Chương 1: Máy phát điện gió nguồn đôi 1. Tình hình phát triển năng lượng gió trong nước Trước những thách thức về tình trạng thiếu điện và ứng phó hiệu quả với biến đổi khí hậu trong những năm tiếp theo thì kế hoạch phát triển “Điện Xanh” từ các nguồn năng lượng tái tạo là một giải pháp khả thi nhằm đảm bảo an ninh năng lượng và bảo vệ môi trường. Gần đây, chính phủ Việt Nam đã xác định rõ các mục tiêu trong định hướng phát triển dạng “Điện Xanh” này. Trong đó, năng lượng gió được xem như là một lĩnh vực trọng tâm, do Việt Nam được xem là nước có giàu tiềm năng nhất trong khu vực Đông Nam Á.
Tiềm năng năng lượng gió Một số nghiên cứu đánh giá cho thấy Việt Nam có tiềm năng gió để phát triển các dự án điện gió với quy mô lớn là rất khả thi. Bản đồ tiềm năng gió của Ngân hàng Thế giới (World Bank, 2001) được xây dựng cho bốn nước trong khu vực Đông Nam Á (gồm: Việt Nam, Cam-pu-chia, Lào, và Thái Lan) dựa trên phương pháp mô phỏng bằng mô hình số trị khí quyển (Bảng 1. Theo kết quả từ bản đồ năng lượng gió này, tiềm năng năng lượng gió của Việt Nam là lớn nhất so với các nước khác trong khu vực, với tiềm năng năng lượng gió lý thuyết lên đến 513.Những khu vực được hứa hẹn có tiềm năng lớn trên toàn lãnh thổ là khu vực ven biển và cao nguyên miền nam Trung Bộ và Nam Bộ. Tuy nhiên, các kết quả môphỏng này được đánh giá là khá khác biệt so với kết quả tính toán dựa trên số liệu quan trắc của EVN, sự khác biệt này có thể là do sai số tính toán mô phỏng.1: Tiềm năng năng lượng gió ở Đông Nam Á [8] Năm 2007, EVN cũng đã tiến hành nghiên cứu đánh giá tiềm năng gió, xác định các vùng thích hợp cho phát triển điện gió trên toàn lãnh thổ với công suất kỹ thuật 1.
Trong đó miền Trung Bộ được xem là có tiềm năng gió lớn nhất cả nước với khoảng 880 MW tập trung ở hai tỉnh Quảng Bình và Bình Định, tiếp đến vùng có tiềm năng thứ hai là miền Nam Trung Bộ với công suất khoảng 855 MW, tập trung ở hai tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận. Ngoài ra, Bộ Công thương và Ngân hàng Thế giới (2010) đã tiến hành cập nhật thêm số liệu quan trắc (đo gió ở 3 điểm) vào bản đồ tiềm năng gió ở độ cao 80 m cho Việt Nam. Kết quả cho thấy tiềm năng năng lượng gió ở độ cao 80 m so với bề mặt đất là trên 2. Cho đến nay chưa có một nghiên cứu đánh giá tiềm năng gió cho riêng Việt Nam một cách sâu rộng do thiếu số liệu quan trắc phục vụ phát triển điện gió.
Gần đây, trong khuôn khổ hợp tác giữa Bộ Công thương (MoIT) và Dự án Năng lượng Gió GIZ (Hợp tác Phát triển Đức GIZ) (gọi tắt, Dự án Năng lượng Gió GIZ/MoIT)[9], một chương trình đo gió tại 10 điểm trên độ cao 80m đang được tiến hành tại các tỉnh cao nguyên và duyên hải Trung Bộ (đo ở 3 độ cao 80, 60, và 40 m so với bề mặt đất). Áp dụng các tiêu chuẩn IEC 61400-12 trong suốt quá trình đo gió, dự án này được mong đợi sẽ cung cấp dữ liệu gió có tính đại diện cho các vùng có tiềm năng gió của Việt Nam để phục vụ cho phát triển điện gió trong thời gian tới. Ngoài ra, các báo cáo về quy trình và tiêu chuẩn lắp đặt cột đo gió cũng đang được hoàn thiện và sẽ là tài liệu tham khảo hữu ích cho các nhà phát triển điện gió nói chung. Các dự án điện gió hiện nay Cho đến nay, có khoảng 48 dự án điện gió đã đăng ký trên toàn bộ lãnh thổ Việt Nam, tập trung chủ yếu ở các tỉnh miền Trung và Nam bộ, với tổng công suất đăng ký gần 5.000 MW, quy mô công suất của các dự án từ 6 MW đến 250 MW.
