MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Năng lượng đóng vai trò thiết yếu đối với phát triển kinh tế, xã hội và nâng cao chất lượng cuộc sống. Hiện nay, nguồn năng lượng hóa thạch, đặc biệt là dầu mỏ vẫn là nguồn năng chiếm tỷ trọng lớn nhất. Tuy nhiên, đây là dạng năng lượng không tái tạo do vâỵ nguồn năng lượng này đang ngày dần cạn kiệt.
Bên cạnh đó, có thể thấy việc sử dụng các loại nhiên liệu hóa thạch trong nhiều thập kỷ qua đã gây ra những hậu quả về biến đổi khí hậu ngày nay. Đây thực sự là mối đe dọa đối với tất cả các quốc gia trên thế giới. Những kết quả nghiên cứu cho thấy nhiệt độ thế giới đã tăng lên với tốc độ chưa từng có trong vòng 12. Chính hiện tượng này đã gây nên tình trạng trái đất nóng lên trong gần 40 năm trở lại đây.
Biến đổi khí hậu được coi là toàn cầu vì nó diễn ra ở hầu như trên thế giới. Đặc biệt, Việt Nam đứng thứ 5 trong danh sách các nước bị ảnh hưởng bởi biến đổi khí hậu. Do đó, nếu không có những biện pháp nhằm giảm thiểu tác hại của biển đổi khí hậu thì hậu quả sẽ khó lường. Hơn nữa, nhu cầu sử dụng điện dự kiến sẽ tiếp tục tăng.
Theo dự báo, xu hướng tăng thậm chí sẽ tăng tốc trong những thập kỷ tới. Đến năm 2050, nhu cầu điện toàn cầu gần như tăng gấp ba lần so với mức năm 2020. Trước tình hình trên, phương thức chuyển đổi từ năng lượng hóa thạch sang năng lượng tái tạo ngày càng trở thành xu thế phát triển năng lượng trên toàn thế giới cũng như tại Việt Nam [4]. Việt Nam là quốc gia hội tụ những đặc điểm địa lý, khí hậu lý tưởng cho việc sản xuất các loại năng lượng tái tạo.
Với vị trí địa lý có đường biển dài, thời tiết của khu vực nhiệt đới nhận được năng lượng mặt trời tương đối lớn… đây là một trong những tiềm năng rất lớn để Việt Nam xây dựng và phát triển ngành công nghiệp năng lượng tái tạo (NLTT) như năng lượng mặt trời, năng lượng gió. Việc này có ý nghĩa vô cùng to lớn trong định hướng phát triển nền kinh tế Việt Nam trong tương lai, cũng như đảm bảo an ninh năng lượng. Nhận thấy tầm quan trọng hàng đầu của ngành công nghiệp NLTT, nên thời gian qua, Chính phủ đã ban hành nhiều cơ chế, chính sách nhằm khuyến khích phát triển nguồn năng lượng tái tạo. Đẩy mạnh sử dụng NLTT đang là xu thế của các nước trên thế giới, đặc biệt trong bối cảnh công nghệ sản xuất điện từ NLTT đang phát triển rất nhanh, dần đảm bảo khả năng cạnh tranh với các nguồn năng lượng truyền thống.
Chính vì vậy, việc gia tăng tỷ lệ điện năng sản xuất từ NLTT là một đòi hỏi tất yếu cho sự phát triển của hệ thống điện, cần được đưa vào cụ thể hơn trong Quy hoạch nguồn điện Việt Nam. Theo dự thảo quy hoạch điện VIII, tăng tỷ lệ điện năng sản xuất từ các nguồn năng lượng tái tạo đạt khoảng 11,9 – 13,4% vào năm 2030 và khoảng 26,5 – 28,4% vào năm 2045 [4]. 1 Quảng Ninh là tỉnh ven biển thuộc vùng Đông Bắc Bộ Việt Nam, nằm ở vị trí từ 20 40’ đến 21o40’ vĩ độ Bắc; 106o26’ đến 108o31’ kinh độ Đông, có tổng số giờ nắng o trong năm dao động từ 1000 – 1700 giờ/năm, do đó việc sử dụng năng lượng mặt trời (NLMT) sẽ đem lại hiệu quả kinh tế. Ngoài ra, Quảng Ninh còn có tới 250km đường biển, cùng hệ thống hạ tầng đấu nối, truyền tải điện tốt nhất cả nước, đây là cơ sở để phát triển năng lượng điện gió (NLĐG) [22].
