13/04/2010

Năng lượng gió và Việt Nam

Đặng Đình Cung
Kỹ sư tư vấn
Làm thế nào phát triển năng lượng ở Việt Nam mà không tiềm ẩn những hiểm họa? Đó là mơ ước và cũng là vấn đề từng làm đau đầu nhiều nhà khoa học vốn rất mong mỏi cho Việt Nam phát triển bền vững, sánh vai được với các nước tiên tiến. Còn nhớ vào khoảng tháng Mười năm 2009, khi vấn đề xây dựng nhà máy điện hạt nhân ở Ninh Thuận rộ lên trên báo chí thì có không ít người lên tiếng góp ý, rằng ở nước ta nên phát triển năng lượng bằng lợi dụng sức gió vốn là một lợi thế của các nước trải dài theo biển, trong đó có TS Phùng Liên Đoàn. Là một nhà kỹ thuật lành nghề, ông Phùng Liên Đoàn từng tham gia vào việc thiết kế 10 nhà máy nguyên tử năng của Hoa Kỳ và cũng tham gia khử rác cho 100 nhà máy khác. Ông đã rút ra những bài học sâu sắc từ công việc mà mình từng đeo đuổi trong nhiều năm. Theo ông, tiền bỏ vào việc xây dựng và duy tu các nhà máy điện nguyên tử là một khoản khổn lồ mà dân Việt Nam sẽ phải è cổ ra đi vay và không biết đời nào trả cho xong. Vì thế ông tha thiết góp ý với nhà nước chuyển hướng sang xây dựng các nhà máy điện gió, thậm chí ông còn đề nghị với BVN đặt những khoản tiền thưởng cho ai sáng chế được những động cơ tiện lợi, tiết kiệm để biến gió thành điện chi dùng trong gia đình.

Nhân nghĩ đến những lời tâm huyết của TS Phùng Liên Đoàn, kỳ này BVN xin đăng lại bài viết của Kỹ sư Đặng Đình Cung vừa đăng trên Diễn đàn để bạn đọc và giới chuyên môn tham khảo.

Bauxite Việt Nam
Những nguồn năng lượng hóa thạch (dầu, khí tự nhiên, than) hiện đang thịnh hành. Nhưng những loại năng lượng đó sinh ra khí có hiệu ứng nhà kính làm biến đổi khí hậu và, trong tương lai, sẽ cạn kiệt. Những loại năng lượng tái tạo là giải pháp cho cả hai vấn đề đó. Với trình độ công nghệ hiện nay thì năng lượng gió (hay phong năng) có tiềm năng là nguồn năng lượng tái tạo lớn.


Phát triển của phong năng

Phong năng có lẽ là nguồn lực đã được nhân loại khai thác sớm nhất.

Gió đã được dùng để đẩy thuyền buồm từ thời tiền sử. Từ khi chúng ta lập quốc, ngư phủ Việt Nam đã dùng tàu buồm để ra khơi đánh cá quanh những hải đảo Hoàng Sa và Trường Sa. Cũng từ thời buổi đó, tàu buồm của người Philippines, Indonesia và Malaysia đã cập bến miền Trung giao thương với ta. Nhà khảo cổ học Louis Malleret cho biết khi khảo sát di tích Oe Eo (An Giang hiện nay) vào năm 1920, ông đã tìm thấy những đồng tiền thời Hoàng đế Marc Aurèle, chứng tỏ đã có những tàu buồm từ La Mã đến trao đổi hàng hóa với Phù Nam.

Trước cách mạng công nghiệp, người ta đã biết dùng sức gió cho nhiều hoạt động kinh tế trên đất liền. Người Tây Âu dùng sức gió để xay lúa và bơm nước. Người Hà Lan dùng quạt gió làm cạn châu thổ sông Rhin để lấn biển mở rộng lãnh thổ của họ. Vùng đồng bằng Bắc Mỹ đã được khai hoang nhờ những máy bơm chạy bằng sức gió mang nước cho con người, gia súc và đồng ruộng. Những máy bơm loại đó cũng đã giúp người Anh định cư thương trực ở Australia.

