Đề tài thực năm 2000, 2001 Bộ Giao thông Vận tải quan chủ quản Viện Khoa học Công nghệ Giao thông Vận tải làm quan chủ trì với hợp tác Khoa Môi trường, Đại học Quốc gia Hà Nội Cục Hàng hải Việt Nam Kết đề tài chứng minh khả sử dụng lượng sóng để tạo nguồn điện thắp sáng đèn phao tín hiệu chế tạo thử nghiệm mô hình hệ thống thiết bị phát điện lượng sóng biển Đề tài cấp Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam “Đánh giá tiềm năng lượng biển Việt Nam” Viện Cơ học chủ trì tiến hành năm 2002-2003 Kết đề tài đưa tranh tổng hợp tiềm năng lượng thủy triều, sóng dòng chảy vùng biển Việt Nam Trong nội dung nghiên cứu đề tài tiến hành đánh giá tiềm năng lượng thủy triều (độ cao mực nước triều) thông qua tính toán cho số vịnh toàn dải ven biển Việt Nam Sử dụng số điều hoà 45 sóng triều thành phần để tính toán dự báo cho số năm Căn số liệu dự báo năm liên tục tính độ lớn dao động thủy triều ngày (chênh lệch giá trị nước lớn giá trị nước ròng) Sau tính độ lớn thủy triều trung bình năm Để có mức độ biến động độ lớn thuỷ triều việc điều tiết khả cung cấp lượng năm, tiến hành tính tần suất theo khoảng độ lớn thủy triều năm vũng vịnh Đã bước đầu nghiên cứu đánh giá lượng triều vùng cửa sông ven biển Đông Nam Bộ Về lượng dòng chảy, đề tài đến kết luận vùng biển Việt Nam không tồn dòng hải lưu lớn, ổn định theo vận tốc, hướng dòng chảy thời gian dòng chảy Gulfstream Đại Tây Dương, hay Kuroshio Cromwell Thái Bình Dương Như thấy tiềm năng lượng dòng triều Việt Nam không lớn Năng lượng dòng chảy dựa vào dòng chảy với nguồn gốc thủy triều - dòng triều dòng chảy tổng cộng dòng triều dòng chảy gió Sử dụng mô hình tính toán dòng chảy chiều xây dựng Viện Cơ học tiến hành tính toán lượng dòng chảy cho đơn vị diện tích mặt cắt vuông góc với hướng dòng chảy Nhìn chung, việc nghiên cứu nguồn lượng đại dương bắt đầu triển khai Về lượng sóng, trạng nghiên cứu bắt đầu, tiến hành nghiên cứu tính toán sơ tiềm năng lượng sóng cho khu vực ven bờ Ngoài việc cần đánh giá tiềm năng lượng sóng cho toàn vùng biển dải ven bờ khơi nước ta, vấn đề quan trọng nghiên cứu lượng sóng cần nghiên cứu công nghệ chuyển đổi lượng sóng thành điện lựa chọn loại thiết bị thích hợp với điều kiện trường sóng điều kiện tự nhiên (gió, bão) nước ta Đây vấn đề hoàn toàn chưa nghiên cứu Về lượng thủy triều có nghiên cứu đánh giá tiềm khai thác cụ thể cho lượng thủy triều vũng vịnh Việt Nam, nhiên cần có nghiên cứu đầy đủ phân bố mật độ lượng thủy triều cho toàn Biển Đông vùng biển ven bờ Việt Nam từ có đánh giá chi tiết khả khai thác nguồn lượng 4.2 Tiềm nguồn lượng đại dương Việt Nam Việt Nam có diện tích biển khoảng triệu km2, trải dài 3.260 km dọc theo chiều dài đất nước gồm 300 đảo lớn nhỏ yếu tố thuận lợi để phát triển lượng đại dương Việt Nam hoàn toàn