CHƯƠNG I: NHỮNG VẤN ĐỀ LÝ LUẬN VÀ PHÁP LÝ CƠ BẢN VỀ ĐIỆN GIÓ NGOÀI KHƠI Trong chương này sẽ giới thiệu các khái niệm và lý thuyết cơ bản liên quan đến phát triển và ứng dụng điện gió ngoài khơi cả ở Việt Nam và trên toàn cầu, trong đó sẽ nói sơ qua về mục tiêu chính của đề tài là Đài Loan. Trong chương sẽ nhấn mạnh tầm quan trọng của điện gió ngoài khơi trong việc cung cấp năng lượng tái tạo, giảm khí thải carbon và đóng góp vào việc đảm bảo an ninh năng lượng. Có ba mục đích chính sẽ được nhắc đến trong chương: Đầu tiên, chương sẽ giới thiệu về điện gió ngoài khơi như là một hình thức năng lượng tái tạo phát triển nhanh chóng trên toàn cầu. Đánh giá sự phát triển của công nghệ tuabin gió ngoài khơi với việc tạo ra khả năng khai thác nguồn gió mạnh và ổn định trên biển và tiềm năng lớn để đáp ứng nhu cầu năng lượng sạch của các quốc gia trên thế giới.
Tiếp theo, chương sẽ trình bày về lợi ích của điện gió ngoài khơi, bao gồm việc giảm phát thải khí nhà kính, đóng góp vào an ninh năng lượng và tạo ra cơ hội việc làm. Sự phát triển của điện gió ngoài khơi cũng góp phần vào việc định hình cơ cấu năng lượng và sự chuyển đổi sang nguồn năng lượng tái tạo trong tương lai. Cuối cùng, chương cũng sẽ đưa ra một cái nhìn tổng quan về các khung hình pháp lý quốc tế điều chỉnh cho nghành năng lượng điện gió ngoài khơi cũng như những phân tích dưới góc độ của nhóm tác giả về vấn đề này từ đó rút ra được những kinh nghiệm từ các bộ máy pháp lý quốc tế này, áp dụng và tận dụng triệt để nhằm thúc đẩy sự phát triển bền vững của điện gió ngoài khơi ở Việt Nam trong tương lai. Khái niệm cơ bản về điện gió ngoài khơi 1.
Khái niệm về gió và năng lượng điện gió Gió là một nguồn tài nguyên vô hạn trên trái đất, dễ dàng cho con người khai thác và sử dụng13. Trong xu hướng sử dụng nguồn năng lượng tái tạo và không gây ô nhiễm môi trường của các nước trên thế giới nói chung và của Việt Nam nói riêng, các nguồn nguyên liệu hóa thạch ngày càng cạn kiệt, giá cả của các nguồn nguyên liệu không ổn định, việc 13 (Hau, 2013) The wind resource. Wind Turbines: Fundamentals, Technologies, Application, Economics, 505-547. 10 phát triển và định hướng ra những nguồn năng lượng mới là mối quan tâm hàng đầu hiện nay.
Năng lượng điện gió là một nguồn năng lượng tái tạo được tạo ra từ sự biến đổi của sức gió thành điện14. Nó được coi là một hình thức sạch và phát triển bền vững của lĩnh vực năng lượng sạch, năng lượng điện gió đã trở thành một phần quan trọng trong hệ thống phát điện toàn cầu15. Năng lượng điện gió còn được xem là một thị trường nguyên liệu mới, đáp ứng đủ các yêu cầu để có thể đưa vào áp dụng ở nhiều nơi trên thế giới, trong đó Việt Nam cũng là nước đang quan tâm. Để hiểu hơn về năng lượng điện gió, nguyên tắc hoạt động của năng lượng điện gió được tạo ra khi các cánh quạt của cánh đồng gió (wind turbine) bắt gió và chuyển động16.
