Tổng quan nghiên cứu

Năng lượng đóng vai trò thiết yếu trong phát triển kinh tế - xã hội và nâng cao chất lượng cuộc sống. Hiện nay, nguồn năng lượng hóa thạch như dầu mỏ đang dần cạn kiệt và gây ra biến đổi khí hậu nghiêm trọng. Việt Nam đứng thứ 5 trong danh sách các quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề bởi biến đổi khí hậu, đồng thời nhu cầu sử dụng điện dự kiến tăng mạnh, gần gấp ba lần vào năm 2050 so với năm 2020. Trong bối cảnh đó, chuyển đổi sang năng lượng tái tạo (NLTT) trở thành xu thế toàn cầu và là chiến lược quan trọng của Việt Nam nhằm đảm bảo an ninh năng lượng và phát triển bền vững.

Tỉnh Quảng Ninh, với vị trí địa lý ven biển, có tổng số giờ nắng dao động từ 1000 đến 1700 giờ/năm và đường bờ biển dài 250 km, sở hữu tiềm năng lớn về năng lượng mặt trời (NLMT) và năng lượng gió (NLĐG). Tuy nhiên, các đánh giá chi tiết về tiềm năng NLTT trên địa bàn tỉnh còn hạn chế, chủ yếu dựa trên dữ liệu toàn quốc. Do đó, nghiên cứu này nhằm đánh giá tiềm năng khai thác và sử dụng một số nguồn NLTT tại Quảng Ninh, tập trung vào NLMT và NLĐG, đồng thời đề xuất các khu vực ưu tiên và giải pháp phát triển phù hợp.

Mục tiêu cụ thể của nghiên cứu là: (1) Đánh giá tiềm năng khai thác và sử dụng NLTT tại Quảng Ninh; (2) Đề xuất khu vực ưu tiên và giải pháp sử dụng hiệu quả nguồn NLTT phục vụ tăng trưởng xanh và phát triển bền vững của tỉnh. Phạm vi nghiên cứu bao gồm toàn bộ đất liền và vùng biển cách bờ 50 km của Quảng Ninh, với dữ liệu khí tượng từ 1961 đến 2018. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc hỗ trợ hoạch định chính sách, quy hoạch phát triển năng lượng tái tạo tại địa phương, góp phần giảm phát thải khí nhà kính và thúc đẩy kinh tế xanh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Lý thuyết năng lượng tái tạo: NLTT là năng lượng được khai thác từ các nguồn tự nhiên có khả năng tái tạo như nước, gió, ánh sáng mặt trời, địa nhiệt, sinh khối. Theo Luật Bảo vệ môi trường 2014, NLTT bao gồm năng lượng từ nước, gió, ánh sáng mặt trời, địa nhiệt, sóng biển, nhiên liệu sinh học và các nguồn khác có khả năng tái tạo.

  • Mô hình đánh giá tiềm năng năng lượng mặt trời và gió: Sử dụng mô hình bức xạ mặt trời (SolarGIS) kết hợp dữ liệu vệ tinh và mô hình khí tượng để tính toán bức xạ ngang toàn cầu (GHI) và mô hình phân bố mật độ năng lượng gió (Wind Power Density - WPD) dựa trên số liệu khí tượng dài hạn.

  • Phân tích SWOT: Phân tích điểm mạnh, điểm yếu, cơ hội và thách thức trong phát triển NLTT tại Quảng Ninh nhằm đề xuất các giải pháp phù hợp.

Các khái niệm chính bao gồm: tiềm năng lý thuyết NLTT (dựa trên điều kiện tự nhiên), tiềm năng kỹ thuật (bao gồm các yếu tố về quỹ đất, công nghệ), và các tiêu chí loại trừ vùng không phù hợp phát triển NLTT (độ dốc, độ cao, khoảng cách đến khu dân cư, khu bảo tồn, hạ tầng kỹ thuật).

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu khí tượng (1961-2018), bản đồ địa hình số độ cao (DEM) độ phân giải 30m, bản đồ sử dụng đất năm 2020, dữ liệu bức xạ mặt trời từ Ngân hàng Thế giới, dữ liệu tốc độ gió từ Global Wind Atlas, số liệu sản xuất điện và các dự án năng lượng tại Quảng Ninh.

  • Phương pháp phân tích: Sử dụng phần mềm GIS (ArcGIS 10.4) để xây dựng bản đồ vùng loại trừ theo các tiêu chí kỹ thuật và môi trường, từ đó xác định vùng khả dụng phát triển NLTT. Tính toán tiềm năng kỹ thuật NLMT dựa trên diện tích vùng khả dụng và suất tiêu hao đất 0,4 MWp/ha; tiềm năng NLĐG dựa trên diện tích vùng khả dụng và mật độ công suất 5 MW/km².

  • Phương pháp đánh giá SWOT: Thu thập và phân tích các yếu tố nội tại và môi trường bên ngoài ảnh hưởng đến phát triển NLTT tại Quảng Ninh.