có khả phát triển lượng đại dương dựa vào đánh giá tiềm nhưa sau: 4.1.1 Tiềm năng lượng sóng Tiềm năng lượng sóng vùng Biển Đông ven bờ biển Việt Nam theo tập đồ lượng sóng vùng Biển Đông ven bờ biển Việt Nam1 theo tháng, theo mùa trung bình năm (Bảng 4.1) sau: Tiềm năng lượng sóng vùng Biển Đông ven bờ biển Việt Nam phụ thuộc trực tiếp vào chế độ gió, chế độ gió mùa đóng vai trò định Gió mùa đông bắc tạo Đề tài: “Nghiên cứu đánh giá tiềm nguồn lượng biển chủ yếu đề xuất giải pháp khai thác”, m số KC.09.19/06-10 46 vùng lượng sóng mạnh vùng bắc Biển Đông Vào thời kỳ tháng 11 năm trước đến tháng năm sau, trường sóng Biển Đông gió mùa đông bắc mạnh tạo vùng có tiềm năng lượng sóng cực đại khoảng 40kW/m Vào tháng 12, khu vực với lượng sóng đạt 30kW/m bao phủ toàn vùng Biển Đông ép sát vào vùng bờ biển miền Trung Việt Nam từ Đà Nẵng đến Ninh Thuận Đây thời gian khai thác lượng sóng thuận lợi năm Năng lượng sóng trung bình mùa gió mùa đông bắc có độ lớn cực đại đạt 25 kW/m tập trung hai khu vực phía khơi Đông Bắc Biển Đông phía khơi Nam Trung Bộ Mùa gió mùa tây nam, tốc độ gió không mạnh gió mùa đông bắc khu vực ảnh hưởng hạn chế vùng phía nam Biển Đông nên tiềm năng lượng sóng không lớn Năng lượng sóng cực đại mùa đạt khoảng 20 kW/m xảy vào tháng 7, tháng tập trung khu vực khơi phía đông nam Biển Đông Tại khu vực quần đảo Trường Sa tận dụng nguồn lượng sóng mùa gió mùa tây nam để khai thác lượng sóng Năng lượng sóng trung bình mùa có khu vực cực đại vùng biển đông nam Biển Đông độ lớn lượng sóng cực đại vùng đạt khoảng 10 kW/m 47 Bảng 4.1 Bảng tổng kết phân vùng trường sóng biển dải ven bờ biển Việt Nam Vùng Địa danh, Hướng đường bờ Độ cao sóng hữu hiệu cực đại năm [m] Gió mùa Gió mùa Đông Tây Bắc Bắc 2,5-3.0 3,0-3,5 Móng Cái-Cửa Vạn Đông Bắc-Tây Bắc Cửa Vạn-Dung Quất Tây Bắc-Đông Nam 5,0-5,5 3,5-4,0 Dung Quất - Phan Rang Bắc - Nam 6,0-7,0 5,0-6,0 Phan Rang - Cà Mau Đông Bắc - Tây Nam 4,0-4,5 3,5-4,0 Ven bờ vịnh Thái Lan 2.5 -3.0 Tần suất xuất [P%], Hướng sóng nguy hiểm Gió mùa Đông Bắc 45 Đông Bắc, Đông Đông Bắc 47 Bắc, Đông Bắc, Đông 40 Bắc, Đông Bắc 42 Bắc Đông Bắc, Đông Nam Vùng phụ đặc điểm trường sóng Gió mùa Tây Bắc Lặng sóng 29 Nam, Đông Nam 26 Hai vùng phụ: Móng Cái - cửa Thới Sóng hướng nam mạnh với hướng thịnh hành hướng Nam Cửa Thới - cửa Vạn Sóng hướng đông bắc tăng đáng kể sóng hướng nam giảm chuyển dần sang hướng Đông Nam 20 Đông Nam 33 23 Nam, Đông Nam 15 Đông Nam, Nam Tây Nam 37 Hai vùng phụ: Cửa Vạn - cửa Tùng Hướng sóng thịnh hành Bắc Đông Bắc, Đông Bắc Cửa Tùng - Dung Quất Hướng sóng thịnh hành chuyển sang Bắc, Bắc Đông Bắc, Tây Bắc, độ cao sóng tăng đáng kể Vùng có động lực sóng mạnh tr ên toàn dải ven bờ VN 39 Tây Bắc 42 43 Hai vùng phụ: Từ Phan Rang đến Định An Độ cao sóng giảm dần từ bắc xuống nam Hướng sóng thịnh hành hướng Bắc Đông Bắc, Đông Bắc Từ Định An đến Cà Mâu Độ cao sóng tăng đáng kể từ bắc xuống nam, hướng thịnh hành chuyển sang hướng Đông, Đông Đông Nam Hai vùng phụ: khu vực ven bờ Hà Tiên đến Rạch Giá Sóng nhỏ Phú Quốc đảo che chắn Rạch Cá Ngát xuống phía Vũng Cà Mau Càng xuống phía nam sóng mạnh lên đặc biệt hướng sóng NW Nguồn: Đề tài: “Nghiên cứu đánh giá tiềm nguồn l ượng biển chủ yếu đề xuất giải pháp khai thác”, mã số KC.09.19/06-10 48 - Theo kết tính toán lượng sóng trung bình năm cho thấy khu vực có tiềm năng lượng sóng 10 kW/m trải rộng toàn vùng Biển Đông áp sát vào khu vực ven bờ biển nam Trung Bộ Xét trung bình mùa gió đông bắc trung bình năm cho thấy khu vực khai thác lượng sóng thuận lợi tất vùng ven bờ biển Việt Nam - Có thể thấy Việt Nam tiếp giáp trực tiếp với Biển Đông có hai chế độ gió mùa luân phiên nên thiên nhiên ban tặng cho nguồn tài nguyên lượng sóng phong phú so với nước khu vực Tuy nhiên, khu vực Biển Đông khu vực hẹp so với đại dương nên không tồn trường sóng lừng liên tục năm Trường sóng khu vực khơi ven bờ Biển Đông coi khu vực biển kín, kích thước hạn chế Biển Đông nên chu kỳ sóng không lớn so với vùng ven bờ đại dương nêu Theo công thức tính thông lượng lượng sóng phụ thuộc trực tiếp vào chu kỳ truyền lượng sóng Do bị giới hạn diện tích nên giá trị trung bình chu kỳ khu vực Biển Đông mùa gió đông bắc, mùa có lượng sóng mạnh nhất, đạt khoảng 7-8 giây Đây giới hạn làm hạn chế lượng sóng khu vực 4.2.2 Tiềm năng lượng thủy triều Dựa vào kết tính toán tiềm năng lượng thủy triều cho vũng vịnh dọc bờ biển Việt Nam thấy rằng: nhìn chung, dao động mực nước triều biển nước ta không thuộc loại lớn, nơi có nhiều triển vọng để xây dựng nhà máy điện thủy triều lớn địa điểm khác giới (độ lớn thủy triều phải lớn từ 6-7m trở lên) (Bảng 4.2) Tuy nhiên, có hệ thống vũng, vịnh ven biển tận dụng khai thác lượng thủy triều Theo độ lớn dao động thủy triều, phân bố lượng triều vũng, vịnh theo quy luật tương tự Nghĩa mật độ lượng triều lớn khu vực Quảng Ninh khoảng 3,65GWh/km2, đến Nghệ An khoảng 2,48GWh/km2, giảm đến khu vực Thừa Thiên Huế cực tiểu (0,3GWh/km2), sau lại tăng dần vào miền Nam, đến Phan Thiết 2,11GWh/km2, đạt cực đại khu vực Bà Rịa - Vũng Tàu: 5,23GWh/km2 Do kích thước vịnh to nhỏ khác nên lượng triều tàng trữ khai thác khác Lớn toàn khu vực vịnh Hạ Long, công suất năm có tổng 4.729GWh Tiếp đến vịnh có lượng 100GWh là: vịnh Diễn Châu - 620GWh, vịnh Quy Nhơn - 135GWh, vịnh Văn Phong - Bến Gội - 308GWh, vịnh Cam Ranh 185GWh, vịnh Phan Rang 190GWh, vịnh Pa Đa Răng - 171GWh, vịnh Phan Rí 221GWh, Mũi Né - 109GWh, vịnh Phan Thiết - 615GWh, vịnh Gành Rái - 714GWh, vịnh Đồng Tranh - 371GWh, vịnh Rạch Giá - 139GWh Xét khả khai thác chúng cần lưu ý đến hiệu dự