Sự chuyển động này sẽ tạo ra một lực xoắn trên cánh đồng gió, biến đổi năng lượng cơ học thành năng lượng điện thông qua một máy phát điện. Đây là kết quả của sự chuyển động của không khí do chênh lệch áp suất khí quyển, gió di chuyển từ nơi có áp suất cao đến nơi có áp suất thấp, áp suất khí quyển càng cao thì gió càng mạnh 17. Các tua bin và cánh quạt, được đặt trên đất liền hoặc trên biển, được thiết kế để khai thác động năng của không khí một cách tối ưu nhất để chuyển hóa thành điện năng sau đó đưa vào sử dụng18. Các công nghệ năng lượng gió ngoài khơi và trên bờ đã luôn được phát triển và cải tiến về kỹ thuật trong những thập kỷ gần đây, đặc biệt là ở thị trường Châu Âu 19 và các thị trường Châu Á, cụ thể là Đài Loan20 , với mục đích là hướng đến việc tối đa hóa lượng điện được sản xuất ra bởi các trang trại gió.
Tiếp đến, cấu tạo của các tua bin gió 21 và cánh đồng gió. Cánh đồng gió bao gồm các cánh quạt được gắn vào một trục chính. Khi gió thổi qua cánh quạt, chúng quay và chuyển động trục chính để tạo ra năng lượng 14 Johnson, G. Wind energy systems (pp.
Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall. Wind energy generation: modelling and control. John Wiley & Sons. 17 (Do, 2017) Maximum power point tracking and output power control on pressure coupling wind energy conversion system.
IEEE transactions on Industrial Electronics, 65(2), 1316-1324. 18 (Şahin, 2006) Thermodynamic analysis of wind energy. International Journal of Energy Research, 30(8), 553-566. Development of wind energy market in the European Union.
Wind energy potential assessment for the offshore areas of Taiwan west coast and Penghu Archipelago. Renewable Energy, 67, 237-241 21 (Burton, T. Wind energy handbook. John Wiley & Sons 11 điện.Cánh quạt thường được làm từ các vật liệu như composite sơi thủy tinh 22 hoặc sợi carbon23 để đảm bảo độ bền và độ nhẹ.
Mặt bằng chung, hiệu suất của mỗi tuabin gió là như nhau, nhưng theo thông tin và dữ liệu thống kê được thì hiệu suất của cánh đồng gió thường được đo bằng tỉ lệ giữa công suất thực tế và công suất tối đa mà nó có thể tạo ra 24. Bên cạnh đó, các yếu tố để cấu thành năng lượng gió như vị trí địa lí, tốc độ gió của trang trại gió và kích thước cánh quạt cũng có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống điện công nghiệp, nông nghiệp và gia đình. Nó có thể được triển khai trên đất liền (Onshore) hoặc ngoài khơi (Offshore), tùy thuộc vào điều kiện của từng quốc gia, từng địa phương và trình độ công nghệ. Tóm lại, năng lượng điện gió đóng vai trò quan trọng trong việc đa dạng hóa nguồn cung cấp năng lượng và giảm tác động tiêu cực lên môi trường.
Việc nâng cao công nghệ đầu tư trong lĩnh vực này đang giúp tăng cường khả năng sử dụng năng lượng điện gió trên toàn cầu. Hoàn cảnh ra đời và khái niệm điện gió ngoài khơi. Sau cuộc khủng hoảng dầu mỏ những năm 197325, thị trường đã thúc đẩy nhu cầu về các nguồn năng lượng đa dạng, các nhà nghiên cứu và kỹ sư đã bắt đầu xem xét các cách để tối ưu hóa các hệ thống năng lượng gió trên bờ hiện có trong những năm 1980 và đầu những năm 90. Năng lượng gió lúc này đã có những tiến bộ nhảy vọt kể từ khi trang trại gió đầu tiên Vindeby được xây dựng ở Đan Mạch.
Trang trại gió đó đã cung cấp nguồn năng lượng cho 2.200 hộ gia đình. Với tổng công suất là 5MW. Trong vòng 10 năm kể từ khi trang trạng gió ngoài khơi Vindeby được lắp đặt năm 1991, tốc độ phát triển và hình thành các trang trại điện gió ngoài khơi vẫn còn khá chậm, chỉ có thêm một số trang trại gió ngoài khơi ở Đan Mạch, Thụy Điển, Hà Lan và Vương Quốc Anh với công suất lớn 22 (Bechly, 1997) Structural design of a composite wind turbine blade using finite element analysis. , 2019) Optimized carbon fiber composites in wind turbine blade design (No.
