5. Các bước thực hiện
2.3. Phát triển năng lượng gió – kinh nghiệm một số nước
2.3.1. Đức
Là nước dẫn đầu thế giới về phát triển điện gió (2008).
Đến cuối năm 2003, tổng công suất lắp đặt điện gió của nước Đức đã đạt đến 14.600MW, chiếm hơn một nửa của toàn Châu Âu, hơn 1/3 của toàn thế giới.
Năm 2010, lượng điện gió chiếm 7% tổng lượng điện toàn quốc. Nước Đức đã có quy hoạch dài hạn mới về phát triển điện gió, mục tiêu là đến năm 2025 sẽ đưa tỷ lệ trên lên ít nhất 25%, đến năm 2050 là 50%.
Viện Faunhofer về năng lượng gió và hệ thống kỹ thuật năng lượng (IWES), Đức vừa công bố những thành tựu to lớn trong phát triển năng lượng gió ở Đức năm 2013.
Theo đó, lĩnh vực năng lượng gió ở Đức đã ghi nhận một kỷ lục mới trong phát triển từ một thập kỷ qua, với tổng công suất thêm khoảng 2.900 MW. Năm 2013 năng lượng gió đã đáp ứng được 8% nhu cầu điện của Đức, gần 1.100 tuabin gió ở các bang đã được xây dựng thêm.
Thị trường điện gió Đức trong đất liền chủ yếu sử dụng các tuabin gió công suất từ 3 – 5 MW.
Các khu điện gió ngoài khơi của Đức đã được xây dựng đến nay gồm Alpha Ventus, Bard Offshore và Riffgat với tổng công suất lắp đặt gần 620 MW. Năm 2013, các khu điện gió mới Riffgat và Bard Offshore đã được đưa vào hoạt động. 7 khu điện gió khác đang được xây dựng với tổng công suất hơn 2.000 MW. Như vậy, công suất điện gió ngoài khơi ở Đức đã tăng gần gấp đôi so với năm 2012.
Viện Fraunhofer IWES cũng nhấn mạnh vị trí của năng lượng gió trong tổng thể các nguồn năng lượng tái tạo và những thách thức trong việc hòa vào lưới điện chung. Theo chiến lược năng lượng của chính phủ liên bang Đức, từ nay đến năm 2030, các khu điện gió của nước này sẽ đạt tổng công suất 25.000 MW, với mức đầu tư ước tính là 75 tỷ Euro.
2.3.2. Mỹ
Từ thế kỷ 20 đến nay, Mỹ đã trở thành một trong những thị trường lớn nhất về điện gió.
Năm 2007, với công suất lắp đặt là 5329 MW, thị trường năng lượng gió Mỹ đã tăng thêm 27% so với toàn cầu. Texazs tiếp tục trở thành trung tâm phát triển dự án năng lượng gió ở Mỹ với dự án năng lượng gió có công suất hơn 45GW đang được triển khai. Trong năm 2008, công suất lắp đặt tăng 50% so với năm 2007, trong khi so với tốc độ tăng trưởng trung bình của thế giới năm đó là khoảng 29%. Năm 2010, Mỹ chỉ đứng thứ hai sau Trung Quốc về công suất lắp đặt năng lượng gió, nguồn năng lượng mà cũng đang trải qua sự tăng trưởng nhanh chóng trên toàn thế giới. Một báo cáo năm 2008 của Bộ Năng lượng Mỹ đã dự báo năng lượng điện gió cung cấp 20% của tất cả điện của Mỹ vào năm 2030, trong đó có sự đóng góp 4% tổng điện của quốc gia từ năng lượng gió ngoài khơi. Để đạt được mục tiêu này, tuy nhiên, sẽ đòi hỏi những tiến bộ đáng kể trong chi phí, hiệu suất và độ tin cậy.