án, có nghĩa cần phải đắp đê ngăn vịnh, số lớn có triển vọng khai thác (giá thành cho đơn vị lượng thu rẻ) Những nơi có số cao là: vịnh Hạ Long - 57GWh/km vụng Cầu Hai - 185GWh/km, vụng Nước Ngọt nhỏ Bình Định - 718GWh/km, vịnh Gành Rái 73GWh/km Như vậy, xem xét tất mặt mật độ lượng, tiềm chứa 49 vịnh hiệu dự án (hay hiệu suất) ta thấy rằng, nơi hội tụ tương đối đủ yếu tố lớn khu vực vịnh Hạ Long (Quảng Ninh) vịnh Gành Rái (Bà Rịa Vũng Tàu) - xem bảng 4.3 Bảng 4.3 Các khu vực có tiềm năng lượng thủy triều lớn vùng ven biển Việt Nam Tên vịnh Mật độ Tiềm Hiệu suất lượng (GWh) (GWh/km) (GWh/km2) Khu vực Vịnh Hạ 3,657 4.728,990 57,196 Long Vịnh Gành Rái 5,091 714,869 73,260 Nguồn: Đề tài “Nghiên cứu đánh giá tiềm nguồn l ượng biển chủ yếu đề xuất giải pháp khai thác”, mã số KC.09.19/06-10 Như vậy, hai nơi nghiên cứu dự án xây dựng nhà máy điện thủy triều với công suất vừa phải để tận dụng nguồn lượng vô tận Những địa điểm khác nghiên cứu dự án hạn chế mặt lại yếu mặt khác Chẳng hạn, vịnh Diễn Châu (Nghệ An) chứa tiềm năng lượng triều lớn, mật độ lượng tương đối lớn tính hiệu suất lại (21,7GWh/km) Hoặc giả vùng vụng Cầu Hai (Thừa Thiên - Huế) vụng Nước Ngọt (Bình Định) có hiệu suất cao lưu vực có sẵn, cần đắp đê đập không nhiều tiềm không lớn mật độ lượng lại thấp Có lẽ nơi thích hợp để xây dựng trạm điện thủy triều nhỏ cung cấp cho nhu cầu địa phương thích hợp Trường hợp vịnh Cam Ranh (Khánh Hoà) có lẽ tương tự 4.2.3 Tiềm năng lượng dòng triều dòng chảy Về lượng dòng chảy gió túy mùa Đông lớn mùa Hè Hai mùa chuyển tiếp có lượng dòng chảy không đáng kể Về mùa Đông, có dải nước gần bờ Nam Trung Bộ từ Bình Định đến Khánh Hòa tập trung lượng dòng chảy lớn, đạt công suất từ 50 đến 80W cho mét vuông mặt cắt thẳng đứng với hướng dòng chảy lớp mặt Ở khơi xa thuộc địa phận Ninh Thuận - Bình Thuận có vùng có lượng dòng chảy với giá trị trung bình cỡ 40 - 60W/m2 Với lượng dòng tổng hợp gồm gió thủy triều, có hai vùng tập trung tương đối lớn phía Tây Nam đảo Hải Nam vùng quanh mũi Cà Mau Ngoài ra, vùng có giá trị nhỏ khơi phía Đông Nam Bộ Vùng Tây Nam đảo Hải Nam, mùa Đông có lượng dòng chảy đạt công suất 400 - 600W/m2, mùa Hè đạt 200 - 400 W/m2 Vùng quanh mũi Cà Mau, mùa Hè có công suất 300 - 500 W/m2 mùa Đông có công suất cỡ 100 - 300 W/m2 Như khả khai thác lượng dòng chảy nước ta có quy mô lớn lượng dòng chảy nhỏ phân bố rải rác Một số khu vực có tập trung lượng dòng chảy tương đối lớn tận dụng khai thác để cung cấp 50 điện cho nhu cầu chỗ, mà chủ yếu tận dụng lượng dòng triều với hướng dòng chảy thay đổi liên tục ngày 51 Bảng 4.2 Tiềm thủy triều vịnh, vụng, vũng ven bờ biển Việt Nam Thứ tự Tên vịnh Vịnh Hạ Long lớn Vịnh Hạ Long nhỏ Vịnh Diễn Châu Vũng Áng Vụng Cầu Hai Vụng Chân Mây Vũng Lập An 