Sau cách mạng công nghiệp, với sự phát triển của điện lực, người ta đã thử dùng những quạt gió để sản xuất điện. Nhiều kiểu quạt phong điện đã được sáng chế từ quạt với trục đứng cũng như quạt với trục nằm. Nhưng chỉ từ những khủng hoảng năng lượng vào thập niên 1970 thì công nghệ phong điện mới có những quạt lớn từ một megawatt trở lên. Những vùng ven biển, nơi mà 70 phần trăm nhân loại sinh sống, và những vùng đồi núi là những nơi rất thuận tiện để khai thác sức gió.

Vì gió thổi không đều và với tầm biến động lớn nên những quạt gió không thể chạy liên tục với công suất đều đặn. Điều này không quan trọng mấy khi dùng sức gió để bơm nước nhưng đặt ra nhiều vấn đề kỹ thuật và kinh tế trong việc sản xuất điện. Nếu công suất những quạt gió trong tổng công suất mạng phân phối điện quốc gia quá cao (ước chừng 10 phần trăm) thì mạng sẽ không có thể cân bằng được. Nếu quạt gió không liên kết với mạng phân phối điện quốc gia thì phải có biện pháp tich trữ điện hay phụ trợ bằng những phương tiện phát điện khác. Những biện pháp này làm tăng nhu cầu vốn đầu tư cho một hệ thống phong điện.

Cho tới nay, năng lượng gió mới chỉ đóng góp có 1,5 % nhu cầu điện của nhân loại. Nhưng tỷ số đó tăng mạnh và, hiện nay, đã có tám chục quốc gia trên thế giới có cơ sở sản xuất điện gió : 19 % sản lượng điện của Đan Mạch, 13 % của Tây Ba Nha và Bồ Đào Nha, 7 % của Đức và Ái Nhĩ Lan,... Theo AWEA (American Wind Energy Association, Hội Phong năng Hoa Kỳ) thì, năm 2009, Hoa Kỳ đã lắp đặt 9.922 MW công suất phong điện, tăng 39 % so với 2008 và nâng tổng công suất phong điện lắp đặt ở Hoa Kỳ lên hơn 35.000 MW1 (công suất tương đương với công suất của 35 lò phản ứng hạt nhân cỡ trung bình).

Khả năng khai thác phong năng ở Việt Nam

Nước ta có trên 3.000 km chiều dài bờ biển và 90 % lãnh thổ của ta là đồi núi. Nói rằng tổng công suất phong năng của ta ước đạt 513.360 MW, bằng hơn 200 lần công suất của Thủy điện Sơn La thì quá đáng2. Nhưng chắc chắn địa thế của ta rất thuận lợi để khai thác phong năng.

Nguồn tài nguyên có sẵn. Nhu cầu thì cũng lớn.

Nông nghiệp, hơn nửa tổng số lao động của cả nước, dùng sức con người và súc vật là chính. Vài nơi dùng động cơ máy nổ và máy điện. Đây là một thị trường lớn cho những máy bơm nước chạy bằng sức gió.

Chúng ta có một số đảo lớn như đảo Bạch Long Vĩ, Cồn Cỏ, Lý Sơn, Phú Quý, Thổ Chu, Trường Sa Lớn,... có nhiều người sống thường trực nhưng quá xa bờ để có thể cung cấp điện bằng một dây cáp dưới biển và số nhân khẩu không đủ để chứng minh một nhà máy điện cổ điện lớn. Những đảo này cần được trang bị bởi một hai quạt phong điện kết nối với một máy phát điện hỗ trợ cùng công suất. Mục đích là giảm lượng nhiên liệu phải tải đến những đảo. Không những giá thành của điện sẽ giảm mà rủi ro ô nhiễm môi trường khi thuyên chuyển nhiên liệu cũng giảm theo.