Hình 2.5: Sự tăng trưởng năng lượng gió tính bằng GW ở Mỹ từ năm 1999 – 2011. Dữ liệu từ cơ quan Thông tin năng lượng Mỹ - United States Energy Information
Một nghiên cứu của Phòng thí nghiệm Năng lượng tái tạo Quốc gia (NREL), xuất bản tháng 2/2010, chỉ ra rằng lãnh thổ Mỹ (không bao gồm Hawaii và Alaska) có tiềm năng để cài đặt khoảng 10.5 TW năng lượng gió trên đất liền. Khả năng này có thể tạo ra 37 petawatt-giờ (PWh) hàng năm, một lượng lớn hơn chín lần so với tổng mức tiêu thụ điện năm 2010. Alaska và Hawaii cũng có tài nguyên gió lớn. Trong thực tế, một phần tư phần đất liền của Mỹ có gió đủ mạnh để tạo ra điện ở mức giá tương tự như khí tự nhiên và than đá.
Tính đến tháng 9 năm 2011, công suất lắp đặt tích lũy năng lượng gió ở Mỹ đứng ở
mức 43.5 GW; 2.3% tương đương khoảng 94.7 GWh điện được tạo ra trong năm 2010 đến từ năng lượng gió. Với công suất 9.73 GW, Texas đi đầu trong tất cả các bang, tiếp
theo là Iowa với 3.67 GW, do đó khiến cho Texas là bang lãnh đạo trong phát triển năng lượng gió, tiếp theo là Iowa và California (Hình 2.6).
Hình 2.6: Đồ thị minh họa 5 bang với công suất năng lượng gió được lắp đặt lớn nhất
tính bằng GW tại Mỹ (2011). Nguồn số liệu: Cơ quan Thông tin Năng lượng Mỹ – United States Energy Information Administration.
Hiện tại có khoảng 90 dự án đang được xây dựng cho một công suất bổ sung 8.48 GW đang tạo ra hàng chục nghìn việc làm và hàng tỷ đô la cho hoạt động kinh tế – đặc biệt, điều này đang làm sống lại nền kinh tế của các cộng đồng nông thôn bằng cách cung cấp một nguồn thu nhập ổn định cho nông dân với tuabin gió trên đất của họ. Nông dân thường được trả 3000 – 5000 USD mỗi năm tiền thuế khoáng nghiệp do cung cấp địa điểm cho các thiết kế các tuabin đơn, cỡ lớn mà chiếm một phần tư của một mẫu Anh
(1000 m2) phần đất của họ, mà thông thường sẽ sản xuất 40 giạ ngô trị giá 120 USD hoặc
trong trang trại gia súc lớn, sản xuất thịt bò có lẽ trị giá 15 USD. Rõ ràng, đây là một sự có lợi cho cả đôi bên đặc biệt là đối với người nông dân.
Về chi phí, xem xét điều này: trong đầu những năm 1980, chi phí của điện gió ở California là 0.38 USD cho mỗi kWh – kể từ đó giá đã giảm xuống còn 0.04 USD (hoặc ít hơn) tại các vị trí gió tốt nhất; một số hợp đồng cung cấp dài hạn về năng lượng gió đang trông đợi với chi phí khoảng 0.03 USD cho mỗi kWh khiến cho năng lượng gió trở thành một trong những nguồn tài nguyên kinh tế nhất thế giới.
Ngoài nguồn tài nguyên gió lớn trên đất liền, Mỹ có nguồn năng lượng gió ngoài khơi rất lớn mà nó có thể khai thác vì gió mạnh ổn định dọc theo bờ biển của Mỹ. Một báo cáo của NREL vào tháng 9 năm 2010 cho thấy Mỹ có 4.15 TW tiềm năng công suất điện gió ngoài khơi, một lượng 4 lần lớn hơn so với công suất lắp đặt của cả nước từ tất cả các nguồn năm 2008 (1.01 TW). Tuy nhiên, trong năm 2011, Mỹ chưa có các trang trại gió ngoài khơi, mặc dù có các dự án thăm dò để sản xuất năng lượng gió bên ngoài thềm lục địa từ New Jersey và Delaware.