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Vịnh Đà Nẵng Vịnh Bãi Nam Vũng An Hòa Vụng Mũi An Hòa Vũng Dung Quất Vũng Việt Thanh Vũng Nho Ua Vũng Mỹ Hàn Vụng Moi Vụng Nước Ngọt nhỏ Vụng Nước Ngọt lớn Vụng Quy Nhơn Vụng Cù Mông Tên tỉnh Quảng Ninh Quảng Ninh Nghệ An Hà Tĩnh Thừa Thiên Huế Thừa Thiên Huế Thừa Thiên Huế Đà Nẵng Đà Nẵng Quảng Nam Quảng Nam Quảng Ngãi Quảng Ngãi Quảng Ngãi Quảng Ngãi Bình Định Bình Định Bình Định Bình Định Phú Yên Diện tích (km ) Triều trung bình (cm) 1.293,047 235,961 249,675 11,742 114,950 239,0 239,0 197,0 146,3 68,6 Mật độ lượng (GWh/km ) 3,657 3,657 2,483 1,370 0,301 19,243 68,6 13,986 123,684 222,153 8,165 3,309 49,937 10,522 2,582 25,185 19,166 16,704 21,670 175,026 8,672 Năng lượng (GWh) Độ dài đê đập cần đắp (km) Hiệu suất (GWh/km) 4.728,990 862,966 619,966 16,086 34,590 82,681 31,697 28,497 7,338 0,187 57,196 27,225 21,755 2,192 184,973 0,301 5,790 6,932 0,835 76,5 0,374 5,235 0,226 23,164 78,5 83,3 97,2 97,2 100,0 100,0 100,0 102,6 114,7 113,0 113,0 110,0 109,3 0,394 0,444 0,605 0,605 0,640 0,640 0,640 0,673 0,842 0,817 0,817 0,774 0,765 48,785 98,674 4,941 2,002 31,980 6,738 1,653 16,955 16,144 13,644 17,700 135,457 6,633 8,283 27,637 58,120 2,355 11,009 6,864 2,775 10,216 10,827 0,019 4,764 19,974 5,002 5,890 3,570 0,085 0,850 2,905 0,982 0,596 1,660 1,491 718,105 3,715 6,782 1,326 52 21 22 23 37 38 Vụng Trích Vụng Ông Diên Vụng Chào - Xuân Đài Vụng Rô Vụng Văn Phong Bến Gội Vụng Cây Bàn Cửa Tiên Du Vụng Nha Trang Vụng Thủy Triều Vụng Ba Đài Vịnh Cam Ranh-Bình Ba nhỏ Vịnh Cam Ranh-Bình Ba lớn Vụng Phan Rang Vũng Pa Đa Răng Vịnh Phan Rí Vùng biển Mũi Gió Mũi Né Vịnh Phan Thiết Vịnh Gành Rái 39 Vịnh Đồng Tranh 40 41 Vịnh Rạch Giá Vụng Ba Trại - Cây 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 Phú Yên Phú Yên Phú Yên 10,855 4,251 79,360 112,1 112,1 113,3 0,805 0,805 0,822 8,735 3,421 65,257 4,004 5,535 5,909 2,182 0,618 11,044 Khánh Hoà Khánh Hoà 18,284 449,980 108,1 103,5 0,748 0,686 13,669 308,619 6,990 15,223 1,956 20,273 Khánh Hoà Khánh Hoà Khánh Hoà Khánh Hoà Khánh Hoà Khánh Hoà 18,025 98,646 27,207 18,091 12,667 88,397 100,2 97,2 94,8 101,9 119,3 119,3 0,642 0,604 0,575 0,664 0,910 0,910 11,574 59,621 15,653 12,021 11,531 80,469 8,913 7,041 10,837 0,932 7,358 2,467 1,299 8,468 1,444 12,898 1,567 32,618 Khánh Hoà 187,201 124,5 0,992 185,744 15,199 12,221 Ninh Thuận Bình Thuận Bình Thuận Bình Thuận 166,977 146,400 161,639 68,406 133,5 135,2 146,4 158,2 1,141 1,169 1,372 1,601 190,500 171,158 221,754 109,524 24,643 27,645 28,179 24,491 7,730 6,191 7,869 4,472 Bình Thuận Bà Rịa-Vũng Tàu Bà Rịa-Vũng Tàu Kiên Giang Kiên Giang 291,562 140,407 181,7 282,1 2,112 5,091 615,772 714,869 35,525 9,758 17,333 73,260 70,993 286,0 5,236 371,718 14,864 25,008 442,936 266,198 70,1 63,6 