Năng lượng gió: Phát triển và thách thức

Năng Lượng Gió: Khai Thác Sức Mạnh Tự Nhiên – Phát Triển và Thách Thức Tại Việt Nam

Trong cuộc đua toàn cầu hướng tới một tương lai năng lượng bền vững, giảm phát thải khí nhà kính và đảm bảo an ninh năng lượng, các nguồn năng lượng tái tạo đang ngày càng chiếm vị trí trung tâm. Bên cạnh năng lượng mặt trời, năng lượng gió (NLGIÓ) – nguồn năng lượng khai thác từ động năng của các luồng không khí di chuyển – đã khẳng định vai trò là một giải pháp chủ chốt, đầy tiềm năng. Từ những chiếc cối xay gió cổ xưa đến các tua-bin gió hiện đại cao hàng trăm mét, con người đã không ngừng tìm cách “thuần hóa” sức gió để phục vụ cuộc sống và sản xuất.

Hiện nay, điện gió đang phát triển mạnh mẽ trên khắp thế giới, trở thành một phần quan trọng trong cơ cấu nguồn điện của nhiều quốc gia. Việt Nam, với lợi thế về đường bờ biển dài và tiềm năng gió dồi dào, cũng không nằm ngoài xu hướng này và đang đặt mục tiêu phát triển năng lượng gió như một trụ cột quan trọng trong chiến lược chuyển dịch năng lượng quốc gia.

Tuy nhiên, bên cạnh những tiềm năng và lợi ích to lớn, việc phát triển năng lượng gió, đặc biệt là điện gió ngoài khơi, cũng đối mặt với không ít thách thức về công nghệ, chi phí, hạ tầng và chính sách. Bài viết này sẽ đi sâu phân tích công nghệ năng lượng gió, tiềm năng và tình hình phát triển tại Việt Nam, những lợi ích mang lại cùng các thách thức lớn cần phải vượt qua.

1. Tìm Hiểu về Công Nghệ Năng Lượng Gió

Nguyên tắc cơ bản của việc sản xuất điện từ năng lượng gió là sử dụng sức gió làm quay các cánh quạt (blades) của tua-bin. Chuyển động quay này được truyền qua một trục (rotor) và hộp số (gearbox – ở một số thiết kế) để làm quay máy phát điện (generator), tạo ra dòng điện. Công nghệ tua-bin gió hiện đại có thể phân thành các loại chính:

1. Tua-bin gió trục ngang (Horizontal-Axis Wind Turbines – HAWTs):
   • Đây là loại tua-bin phổ biến nhất hiện nay, có thiết kế giống như cánh quạt máy bay, với các cánh quạt quay quanh một trục nằm ngang.
   • Chúng có hiệu suất cao và được sử dụng rộng rãi ở mọi quy mô, từ các tua-bin nhỏ vài kW phục vụ hộ gia đình, trang trại đến các tua-bin khổng lồ công suất nhiều megawatt (MW) trong các nhà máy điện gió lớn.
   • Cần có cơ cấu điều chỉnh hướng (yaw mechanism) để luôn hướng về phía gió nhằm đạt hiệu suất tối ưu.
2. Tua-bin gió trục đứng (Vertical-Axis Wind Turbines – VAWTs):
   • Các cánh quạt quay quanh một trục thẳng đứng.
   • Ưu điểm là có thể đón gió từ mọi hướng mà không cần cơ cấu chỉnh hướng, máy phát và hộp số có thể đặt gần mặt đất, dễ bảo trì hơn.
   • Tuy nhiên, hiệu suất thường thấp hơn HAWTs và ít được ứng dụng cho các dự án điện gió quy mô lớn nối lưới, thường thấy hơn ở các ứng dụng nhỏ lẻ hoặc khu vực đặc thù.

