Chiến lược phát triển năng lượng tái tạo trên thế giới và Việt Nam

TS có cho rằng phát triển “năng lượng xanh” để giảm nhẹ phát thải khí CO2 là xu thế tất yếu trong chiến lược phát triển bền vững, lâu dài đối với tất cả các quốc gia trên thế giới?

TS. Dư Văn Toán:Ngành công nghiệp điện trên thế giới hiện nay chủ yếu dựa trên công nghệ nhiệt điện và thủy điện, đã mang đến cho nhân loại nền văn minh điện, nhưng cũng đã bộc lộ mặt trái của nó đối với môi trường trái đất. Với việc đốt cháy nhiên liệu gốc hóa thạch (than đá, dầu khí), đã trở thành nguồn phát thải khí nhà kính lớn nhất gây ra biến đổi khí hậu (BĐKH) trên toàn cầu. Còn công nghệ điện hạt nhân lại không an toàn và gây ra những hiểm họa phóng xạ như Checnobưn (1986), Fukishima (2010) và để lại tác hại lâu dài cho môi trường. Vì vậy, Thế kỷ 21 với chiến lược phát triển bền vững trên toàn cầu, đặc biệt là thời kỳ phát triển “kinh tế xanh”, “năng lượng xanh” đã bắt đầu chứng kiến những công nghệ mới để sản xuất điện, nhiên liệu “sạch hơn”, trong đó có sản xuất điện từ các nguồn năng lượng tái tạo vô tận trong tự nhiên hay luôn phát sinh cùng đời sống con người. Đó là những công nghệ sản xuất điện từ nguồn năng lượng tái tạo có sẵn trong tự nhiên như: mặt trời, gió, sinh khối, sóng biển, thủy triều, địa nhiệt và nhiệt biển.

Theo thống kê của Tổ chức Năng lượng quốc tế (IEA) thì năm 2004, tổng công suất của các nguồn năng lượng tái tạo (NLTT) trên toàn thế giới là 160 GW (không kể thủy điện lớn), chiếm 4% tổng công suất các nhà máy điện trên toàn cầu, tương đương 1/5 tổng công suất các nhà máy điện hạt nhân trên thế giới, trong đó các nước đang phát triển chiếm 44%, tức là 70 GW. Công nghệ sử dụng NLTT phát triển nhanh nhất thế giới hiện nay là điện mặt trời đấu nối vào lưới điện quốc gia, có tốc độ tăng trưởng bình quân hàng năm là 60%, thứ hai là điện gió 28%.

Trong chiến lược biển Việt Nam, định hướng khai thác năng lượng biển được hoạch định như thế nào, thưa TS?

TS. Dư Văn Toán:Hiện nay sự gia tăng phát triển kinh tế của Việt Nam với khoảng 7% năm và lượng điện tiêu thụ gia tăng khoảng 20% năm, trong khi đó giá dầu, than, khí đốt tăng cao và chủ yếu sẽ phải nhập khẩu nên sẽ gây khó khăn cho an ninh năng lượng quốc gia. Việc bổ sung, đa dạng hóa nguồn năng lượng sơ cấp, trong đó NLTT là cần thiết phục vụ phát triển bền vững, đặc biệt trong bối cảnh BĐKH đang diễn ra.

Chiến lược biển Việt Nam đến năm 2020 đã coi biển có vị trí quan trọng trong phát triển kinh tế và chiến lược phát triển năng lượng biển Việt Nam đang được bước đầu triển khai. Tuy nhiên, chiến lược này còn chưa được tiến hành một cách hệ thống, chưa có cơ quan đầu mối trong việc lập quy hoạch chiến lược ngành năng lượng biển.

Việt Nam có hơn 1 triệu km2 biển và có tiềm năng về năng lượng biển như mặt trời, gió, sóng, thủy triều, muối…, nếu được quy hoạch, khai thác hợp lý sẽ đóng góp quan trọng vào sự phát triển bền vững kinh tế Việt Nam.

TS đánh giá thế nào về hiện trạng năng lượng tái tạo trên thế giới hiện nay và tương lai?