Một chiến lược quốc gia hướng vào năng lượng gió ngoài khơi dự kiến sẽ sản xuất 10 GW vào năm 2020 và 54 GW vào năm 2030. Một ngành công nghiệp gió ngoài khơi mạnh mẽ của Mỹ có thể tạo ra hàng chục ngàn việc làm thêm và hàng tỷ đô la của hoạt động kinh tế. Một báo cáo khác NREL về tình trạng hiện tại của ngành công nghiệp gió ngoài khơi của Mỹ kết luận rằng phát triển nguồn gió ngoài khơi của nước này có thể cung cấp nhiều lợi ích tiềm năng, năng lượng gió ngoài khơi có thể đóng một vai trò quan trọng trong tương lai thị trường năng lượng của Mỹ.
2.3.3. Trung Quốc
Với một bờ biển dài, Trung Quốc là một quốc gia có nhiều tiềm năng về năng lượng gió. Dự án điện gió thử nghiệm đầu tiên của Trung Quốc được bắt đầu từ năm 1986. Trong 20 năm qua, tận dụng các khoản viện trợ nước ngoài và các khoản vay lãi suất thấp, Trung Quốc đã phát triển thêm nhiều khu điện gió, hòa mạng vào lưới điện quốc gia. Năm 1994, Bộ trưởng Bộ Năng lượng Điện của Trung Quốc đã ra quyết định đẩy mạnh phát triển năng lượng gió, một quyết định hết sức khó khăn.
Lý do là vì vào thời điểm đó, năng lượng gió trên thế giới vẫn chưa phát triển, đồng thời nhiệt điện than khá rẻ và vẫn còn tương đối dồi dào. Hiểu được điểm yếu này của điện gió so với các nguồn năng lượng truyền thống khác, Bộ Năng lượng của Trung Quốc đã định hướng phát triển điện gió thông qua việc giảm giá thành bằng cách phát triển những dự án quy mô lớn, đồng thời địa phương hóa các nhà máy sản xuất tuabin gió. Chính quá trình địa phương hóa các nhà máy sản xuất tuabin đã góp phần quyết định vào việc giảm giá thành, đồng thời giúp phát triển kinh tế địa phương, đặc biệt là ở những vùng sâu, vùng xa nhờ đảm bảo cung ứng điện ổn định, tăng nguồn thu thuế, và tạo thêm công ăn việc làm cho địa phương.
Hình 2.7: Nông trại gió ở Urumqi, Trung Quốc.
Với tiền đề chính sách đúng đắn đó, thị trường điện gió ở Trung Quốc được hình thành, và đến cuối năm 2004 Trung Quốc đã có 43 khu điện gió với tổng công suất là 850 MW. Trong năm 2005, có thêm 450 MW được đưa vào vận hành.
Đến cuối năm 2008, công suất điện gió của Trung Quốc đã là 12.200 MW, tương đương 2/3 công suất của đại công trình thủy điện Tam Hiệp trên sông Dương Tử (18.200 MW).
Tính đến năm 2010, Trung Quốc đã dẫn đầu thế giới về năng lượng gió với tổng công suất lắp đặt năng lượng gió lên tới 62,4 GW. Hướng tới tương lai xa hơn, chính phủ Trung Quốc đặt mục tiêu đến năm 2020, công suất điện gió của nước này sẽ tăng lên tới 20 GW gấp 20 lần công suất hiện tại.
2.3.4. Đan Mạch
Đan Mạch là một quốc gia nhỏ bé bằng phẳng với diện tích chính quốc 43.094 km2; quần đảo Faroe: 1.399 km2; đảo Greenland 2.175 km2, nằm giữa biển Baltic và biển Bắc, không có núi non và hầu như hoàn toàn bốn bề là biển. Vị trí địa lý rất thuận lợi cho phát triển điện gió.
