Chương 4 : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
4.3.ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG NĂNG LƯỢNG GIÓ
4.3.1. Đánh giá tiềm năng năng lượng gió theo tốc độ gió
Để đánh giá tiềm năng năng lượng gió nhằm phục vụ cho việc khai thác điện gió ở một khu vực nào đó, trước hết phải đánh giá được tiềm năng năng lượng gió lý thuyết trong khu vực đó. Tiếp đó, phải đánh giá được dải tốc độ gió tối ưu phù hợp với từng loại động cơ gió (tua-bin gió), xác định được những vị trí có khả năng khai thác đảm bảo thu được sản lượng điện tối ưu.
Ngoài ra, để đảm bảo khả năng khai thác năng lượng gió, cần tính đến các điều kiện địa lý, địa hình, các điều kiện tự nhiên, xã hội có liên quan đến việc lắp đặt các tua-bin gió cũng như khả năng hòa vào lưới điện quốc gia...
Bởi vậy khả năng khai thác năng lượng gió (tiềm năng kỹ thuật) phụ thuộc vào hai yếu tố: tiềm năng năng lượng gió lý thuyết của địa điểm và khả năng khai thác của thiết bị.
Do báo cáo này là bước đầu nghiên cứu về nguồn năng lượng gió, cùng với lượng thời gian có hạn nên người làm báo cáo chỉ tập trung nghiên cứu đánh giá tiềm năng lý thuyết của năng lượng gió tại vùng biển ven bờ nước ta, do đó sẽ không đi sâu tìm hiểu đánh giá về tiềm năng kỹ thuật của năng lượng gió. Từ độ lớn và sự phân bố của tốc độ gió và hệ số mẫu năng lượng có thể đánh giá được tiềm năng năng lượng gió và sự phân bố của nó trong khu vực nghiên cứu.
Trong hai nhân tố quyết định giá trị của năng lượng là tốc độ gió trung bình và hệ số mẫu năng lượng thì tốc độ gió trung bình vẫn giữ vai trò chủ yếu. Do đó, sự phân bố tiềm năng năng lượng gió ở vùng biển ven bờ và hải đảo về cơ bản tương tự với phân bố của tốc độ gió trung bình. Để đánh giá tiềm năng năng lượng gió theo tốc độ gió trung bình năm, người làm báo cáo đã lựa chọn tốc độ gió tại độ cao 10m (tầng cơ bản) và độ cao 100m (tầng lắp đặt tua-bin gió).
Tiềm năng năng lượng gió trên biển thực tế sẽ cao hơn tiềm năng được tính toán trong Luận văn này dựa trên các số liệu về tốc độ gió đo đạc trên đất liền. Bởi vì do số liệu gió thu thập phần lớn từ các trạm khí tượng đặt ở trong đất liền, địa hình bị che chắn nên nếu so với khu vực ngoài khơi mặt nước không có các vật cản thì tốc độ
gió trên biển sẽ lớn hơn so với trên đất liền. Cụ thể như Dự án điện gió Bạc Liêu theo số liệu đo đạc và quan trắc từ vệ tinh từ năm 2000 – 2009 [32, 33] cho thấy tốc độ gió trung bình năm đạt tới 8,19m/s ở độ cao 100m tại khu vực dự án. Trong khi đó theo kết quả tính toán tốc độ gió trung bình năm ở độ cao 100m cho trạm Bạc Liêu chỉ đạt 5,1m/s. Như vậy, so với trong đất liền, tốc độ gió ngoài biển tăng lên rất nhiều.
4.3.2. Đánh giá tiềm năng năng lượng gió theo mật độ gió
Để đánh giá tiềm năng năng lượng gió ta còn dựa vào kết quả tính toán mật độ năng lượng gió ở độ cao cần khai thác năng lượng.
Cho thấy những vùng có tiềm năng năng lượng gió đạt mức khá (với tốc độ gió trung bình năm > 6,0m/s, mật độ năng lượng gió trung bình năm > 200W/m2 ) là vùng biển ven bờ các tỉnh Quảng Ninh, Hải Phòng, Hà Tĩnh, Khánh Hòa, Bình Thuận, Vũng Tàu, Bến Tre, Bạc Liêu, Kiên Giang. Những nơi có tiềm năng năng lượng gió đạt mức tốt (với mật độ năng lượng gió trung bình năm > 300W/m2 ) là ở các đảo Cô Tô, Hòn Dấu, Hòn Ngư, Lý Sơn; đặc biệt ở các đảo xa bờ có tiềm năng năng lượng gió rất tốt như Bạch Long Vĩ (1001W/m2 ), Phú Quý (673 W/m2 ).