TS. Dư Văn Toán: Năng lượng tái tạo – là dạng năng lượng mà nguồn nhiên liệu của nó liên tục được tái sinh từ những quá trình tự nhiên. Mặt trời là một nguồn cung cấp sức nóng, ánh sáng, gió…, gần như vô tận cho trái đất chúng ta. Hơi ấm từ lòng đất, nước chảy trên bề mặt quả địa cầu…, tất cả là một nguồn nhiên liệu vô cùng tận đang chờ con người sử dụng thích hợp để phục vụ cho đời sống về lâu dài. Hiện tại thế giới đang tiêu thụ chủ yếu từ than, dầu khí, hạt nhân, NLTT chỉ chiếm 12%. Cơ cấu các nguồn năng lượng sẽ gia tăng các nguồn năng lượng tái tạo cho đến năm 2050. Các nguồn NLTT chủ yếu là:

Năng lượng Mặt trời (Solar Power): Cho đến gần đây, sức nóng mặt trời được chú trọng trong việc ứng dụng vào việc chuyển hóa sang nhiệt năng, điện năng phục vụ nhu cầu của cuộc sống. Sức nóng của ánh nắng mặt trời được tập trung lại bằng những thiết bị đặc biệt để đun nóng nước sử dụng trong gia đình hay tạo ra hơi nước để sản xuất điện. Đây là nguồn năng lượng vô cùng tận và gần như hoàn toàn miễn phí cũng như không sản sinh ra chất thải hủy hoại môi trường.

Đứng đầu trong lĩnh vực nghiên cứu khoa học công nghệ, sản xuất và ứng dụng các thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời là các quốc gia như Mỹ, Nhật Bản, Đức, một số nước thuộc khối EU, Israel và Trung Quốc.

Năng lượng Gió (Wind Power):Sự chuyển động của không khí dưới sự chênh lệch áp suất khí quyển tạo ra gió; nên đây cũng là một nguồn năng lượng vô cùng tận. Tuy nhiên, nó cũng đòi hỏi vốn đầu tư khá cao và lệ thuộc vào tự nhiên. Hiện nhiều quốc gia như Đức, Trung Quốc, Hà Lan, Tây Ban Nha.. đang đi đầu trong lĩnh vực này. Những nghiên cứu ứng dụng tổng hợp và công nghệ điện gió nối lưới điện chính cũng như dự trữ năng lượng gió dưới một dạng khác đang được tiến hành nhiều nơi, kể cả Việt Nam.

Phổ biến và có hiệu quả nhất hiện nay trên thế giới là sử dụng năng lượng gió để phát điện. Theo thống kê, tổng công suất điện gió được lắp đặt trên toàn cầu năm 2007 là 94.100 MW, đến tháng 3/2008 đạt con số kỷ lục là 100.000 MW.

Trung Quốc nổi lên là nước sớm ban hành luật NLTT, tạo ra động lực để phát triển mạnh mẽ các nguồn năng lượng tái tạo, trong đó có điện gió. Tổng công suất điện gió tính đến năm 2007 là 6.050 MW, vượt chỉ tiêu năm 2010 là 5.000 MW. Nhờ luật NLTT có hiệu lực từ tháng 1 năm 2006 mà công suất điện gió lắp mới năm 2007 tăng vọt, đạt mức 3.450 MW, tăng 156% so với năm 2006.

Theo đánh giá của Hiệp hội năng lượng gió thế giới, thì năng lượng gió sẽ trở thành nguồn năng lượng có thị trường toàn cầu và nhanh chóng trở thành các nguồn năng lượng chính ở nhiều nước trên thế giới.

Năng lượng Thủy triều (Tidal Power): Năng lượng thủy triều ứng dụng dòng thủy triều lên xuống để quay cánh quạt chạy máy phát điện. Đây cũng là một dạng năng lượng có nguồn nhiên liệu vô tận và miễn phí, lại không đòi hỏi sự bảo trì cao. Khác với mô hình năng lượng mặt trời và năng lượng gió, năng lượng thủy triều khá ổn định vì thủy triều trong ngày có thể được dự báo chính xác.

Nhược điểm của loại năng lượng này là đòi hỏi một lượng đầu tư lớn cho thiết bị và xây dựng và đồng thời làm thay đổi điều kiện tự nhiên của một diện tích rất rộng. Ngoài ra mô hình này chỉ hoạt động được trong thời gian ngắn trong ngày khi có thủy triều lên xuống và cũng rất ít nơi trên thế giới có địa hình thuận lợi để xây dựng nguồn năng lượng này một cách hiệu quả.