Theo AFP, năm 2012 Đan Mạch trở thành cường quốc năng lượng gió số một thế giới khi sản lượng điện gió nước này chiếm 24% điện gió cả thế giới. Có khoảng 86% số người Đan Mạch coi năng lượng gió là ưu tiên số một trong các nguồn năng lượng tái tạo. Năng lượng gió không chỉ đáp ứng tiêu dùng mà còn góp phần thu về ngoại tệ cho nước này.
Để có được thành công đó, Đan Mạch đã bỏ không ít công sức: 40 năm nghiên cứu kiến thức tuabin gió, 20 năm tích luỹ kinh nghiệm năng lượng gió, toàn cầu hoá và hoàn
thành chuỗi giá trị năng lượng gió, thường xuyên giám sát, kiểm tra toàn diện cơ sở máy móc thiết bị…
Hình 2.8: Cánh đồng điện gió tại Đan Mạch.
Chính phủ và Quốc hội Đan Mạch đã có những thoả thuận nhằm kết nối “công – tư” vào các dự án công viên gió. Trước hết, các hộ gia đình được miễn thuế trong việc sản xuất điện gió cho gia đình sử dụng hoặc các vùng lân cận. Từ đó, hình thức hợp tác xã tuabin gió ở các địa phương trở nên rất phổ biến tại quốc gia này, chiếm 1/4 số lượng trang trại tuabin gió cả nước. Đặc biệt, để dễ dàng trong việc đầu tư và quản lý, Đan Mạch chú trọng phát triển các trang trại tuabin gió nhỏ lẻ (tối đa ba tuabin một cụm) thay vì xây dựng phát triển các trang trại tuabin gió lớn.
Tuy nhiên, điều đó không có nghĩa là các trang trại lớn không được khuyến khích. Với dạng này, Đan Mạch không chỉ dùng mô hình hợp tác xã mà còn cho phép, kêu gọi thêm các công ty tiện ích khác tham gia cùng. Điển hình như trang trại gió biển Middelgrunden với 20 tuabin (là trang trại gió lớn nhất thế giới tại thời điểm nó được xây dựng năm 2000) có 50% vốn thuộc sở hữu của 10.000 nhà đầu tư trong hợp tác xã, và 50% từ các công ty tiện ích lớn.
Trong quá trình thực hiện, Đan Mạch liên tục hoàn thiện hệ thống pháp lý của quốc gia trong lĩnh vực điện gió. Năm 1978, Đan Mạch thành công khi ban hành luật cho phép các nhà đầu tư tư nhân bán điện gió được sản xuất cho lưới điện quốc gia. Tiếp sau đó là các gói hỗ trợ 30% cho việc lắp đặt sản xuất năng lượng gió, cũng như luật hỗ trợ giá bán điện cho nhà sản xuất. Đồng thời, nhà nước ban hành luật cư trú, luật cổ phần… khi cá nhân có nhu cầu tham gia hợp tác đầu tư sản xuất điện gió ở các khu vực. Nhà đầu tư sản xuất tại Đan Mạch nhận được ba yếu tố thuận lợi: quyền được kết nối với lưới điện quốc gia, các nghĩa vụ của các cơ quan thu mua điện gió và người sản xuất được nhận một
* Tuabin gió lớn nhất thế giới (hình 2.9):
Ngày 10/10/2012, các chuyên gia của Hãng Vestas (Đan Mạch) cho biết họ đã chế tạo thành công tuabin gió lắp đặt ngoài khơi có số hiệu V164 với đường kính 164 m, công suất 7-8 MW.
Trước đó, kỷ lục đường kính cánh quạt thuộc về mẫu G10X do Hãng Gamesa (Tây Ban Nha) lắp đặt, với 128 m và công suất 4,5 MW. Vestas thì không chỉ đạt công suất 8 MW mà dòng tuabin gió V164 còn có chi phí thấp hơn, bền và ổn định hơn.