0,314 0,259 139,271 68,896 26,998 28,508 5,159 2,417 53 42 43 44 45 46 47 Dương Vụng Khoe Lá Vụng Ba Hòn Vụng Hòn Heo Vụng Thuận Yên Vịnh Đầm Vịnh Đông Bắc 48 Vịnh Côn Sơn 49 Vụng Hòn Bà Kiên Giang Kiên Giang Kiên Giang Kiên Giang Kiên Giang Bà Rịa-Vũng Tàu Bà Rịa-Vũng Tàu Bà Rịa-Vũng Tàu 2,140 22,725 1,457 29,195 7,533 7,660 60,2 60,2 60,2 60,2 57,5 236,7 0,232 0,232 0,232 0,232 0,212 3,585 0,496 5,265 0,338 6,764 1,596 27,465 3,457 9,357 2,776 11,748 5,591 4,122 0,143 0,563 0,122 0,576 0,285 6,663 18,150 289,5 5,364 97,349 7,079 13,752 4,360 289,5 5,364 23,387 1,678 13,937 Nguồn: Đề tài “Nghiên cứu đánh giá tiềm nguồn l ượng biển chủ yếu đề xuất giải pháp khai thác”, mã số KC.09.19/06-10 54 KẾT LUẬN Theo số liệu thống kê dự báo Cơ quan Thông tin Năng lượng Hoa Kỳ (EIA) mức tiêu thụ lượng giới tăng 57% thời gian từ năm 2004 đến năm 2030, mức tiêu thụ điện tăng với tốc độ trung bình năm 0,46 tỷ kW/giờ Hậu gia tăng nhu cầu lượng tăng mạnh lượng khí thải CO2 Nếu năm 2004 có 26,9 tỷ mét khối lượng khí thải vào khí đến năm 2015, số 33,9 năm 2030 42,9 tỷ mét khối Khai thác nguồn lượng tái tạo để bước thay nguồn lượng truyền thống ngày cạn kiệt giảm thiểu ô nhiễm, hiệu ứng nhà kính chiến lược lượng nước giới, điều không ngoại lệ Việt Nam Để đáp ứng nhu cầu việc cung ứng lượng phải đối mặt với nhiều vấn đề thách thức, đặc biệt cạn kiệt dần nguồn nhiên liệu hóa thạch nội địa, giá dầu biến động theo xu tăng Việt Nam phụ thuộc nhiều vào giá lượng giới , việc xem xét khai thác nguồn lượng tái tạo nói chung nguồn lượng đại dương nói riêng thập kỷ tới có ý nghĩa quan trọng kinh tế, xã hội, an ninh lượng lẫn bảo vệ môi trường Vấn đề Chính phủ Việt Nam Bộ ngành quan tâm, đạo thực thông qua số văn pháp lý Chiến lược phát triển lượng quốc gia Việt Nam đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2050 (Quyết định số: 1855/QĐ-TTg, 27/12/2007), Quyết định Thủ tướng phủ số chế sách, tài dự án đầu tư theo chế phát triển (Quyết định số 130/2007/QĐ-TTg, ngày 02/8/2007), Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2006 - 2015 có xét đến năm 2025 (Quyết định số: 110/2007/QĐ-TTg, ngày 18/7/2007), v.v Tuy nhiên, để đưa chủ chương sách ban hành nêu vào áp dụng thực tế có khoảng cách xa Tức nhiều khó khăn thách thức, đặc biệt dạng lượng đại dương giá thành thường cao gấp 1,3 -2 lần so với giá lượng tái tạo đất liền (chẳng hạn điện gió…) Dưới trở ngại tồn cần vượt qua: - Về chế sách tổ chức thực hiện: Mặc dù lượng đại dương khuyến khích phát triển có mục tiêu phát triển ngắn hạn dài hạn Tuy nhiên, đến chưa ban hành chế, chế tài cụ thể có hiệu để áp dụng vào thực tiễn cho việc đầu tư, quản lý vận hành dự án lượng đại dương nhằm đạt mục tiêu đề - Về sở liệu thông tin: Hiện nay, chưa có quan giao thu thập, cập nhật thống kê