Năm 1966, tại Pháp đã xây dựng một nhà máy thủy triều đầu tiên trên thế giới có quy mô công nghiệp với công suất 240 MW, sản xuất 640 triệu kWh hàng năm, cung cấp 90% điện cho vùng Brithany của Pháp. Cho đến nay, nhà máy đã vận hành trên 40 năm và là một trong những nhà máy thủy điện lớn nhất trên thế giới.

Tại Canada đã vận hành một nhà máy 20 MW từ năm 1984, sản xuất 30 triệu kW điện hàng năm. Trung Quốc bắt đầu quan tâm sử dụng năng lượng thủy triều từ năm 1958, đã xây dựng 40 trạm thủy triều mini (tổng công suất 12 kW). Từ năm 1980, Trung Quốc đã đầu tư xây dựng 02 nhà máy có công suất 3,2 MW và 1,3 MW nhưng không thành công.

Hiện nay Trung Quốc có 07 nhà máy điện thủy triều đang vận hành với tổng công suất 11 MW.

Anh là một quốc gia có nhiều điều kiện thuận lợi nhất trên thế giới về sử dụng năng lượng thủy triều, một số bờ biển có biên độ thủy triều lớn (5,2 đến 7m) rất thuận lợi trong khai thác nguồn năng lượng này.

Gần đây, Hàn Quốc rất chú trọng khai thác sử dụng năng lượng thủy triều. Một nhà máy điện thủy triều Shiwa có công suất 254 MW được hoàn thành năm 2010. Dự kiến điện năng sản xuất hàng năm đạt 550 GWh. Năm 2007, thành phố Incheon tuyên bố sẽ xây dựng tại Ganghwa một nhà máy có công suất 812 MW lớn nhất thế giới, với 32 tổ máy, sẽ đưa vào vận hành năm 2015 (đập nối liền 4 đảo).

Thủy điện (Hydro Power):Nhiều người vẫn cho rằng đây là một dạng năng lượng cổ điển vì nó xuất hiện cùng với con người hàng ngàn năm qua và được ứng dụng rộng rãi cho việc cung cấp điện tiêu dùng bên cạnh các loại hình năng lượng nhiên liệu chuyển hóa hoàn toàn. Đầu tư cho loại hình năng lượng này cũng khá tốn kém nhưng nhiên liệu của nó sử dụng gần như vô tận và ít đòi hỏi bảo trì. Loại hình này cũng không tạo ra chất thải hủy hoại môi trường. Điện năng được sinh ra từ mô hình này có tính ổn định cao và có khả năng tăng và giảm lượng điện tức thì nên được ứng dụng rộng rãi trên thế giới cũng như chiếm một phần quan trọng nhất trong lưới điện Việt Nam ở thời điểm hiện tại.

Tuy nhiên như đã nói trên, nhược điểm của loại mô hình năng lượng này là đầu tư ban đầu khá cao. Đồng thời việc xây đập ngăn nước thay đổi rất lớn đền môi trường sinh thái của thượng nguồn và hạ nguồn. Loại mô hình này thường mang theo một số tác dụng phụ như điều tiết nước và chống lũ nhưng chính bản thân nó cũng tiềm ẩn những ảnh hưởng tiêu cực đến việc điều tiết nước và gây lũ không cần thiết nếu không được thiết kế hợp lý. Ngoài ra, sự thiếu hụt điện năng trên toàn cầu đã đẩy mạnh việc xây dựng nhà máy thủy điện trong những năm qua khiến nguồn nước có thể sử dụng bắt đầu trở nên khan hiếm. Nếu không có những biện pháp thích hợp để cải thiện thì những ưu điểm của mô hình này sẽ trở thành những tác nhân gây ảnh hưởng xấu đến xã hội.

Ngoài ra, còn một số loại năng lượng khác cũng đã được thế giới sử dụng như: Điện sóng biển (Wave Power); Năng lượng địa nhiệt (Geothermal Power); Năng Lượng Sinh Khối (Biomass Energy)…

Hiện trạng nghiên cứu và sử dụng một số nguồn NLTT tại Việt Nam như thế nào? Quan hệ giữa nghiên cứu và ứng dụng ra sao? Theo ông loại hình nào nên được ưu tiên phát triển?

