CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về Năng lượng tái tạo 1.1 Khái niệm Năng lượng tái tạo Nguyên tắc cơ bản của việc sử dụng NLTT là tách một phần năng lượng từ các quy trình diễn tiến liên tục trong một thời gian dài trên Trái Đất để đưa vào sử dụng kỹ thuật. Theo [75], “Năng lượng tái tạo là năng lượng tự nhiên mà nguồn cung cấp không hạn chế”. Theo [83] “Năng lượng tái tạo (năng lượng tái sinh) là năng lượng thu được từ những nguồn liên tục mà theo chuẩn mực của con người là vô hạn”. “Vô hạn” ở đây có nghĩa là nguồn cung cấp không hạn chế do năng lượng tồn tại nhiều đến mức không thể trở thành cạn kiệt vì sự sử dụng của con người (như năng lượng Gió, năng lượng Mặt Trời) hoặc là năng lượng có khả năng tự tái tạo trong thời gian ngắn và liên tục trong quá trình diễn tiến trên Trái Đất (như năng lượng sinh khối).
“Tái tạo” có nghĩa là khôi phục lại, làm đầy lại, dùng để chỉ đến các chu kỳ tái tạo mà đối với con người là ngắn đi rất nhiều (như khí sinh học so với năng lượng hóa thạch). Chu kỳ tái tạo của chúng có thời gian tương đương thời gian chúng được sử dụng. Trong điều kiện của Việt Nam khi tính giá điện [3], ”Năng lượng tái tạo là năng lượng được sản xuất từ các nguồn như thuỷ điện nhỏ, gió, mặt trời, địa nhiệt, thuỷ triều, sinh khối, khí chôn lấp rác thải, khí của nhà máy xử lý rác thải và khí sinh học”.2 Vai trò của Năng lượng tái tạo NLTT đã và đang từng bước đóng một vai trò quan trọng trong tổng tiêu thụ năng lượng cuối cùng của các nước trên thế giới. Trong khi dự báo về các nguồn nhiên liệu hóa thạch như than đá, dầu mỏ, khí đốt sẽ cạn kiệt trong tương lai gần, giá cả vì thế có thể ngày càng tăng cao do sự khai thác khó khăn và do các chi phí bảo vệ môi trường bắt buộc.
Bởi nguồn cung không ổn định và những tác động môi trường nghiêm trọng khi sử dụng nguồn năng lượng hóa thạch gây ra thì việc thúc đẩy sử dụng NLTT càng trở nên cấp thiết. NLTT 11 trở thành nguồn năng lượng thay thế vô cùng hữu ích, đóng vai trò quan trọng trong hệ thống năng lượng của mọi quốc gia. Cụ thể, sử dụng NLTT đem lại những lợi ích sau: - Góp phần giảm phát thải khí nhà kính (KNK), bảo vệ môi trường, giảm thiểu biến đổi khí hậu, sự nóng lên của trái đất & phát thải khí CO2. đáp ứng mục tiêu phát triển bền vững đất nước.
Đặc biệt, để đáp ứng mục tiêu của Chính phủ trong Chiến lược Quốc gia về Tăng trưởng xanh đó là giảm cường độ phát thải KNK và thúc đẩy sử dụng năng lượng sạch, NLTT. Theo [5], các tác động môi trường của các nguồn năng lượng hóa thạch, thủy điện lớn và NLTT được thể hiện trong bảng 1.1 Tác động môi trường của các nguồn năng lượng Các tác động chính về môi trường Loại năng lượng CO2eq SOx NOx Tác động đến Bụi (KNK) (Mưa axít) (Mưa axít) rừng Năng Than x x x x - lượng hóa Sản phẩm x x x Rất ít - thạch dầu Thủy điện lớn - - - - Mất rừng Mặt trời - - - - - Gió - - - - - Trung Không đáng Thúc đẩy Sinh khối Rất ít - NLTT hòa kể trồng rừng Thủy điện - - - - Rất ít nhỏ Địa nhiệt Rất ít Rất ít - - - Ghi chú: ”-” Không tác động; ”x”: Có tác động Nguồn: [11] - Góp phần đáp ứng nhu cầu năng lượng của xã hội, tăng sự đa dạng trong cung cấp năng lượng. - Giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và năng lượng nhập khẩu, tăng cường sử dụng các nguồn tài nguyên bản địa từ đó đảm bảo tính ổn định, cải thiện an ninh cung cấp năng lượng cho nền kinh tế. - Sử dụng NLTT góp phần giảm chi phí đầu tư hạ tầng lưới điện, cho phép cung cấp điện cho những nơi điện lưới quốc gia chưa vươn tới hoặc nếu có đầu tư thì chi phí rất tốn kém như vùng sâu, vùng xa, biển đảo.