Trên địa bàn tỉnh Quảng Ninh việc giá tiềm năng năng lượng gió và năng lượng mặt trời trên địa bàn tỉnh Quảng Ninh hiện chưa có đánh giá chi tiết trên địa bàn tỉnh mà sử dụng dữ liệu đánh giá toàn quốc trong quy hoạch điện VIII [4], các dữ liệu này thể hiện được tiềm năng chung của tỉnh nhưng việc phân bổ chi tiết đến từng đơn vị hành chính còn hạn chế do mức độ chi tiết dữ liệu đánh giá toàn quốc và phân cấp đến cấp tỉnh. Đã có những nghiên cứu ứng dụng đánh giá tiềm năng lý thuyết và tiềm năng kỹ thuật về năng lượng gió, năng lượng mặt trời cho các địa phương khác nhau bằng việc kết hợp dữ liệu bức xạ toàn cầu, tốc độ gió và kỹ thuật hệ thống thông tin địa lý để tính toán chi tiết hơn cho cấp vùng và cấp tỉnh [7, 20, 24, 26, 28, 42]. Xuất phát từ những lý do trên cho thấy việc “Đánh giá tiềm năng khai thác và sử dụng một số nguồn năng lượng tái tạo tại tỉnh Quảng Ninh” là rất cần thiết để sử dụng hiệu quả một số nguồn NLTT tại tỉnh Quảng Ninh, trong đó cần đặc biệt chú trọng đến hai nguồn NLTT là nguồn NLMT và NLĐG. Đề tài sẽ góp phần trả lời cho câu hỏi “Tỉnh Quảng Ninh có tiềm năng khai thác và sử dụng các nguồn NLTT không?”, “ Các nguồn NLTT có vai trò thế nào trong chiến lược phát triển bền vững của tỉnh Quảng Ninh?”, ngoài ra các kết của nghiên cứu của đề tài cũng góp phần cung cấp thông tin khoa học để đề xuất các giải pháp sử dụng một số nguồn NLTT một cách hiệu quả hơn.
Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá được tiềm năng khai thác và sử dụng một số nguồn NLTT tại tỉnh Quảng Ninh. - Đề xuất được các khu vực ưu tiên, giải pháp sử dụng phù hợp, hiệu quả nguồn NLTT phục vụ mục tiêu tăng trưởng xanh và phát triển bền vững tỉnh Quảng Ninh. Nội dung nghiên cứu - Đánh giá thực trạng phát triển năng lượng, chính sách phát triển NLTT và tiềm năng khai thác và sử dụng nguồn NLTT trên địa bàn tỉnh Quảng Ninh. - Đề xuất khu vực ưu tiên cho phát triển NLTT, đề xuất các giải pháp khai thác sử dụng hiệu quả các nguồn NLTT phục vụ chiến lược tăng trưởng xanh và phát triển bền vững của tỉnh Quảng Ninh.
Tổng quan về nguồn năng lượng tái tạo 1. Khái niệm Năng lượng tái tạo là một khái niệm rộng mang tính khoa học, hiện đang được quan niệm theo nhiều cách hiểu khác nhau: Theo Nguyễn Thiện Tống, 1984 đã đưa định nghĩa: Năng lượng tái tạo hay năng lượng tái sinh là năng lượng từ những nguồn liên tục mà theo chuẩn mực của con người là vô hạn. Nguyên tắc cơ bản của việc sử dụng năng lượng tái sinh là tách một phần năng lượng từ các quy trình diễn biến liên tục trong môi trường và đưa vào trong các sử dụng kỹ thuật. Các quy trình này thường được thúc đẩy đặc biệt là từ Mặt trời [18].