Những hải đảo nhỏ hơn có vài người luân phiên nhau cư trú thì chỉ cần đến một hay hai quạt gió liên kết với những bình ắcquy điện tích đủ để bảo đảm điện cho những phương tiện truyền thông và giữ lạnh thực phẩm và thuốc men.

Những đá ngầm thì dùng quạt gió hay pin mặt trời để cung cấp điện cho những cọc tiêu. Chất lượng những thiết bị đó bây giờ đủ tốt để không còn vấn đề bảo hành trong cả chục năm.

Trên đất liền thì chúng ta có thể xây dựng những quạt phong điện công suất lớn nhất. Những nước khác làm gì thì làm tùy hoàn cảnh riêng của họ. Chúng ta không bắt buộc phải theo họ vì nước ta có nhiều núi thuận tiện xây hồ tích năng. Những quạt gió, dù là những quạt phát điện cũng nên chỉ dùng để bơm nước vào những hồ tích năng và để những nhà máy thủy điện sản xuất điện theo nhu cầu. Ở nước ta, khi thì quá ít gió, khi thì bão nên tỷ lệ sẵn dùng được của những quạt phong điện sẽ rất thấp. Gió thổi với biến động lớn về cường độ. Nếu chúng ta liên kết những quạt phong điện trực tiếp với mạng phân phối điện quốc gia thì ổn định mạng sẽ là một vấn đề nan giải.

Đề nghị một chiến lược công nghệ năng lượng gió cho Việt Nam

Về chiến lược công nghệ, người ta phân biệt ba giai đoạn khai triển : thế hệ một khi tiềm năng công nghệ mới được nghiên cứu trong các phòng thí nghiệm, thế hệ hai khi có những nguyên mẫu được chế tạo hay xây dựng để thử nghiệm và xác định những thông số kỹ thuật và kinh tế, và thế hệ ba khi đã có một thị trường toàn cầu với những kiểu mẫu được tiêu chuẩn hóa và tối ưu hóa để đưa vào sản xuất hay xây dựng một cách công nghiệp.

Phong năng để bơm nước thuộc thế hệ ba vì đã có những nhà máy sản xuất đại trà những máy bơm chạy bằng sức gió từ cuối thế kỷ XIX. Còn phong điện thì đang chuyển từ thế hệ hai sang thế hệ ba. Vì lý do đó mà, so với điện sản xuất từ nhiên liệu hóa thạch, phong điện vẫn còn đắt. Nhưng, với đà gia tăng của ngành phong điện mô tả ở trên, hiệu ứng tay nghề (learning effect) sẽ làm giảm giá thành xuống dưới giá điện cổ điển vào khoảng năm 2020 ở một số nơi trên thế giới. Còn ở nước ta thì phong điện có lẽ sẽ phải chờ lâu hơn mới có thể cạnh tranh được với nhiệt điện.

Công nghệ những quạt gió dùng để bơm nước tương tự như công nghệ sản xuất xe đạp. Sản xuất một cách thủ công thì cũng có thể được. Nhưng nếu sản xuất một cách công nghiệp thì giá sẽ rẻ và chất lượng sẽ được bảo đảm. Công nghệ những quạt gió dùng để sản xuất điện, lớn hay nhỏ, gần với công nghệ hàng không và vũ trụ. Những tiến bộ của ngành này sẽ hiệp đồng giúp ngành kia.

Như viết ở trên, hiện nay phong điện vẫn còn đắt. Những tư nhân và xí nghiệp sản xuất phong điện và làm ăn có lợi chỉ nhờ ưu đãi thuế của chính phủ hay nhờ những xí nghiệp điện quốc doanh được lệnh mua lại điện với giá ưu đãi. Chính phủ các nước công nghiệp tài trợ công nghệ phong điện để tạo ra hiệu ứng tay nghề để có lợi thế chiến lược khi công nghệ này sẽ chuyển vào thế hệ ba.