để xây dựng sở liệu thông tin dài hạn cho phát triển lượng đại dương Việc đánh giá tiềm năng lượng đại dương gặp nhiều khó khăn bị hạn chế thiếu sở liệu tin cậy thiếu hỗ trợ tài để thực - Về công nghệ: Việt Nam thiếu kinh nghiệm phát triển vận hành dự án Harald E Krogstad and Stephen F Barstow (1999) “Satellite wave measurements for coastal engineering applications” Coastal Engineering, Volume 37, Number August 1999, pages 283-307 55 lượng đại dương phù hợp với điều kiện nước Phần lớn công nghệ lượng đại dương chưa chế tạo nước mà phải nhập Thiếu cán có trình độ kinh nghiệm lĩnh vực lượng đại dương - Về nguồn tài chính: Một hạn chế khả tiếp cận chủ đầu tư tới khoản vay thương mại với yêu cầu thời gian vay đủ dài để phát triển dự án lượng đại dương Hiện tại, phần lớn ngân hàng thiếu kinh nghiệm việc đánh giá thẩm định dự án lượng đại dương Hạn chế thứ hai chưa có chế bền vững, hiệu minh bạch nhằm cung cấp trợ giá cần thiết để phát triển lượng đại dương Biên soạn: Nguyễn Lê Hằng Đặng Bảo Hà Nguyễn Khánh Linh 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Mạnh Hùng (2010), Nghiên cứu đánh giá tiềm nguồn lượng biển chủ yếu đề xuất giải pháp khai thác”, mã số KC.09.19/06-10 APEC Energy Working Group (3/2013), Marine & Ocean Energy Development, An Introduction for Practitioners in APEC Economies, Institute of Lifelong Education, Moscow Carbon Trust (2004) UK, Europe and Global Tidal Stream Energy Resource Assessment 107799/D/2100/05/1, Carbon Trust Marine Energy Challenge, Carbon Trust, London, UK Harald E Krogstad and Stephen F Barstow (1999) “Satellite wave measurements for coastal engineering applications” Coastal Engineering, Volume 37, Number August 1999, pages 283-307 Lang, F, (2008) The Rance Tidal Power Plant: review of 40-years operation, environmental effects In: 2nd International Conference on Ocean Energy, Brest, France, 15-17 October 2008 Laura Alonso Ojanguren, Pablo Dosset Izaguirre, Li Xin, Wang Quanfeng, Lu Yinhao, Ocean Energy, renewable energy Lewis, A., S Estefen, J Huckerby, W Musial, T Pontes, J Torres-Martinez (2011), Ocean Energy In IPCC Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation, Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA Ocean Energy Systems, 2012 Annual Report/IMPLEMENTING AGREEMENT ON OCEAN ENERGY SYSTEMS SI OCEAN, strategic initiative for ocean energy, Ocean Energy: State of the Art 10 U.S Department of The Interior, Minerals management Service, Ocean Energy 11 US DOE (2010), Energy Effi ciency and Renewable Energy Marine and Hydrokinetic Database Energy Effi ciency and Renewable Energy, US Department of Energy, Washington, DC, USA 12 Wiser, R., and M Bolinger (2010), 2009 Wind Technologies Market Report US Department of Energy, Washington, DC, USA 57