Năng lượng tái tạo: Một lối thoát cho sự thiếu hụt năng lượng tại Việt Nam

Theo sự tiên đoán của tiểu ban cố vấn khoa học của chính phủ Đức về sự thay đổi môi trường cho thấy dầu hỏa và khí đốt còn tồn tại trên Trái đất khoảng 50 năm, than đá khoảng 230 năm và uranium khoảng 70 năm. Khoảng từ năm 2040 các loại năng lượng tái tạo dần dần trở nên các nguồn năng lượng chính của loài người. Đáng chú ý là thủy điện và năng lượng hạt nhân chỉ chiếm một phần rất bé trong các loại năng lượng và đến năm 2040 năng lượng hạt nhân gần như biến mất trong khi đó năng lượng gió, sinh khối và đặc biệt từ bức xạ mặt trời trở nên các nguồn năng lượng chính của loài người.

Theo tiên đoán, thành phần năng lượng của Việt Nam trong năm 2015 như sau: thủy điện 32%, nhiệt điện với dầu khí 31,6%, nhiệt điện với than đá 28,5%, điện nhập khẩu 4,9% và năng lượng tái tạo 3%.

Như thế hiện nay nguồn năng lượng chính của nước ta là nhiệt điện vừa gây ô nhiễm môi trường và cũng dần cạn kiệt. Thủy điện là một nguồn năng lượng không ổn định theo sự biến đổi của khí hậu. Hiện nay mực nước tại các hồ thủy điện lớn tại miền Bắc và miền Nam đều thấp hơn mức trung bình ngay trong mùa mưa! Việc xây các công trình thủy điện đã và đang tàn phá môi trường, sự đa dạng sinh thái tại nước ta một cách dữ dội. Các đập thủy điện tại miền Trung là nguyên nhân gây ra lũ lụt ngày càng lớn hơn: hàng ngàn hecta rừng đã và đang bị tiêu diệt khi xây dựng các công trình thủy điện.

Việc cúp điện là điều đương nhiên trong thời gian tới, ngày càng khốc liệt hơn. Cúp điện là nỗi ám ảnh cho mọi người và đặc biệt đối với hoạt động của các xí nghiệp, ảnh hưởng rất lớn vào sự phát triển kinh tế đất nước.

Trước một viễn cảnh không sáng sủa đối với nguồn năng lượng cho Việt Nam, chúng ta tìm hiểu hiện trạng sử dụng năng lượng tái tạo tại nước ta và thử hỏi năng lượng tái tạo có phải là giải pháp thực sự hữu hiệu cho Việt Nam?

Bốn nguồn năng lượng tái tạo mà chúng ta đang phát triển: quang nhiệt, quang năng, khí sinh học/sinh khối và năng lượng gió.

Năng lượng mặt trời

Trung bình năng lượng hữu dụng từ bức xạ mặt trời trong mỗi ngày tại Việt Nam dao động từ 4 đến 5,2 kWh/m2. Điều này tương đương với công suất từ 166,7 W/m2 đến 216 W/m2 tính trung bình trong 24 giờ và tùy theo vĩ tuyến. Lượng nắng ở miền Trung và miền Nam dồi dào hơn miền Bắc. Miền Bắc có trung bình từ 1.500 đến 1.700 giờ nắng, miền Trung và miền Nam có từ 2.000 đến 2.600 giờ nắng trong một năm.

Chúng ta cần phân biệt hai cách sử dụng năng lượng mặt trời. Pin mặt trời làm từ vật liệu bán dẫn biến đổi trực tiếp ánh sáng thành điện năng và các hệ thu năng lượng mặt trời tích trữ nhiệt năng từ bức xạ mặt trời.

Tổng công suất các hệ pin mặt trời đã lắp đặt tại nước ta cho đến nay đạt một con số khá khiêm nhượng khoảng 4 MW (Thái Lan trên 30 MW). Kinh phí hầu hết từ các nguồn tài trợ của nước ngoài. Các nguyên nhân chính làm cản trở sự phát triển ngành quang điện tại Việt Nam đó là:

- Pin mặt trời vẫn còn quá đắt, khoảng 8 đến 10 USD cho mỗi watt.

- Sau khoảng hai năm phải thay ắc quy mới (ắc quy dùng nạp điện từ pin mặt trời vào ban ngày và cung cấp điện vào ban đêm).

- Chưa có chính sách hỗ trợ từ chính phủ, chưa có quy định về kỹ thuật và pháp lý về điện nối lưới.

