CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN GIÓ 1. GIÓ VÀ NĂNG LƯỢNG GIÓ 1. Sự hình thành gió Bức xạ Mặt Trời chiếu xuống bề mặt Trái Đất không đồng đều làm cho bầu khí quyển, nước và không khí nóng không đều nhau. Một nửa bề mặt của Trái Đất, mặt ban đêm, bị che khuất không nhận được bức xạ của Mặt Trời và thêm vào đó là bức xạ Mặt Trời ở các vùng gần xích đạo nhiều hơn là ở các cực, do đó có sự khác nhau về nhiệt độ và vì thế là khác nhau về áp suất mà không khí giữa xích đạo và 2 cực cũng như không khí giữa mặt ban ngày và mặt ban đêm của Trái Đất di động tạo thành gió.
Trái Đất quay tròn cũng góp phần vào việc làm xoáy không khí và vì trục quay của Trái Đất nghiêng đi (so với mặt phẳng do quỹ đạo Trái Đất tạo thành khi quay quanh Mặt Trời) nên cũng tạo thành các dòng không khí theo mùa. Bản đồ vận tốc gió theo mùa do bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng Coriolis được tạo thành từ sự quay quanh trục của Trái Đất nên không khí đi từ vùng áp cao đến vùng áp thấp không chuyển động thẳng mà tạo thành các cơn gió xoáy có chiều xoáy khác nhau giữa Bắc bán cầu và Nam bán cầu. Nếu nhìn từ vũ trụ thì trên Bắc bán cầu không khí di chuyển vào một vùng áp thấp ngược với chiều kim đồng hồ và ra khỏi một vùng áp cao theo chiều kim đồng hồ. Trên Nam bán cầu thì chiều hướng ngược lại.
Ngoài các yếu tố có tính toàn cầu trên, gió cũng bị ảnh hưởng bởi địa hình tại từng địa phương. Do nước và đất có nhiệt dung khác nhau nên ban ngày đất nóng lên nhanh hơn nước, tạo nên khác biệt về áp suất và vì thế có gió thổi từ biển hay hồ vào đất liền. Vào ban đêm đất liền nguội đi nhanh hơn nước và hiệu ứng này xảy ra theo chiều ngược lại. Tiềm năng năng lượng gió ở Việt Nam Trong năm 2001, Ngân hàng thế giới tài trợ xây dựng bản đồ gió cho 4 nước (Campuchia, Lào, Thái Lan và Việt Nam), nhằm hỗ trợ phát triển năng lượng gió cho khu vực.
Bản nghiên cứu này, với dữ liệu gió lấy từ trạm khí tượng thủy văn cùng với dữ liệu lấy từ mô hình MesoMap, đưa ra ước tính sơ bộ về tiềm năng gió ở Việt Nam tại độ cao 65m và 30m cách mặt đất, tương ứng với độ cao trục của các turbine gió nối lưới cỡ lớn và turbin gió nhỏ được lắp đặt ở những vùng có lưới mini độc lập. Dữ liệu 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com khí tượng thủy văn do Viện Khí tượng và Thủy văn quốc gia Việt Nam (VNHM) và Cục quản lý Hải dương học và Khí tượng quốc gia Mỹ (NOAA) cung cấp. NOAA, từ năm 1994 đã có kết nối với 24 trạm khí tượng thủy văn ở Việt Nam để thu nhập dữ liệu thủy văn. Nghiên cứu của Ngân hàng thế giới chỉ ra rằng, Việt Nam là nước có tiềm năng gió lớn nhất trong 4 nước trong khu vực: hơn 39% tổng diện tích của Việt Nam được ước tính là có tốc độ gió trung bình hàng năm lớn hơn 6m/s ở độ cao 65m, tương đương với tổng công suất 512GW.