TS. Dư Văn Toán: Hiện tại chúng ta mới chỉ ở giai đoạn sơ khai, chúng ta chỉ có một vài thông số về mật độ của các dạng năng lượng biển mà chưa có những ứng dụng cụ thể phát điện trên biển. Quy hoạch, phân vùng năng lượng biển chưa được thực hiện, các cơ chế chính sách đặc thù của Việt Nam với năng lượng biển chưa được thực hiện. Các nghiên cứu mới chỉ được thực hiện thông qua đề tài khoa học công nghệ, chưa có triển khai ứng dụng, lắp đặt thiết bị phát điện.

Năm 2001, thủy điện chiếm 53% tổng công suất điện trong cả nước và chiếm 58,7% tổng sản lượng điện. Dự đoán cho giai đoạn 2000-2020, tổng công suất thủy điện vào năm 2020 (9000 MW) sẽ giữ ở mức khoảng 32-33% tổng công suất điện. Các nguồn điện NLTT khác chưa có trong kế hoạch phát triển.

Phát triển NL Mặt Trời ở Việt Nam:Việt Nam có bức xạ Mặt Trời vào loại cao trên thế giới, với số giờ nắng dao động từ 1.600-2.600 giờ/năm, đặc biệt là khu vực phía Nam. Việt Nam hiện có trên 100 trạm quan trắc toàn quốc để theo dõi dữ liệu về năng lượng mặt trời. Tính trung bình toàn quốc thì bức xạ Mặt Trời dao động từ 3,8-5,2 kWh/m2/ngày.

Tiềm năng điện Mặt Trời là tốt nhất ở các vùng từ Thừa Thiên Huế trở vào miền Nam (bức xạ dao động từ 4,0-5,9 kWh/m2/ngày). Tại miền Bắc, bức xạ Mặt Trời dao động khá lớn, từ 2,4-5,6 kWh/m2/ngày, trong đó vùng Đông Bắc trong đó có Đồng bằng sông Hồng có tiềm năng thấp nhất, với thời tiết thay đổi đáng kể theo mùa[xiv]. Theo các tính toán gần đây, tiềm năng kỹ thuật cho các hệ hấp thu nhiệt Mặt Trời để đun nước là 42,2 PJ, tiềm năng hệ điện Mặt Trời tập trung/hòa mạng (intergrated PV system) là 1.799 MW và tiền năng lắp đặt các hệ điện Mặt Trờicục bộ/gia đình (SHS: solar home sytem) là 300.000 hộ gia đình, tương đương với công suất là 20 MW.

Năng lượng gió tại Việt Nam:Theo Tài liệu “Bản đồ Năng Lượng Gió Khu Vực Đông Nam Á” công bố vào năm 2001, Việt Nam có một tiềm năng vô cùng lớn cho việc khai triển điện gió thương mại. Trong các nghiên cứu gần đây, tiềm năng điện gió qui mô lớn được đánh giá có công suất lý thuyết lên đến 120-160 GW, với phần lớn các tiềm năng khai thác nằm dọc ở khu vực bờ biển Đông-Đông Nam.

Tiềm năng to lớn về năng lượng gió dọc bờ biển Trung-Nam Bộ là từ cơ chế gió mùa trong khu vực. Các dãy núi cao ở Trung và Nam Bộ nằm ở một vị trí đặc biệt thuận lợi do chúng hình thành một hàng rào cản gió gần như thẳng góc với hướng gió mùa Đông Bắc trong khoảng tháng 10 đến tháng 5, và từ Tây Nam trong khoảng tháng 6 đến tháng 9 mỗi năm.

Khai thác thủy điện tại Việt Nam:Đánh giá trên điều kiện địa hình và khí hậu, Việt Nam có một tiềm năng rất lớn về thủy điện. Có tất cả 2.860 sông ngòi các loại trên toàn lãnh thổ Việt Nam, phân bố dọc từ Bắc xuống Nam, với hai hệ thống sông lớn nhất là sông Cửu Long ở Nam Bộ và sông Hồng ở Bắc Bộ.