Dựa vào vị trí lắp đặt, các dự án điện gió được phân thành:

• Điện gió trên bờ (Onshore Wind): Các tua-bin được lắp đặt trên đất liền. Đây là hình thức phát triển điện gió phổ biến nhất hiện nay do chi phí đầu tư, lắp đặt và bảo trì thấp hơn, công nghệ đã rất trưởng thành. Tuy nhiên, việc lựa chọn địa điểm gặp nhiều thách thức về quy hoạch sử dụng đất, khoảng cách đến khu dân cư (tiếng ồn, tác động cảnh quan), và tốc độ gió trên bờ thường thấp và không ổn định bằng ngoài khơi.
• Điện gió ngoài khơi (Offshore Wind): Các tua-bin được lắp đặt trên biển, thường cách bờ vài chục đến hàng trăm kilomet. Khu vực ngoài khơi có tiềm năng gió lớn hơn, ổn định hơn, cho phép lắp đặt các tua-bin công suất lớn hơn và ít gây ảnh hưởng trực tiếp đến cộng đồng dân cư về tiếng ồn, cảnh quan. Tuy nhiên, chi phí đầu tư xây dựng (móng trụ, cáp ngầm), lắp đặt (tàu chuyên dụng) và vận hành, bảo dưỡng trong môi trường biển khắc nghiệt là rất cao và đòi hỏi công nghệ phức tạp hơn nhiều so với điện gió trên bờ.

2. Tiềm Năng và Xu Hướng Phát Triển Toàn Cầu và tại Việt Nam

• Xu hướng toàn cầu: Điện gió, đặc biệt là điện gió ngoài khơi, đang trải qua giai đoạn phát triển bùng nổ trên thế giới. Chi phí công nghệ (đặc biệt là tua-bin) ngày càng giảm, hiệu suất ngày càng tăng, cùng với các chính sách hỗ trợ mạnh mẽ đã đưa điện gió trở thành một trong những nguồn năng lượng tái tạo cạnh tranh nhất. Các quốc gia dẫn đầu về công suất điện gió là Trung Quốc, Hoa Kỳ, Đức, Ấn Độ và các nước Bắc Âu.
• Tiềm năng của Việt Nam: Việt Nam được đánh giá là quốc gia có tiềm năng năng lượng gió thuộc loại tốt nhất trong khu vực Đông Nam Á.
  • Tiềm năng gió trên bờ: Rất lớn, ước tính hàng chục GW, tập trung chủ yếu ở các tỉnh duyên hải Nam Trung Bộ (Ninh Thuận, Bình Thuận), Tây Nguyên, và các tỉnh ven biển Đồng bằng sông Cửu Long (Bạc Liêu, Sóc Trăng, Trà Vinh…).
  • Tiềm năng gió ngoài khơi: Được xem là “kho báu” năng lượng của Việt Nam với tiềm năng kỹ thuật cực kỳ lớn, ước tính có thể lên đến hàng trăm GW (theo các nghiên cứu của Ngân hàng Thế giới, Tập đoàn Điện lực Việt Nam…). Các vùng biển phía Nam và Nam Trung Bộ có tốc độ gió tốt và ổn định. Mặc dù phần lớn tiềm năng nằm ở vùng nước sâu hơn, đòi hỏi công nghệ móng nổi (floating foundation), nhưng đây được xác định là nguồn lực quan trọng cho an ninh năng lượng và mục tiêu Net Zero trong dài hạn.

