Đặt vấn đề: Thế kỷ 20 đã trải qua với bao tiến bộ vượt bậc của loài người. Một thế kỷ trong đó con người đã làm nên những điều kỳ diệu, phát minh ra vô vàn những công cụ máy móc giúp nâng cao năng suất lao động, giúp đáp ứng những nhu cầu không ngừng của con người. Nhưng bên cạnh sự phát triển và tiến bộ đó thì con người cũng phải đối mặt với những mặt trái của sự phát triển không bền vững của kinh tế thế giới. Môi trường bị hủy hoại, tài nguyên thiên nhiên cạn kiệt, áp lực công việc ngày càng lớn với mỗi người và hàng loạt những mặt trái khác.
Trong thế kỷ 21 con người phải đối diện với một loạt các thách thức mang tính toàn cầu.chẳng hạn như: năng lượng, môi trường sống bị hủy hoại, bùng nổ dân số, chiến tranh, y tế, v. Trong đó năng lượng hóa thạch ngày càng cạn kiệt, tranh chấp lãnh thổ, tạo ảnh hưởng để duy trì nguồn cung cấp năng lượng là những mối họa tiềm ẩn nguy cơ xung đột. Hàng loạt các năng lượng mới hứa hẹn trong thế kỷ 21 này như: năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng địa nhiệt, năng lượng sinh khối và những nguồn năng lượng khác. Bằng những tiến bộ trong khoa học kỷ thuật và xu hướng tất yếu của thế giới, các năng lượng tái sinh đang được nghiên cứu và sử dụng ngày càng nhiều.
Năng lượng gió là một trong những nguồn năng lượng tái sinh quan trọng nhất đang và sẽ đóng góp ngày càng lớn vào sản lượng năng lượng của thế giới. Việt Nam là nước phát triển với dân số 87 triệu người, nếu mức độ tăng trưởng GDP của Việt Nam duy trì vào khỏang 7.1 % / mỗi năm, thì nhu cầu điện cần thiết sẽ là 200.000 GWh vào năm 2020 và 327. Trong khi đó thì số lượng điện truyền thống xử dụng ước lượng vào khỏang 165.000 GWh cho những năm này. Thế nên sẽ có sự thiếu hụt về mức độ điện tiêu dùng và những nguồn năng lương khác – trong dó có điện gió- trở thành cần thiết để lấp vào lỗ hổng năng lượng trên.
Tuy nhiên, cơ bản phát triễn về điện gió còn nhỏ bé và khiêm tốn so với tiểm năng GVHD: TS.Nguyễn Hữu Chí 4 Nhóm SV Thực Hiện Lớp CGH K50 Trường Đại học Giao thông Vận tải- Cơ sở II Đề tài Nghiên cứu Khoa học SV gió ở Việt Nam, một trong những quốc gia có nguồn năng lượng gió cao (theo Ngân hàng Thế giới).2 Tình hình năng lượng gió trên thế giới Nhận thức được tầm quan trọng của năng lượng tái sinh nói chung và năng lượng gió nói riêng, chính phủ của nhiều quốc gia trên thế giới đang dốc tiền của, nhân lực vào việc nghiên cứu và đưa vào sử dụng thực tiễn năng lượng gió, giúp giảm sự căng thẳng năng lượng ở các nước.1 trình bày công xuất sản xuất từ điện gió trên thế giới trong khỏang thời gian từ 1996 đến 2008 [1]. Tổng lượng công xuất sản xuất trên thế giới vào năm 2009 là 159.2 GW, với 340 TWh năng lượng, xác nhận mức tăng trưởng 31% mỗi năm, một con số khá lớn giữa lúc nền kinh tế tòan cầu đang gặp nhiều khó khăn Hình 1.1 Biểu đồ khai thác năng lượng gió trên thế giới 1-2.1 Tình hình năng lượng gió ở Việt Nam Tiềm năng gió của Việt Nam rất lớn, vì thế việc nghiên cứu phát triển năng lượng gió là một công việc cần thiết. Sự nghiên cứu triển khai năng lượng gió ở Việt Nam đã đi những bước đầu tiên. Nhưng cơ bản sự phát triển năng lượng gió trong nước còn nhỏ lẻ, còn khá khiêm tốn so với tiềm năng to lớn của Việt Nam.