Tuy nhiên, hiện nay do suất đầu tư của dự án điện gió vẫn còn khá cao, trong khi giá mua điện gió là khá thấp 1.614 đồng/ kWh (tương đương khoảng 7,8 UScents/ kWh) theo Quyết định số 37/2011/QĐ- TTg12, cao hơn 310 đồng/ kWh so với mức giá điện bình quân hiện nay là 1.304 đồng/ kWh, được xem là chưa hấp dẫn các nhà đầu tư điện gió trong và ngoài nước. Do vậy, cho đến nay mới chỉ duy nhất một dự án điện gió ở Xã Bình Thạnh, huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận là hoàn thiện giai đoạn 1 (dự kiến nâng tổng công suất lên 120 MW trong giai đoạn 2 từ 2011 đến 2015), với công suất lắp đặt 30 MW (20 tuabin gió x 1,5 MW mỗi tuabin).Chủ đầu tư dự án là Công ty Cổ phần Năng lượng Tái tạo Việt Nam (Vietnam Renewable Energy Joint Stock Company – REVN). Tổng mức đầu tư của dự án lên đến 1.500 tỷ đồng (tương đương khoảng 75 triệu USD), các thiết bị tuabin gió sử dụng của Công ty Fuhrlaender Đức. Dự án chính thức được nối lên lưới điện quốc gia vào tháng 3 năm 2011.
Theo nguồn tin nội bộ, sản lượng điện gió năm 2011 đạt khoảng 79.Trên đảo Phú Quý, tỉnh Bình Thuận, dự án điện gió kết hợp với máy phát điện diesel (wind-diesel hybrid system), của Tổng Công ty Điện lực Dầu khí, thuộc Tập đoàn Dầu khí Việt Nam (Petro Vietnam), có tổng công suất là 9 MW (gồm 3 tuabin gió x 2 MW mỗi tuabin + 6 máy phát diesel x 1,5 MW mỗi máy phát) đã lắp đặt xong và đang trong giai đoạn nối lưới. Dự án điện gió Tuy Phong, Bình Thuận của công ty REVN 5 Các tuabin gió sử dụng của hãng Vestas, Đan Mạch. Giá bán điện đang đề xuất thông qua hợp đồng mua bán điện với giá 13 US cents/kWh. Giá mua điện này được đánh giá là hấp dẫn do đặc thù dự án ở ngoài đảo.
Tương tự, một dự án điện gió ở Côn Đảo, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu do Công ty EAB CHLB Đức làm chủ đầu tư, giá bán điện thoả thuận là 25 UScents/kWh. Dự án đang chuẩn bị tiến hành xây dựng. Tại tỉnh Bạc Liêu, vùng đồng bằng Sông Cửu Long một dự án điện gió khác thuộc công ty TNHH Thương mại và Dịch vụ Công Lý cũng đang trong giai đoạn lắp đặt các tuabin gió (1 tuabin gió đã được lắp đặt) với công suất 16 MW trong giai đoạn đầu (10 tuabin gió x 1,6 MW mỗi tuabin của hãng GE Mỹ). Dự kiến trong giai đoạn 2 của dự án công suất sẽ nâng lên 120 MW (từ năm 2012 đến đầu năm 2014).