Thực tế cho thấy, khi mật độ năng lượng gió trung bình năm nhỏ hơn 100W/m2 , việc khai thác năng lượng gió không hiệu quả vì năng lượng khai thác được quá ít, giá trị sử dụng không đáng kể so với các chi phí thiết bị tốn kém.
Người ta chỉ thực sự quan tâm đến nguồn năng lượng này khi mật độ năng lượng gió trung bình năm đạt chừng khoảng 100 W/m2 trở lên hoặc khi tốc độ gió trung bình năm từ 5,0m/s trở lên ở độ cao lắp đặt tua-bin. Trong việc khai thác tiềm năng năng lượng gió, nhận thấy rằng:
- Những vùng có mật độ năng lượng gió trung bình năm lớn hơn 300W/m2 tương ứng với tốc độ gió trung bình năm từ 7m/s trở lên là nơi có tiềm năng năng lượng gió tốt, có thể sử dụng loại máy phát có công suất lớn. Trong khu vực nghiên cứu có các đảo xa bờ (như đảo Phú Quý và Bạch Long Vĩ), một số đảo gần bờ (Cô Tô, Hòn Dấu, Hòn Ngư, Lý Sơn) có tiềm năng gió đạt được cấp độ này. Trên thực tế, ở đảo Phú Quý đã lắp đặt thành công 03 tua-bin gió loại có công suất 2MW/tuabin.
- Những vùng có mật độ năng lượng gió trung bình năm từ 200 - 300W/m2 là nơi có tiềm năng gió khá tốt, việc khai thác năng lượng có hiệu quả, có thể sử dụng loại máy gió có công suất trung bình. Trong khu vực nghiên cứu có các vị trí sau có năng lượng gió đạt được cấp độ này là vùng biển ven bờ các tỉnh Quảng Ninh, Hải Phòng, Hà Tĩnh, Khánh Hòa, Bình Thuận, Vũng Tàu, Bến Tre; ở một số đảo gần bờ (Cồn Cỏ, Phú Quốc).
- Những vùng có mật độ năng lượng gió trung bình năm từ 100 - 200W/m2 là nơi có tiềm năng nhỏ, việc khai thác chỉ nên sử dụng loại máy phát có công suất nhỏ. Trong khu vực nghiên cứu có các vị trí sau có năng lượng gió đạt được cấp độ này là vùng biển ven bờ các tỉnh Nam Định, Nghệ An, Quảng Bình, Bình Định, Phú Yên, Tiền Giang, Bạc Liêu, Kiên Giang và ở Côn Đảo.
Tuy nhiên, ngoài yếu tố về tiềm năng năng lượng gió được đánh giá vào loại khá trở lên, việc lựa chọn một khu vực để đầu tư khai thác điện gió trên vùng biển ven bờ nước ta còn phụ thuộc vào các yếu tố khác như: độ sâu của vùng biển, địa hình địa chất đáy biển, thuận lợi cho việc đấu nối với lưới điện quốc gia…Do đó, dự án Điện gió Bạc Liêu xây dựng trên biển, khu vực vùng biển Bạc Liêu được lựa chọn là khu vực biển nông, thuộc bãi bồi, thuận tiện cho việc thi công, khi thủy triều xuống có thể nhìn thấy cả chân cột tua-bin. Mặc dù một số khu vực khác cũng được khảo sát như Khai Long, Đất Mũi, Hòn Khoai (Ngọc Hiển, Cà Mau) nhưng khu vực này quá xa xôi, sẽ khó kết nối với lưới điện quốc gia.
Mỗi khu vực trên lãnh thổ đều chịu ảnh hưởng khác nhau của hai mùa gió là gió mùa Đông Bắc và gió mùa Tây Nam. Độ lớn của tốc độ gió và mật độ năng lượng gió ở mỗi nơi trong từng mùa gió phụ thuộc vào địa hình và vị trí địa lý của khu vực đó. Những khu vực biển ven bờ có tiềm năng năng lượng gió mùa đông cao hơn mùa hạ rõ rệt là:
- Khu vực Bắc Bộ;
- Phía nam khu vực Bắc Trung Bộ (từ Quảng Bình đến Huế); - Khu vực Nam Trung Bộ;
- Khu vực Nam Bộ (trừ vùng biển phía tây nam từ Cà Mau đến Kiên Giang ); - Các đảo phía đông lãnh thổ (trừ đảo Hòn Dấu và đảo Phú Quý);
Những khu vực biển ven bờ có tiềm năng năng lượng gió mùa hạ cao hơn mùa đông rõ rệt là:
- Phía bắc khu vực Bắc Trung Bộ (từ Thanh Hóa đến Hà Tĩnh); - Phía tây nam khu vực Nam Bộ (từ Cà Mau đến Kiên Giang); - Các đảo phía tây nam lãnh thổ (như đảo Phú Quốc);