Hiện tại Việt Nam có tất cả 20 dự án diện gió với dự kiến sản xụất 20 GW. Nguồn điện gió này sẽ kết nối với hệ thống GVHD: TS.Nguyễn Hữu Chí 5 Nhóm SV Thực Hiện Lớp CGH K50 Trường Đại học Giao thông Vận tải- Cơ sở II Đề tài Nghiên cứu Khoa học SV điện lưới quốc gia và sẽ được phân phối và quản lý bởi Tổng Công Ty Điện Lực Việt Nam. Trong thời gian qua (tháng 4 năm 2004), Việt Nam đã lắp đặt trạm năng lượng gió công suất 858KW trên đảo Bạch Long Vĩ do chính phù tài trợ và các tổ máy được chế tạo bởi hãng Technology SA (Tây Ban Nha). Ngoài ra Trung Tâm Năng Lượng Tái Tạo và Thiết Bị Nhiệt (RECTARE) Đại học Bách Khoa tp Hồ Chí Minh đã lắp đặt trên 800 tuốc bin gió trong hơn 40 tỉnh thành với sự tài trợ của Hiệp hội Việt Nam – Thụy Sĩ tập trung nhiều nhất gần Nha Trang, trong đó có gần 140 tuốc bin gió đã hoạt động.
Ở Cần Giờ thành phố Hồ Chí Minh với sự hỗ trợ của Pháp cũng đã lắp đặt được 50 tuốc bin gió. Tuy nhiên những tuốc bin gió trên đều có công suất nhỏ khoảng vài KW mức độ thành công không cao vì không được bảo dưỡng thường xuyên theo đúng yêu cầu.2 : Năm tổ máy của nhà máy điện gió tầm cỡ MW đầu tiên ở Việt Nam ở xã Bình Thạnh, huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận. Chiều cao của mỗi cái tháp là 103.75 m và đường kính của cánh quạt là 37. 1-3 Phát triển năng lượng gió ở Việt Nam.
1-3-1 Tiềm năng của năng lượng gió của nước ta Để có thể đảm bảo việc cung cấp năng lượng cho nhu cầu của nền kinh tế đòi hỏi chúng ta phải dự báo được nhu cầu năng lượng trong tương lai để hoạch định được một GVHD: TS.Nguyễn Hữu Chí 6 Nhóm SV Thực Hiện Lớp CGH K50 Trường Đại học Giao thông Vận tải- Cơ sở II Đề tài Nghiên cứu Khoa học SV chính sách phát triển phù hợp đủ sức đảm đương trọng trách nặng nề của nhu cầu năng lượng đất nước. Theo dự báo của Tổng Công ty Điện lực Việt Nam, nếu tốc độ tăng trưởng GDP trung bình tiếp tục được duy trì ở mức 7,1% /năm thì nhu cầu điện sản xuất của Việt Nam vào năm 2020 sẽ là khoảng 200.000 GWh, vào năm 2030 là 327. Trong khi đó, ngay cả khi huy động tối đa các nguồn điện truyền thống thì sản lượng điện nội địa của Việt Nam cũng chỉ đạt mức tương ứng là 165. Điều này có nghĩa là nền kinh tế sẽ bị thiếu hụt điện một cách nghiêm trọng, và tỷ lệ thiếu hụt có thể lên tới 20-30% mỗi năm.