Theo ước lượng, tổng tiềm năng thủy điện của Việt Nam trên lý thuyết có thể đạt sản lượng đến 300 TWh/năm (tương đương với 34.700 MW). Hơn 50% sản lượng ước tính này đến từ 3 hệ thống sông chính: sông Hồng ở Bắc Bộ (41%), sông Đồng Nai ở Nam Bộ (9%) và sông Sê San ở Cao Nguyên Trung Bộ (5%). Xét về tính khả thi kỹ thuật, tiền năng thủy điện của VN là vào khoảng 80-100 TWh/năm (~17.700 MW), trong đó Bắc Bộ vẫn chiếm phần lớn hơn cả (51 TWh/năm), sau đó đến Trung Bộ (19 TWh/năm) và Nam Bộ (10,5 TWh/năm)

Cho đến năm 2005, tổng công suất lý thuyết của các nhà máy thủy điện đang vận hành là hơn 4.160 MW, tương đương với 11% tiềm năng lý thuyết và 23% tiềm năng xét trên tính khả thi kỹ thuật.

Địa nhiệt tại Việt Nam

Cho đến nay, các nghiên cứu và báo cáo về địa nhiệt tại Việt Nam đã xác định được khoảng 300 nguồn nước nóng phân bố trên cả nước, trong đó hơn 60 nguồn nước nóng có nhiệt độ trên 500C. Phần lớn các nguồn nước nóng này tập trung ở các khu vực chịu ảnh hưởng của các hoạt động tân kiến tạo, như tại khu vực đứt gãy Sông Đà (rift), Tử Lê, Hà Nội, An Khê, Sông Ba, Đà Lạt và rift Cửu Long. Các hoạt động kiến tạo và nguồn địa nhiệt có quan hệ mật thiết với sự hiện diện của các đứt gãy và với các khu vực có hoạt động địa chấn mạnh (Tây Bắc Việt Nam), đặc biệt là tại khu vực núi lửa Tử Lê và ở các khu vực có các hoạt động magmatic mới, như tại Nam Trung Bộ và khu vực núi lửa plutonic Đà Lạt.

Trong số 253 nguồn địa nhiệt có nhiệt độ từ 300C, hơn 100 nguồn đang được khai thác sử dụng trực tiếp cho các hoạt động như nước khoáng đóng chai (50), tắm hơi chữa bệnh, khu du lịch suối nước nóng (như tại Bình Châu), sấy khô nông sản, sản xuất muối iod và chắt khí CO2…

Như vậy, Việt Nam có phải là nước có tiềm năng về NLTT không? Đặc điểm tự nhiên sẽ chi phối ra sao tới việc hoạch định chính sách và định hướng đầu tư phát triển?

Theo bản đồ phân bố tiềm năng các nguồn năng lượng tái tạo thế giới, Việt Nam nằm ở khu vực có tiềm năng trung bình về nước sông, nắng, gió, sóng, triều, nhiệt (dưới đất và dưới biển) – nghĩa là có thể khai thác hiệu quả, nhưng phải lựa chọn thận trọng công nghệ phù hợp và quy hoạch hợp lý. Nghiên cứu, khai thác và sử dụng các dạng năng lượng tái tạo ở nước ta gần 30 năm qua chủ yếu tập trung vào thủy điện.Các dạng năng lượng khác chưa nghiên cứu đánh giá tiềm năng đầy đủ, cũng như chưa có chính sách khuyến khích, hỗ trợ, đầu tư đúng mức.

TS. Dư Văn Toán: Tiềm năng Nắng, Gió, Sóng, Triều ở nước ta tập trung chủ yếu ở vùng duyên hải và ngoài khơi, nhưng phân bố không đều. Nắng từ vùng miền Trung trở vào, nhưng nhật đạo ổn định nhất cả năm chỉ có ở vùng Nam Trung Bộ; Gió và Sóng mạnh nhất ở vùng Nam Trung Bộ; Triều mạnh nhất ở vùng Bắc vịnh Bắc Bộ và vùng biển Nam Bộ.

Mặt khác, với địa hình duyên hải dài (hơn 3000 km) và hẹp (trung bình 20 km và phần nhiều nằm giữa dãy núi và biển; đặc biệt vùng Nam Trung Bộ núi sát biển), không còn lựa chọn nào khác ngoài “tiến ra biển”, mà trước hết là “ra ven bờ”, theo đó hợp lý là phát triển Điện Triều ở Bắc vịnh Bắc Bộ và biển Nam Bộ; Điện Nắng, Điện Gió và Điện Sóng ở Nam Trung Bộ.