3. Tình Hình Phát Triển Điện Gió tại Việt Nam

• Giai đoạn đầu và sự thúc đẩy từ FiT: Các dự án điện gió đầu tiên tại Việt Nam được triển khai từ những năm 2010. Tương tự như điện mặt trời, cơ chế giá điện hỗ trợ (FiT) được ban hành cho cả điện gió trên bờ và ngoài khơi (gần bờ) đã thúc đẩy mạnh mẽ làn sóng đầu tư trong giai đoạn đến hết tháng 10 năm 2021. Hàng loạt dự án điện gió trên bờ, chủ yếu ở Ninh Thuận, Bình Thuận, Quảng Trị, Bạc Liêu, Sóc Trăng… đã được đưa vào vận hành, đóng góp đáng kể vào tổng công suất nguồn điện quốc gia.
• Tham vọng Điện gió ngoài khơi: Điện gió ngoài khơi được xác định là hướng ưu tiên chiến lược trong Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia thời kỳ 2021-2030, tầm nhìn đến năm 2050 (Quy hoạch điện VIII – PDP8). Quy hoạch đặt ra các mục tiêu công suất cụ thể cho điện gió ngoài khơi vào năm 2030 và các giai đoạn tiếp theo. Nhiều dự án quy mô lớn (hàng GW) đã được các nhà đầu tư trong và ngoài nước đề xuất và đang trong giai đoạn nghiên cứu, khảo sát. Tuy nhiên, tính đến năm 2025, các dự án điện gió ngoài khơi quy mô thương mại lớn vẫn chưa đi vào vận hành, chủ yếu do cần thời gian hoàn thiện khung pháp lý và hạ tầng.
• Bối cảnh chính sách sau FiT: Sau khi cơ chế FiT hết hạn, việc phát triển các dự án mới (cả trên bờ và ngoài khơi) đang chờ đợi các cơ chế mới, dự kiến sẽ chuyển sang hình thức đấu thầu cạnh tranh (auction mechanism) để lựa chọn nhà đầu tư và xác định giá điện. Việc xây dựng một khung pháp lý toàn diện, đồng bộ và minh bạch cho điện gió, đặc biệt là điện gió ngoài khơi (bao gồm quy hoạch không gian biển, cấp phép, cơ chế giá, đầu tư lưới điện truyền tải…), là yêu cầu cấp bách.

4. Lợi Ích Của Việc Phát Triển Năng Lượng Gió

Phát triển năng lượng gió mang lại nhiều lợi ích quan trọng:

• Năng lượng sạch và tái tạo: Không phát thải KNK trong quá trình vận hành, góp phần quan trọng vào cuộc chiến chống BĐKH và cải thiện chất lượng môi trường.
• An ninh năng lượng và tự chủ: Khai thác nguồn tài nguyên gió dồi dào trong nước, giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch nhập khẩu (than, khí) vốn có giá cả biến động và nguồn cung không chắc chắn.
• Chi phí vận hành ổn định: Sau khi đầu tư ban đầu, chi phí vận hành và bảo dưỡng tương đối thấp và ổn định do không tốn chi phí nhiên liệu. Chi phí sản xuất điện gió trên bờ ngày càng cạnh tranh.
• Phát triển kinh tế và việc làm: Thu hút đầu tư lớn (đặc biệt là FDI cho các dự án ngoài khơi). Tạo ra chuỗi giá trị và việc làm trong các lĩnh vực sản xuất thiết bị (nếu phát triển công nghiệp phụ trợ), xây dựng, lắp đặt, vận hành và bảo dưỡng.
• Sử dụng đất hiệu quả (trên bờ): Các tua-bin gió chỉ chiếm một phần nhỏ diện tích đất, phần còn lại vẫn có thể sử dụng cho nông nghiệp hoặc chăn thả.
• Phát triển khu vực nông thôn/ven biển: Mang lại nguồn thu nhập từ việc cho thuê đất, các quỹ phát triển cộng đồng, cải thiện cơ sở hạ tầng địa phương.