Theo Khoản 1 Điều 43 Luật Bảo vệ môi trường 2014 có khái niệm về năng lượng tái tạo: Năng lượng tái tạo là năng lượng được khai thác từ nước, gió, ánh sáng mặt trời, địa nhiệt, sóng biển, nhiên liệu sinh học và các nguồn tài nguyên năng lượng có khả năng tái tạo khác [13]. Mặc dù không có định nghĩa về năng lượng tái tạo nhưng trong nhiều quy định của Luật lại nhắc tới các vấn đề sử dụng năng lượng tái tạo (đi kèm với năng lượng sạch). Do đó, năng lượng tái tạo có thể được hiểu là năng lượng hữu ích được thu thập từ các tài nguyên có khả năng tái tạo, được bổ sung một cách tự nhiên theo chu kỳ thời gian. Bên cạnh đó, phát triển năng lượng tái tạo được hiệu quả là quá trình các chủ thể thực hiện các hoạt động khác nhau nhằm trực tiếp hoặc gián tiếp kích thích khai thác, sản xuất và sử dụng năng lượng tái tạo.
Tổng quan một số nguồn năng lượng tái tạo 1. Năng lượng mặt trời a. Khái quát về năng lượng mặt trời Năng lượng mặt trời là năng lượng bức xạ được tạo ra nhờ mặt trời. Đây là một trong các nguồn năng lượng sạch và vô tận, đồng thời nó cũng là nguồn gốc của các nguồn năng lượng khác trên trái đất.
Con người đã biết tận hưởng nguồn năng lượng quý giá này từ rất lâu, tuy nhiên việc khai thác, sử dụng nguồn năng lượng này một cách hiệu quả nhất thì vẫn là vấn đề mà chúng ta đang quan tâm. Mặt trời là nguồn cung cấp ánh sáng tự nhiên cho trái đất. Đường kính của mặt trời vào khoảng 1.700 km, gấp 110 lần so với trái đất. Theo một số nghiên cứu thì tâm mặt trời có nhiệt độ ước chừng 15 triệu độ C, trong khi đó nhiệt độ bề mặt bên ngoài chỉ ở mức 5537 độ C.
Sự chênh lệch này là do sự va chạm giữa các hạt nhân proton trong tâm của mặt trời tạo ra các phản ứng nhiệt hạch. Năng lượng được tạo ra phát tán và di 3 chuyển qua các lớp của mặt trời, truyền xuống các hệ khác ở dạng hơi nóng và ánh sáng. Khối lượng của mặt trời sẽ giảm dần do phát tán bức xạ vào các hành tinh khác [5]. Hiện trạng ứng dụng năng lượng mặt trời trên thế giới Trung Quốc là một trong những quốc gia đang cực kì phát triển, dân số đông dẫn đến nhu cầu sử dụng năng lượng ngày càng nhiều.
Theo thống kê thì Trung Quốc là quốc gia lớn thứ 2 về việc tiêu thụ năng lượng, tạo sức ép lớn lên chính phủ. Việc ứng dụng các năng lượng tái tạo, thân thiện với môi trường như năng lượng gió, mặt trời đang ngày càng được coi trọng nhiều hơn. Tại hội nghị thượng đỉnh về khí hậu của Liên Hợp Quốc vào ngày 22 tháng 9 năm 2009 tại New York, chủ tịch của TQ đã cam kết rằng sẽ áp dụng kế hoạch sử dụng 15% năng lượng từ các nguồn tái tạo trong vòng 1 thập kỉ. Ngành năng lượng tái tạo của Trung Quốc đang phát triển nhanh hơn năng lượng hóa thạch và năng lượng hạt nhân.
Đến nay thì Trung Quốc đã đứng đầu trên thế giới về việc sản xuất và tiêu thụ các dạng năng lượng tái tạo đặc biệt là năng lượng mặt trời kể từ tháng 6/2015 [31]. Từ những năm 1980, bình nước nóng năng lượng mặt trời đã được sử dụng khá nhiều với tốc độ tăng trưởng bình quân khoảng 30% mỗi năm. Vào cuối năm 2014 tổng công suất lắp đặt là 290 GWth , chiếm khoảng 70% tổng công suất nhiệt mặt trời được lắp đặt trên thế giới [29]. Và đến nay thì Trung Quốc đã trở thành nhà sản xuất và kinh doanh máy nước nóng năng lượng mặt trời trên toàn thế giới.
Bình nước nóng năng lượng mặt trời tại Trung Quốc [29] Hin Năng lượng mặt trời còn được sử dụng để sưởi ấm trong các tòa nhà tại Trung Quốc.