Hình 2.9: Tuabin gió ngoài khơi lớn nhất thế giới do Công ty Vestas xây dựng.
Hiện Hãng Vestas đang tiếp tục thử nghiệm cho đến đầu năm 2013, dự kiến các tuabin V164 sẽ được chính thức lắp đặt vào năm 2014.
3.2.5. Anh
Đến năm 2010, Anh đã lắp đặt 3.000 tổ máy điện gió cỡ lớn tại bờ biển phía Đông và phía Tây để có thể cung cấp điện gió cho 1/6 tổng số hộ gia đình.
Điện gió chiếm 15% tổng lượng điện phát ra của toàn nước Anh.
Vào cuối năm 2011, công suất lắp đặt năng lượng gió tại Anh là 6540 MW, đưa Vương quốc Anh lên vị trí thứ 8 trong các nhà sản xuất lớn nhất thế giới. Năng lượng gió là nguồn năng lượng tái tạo lớn thứ hai sau sinh khối. Hiệp hội Năng lượng gió của Anh, bây giờ được gọi là RenewableUK, ước tính trong năm 2010 có hơn 2 GW công suất có thể được triển khai hàng năm từ năng lượng gió cho giai đoạn 2011 – 2016.
Các trang trại gió đầu tiên ở Anh được xây dựng trên đất liền, và hiện tại đang tạo ra nhiều năng lượng hơn so với các trang trại ngoài khơi. Trang trại gió thương mại đầu tiên được xây dựng vào năm 1991 tại Cornwall, bao gồm 10 tuabin, mỗi tuabin tạo ra công
suất tối đa là 400 kW. Đầu những năm 1990 chứng kiến mức tăng trưởng nhỏ nhưng ổn định, với khoảng 6 trang trại khai trương hoạt động mỗi năm. Các trang trại gió lớn hơn có xu hướng được xây dựng trên những ngọn đồi của xứ Wales. Các trang trại nhỏ bắt đầu xuất hiện trên những ngọn đồi và vùng đồng hoang của Bắc Ireland và Anh.
Sự phát triển tuabin gió tiếp tục nhanh chóng, và vào giữa thập kỷ qua (2000 – 2010) tiêu chuẩn công suất trong việc triển khai tuabin gió trở thành hơn 2-MW. Tăng trưởng
tiếp tục phát triển với các trang trại lớn hơn, sử dụng tuabin lớn hơn, hiệu quả hơn, được lắp trên những trụ đỡ ngày càng cao hơn. Trang trại gió 100 MW đầu tiên của Vương quốc Anh đã đi vào hoạt động vào năm 2006, cũng là nơi chứng kiến sự sử dụng đầu tiên của tuabin công suất 3-MW.
Trang trại gió trên bờ lớn nhất ở Anh được hoàn thành vào năm 2008. Sự nâng cấp của một trang trại gió khác tạo ra trang trại lớn nhất ở Bắc Ireland. Trang trại gió lớn nhất (với 140 tuabin) ở Anh đã đi vào hoạt động trong năm 2009 tại Whitelee trên cánh đồng Eaglesham Moor của Scotland, tạo ra 322 MW. Cùng năm đó, các trang trại gió trên bờ của Vương quốc Anh tạo ra 7564 GWh, hay là đóng góp 2% vào tổng sản lượng điện của Anh (378.5 TWh).
Ba trang trại gió ngoài khơi đi vào hoạt động trong năm 2010. Hơn 1100 MW công suất điện gió mới đã được đưa vào mạng lưới trực tuyến trong năm 2010, tăng 3% so với năm 2009. Đã có sự sụt giảm 38% trong lắp đặt trên đất liền chỉ có 503 MW so với 815 MW vào năm 2009, nhưng thay vào đó có một sự gia tăng 230% trong lắp đặt xa bờ với 653 MW đã lắp đặt (so với 285 MW vào năm 2009). Một vài trang trại gió trên 100-MW