từ đó đảm bảo đời sống an sinh xã hội của người dân tại các vùng miền trọng yếu này. - Các công nghệ sử dụng NLTT đòi hỏi chi phí đầu tư xây dựng tuy cao (đầu tư một lần) nhưng khi hoạt động thì thu lợi trong nhiều năm bởi chi phí vận hành thấp (do không mất chi phí nhiên liệu hoặc rất ít). Do vậy giá NLTT tương đối ổn định theo thời gian và phải chăng, giúp ổn định giá năng lượng trong tương lai khi có những tiến bộ khoa học công 12 nghệ dẫn đến chi phí đầu tư ngày càng giảm. Ngược lại, giá nhiên liệu hóa thạch ngày càng cao, rất khác nhau và luôn biến động do sự khai thác ngày càng khó khăn và có các chi phí bảo vệ môi trường bắt buộc, nguồn cung không ổn định.
- NLTT cung cấp các lợi ích quan trọng về sức khỏe cộng đồng bởi đây là loại năng lượng sạch, không gây ô nhiễm. - Ngoài việc trực tiếp tạo ra các lợi ích trên, phát triển công nghiệp NLTT còn tạo ra chuỗi hiệu ứng phát triển kinh tế tích cực quan trọng khác như: các ngành công nghiệp trong chuỗi cung ứng NLTT sẽ được hưởng lợi, các doanh nghiệp hoạt động trên địa bàn địa phương liên quan cũng được hưởng lợi từ việc tăng thu nhập của các hộ gia đình và đơn vị kinh doanh, chính quyền địa phương thu được thuế thu nhập và các khoản thu khác từ chủ dự án NLTT, các khoản thu này có thể giúp hỗ trợ các dịch vụ công cộng quan trọng, đặc biệt là trong các cộng đồng nông thôn, vùng sâu, vùng xa, miền núi, hải đảo, nơi các dự án NLTT thường hướng tới. Chính vì những vai trò quan trọng của NLTT trên đây mà việc xây dựng một kế hoạch, chiến lược phát triển và tính toán một cơ cấu phát triển NLTT phù hợp trong hệ thống điện nói riêng và hệ thống năng lượng nói chung đang là vấn đề được đặt ra và được nhiều nhà khoa học quan tâm.3 Đặc điểm Năng lượng tái tạo NLTT có tiềm năng phong phú, đa dạng Các nguồn NLTT không những rất phong phú và có sẵn trong thiên nhiên, mà hầu hết còn có thể tái tạo được. Năng lượng mặt trời, năng lượng gió hết sức dồi dào, năng lượng thủy điện nhỏ, năng lượng sinh khối, năng lượng thủy triều, sóng biển, địa nhiệt cũng có trữ lượng khá lớn, gần như khó có thể cạn kiệt được.
NLTT hoàn toàn có thể cạnh tranh được với năng lượng không tái tạo nếu tận dụng tính đa dạng của loại năng lượng này. Ví dụ: một nhà máy mía có thể dùng bã mía, một nhà máy xay gạo dùng trấu, một xưởng cưa dùng mùn cưa, vỏ cây và gỗ vụn để tự sản xuất hơi nước và điện cho nhà máy và nếu còn thừa thì bán cho những khách hàng có nhu cầu. Rác đô thị cũng là một nguồn NLTT. Nếu mang rác chôn vùi ở một nơi thì chi phí vệ sinh đô thị sẽ cao và chiếm một diện tích lớn, nhưng nếu đốt rác trong một nhà máy để sản xuất điện và hơi nước thì giá bán điện và hơi nước sẽ bù một phần chi phí vệ sinh đô thị.