Đặc biệt, hơn 8% diện tích Việt Nam được xếp hạng có tiềm năng gió rất tốt. 1: Tiềm năng gió của Việt Nam ở độc cao 65m (Nguồn: TrueWind Solutions, 2000. Bản đồ tài nguyên gió Đông Nam Á) Tốc độ gió Thấp Trung bình Tương đối cao Cao Rất cao trung bình <6m/s 6-7m/s 7-8m/s 8-9m/s >9m/s Diện tích 197.748 452 (MW) Tuy nhiên, bản đồ gió của Ngân hàng thế giới được nhiều chuyên gia đánh giá là quá lạc quan và có thể mắc một số lỗi trầm trọng do tiềm năng gió được đánh giá dựa trên chương trình mô phỏng. Thực vậy, so sánh các số liệu đo gió thực tế do Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) thực hiện nhìn chung thấp hơn nhiều so với số liệu tương ứng từ bản đồ gió của Ngân hàng Thế giới.
Nghiên cứu của EVN về “Đánh giá tài nguyên gió cho sản xuất điện” là nghiên cứu chính thức đầu tiên về tài nguyên năng lượng gió của Việt Nam. Theo đó, dữ liệu gió sẽ được đo đạc cho một số điểm lựa chọn. Sau đó sẽ ngoại suy lên thành dữ liệu gió mang tính đại diện khu vực, bằng cách lược bỏ tác động của độ nhám bề mặt, sự che khuất do các vật thể như toàn nhà và sự ảnh hưởng do địa hình. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Dữ liệu gió mang tính khu vực này sau đó được sử dụng để tính toán dữ liệu gió tại điểm khác bằng cách áp dụng quy trình tương tự, nhưng theo chiều ngược lại.
Trên cơ sở dữ liệu đó, đề án còn xem xét đến các yếu tố ảnh hưởng (khoảng cách đấu nối với hệ thống điện, địa hình, khả năng vận chuyển thiết bị, sự chấp nhận của cộng đồng và các vấn đề liên quan đến sử dụng đất và môi trường…). Bằng các làm như vậy, nghiên cứu đã xác định được các điểm thích hợp cho sản xuất điện gió, tương đương với công suất 1. Miền Trung có tiềm năng gió lớn nhất, với 880MW tập trung chủ yếu tại tỉnh Quảng Bình và Bình Định, tiếp đến là miền Nam, với 2 tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận. 2: Tiềm năng kỹ thuật năng lượng gió tại Việt Nam tính tại các địa điểm có vận tốc trung bình hằng năm tương đương hoặc lớn hon 6m/s ở độ cáo 60m so với mặt đất (Nguồn: EVN) STT Khu vực Tiềm năng kỹ thuật (MW) 1 Miền Bắc 50 2 Miền Trung 880 3 Miền Nam 855 Tổng cộng 1.785 Tuy nhiên, việc tính toán của EVN chưa được hoàn thành do quy mô của dự án cũng như nguyên tắc tập trung vào các tỉnh duyên hải miền Trung.
Như vậy, hoàn toàn có khẳ năng là nhiều vị trí có tiềm năng gió tốt, chưa được phát hiện và do vậy cần phải có các nghiên cứu sâu rộng hơn để có được bức tranh đầy đủ hơn về tiềm năng năng lượng gió của Việt Nam. Năm 2007, Bộ Công Thương với sự hỗ trợ của Ngân hàng thế giới đã tiến hành đo gió tại 3 điểm, góp phần vào xác định tiềm năng gió của Việt Nam. Chương trình được từ vấn quốc tế AWS TruePower và GPCo phối hợp với công ty Tư vấn Điện 3 (PECC3) tiến hành trong 2 năm. Kết quả đo đạc này và các số liệu khác đã được Bộ Công Thương sử dụng để cập nhật Atlas gió cho Việt Nam, đơn vụ thực hiện là AWS TruePower-tiền thân là TrueWind Solutions - cũng là đơn vị xây dựng Atlas gió cho 4 quốc gia, trong Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com đó có Việt Nam năm 2001.