Ngoài ra, các dự án khác đang trong các giai đoạn tiến độ khác nhau của dự án và danh sách các dự án điện gió đang vận hành và đăng ký ở Việt Nam. Các nhà cung cấp thiết bị điện gió ở Việt Nam Thị trường cung cấp tuabin gió ở Việt Nam: ngoài một số các nhà cung cấp đã góp mặt trong các dự án như Fuhrlaender (CHLB Đức), Vestas (Đan Mạch), và GE (Mỹ), còn có các nhà cung cấp khác cũng đang thể hiện sự quan tâm đến thị trường Việt Nam như Gamesa (Tây Ban Nha), Nordex (CHLB Đức), IMPSA (Agentina), Sany, Shanghai Electric và Gold Wind (Trung Quốc)…Một tín hiệu đáng mừng cho thị trường điện gió Việt Nam, đó là sự góp mặt của một số nhà máy sản xuất tuabin gió và cột cho tuabin gió (wind tower) như: Tập đoàn GE Mỹ có nhà máy sản xuất máy phát cho tuabin gió đặt tại khu công nghiệp Nomura, thành phố Hải Phòng (vốn đầu tư lên tới 61 triệu USD); Công ty Fuhrlaender Đức cũng đang dự định xây dựng nhà máy sản xuất tuabin gió ở Bình Thuận (vốn đầu tư là 25 triệu USD); Công ty TNHH CS Wind Tower14 (100% vốn đầu tư của Hàn Quốc) ở khu công nghiệp Phú Mỹ 1, huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu, đang sản xuất và xuất khẩu tháp gió. Công ty TNHH Công nghiệp Nặng VINA HALLA15 (100% vốn đầu tư của Hàn Quốc) ở khu công nghiệp Mỹ Xuân B1, huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu. Năng lực sản xuất hàng năm của công ty là khoảng 400 tháp gió và được xuất khẩu đi các thị trường như Hàn Quốc, Nhật Bản, Ý, Bỉ, Brazil, Hoa Kỳ, cung cấp cho các dự án ở Hàn Quốc, Ả Rập Saudi, Ai Cập, Indonesia, Philippines, Hoa Kỳ, và Việt Nam; Công ty TNHH một thành viên tháp UBI16 (UBI Tower Sole Membe Co.; 100% vốn của Việt Nam) đặt ở xã Kim Xuyên, huyện Kim Thành, tỉnh 6 Hải Dương.
Năng lực sản xuất hàng năm của công ty là 300 cột tháp và được xuất khẩu ra các thị trường Đức (15 cột tháp năm 2011), Ấn Độ (35 cột tháp năm 2010 và 125 cột tháp năm 2011) và các nước khác. Kỹ thuật hiện tại của tuabin gió Hệ thống chuyển đổi năng lượng gió có thể chia thành loại phụ thuộc vào kéo động lực và loại nâng động lực. Vùng Persian (hay Trung Quốc) sớm sử dụng cánh quạt trục đứng theo quy tắc kéo. Tuy nhiên, thiết bị loại kéo có hệ số công suất rất thấp, với giá trị max đạt khoảng 0,16.
Tuabin gió hiện đại dựa trên ưu thế của quy tắc nâng. Thiết bị loại nâng dùng cánh máy bay (cánh) tương tác với hướng gió đang tới. Lực là kết quả từ thân máy bay tương tác với dòng không khí lưu chuyển bao gồm không chỉ có thành phần lực kéo theo hướng trực tiếp dòng lưu chuyển mà còn có thành phần lực vuông góc với hướng kéo: lực nâng. Lực nâng là một bội số của lực kéo và do đó liên quan đến năng lượng quay rotor.
Theo định nghĩa, nó vuông góc với hướng dòng khí lưu chuyển có nghĩa bị chắn bởi cánh rotor và thông qua lực đòn bẩy của rotor, nó là nguyên nhân gây momen quay cần thiết. Tuabin gió theo nguyên tắc nâng động lực có thể chia dựa theo hướng của trục quay thành loại tuabin trục ngang và trục đứng. Tuabin trục đứng nổi tiếng là tuabin Darrieus sau khi kĩ sư người Pháp phát minh ra chúng trong những năm 1920, sử dụng trục đứng thông thường hơi cong, cánh máy bay đối xứng. Tuabin Darrieus có ưu điểm là chúng có thể hoạt động độc lập hướng gió, hộp số và cơ cấu máy phát có thể đặt dưới đất.
Moment quay lớn với cải tiến, không có khả năng tự vận hành tốt như thành phần hạn chế cho bộ đìều tốc khi sức gió lớn, đây là nhược điểm lớn. Tuabin trục đứng được phát triển và thương mại sản xuất trong những năm 1970 cho đến cuối những năm 1980, Tuabin gió trục đứng lớn nhất được lắp đặt ở Canada – Ecole C có công suất 4200 kW.