Chi phí đó có thể giảm hơn nữa nếu, thay vì đốt rác, chúng ta ủ trong một hầm phản ứng để lấy 13 khí methan, dùng để sản xuất điện, hơi nước, và phân bón cho nông dân. Những chất hữu cơ trong đống rác cũ đã phân hủy và sinh ra khí methan. Khí này là một mối đe doa cho an toàn của cư dân lân cận. Người ta có thể đặt những ống thu gom những khí này để pha với khí của mạng cung cấp khí đô thị hay dùng để sản xuất hơi nước và điện.
Một hồ thủy điện dùng để sản xuất điện, nhưng cũng có thể dùng để cắt lũ, tích trữ nước tưới cho mùa khô, làm nơi nuôi thủy sản, làm nơi du lịch giải trí,. Nếu dùng hồ nước cho tất cả những công dụng đó thì có thể chia vốn đầu tư và chi phí vận hành giữa những công dụng đó, từ đó dẫn tới chi phí sản xuất điện sẽ thấp. NLTT là nguồn năng lượng sạch Tất cả các nguồn NLTT đều hầu như không phát thải khí nhà kính và chất thải rắn độc hại nên việc sử dụng các nguồn năng lượng này sẽ mang lại nhiều lợi ích về sinh thái cũng như là lợi ích gián tiếp cho kinh tế. So sánh với các nguồn năng lượng truyền thống, NLTT có nhiều ưu điểm hơn vì tránh được các hậu quả có hại đến môi trường.
Năng lượng gió, mặt trời … được đánh giá là thân thiện nhất với môi trường và ít gây ảnh hưởng xấu về mặt xã hội. Nhà máy thủy điện lớn khi xây dựng cần phải nghiên cứu kỹ lưỡng các rủi ro có thể xảy ra với đập nước. Ngoài ra, việc di dân cũng như việc mất các vùng đất canh tác truyền thống sẽ đặt gánh nặng lên vai những người dân xung quanh khu vực đặt nhà máy và đây cũng là bài toán khó đối với các nhà hoạch định chính sách. Hơn nữa, các khu vực để có thể quy hoạch các đập nước tại Việt Nam cũng không còn nhiều.
Song hành với các nhà máy điện hạt nhân là nguy cơ gây ảnh hưởng lâu dài đến cuộc sống của người dân xung quanh nhà máy. Các bài học về rò rỉ hạt nhân cộng thêm chi phí đầu tư cho công nghệ, kĩ thuật quá lớn khiến càng ngày càng có nhiều sự ngần ngại khi sử dụng loại năng lượng này. Các nhà máy điện chạy nhiên liệu hóa thạch luôn là những tác nhân và chủ thể gây ô nhiễm nặng nề, ảnh hưởng xấu đến môi trường và sức khỏe người dân. Hơn thế nguồn nhiên liệu này kém ổn định và giá có xu thế ngày một tăng cao.
Điều này dẫn đến kết quả tất yếu là sẽ có sự luân chuyển các khoản đầu tư toàn cầu sang NLTT như năng lượng mặt trời, năng lượng gió, thuỷ điện, địa nhiệt và năng lượng sinh khối trong thời gian tới. NLTT thường không ổn định, có ảnh hưởng phạm vi rộng Do phụ thuộc vào thời tiết, vị trí địa lý, hầu như tất cả các nguồn NLTT đều có tính chất không liên tục và không ổn định bởi lượng và thời điểm được cung cấp tùy vào điều kiện thiên nhiên vì vậy hiệu suất khai thác năng lượng kém, hệ số phụ tải thấp.