Vậy chính phủ Việt Nam có nên làm theo họ hay không? Chúng tôi xin trả lời là nên làm một cách khác.

Máy bơm chạy bằng sức gió sẽ giúp nông dân ta đỡ vất vả khi phải tát nước. So với những máy bơm điêzen hay máy bơm điện thì những máy bơm chạy bằng gió sẽ rẻ hơn nhiều cả về đầu tư cũng như về vận hành. Dân số Việt Nam sống nhờ nghề nông đủ để bảo đảm một thị trường lớn. Nếu tính thêm những nước láng giềng trong khối ASEAN thì thị trường này rất lớn. Chúng ta cần thành lập một xí nghiệp cơ khí chuyên về sản xuất những máy bơm chạy bằng sức gió.

Về những quạt phong điện, chúng ta tạm thời không xây dựng những trại phong điện để ưu tiên dành vốn cho những ngành kinh tế mang lại lợi nhuận sớm hơn. Để thoả mãn nhu cầu điện tại các hải đảo, chúng ta có thể nhập khẩu những thiết bị chạy bằng gió hay chạy bằng ánh sáng mặt trời. Nhưng, để có tự chủ về công nghệ phong điện khi giá thành của năng lượng này có thể cạnh tranh được với điện hạt nhân và điện cổ điển, chúng ta phải theo sát những phát triển kỹ thuật của ngành này.

Để làm tốt việc đó chúng ta có nhiều cách :

(a) kêu gọi những xí nghiệp nước ngoài đến lập những trại phong điện trên lãnh thổ nước ta để làm trạm nghiên cứu khoa học kỹ thuật với điều kiện những quạt phong điện của họ không được kiên kết với mạng phân phối điện quốc gia,

(b) cung cấp những nghiên cứu sinh và nghiên cứu sư làm gia công trong những công trình nghiên cứu với họ,

(c) sản xuất để xuất khẩu những thiết bị phong điện do chúng ta thiết kế hay do nước ngoài đặt mẫu,

(d) khai triển những công nghệ có hiệp đồng với công nghệ phong điện như là cơ khí, cơ điện, điều khiển học, tự động học, vật liệu mới, hàng không và vũ trụ,... đang hỗ trợ những ngành công nghiệp khác mà chúng ta đang khai triển.

*****

Mục đích của chúng ta là trở thành một quốc gia công nghệ. Vì thiếu vốn và thiếu nhân lực có tay nghề chúng ta không thể thấy người khác làm gì là nhào đi làm theo họ. Chúng ta phải có một chiến lược thích hợp với hoàn cảnh riêng của mình : dùng vốn đầu tư một cách tối ưu và hợp doanh với nước ngoài để tích lũy tay nghề và chia với họ lợi nhuận sáng chế.

Về phong năng thì điều quan trọng không phải là sản xuất điện bằng mọi công nghệ với bất cứ giá nào. Điều quan trọng là phải có một mạng phân phối điện ổn định và có đủ công suất để phát triển kinh tế một cách hài hòa. Cho tới nay, tỷ trọng của tất cả các ứng dụng của năng lượng gió trên thế giới chưa đáng kể so với những loại năng lượng khác. Do đó đóng góp của loại năng lượng này chưa được là bao nhiêu trong việc kìm hãm biến đổi khí hậu. Ít nhất trong hai thập niên tới, kinh tế Việt nam vẫn còn có thể tiếp tục phát triển mạnh với những công nghệ sản xuất điện cổ điển.

ĐĐC

1 "U.S. wind energy industry breaks all records, installs nearly 10,000 MW in 2009"

2 "Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả: Việt Nam: Nguồn năng lượng gió lớn nhất Đông Nam Á"


Nguồn: Diễn đàn 07/04/2919