Nếu dự báo này của Tổng Công ty Điện lực trở thành hiện thực thì hoặc là Việt Nam phải nhập khẩu điện với giá đắt gấp 2-3 lần so với giá sản xuất trong nước, hoặc là hoạt động sản xuất của nền kinh tế sẽ rơi vào đình trệ, và đời sống của người dân sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng.[5] Xét trên nhiều khía cạnh việc phát triển năng lượng gió là một công việc đúng đắn và hợp lý. Nó giải quyết nhanh chóng vấn đề năng lượng trong thời gian ngắn và về lâu dài nó cũng đóng góp không nhỏ cho nguồn năng lượng quốc gia nhất là ở Việt Nam với tiềm năng về năng lượng gió thuộc vào hàng lớn nhất trên thế giới như đã được thể hiện qua màu trắng trong bản đồ gió ở Hình 1.Nguyễn Hữu Chí 7 Nhóm SV Thực Hiện Lớp CGH K50 Trường Đại học Giao thông Vận tải- Cơ sở II Đề tài Nghiên cứu Khoa học SV Hình 1.3: Tốc độ gió trung bình theo mùa trên thế giới [7] Hình 1.4: Tiềm năng gió ở Biển Đông [8] GVHD: TS.Nguyễn Hữu Chí 8 Nhóm SV Thực Hiện Lớp CGH K50 Trường Đại học Giao thông Vận tải- Cơ sở II Đề tài Nghiên cứu Khoa học SV Nhìn vào biểu đồ biểu thị sức gió trên ta thấy Nam Trung Bộ của Việt Nam là một nơi lý tưởng để lắp đặt các trạm năng lượng gió với tốc độ gió trung bình vào khoảng 10m/s.2 Lợi ích của việc lắp đặt năng lượng gió Năng lượng hạt nhân là nguồn năng lượng sạch, nhưng nó là một nguồn năng lượng tiềm tàng những hậu quả khôn lường. Thứ nhất là về công nghệ, hiện nay con người cũng chỉ mới có kinh nghiệm vài chục năm trong việc xây dựng và vận hành các nhà máy hạt nhân. Đằng sau việc vận hành sử dụng, thì việc xử lý, khai tử các nhà máy hạt nhân sau thời gian sử dụng là một điều hoàn toàn mới mẻ.
Nhiệt điện là nguồn năng lượng chủ yếu của thế kỷ 20, là mạch máu của các cuộc đại công nghiệp trong các thế kỷ vừa qua. Nhưng giờ đây đã đến lúc khai tử nguồn năng lượng không tái sinh này. Việc sử dụng các nguồn năng lượng không tái sinh làm cạn kiệt tài nguyên dẫn đến tranh giành, chi phối để tạo ảnh hưởng với các nguồn tài nguyên còn lại, phá hủy môi trường, trái đất ấm lên, băng tan ở hai cực, thiên tai tàn khốc hơn, môi trường sống bị hủy hoại phát sinh nhiều bệnh tật,… Tất cả những điều đó tiềm ẩn về một thế giới hỗn loạn tranh chấp Thủy điện đã từng được xem là cứu cánh cho vấn đề thiếu hụt năng lượng, cho một loạt các vấn đề về xã hội như nông nghiệp, chăn nuôi. Nhưng giờ đây con người đã có đủ tri thức để nhận ra rằng con người không phải sinh ra là để chinh phục thiên nhiên mà con người được sinh ra trong thiên nhiên và phải sống hòa hợp với thiên nhiên.
Các nguồn năng lượng tái sinh mới như năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng sinh học, năng lượng địa nhiệt, năng lượng thủy triều,… là các nguồn năng lượng mới hứa hẹn đem lại nhiều điều tốt đẹp cho xã hội loài người trong tương lai. Chúng ta có thể rút ra được mấy ưu điểm sau của năng lượng gió mà các nguồn năng lượng khác khó có được: - Tận dụng được các đồi trọc để xây các tuốc bin gió. - Ảnh hưởng đến đất canh tác không đáng kể. - Ảnh hưởng của thiên nhiên nơi đặt các tuốc bin gió không đáng kể nếu so sánh với nhà máy thủy điện, nhiệt điện, điện hạt nhân,… GVHD: TS.Nguyễn Hữu Chí 9 Nhóm SV Thực Hiện Lớp CGH K50 Trường Đại học Giao thông Vận tải- Cơ sở II Đề tài Nghiên cứu Khoa học SV 1.3 Các mặt hạn chế của năng lượng gió - Phụ thuộc hoàn toàn vào thiên nhiên, nên việc khảo sát từng vùng, lập những bản đồ gió chi tiết là một điều cực kỳ quan trọng để đem lại hiệu quả cho năng lượng gió.
- Có thể làm thay đổi dòng không khí làm ảnh hưởng đến các loài chim di trú. - Thay đổi hoặc làm phá vỡ cảnh quan của vùng lắp đặt điện gió - Tiếng ồn có thể ảnh hưởng đến các loài động vật hoặc con người sống gần nơi đặt các trạm năng lượng gió.