  • Timeline nghiên cứu: Thực hiện từ tháng 8/2022 đến tháng 11/2023, trong đó thu thập và xử lý dữ liệu khí tượng, địa hình, sử dụng đất; xây dựng bản đồ và phân tích tiềm năng; đánh giá thực trạng và đề xuất giải pháp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Thực trạng sản xuất điện tại Quảng Ninh: Tỉnh sản xuất khoảng 39 tỷ kWh điện/năm, chiếm 16% tổng sản lượng điện cả nước. Tổng công suất các nhà máy điện hiện có là 5.643,6 MW, trong đó 99,97% là nhiệt điện than. Tốc độ tăng sản lượng điện giai đoạn 2010-2019 đạt hơn 55% mỗi năm, ổn định khoảng 35 tỷ kWh/năm giai đoạn 2019-2022.

  2. Tiềm năng năng lượng mặt trời: Lượng bức xạ ngang toàn cầu (GHI) tại Quảng Ninh dao động từ 1000 đến 1700 kWh/m²/năm, phù hợp cho phát triển NLMT. Sau khi loại trừ các vùng không phù hợp (đô thị, khu bảo tồn, đất rừng, độ dốc >15°, khoảng cách đến khu dân cư), diện tích khả dụng phát triển NLMT chiếm khoảng 40% diện tích tự nhiên tỉnh. Tiềm năng kỹ thuật NLMT ước tính đạt khoảng X MWp (theo tính toán dựa trên diện tích khả dụng và suất tiêu hao đất).

  3. Tiềm năng năng lượng gió: Tốc độ gió trung bình tại độ cao 100m dao động từ 6 đến 8,5 m/s, đặc biệt vùng ven biển có tiềm năng lớn. Sau khi áp dụng các tiêu chí loại trừ tương tự, diện tích khả dụng cho phát triển điện gió chiếm khoảng Y km². Tiềm năng kỹ thuật NLĐG ước tính đạt khoảng Z MW (dựa trên mật độ công suất 5 MW/km²).

  4. Chính sách và định hướng phát triển: Quảng Ninh đã có chủ trương phát triển điện gió ngoài khơi và trên bờ, đề xuất bổ sung 5.000 MW điện gió vào quy hoạch điện VIII giai đoạn 2021-2040. Tỉnh cũng cam kết chuyển đổi từ năng lượng "nâu" sang "xanh", ưu tiên phát triển NLTT và nâng cao hiệu suất các nhà máy nhiệt điện hiện có.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy Quảng Ninh có tiềm năng lớn để phát triển NLTT, đặc biệt là NLMT và NLĐG, phù hợp với xu hướng chuyển đổi năng lượng quốc gia và mục tiêu phát triển bền vững. Việc sử dụng GIS để xác định vùng khả dụng giúp đánh giá chi tiết và chính xác hơn so với dữ liệu toàn quốc, hỗ trợ quy hoạch phát triển năng lượng địa phương.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, tiềm năng NLTT của Quảng Ninh tương đối cao, nhưng việc khai thác còn hạn chế do thiếu các chính sách hỗ trợ cụ thể và hạ tầng kỹ thuật chưa đồng bộ. Việc áp dụng các tiêu chí loại trừ nghiêm ngặt đảm bảo bảo vệ môi trường và an ninh xã hội, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển các dự án NLTT quy mô lớn.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các bản đồ phân bố tiềm năng NLMT và NLĐG, biểu đồ sản lượng điện theo năm, bảng tổng hợp diện tích vùng khả dụng và tiềm năng kỹ thuật. Các kết quả này cung cấp cơ sở khoa học cho việc hoạch định chính sách và thu hút đầu tư phát triển NLTT tại Quảng Ninh.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Xây dựng và hoàn thiện quy hoạch phát triển NLTT chi tiết cấp tỉnh: Tập trung vào các khu vực ưu tiên phát triển NLMT và NLĐG dựa trên kết quả đánh giá vùng khả dụng, đảm bảo phù hợp với quy hoạch sử dụng đất và bảo vệ môi trường. Chủ thể thực hiện: Sở Công Thương Quảng Ninh, thời gian: 2024-2025.

  2. Đẩy mạnh đầu tư hạ tầng kỹ thuật và lưới điện thông minh: Nâng cấp hệ thống truyền tải, trạm biến áp để đáp ứng công suất NLTT tăng cao, giảm tổn thất điện năng và tăng tính ổn định. Chủ thể thực hiện: Tổng công ty Điện lực miền Bắc, thời gian: 2024-2028.

  3. Hoàn thiện cơ chế chính sách khuyến khích phát triển NLTT: Ban hành các chính sách ưu đãi về thuế, tín dụng, hỗ trợ kỹ thuật và thủ tục hành chính nhằm thu hút đầu tư trong và ngoài nước. Chủ thể thực hiện: UBND tỉnh, phối hợp Bộ Công Thương, thời gian: 2024-2026.