Sandia National Lab.(SNL-NM), Albuquerque, NM (United States); Oak Ridge National Lab. A review of full-scale wind-field measurements of the wind-turbine wake effect and a measurement of the wake-interaction effect. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 132, 110042.vn/the-gioi/ho-so/nhin-lai-cuoc-khung-hoang-dau-mo-nam-1973-post929857.vov] (accessed 24/05/2023) 12 nhất khoảng 40MW. Các trang trại gió ngoài khơi xây dựng lần đầu tương đối “đơn giản”, những tua bin sẽ được lắp đặt trên các nền móng bê tông được xây dựng tại các vùng nước nông gần bờ, mặc dù không ở quy mô công nghiệp theo bất kỳ tiêu chuẩn nào nhưng các trang trại gió ngoài khơi đầu tiên đã cung cấp nhiều kiến thức và kinh nghiệm quý giá để các nước khác có thể tiếp cận dễ dàng và phát triển thêm tính năng và hiệu suất cho các công trình điện gió sau.
Kể từ khi điện gió ngoài khơi được xây dựng và phát triển, cùng với nhiều loại năng lượng khác, điện gió vẫn phát triển một cách nhanh chóng, các tua bin gió ngày nay có công suất cao hơn gấp 17 lần so với các máy được lắp ở Vindeby vào thời gian đầu và thậm chí các tua bin có công suất cao hơn, tiết kiệm nguyên liệu sản xuất hơn vẫn đang được nghiên cứu và phát triển để có thể đưa vào áp dụng trong tương lai. “Mặc dù không ở quy mô công nghiệp theo bất kỳ tiêu chuẩn nào, nhưng các trang trại gió ngoài khơi đầu tiên đã cung cấp những kiến thức quý giá. Về cơ bản, các dự án đã chứng minh tính khả thi của khái niệm năng lượng gió ngoài khơi, mặc dù khó lắp đặt và tiếp cận hơn. Một số trang trại gió ban đầu đã gây bất ngờ tích cực bằng cách sản xuất nhiều năng lượng hơn dự kiến.
Điều này, cùng với mối quan tâm chính trị ngày càng tăng đối với biến đổi khí hậu, dẫn đến nhu cầu về năng lượng gió ngoài khơi nhiều hơn 26. Chính vì thế năng lượng được xem như một trong những yếu tố quan trọng nhất để phát triển đất nước đối với nhiều quốc gia trên thế giới nhưng sử dụng nguồn năng lượng có thể bị cạn kiệt như dầu khí và than đá không phải là cách giải quyết bền vững và thân thiện với môi trường. Năng lượng tái tạo dần trở nên phổ biến bởi nhiều lợi ích của nó, năng lượng tái tạo có thể giúp chúng ta tiết kiệm việc sử dụng mất kiểm soát nguồn tài nguyên không thể tái tạo như dầu mỏ và than đá, đồng thời năng lượng tái tạo cũng đóng góp phần tạo ra nguồn năng lượng liên tục và bền vững. Khái niệm Điện gió ngoài khơi hay năng lượng điện gió ngoài khơi là năng lượng lấy từ sức gió ngoài biển, chuyển hóa thành điện năng và cung cấp vào mạng lưới điện trên bờ27, nó cũng có thể là các trang trại điện gió được xây dựng cách không xa đường bờ biển, 26 1991-2001 The First Offshore Wind Farms (Chapter 2/6) | (Ørsted, 1991-2001) 27 [ (Nationalgrid, 2022)] (accessed 29/05/2023) 13 nơi mà tốc độ gió đủ lớn để các cánh quạt của tuabin gió có thể quay và tạo ra điện.
Năng lượng gió ngoài khơi là nguồn năng lượng vô hạn và không gây ra tác động xấu đến môi trường. là nguồn năng lượng sạch và có thể tái tạo nhờ vào sức gió.