So sánh với kết quả nghiên cứu cũ, kết quả đánh giá này thận trọng hơn nhiều. 3: Tóm lược tiềm năng năng lượng gió tại độ cao 80m theo Atlas gió mới (Nguồn: AWS TruePower, 2011. Wind resource atlast of Vietnam) Tốc độ gió trung <4m/s 4-5m/s 5-6m/s 6-7m/s 7-8m/s 8-9m/s >9m/s bình Diện tích 95.202 200 10 (MW) Dự án năng lượng gió GIZ/MOIT, với trọng tâm là xây dựng khung chính sách và hỗ trợ kỹ thuật cho điện gió nối lưới gần đây cũng quyết định bổ sung ngân sách để tiến hành đánh giá tiềm năng gió. Theo đó, 13 địa điểm sẽ được lựa chọn để đo gió trong vòng ít nhất 1 năm.
Ba cột đo gió hiện có của Bộ Công Thương sẽ được tái sử dụng cho chương trình đo đạc này. Dự án cũng xem xét tới xây dựng Atlas gió khu chương trình khảo sát kết thúc. Với mục tiêu tạo điều kiện và cơ chế tối đa cho việc phát triển năng lượng tái tạo, đặc biệt là nguồn điện gió có tiềm năng và khả năng khai thác lớn nhất. Thủ tướng Chính phủ đã ban hành Quyết định số: 37/QĐ-TTg, ngày 29/6/2011, về cơ chế hỗ trợ phát triển các dự án điện gió tại Việt Nam, trong đó yêu cầu cần thiết phải thiết lập quy hoạch phát triển điện gió cấp quốc gia và các tỉnh có tiềm năng phát triển điện gió.
Một trong các nhiệm vụ của công tác lập quy hoạch là phải đánh giá được tiềm năng lý thuyết, tiềm năng kỹ thuật của nguồn điện gió. Tuy nhiên, cũng như trường hợp của nhiều nước đang phát triển, việc đánh giá tiềm năng gió với độ tin cậy cao tại Việt Nam chưa được tiến hành, mặc dù đã có những đánh giá ban đầu của các tổ chức, đơn vị ở các mức độ khác nhau về tiềm năng năng lượng gió của Việt Nam. Một số tổ chức đã đưa ra ước tính của riêng mình dựa trên tình hình phát triển thực tế ở các địa phương, với mức công suất dao động trong khoảng 10. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.
Điện gió Điện gió hay phong điện là sử dụng thiết bị biến đổi năng lượng gió thành điện năng, nguồn điện năng này được cung cấp cho các phụ tải điện cục bộ hoặc hòa vào lưới điện quốc gia. Có thể coi điện gió là là một trong những nguồn năng lượng sạch và vô hạn. Tuy nhiên, đầu tư ban đầu cho điện gió lại khá cao. Nếu tính về giá trị trước mắt, việc trang bị số lượng lớn tua-bin gió phải chi phí tới vài triệu USD/megawatt, có thể so sánh với những nhà máy nhiệt điện mới.
Hơn nữa, gió không thổi thường xuyên. Trong thực tế, những tua-bin gió thường chỉ sinh điện khoảng 30% thời gian, vì vậy nó mất nhiều thời gian hơn trong việc thu hồi vốn xây dựng cơ bản. Theo ước tính mới nhất của Bộ Năng lượng Mỹ (DOE), cùng với sự khích lệ của chính phủ và các chi phí bảo dưỡng tua-bin gió vốn có tuổi thọ tới 20 năm, xem ra giá thành năng lượng gió hiện nay vô cùng rẻ - khoảng 4 cent/KWh. Thậm chí, ông Andrew Karsner, Thứ trưởng phụ trách Năng lượng tái tạo quốc gia Mỹ, cho rằng với nguồn “nguyên liệu vô tận” của thiên nhiên, tương lai gần, người ta có thể sản xuất điện từ gió với mức chi phí không quá nửa cent cho mỗi kWh.