5. Những Thách Thức Lớn Trong Phát Triển Năng Lượng Gió

Việc khai thác tiềm năng năng lượng gió, đặc biệt là quy mô lớn và ngoài khơi, phải đối mặt với nhiều thách thức đáng kể:

1. Tính không ổn định và biến đổi: Gió không phải lúc nào cũng thổi với cường độ đủ mạnh và ổn định. Điều này đòi hỏi hệ thống điện phải có khả năng dự báo gió chính xác, quản lý linh hoạt và tích hợp các giải pháp hỗ trợ (như lưu trữ năng lượng, các nguồn điện linh hoạt khác) để đảm bảo ổn định.
2. Tích hợp lưới điện: Các khu vực có tiềm năng gió tốt thường ở xa trung tâm phụ tải. Việc xây dựng hệ thống đường dây truyền tải đủ mạnh để giải tỏa công suất từ các trang trại gió lớn (đặc biệt là ngoài khơi) là một thách thức lớn về kỹ thuật và vốn đầu tư. Nguy cơ quá tải lưới điện cục bộ và yêu cầu nâng cấp toàn diện hệ thống.
3. Chi phí đầu tư ban đầu cao: Đặc biệt là điện gió ngoài khơi, với chi phí cho móng trụ, tua-bin công suất lớn, tàu lắp đặt chuyên dụng, cáp ngầm dưới biển, và công tác vận hành bảo dưỡng trong môi trường khắc nghiệt là rất tốn kém.
4. Sử dụng đất và lựa chọn địa điểm (trên bờ): Cần diện tích lớn, việc tìm địa điểm phù hợp (gió tốt, gần lưới điện, ít tác động xã hội và môi trường) ngày càng khó khăn. Có thể gây xung đột với các quy hoạch sử dụng đất khác. Các vấn đề về tiếng ồn và ảnh hưởng cảnh quan đến cộng đồng dân cư gần đó.
5. Tác động môi trường:
   • Chim và dơi: Nguy cơ va chạm với cánh quạt tua-bin. Cần đánh giá tác động kỹ lưỡng, lựa chọn vị trí cẩn thận và áp dụng các biện pháp giảm thiểu (ví dụ: tạm dừng tua-bin vào mùa chim di cư).
   • Tiếng ồn: Tua-bin gió tạo ra tiếng ồn khi hoạt động, cần tuân thủ các quy định về khoảng cách an toàn đến khu dân cư.
   • Tác động cảnh quan: Các tua-bin lớn có thể làm thay đổi cảnh quan tự nhiên hoặc khu vực nông thôn.
   • Tác động ngoài khơi: Ảnh hưởng tiềm tàng đến hệ sinh thái biển (tiếng ồn dưới nước khi thi công, thay đổi môi trường sống đáy biển do móng trụ, cáp ngầm), hoạt động hàng hải và đánh bắt hải sản. Cần có các nghiên cứu ĐTM (Đánh giá tác động môi trường) chi tiết và các biện pháp quản lý, giảm thiểu phù hợp.
6. Công nghệ và Hạ tầng (ngoài khơi): Đòi hỏi công nghệ tiên tiến (tua-bin lớn, móng nổi cho vùng nước sâu), các đội tàu lắp đặt, vận hành chuyên dụng, hệ thống cảng biển đủ năng lực phục vụ logistics và bảo trì. Việt Nam cần thời gian và đầu tư để xây dựng năng lực này.
7. Khung chính sách và pháp lý: Cần hoàn thiện nhanh chóng khung pháp lý đồng bộ, rõ ràng và ổn định cho phát triển điện gió, đặc biệt là điện gió ngoài khơi (quy hoạch không gian biển, giao khu vực biển, thủ tục cấp phép, cơ chế giá/đấu thầu, chia sẻ lợi ích…). Sự thiếu chắc chắn về chính sách là rào cản lớn cho đầu tư.
8. Nguồn vốn: Huy động nguồn vốn lớn, dài hạn cho các dự án điện gió (đặc biệt là ngoài khơi) là một thách thức, đòi hỏi sự tham gia của các tổ chức tài chính quốc tế, các quỹ đầu tư và cơ chế chia sẻ rủi ro hiệu quả.
9. Phát triển chuỗi cung ứng: Cần có chiến lược để phát triển chuỗi cung ứng nội địa, tăng tỷ lệ nội địa hóa thiết bị và dịch vụ, tạo thêm giá trị gia tăng và việc làm trong nước.