Các công nghệ khai thác năng lượng Nắng, Gió, Sóng, Triều, hiện đã thương mại hóa, phần nhiều phát triển theo điều kiện khí tượng & hải văn ở những khu vực có tiềm năng cao nhất của châu Âu, Mỹ, Phi và Úc, do vậy khó có thể áp dụng có hiệu quả ở nước ta. Địa nhiệt không lớn, nên dùng sưởi nước nóng.

Cân nhắc các yêu cầu đầu tư, vận hành và khả năng tiếp thu công nghệ để khai thác và chế tạo thiết bị trong nước sau này, cũng như các điều kiện tự nhiên của nước ta quanh năm “Nắng không quá gắt”, “Gió không lớn”, “Sóng không cao” và “Triều không nhanh”, phải lựa chọn công nghệ phù hợp.

Các nguồn năng lượng tái tạo Việt Nam cần đặc biệt chú trọng ưu tiên nghiên cứu, phát triển và quản lý là nguồn năng lượng gió, mặt trời, sóng biển, thủy triều, thủy điện nhỏ và sinh khối.

Vậy TS có đề xuất gì để có thể phát triển mạnh mẽ năng lượng tái tạo, mở rộng phạm vi ứng dụng, nâng cao hiệu quả sử dụng, tăng dần tỷ trọng NLTT trong cơ cấu nguồn năng lượng ở Việt Nam?

TS. Dư Văn Toán:Việt Nam được đánh giá là quốc gia có nhiều tiềm năng để phát triển năng lượng mới và năng lượng tái tạo. Tuy nhiên, chỉ tiêu phát triển 3% các nguồn năng lượng mới và tái tạo trên tổng năng lượng thương mại sơ cấp vào năm 2010 đã không đạt được. Thực trạng này cho thấy, chỉ tiêu 5% nguồn điện trên hệ thống điện quốc gia từ các nguồn năng lượng mới, năng lượng tái tạo vào năm 2020 cũng khó thành hiện thực. Việt Nam đang nhập khẩu nhiều nhiên liệu năng lượng, cho nên cần phải có chiến lược quốc gia về phát triển năng lượng biển. Để có thể phát triển mạnh mẽ năng lượng tái tạo, mở rộng phạm vi ứng dụng, nâng cao hiệu quả sử dụng, tăng dần tỷ trọng NLTT trong cơ cấu nguồn năng lượng, Việt Nam cần thực hiện những biện pháp thiết thực, hiệu quả, có tính pháp lý, tạo ra bước đột phá để phát triển NLTT, đó là:

– Sớm xây dựng Luật Năng lượng tái tạo Việt Nam để tạo điều kiện thuận lợi về cơ sở pháp lý và chính sách phát triển NLTT.

– Xây dựng chiến lược, quy hoạch, kế hoạch trung hạn, dài hạn phát triển NLTT với những chỉ tiêu cụ thể trong từng giai đoạn phát triển kinh tế.

– Xác định nghiên cứu triển khai về NLTT là nhiệm vụ khoa học công nghệ ưu tiên, được đầu tư mạnh mẽ, thông qua các chương trình khoa học công nghệ quốc gia về phát triển NLTT.

– Tăng cường đào tạo nguồn nhân lưc khoa học công nghệ về NLTT.

– Đẩy mạnh hợp tác quốc tế trong đào tạo và khoa học công nghệ NLTT.

– Tích cực tham gia các chương trình, hiệp định về hệ thống năng lượng mặt trời, hệ thống năng lượng gió, hệ thống năng lượng đại dương của Ủy ban năng lượng quốc tế IEA.

– Báo cáo quốc gia hàng năm về các hoạt động NLTT trong các lĩnh vực nghiên cứu, triển khai, ứng dụng, đầu tư, môi trường, thuận lợi, khó khăn…

– Thành lập Ủy ban quốc gia NLTT gồm Bộ Tài nguyên & Môi trường, Bộ Công Thương, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn để điều phối, đánh giá, theo dõi và báo cáo hàng năm về biến động NLTT sơ cấp và thứ cấp tại Việt Nam.

PV: Xin cảm ơn TS!