  4. Tăng cường nghiên cứu, đào tạo và nâng cao nhận thức cộng đồng: Đào tạo nguồn nhân lực chuyên môn về NLTT, tuyên truyền nâng cao nhận thức về lợi ích và hiệu quả của NLTT trong cộng đồng và doanh nghiệp. Chủ thể thực hiện: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, các tổ chức xã hội, thời gian: liên tục.

  5. Phát triển các dự án thí điểm và mô hình ứng dụng NLTT quy mô nhỏ: Khuyến khích phát triển điện mặt trời áp mái, điện gió nhỏ tại các khu dân cư, khu công nghiệp để tạo hiệu ứng lan tỏa. Chủ thể thực hiện: Doanh nghiệp, hộ gia đình, thời gian: 2024-2027.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý nhà nước về năng lượng và môi trường: Sở Công Thương, Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Quảng Ninh có thể sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy hoạch phát triển NLTT phù hợp với điều kiện địa phương.

  2. Các nhà đầu tư và doanh nghiệp năng lượng: Thông tin về tiềm năng NLTT và vùng ưu tiên phát triển giúp các nhà đầu tư lựa chọn dự án phù hợp, giảm thiểu rủi ro và tối ưu hóa hiệu quả đầu tư.

  3. Các tổ chức nghiên cứu và đào tạo: Trường đại học, viện nghiên cứu có thể khai thác dữ liệu và phương pháp nghiên cứu để phát triển các đề tài tiếp theo, đào tạo nguồn nhân lực chuyên sâu về NLTT.

  4. Cộng đồng dân cư và các tổ chức xã hội: Nâng cao nhận thức về lợi ích của NLTT, khuyến khích sử dụng năng lượng sạch, góp phần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững địa phương.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao Quảng Ninh lại có tiềm năng lớn về năng lượng tái tạo?
    Quảng Ninh có vị trí địa lý ven biển với đường bờ biển dài 250 km, lượng bức xạ mặt trời trung bình 1000-1700 giờ/năm và tốc độ gió trung bình 6-8,5 m/s, tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển NLMT và NLĐG.

  2. Tiềm năng kỹ thuật năng lượng mặt trời và gió được đánh giá như thế nào?
    Tiềm năng kỹ thuật được tính dựa trên diện tích vùng khả dụng sau khi loại trừ các khu vực không phù hợp (đô thị, rừng, khu bảo tồn, độ dốc lớn), kết hợp với suất tiêu hao đất (0,4 MWp/ha cho NLMT) và mật độ công suất (5 MW/km² cho NLĐG).

  3. Những thách thức chính trong phát triển NLTT tại Quảng Ninh là gì?
    Bao gồm hạn chế về hạ tầng kỹ thuật, thiếu chính sách hỗ trợ cụ thể, chi phí đầu tư ban đầu cao, và cần cân nhắc bảo vệ môi trường, đa dạng sinh học và an ninh xã hội.

  4. Chính sách hiện tại của Quảng Ninh về phát triển NLTT ra sao?
    Tỉnh đã có chủ trương phát triển điện gió ngoài khơi và trên bờ, đề xuất bổ sung 5.000 MW điện gió vào quy hoạch điện VIII, đồng thời ưu tiên chuyển đổi từ năng lượng than sang năng lượng sạch, thân thiện môi trường.

  5. Làm thế nào để cộng đồng và doanh nghiệp tham gia phát triển NLTT?
    Thông qua các chương trình đào tạo, tuyên truyền nâng cao nhận thức, hỗ trợ kỹ thuật và tài chính, khuyến khích lắp đặt điện mặt trời áp mái, điện gió nhỏ, góp phần giảm phát thải và tiết kiệm năng lượng.

Kết luận

  • Quảng Ninh sở hữu tiềm năng lớn về năng lượng mặt trời và năng lượng gió, phù hợp với xu hướng phát triển năng lượng sạch và bền vững.
  • Thực trạng sản xuất điện hiện nay chủ yếu dựa vào nhiệt điện than, cần chuyển đổi mạnh mẽ sang NLTT để giảm phát thải và bảo vệ môi trường.
  • Phương pháp đánh giá tiềm năng kỹ thuật kết hợp GIS và các tiêu chí loại trừ giúp xác định chính xác vùng khả dụng phát triển NLTT.
  • Các chính sách và giải pháp đề xuất nhằm thúc đẩy phát triển NLTT, nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên và đảm bảo an ninh năng lượng tỉnh Quảng Ninh.
  • Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học quan trọng cho hoạch định chiến lược phát triển năng lượng tái tạo tại Quảng Ninh trong giai đoạn 2024-2030 và tầm nhìn đến 2050.

Hành động tiếp theo: Khuyến nghị các cơ quan chức năng và nhà đầu tư triển khai quy hoạch chi tiết, đầu tư hạ tầng kỹ thuật, hoàn thiện chính sách hỗ trợ và tăng cường đào tạo nguồn nhân lực để hiện thực hóa tiềm năng NLTT của Quảng Ninh.