6. Triển Vọng Tương Lai và Khuyến Nghị Cho Việt Nam

năng lượng gió (cả trên bờ và ngoài khơi) được xác định là một phần không thể thiếu trong bức tranh năng lượng tương lai của Việt Nam, đóng góp quan trọng vào mục tiêu Net Zero 2050.

• Trọng tâm Điện gió ngoài khơi: Trong thập kỷ tới, trọng tâm chính sách và đầu tư nhiều khả năng sẽ hướng vào việc tháo gỡ các nút thắt để hiện thực hóa tiềm năng khổng lồ của điện gió ngoài khơi.
• Tiến bộ công nghệ: Các tua-bin thế hệ mới ngày càng lớn hơn, hiệu quả hơn. Công nghệ móng nổi cho vùng nước sâu đang phát triển. Các giải pháp lai ghép (gió-mặt trời-lưu trữ) và lưới điện thông minh sẽ giúp tối ưu hóa hệ thống.
• Khuyến nghị:
  • Hoàn thiện khung pháp lý: Ưu tiên hàng đầu là ban hành khung pháp lý toàn diện, minh bạch cho điện gió ngoài khơi.
  • Đầu tư chiến lược vào lưới điện: Lập kế hoạch và đẩy nhanh đầu tư nâng cấp, mở rộng lưới truyền tải, đặc biệt là các đường dây kết nối vùng tiềm năng gió với trung tâm phụ tải.
  • Cơ chế hỗ trợ/đấu thầu rõ ràng: Xây dựng cơ chế đấu thầu cạnh tranh, minh bạch để lựa chọn nhà đầu tư và xác định giá điện, tạo sự ổn định cho thị trường.
  • Quy hoạch không gian biển: Thực hiện quy hoạch không gian biển quốc gia một cách khoa học, hài hòa lợi ích giữa phát triển điện gió ngoài khơi với các ngành kinh tế biển khác (hàng hải, thủy sản, du lịch, quốc phòng).
  • Phát triển hạ tầng và chuỗi cung ứng: Đầu tư nâng cấp hệ thống cảng biển, phát triển công nghiệp phụ trợ và dịch vụ hậu cần cho điện gió ngoài khơi.
  • Đánh giá môi trường và xã hội kỹ lưỡng: Đảm bảo các dự án được triển khai có trách nhiệm, giảm thiểu tác động tiêu cực.
  • Phát triển nguồn nhân lực: Đầu tư vào đào tạo, chuẩn bị nguồn nhân lực chất lượng cao cho ngành công nghiệp điện gió.

Kết luận

Năng lượng gió là một nguồn tài nguyên quý giá, sạch và bền vững mà Việt Nam có tiềm năng khai thác rất lớn. Việc phát triển mạnh mẽ điện gió, từ các dự án trên bờ đã và đang triển khai đến tham vọng chinh phục tiềm năng khổng lồ ngoài khơi, là một định hướng chiến lược đúng đắn, phù hợp với xu thế toàn cầu và yêu cầu phát triển bền vững của đất nước.

Tuy nhiên, con đường phía trước không hề bằng phẳng. Hàng loạt thách thức về hạ tầng lưới điện, chi phí đầu tư, khung chính sách, công nghệ và các tác động môi trường – xã hội cần được giải quyết một cách đồng bộ, khoa học và có tầm nhìn dài hạn.

Với sự quyết tâm chính trị, các chính sách thông minh, sự đầu tư đúng đắn và sự hợp tác hiệu quả giữa Nhà nước, doanh nghiệp và cộng đồng quốc tế, Việt Nam hoàn toàn có thể biến tiềm năng gió thành hiện thực, góp phần đảm bảo an ninh năng lượng, bảo vệ môi trường và hướng tới một tương lai phát triển xanh và bền vững.