Trên thế giới nhiều công ty, các phòng thí nghiệm đang ráo riết nghiên cứu các loại pin mặt trời màng mỏng để tiết kiệm vật liệu, nâng hiệu suất cũng như đời sống của pin mặt trời. Chỉ tiêu gần là làm sao chi phí cho pin mặt trời khoảng 1 USD cho 1 watt!

Bên cạnh đó hiện nay trong nước việc bà con sử dụng rộng rãi hệ thống quang nhiệt để đun nước là một điều đáng mừng. Những hệ thống thu nhiệt từ bức xạ mặt trời gồm nhiều loại: tấm phẳng với các ống dẫn nước bằng kim loại, hệ ống chân không bằng thủy tinh, loại hình parabol. Hệ ống thủy tinh chân không thông dụng nhất, giá khoảng 6 triệu đồng cho một hệ với bình chứa nước nóng 150 lít. Các hệ thống quang nhiệt này tỏ ra rất hữu ích trong việc đun nước, tiết kiệm điện.

Biogas

Đến nay có khoảng trên 200.000 bồn biogas được lắp đặt tại nước ta. Hà Lan đã viện trợ khoảng 3,1 triệu euro giúp việc phát triển công nghệ biogas tại Việt Nam.

Bèo lục bình sinh sôi rất nhanh trên sông rạch ở các vùng nhiệt đới làm tắc nghẽn giao thông của tàu thuyền. TS. Đỗ Ngọc Quỳnh, một chuyên gia về biogas của Đại học Cần Thơ đã phát triển công nghệ xử lý bèo lục bình thành biogas.

Theo ước tính, mỗi mét khối biogas tương đương với 0,6 lít diesel hay 22 MJ. Nước thải và các thành phần sau khi phân rã từ bồn biogas có thể dùng làm phân bón hay dùng để xử lý phèn trong đất trồng trọt. Từ một tấn rác hữu cơ ta có thể thu được từ 150 đến 250 m3 biogas.

Sinh khối

Việc dùng biogas như là một loại năng lượng sạch, là một vấn đề nóng hổi hiện nay trên thế giới và Việt Nam, đó là công nghệ biến sinh khối thành năng lượng điện. Trong quy trình khí hóa sinh khối, sinh khối được đốt cháy không hoàn toàn cho ra một số khí như CO, H2, CH4… Các loại gas này có thể dùng làm nhiên liệu cho các động cơ đốt trong, các tuabin khí để vận hành máy phát điện hay dùng để đốt trực tiếp thay thế dầu trong các lò hơi. Sinh khối dùng trong mục đích này có thể là gỗ thải, mùn cưa, dăm bào, trấu, rơm, bã mía, vỏ dừa khô… Mỗi năm vựa lúa tại đồng bằng sông Hồng và sông Cửu Long thải ra hàng triệu tấn trấu. Tại Campuchia vì thiếu điện nghiêm trọng, các hệ thống khí hóa sinh khối (chủ yếu từ trấu) để sản xuất điện được nhập từ Ấn Độ và sử dụng rất thành công. Đây là giải pháp rất tốt cho các xí nghiệp ở nước ta cần nhiều điện và ở những vùng dễ tiếp cận các loại nhiên liệu có sẵn với giá rất rẻ như trấu, củi từ cây tạp…

Năng lượng gió

Theo sự nghiên cứu của Ngân hàng thế giới (tài liệu năm 2001) Việt Nam có tiềm năng năng lượng gió lớn nhất so với các nước khác tại Đông Nam Á. Theo sự đo đạc và tính toán của tài liệu này tổng công suất gió của cả Việt Nam lên đến 513 GW.

Công suất này lớn gấp 214 lần công suất của nhà máy thủy điện Sơn La hiện đang được xây dựng và gấp 10 lần công suất điện Việt Nam cần trong năm 2020. Vùng lãnh thổ có tiềm năng gió tốt chiếm 9% diện tích Việt Nam và tập trung phần lớn tại Bình Thuận và Ninh Thuận. Nếu tính luôn cả tiềm năng gió ngoài khơi (offshore) tổng công suất gió nước ta còn lớn hơn nhiều.

Ngoài Bình Thuận và Ninh Thuận, những nơi có tiềm năng gió tốt có thể kể đến: Sóc Trăng, Bến Tre, Trà Vinh, Duyên Hải (TP.HCM), Lâm Đồng, Đăk Lăk, Mẫu Sơn (Lạng Sơn)…

Đến nay nhiều dự án “cánh đồng gió - wind park” do các công ty nước ngoài và trong nước đã được triển khai. Điển hình là tại Tuy Phong (Bình Thuận), Công ty cổ phần năng lượng tái tạo Việt Nam (REVN) hợp tác với Công ty Fuhrlaender (Đức) lắp đặt 80 tuabin gió. Năm tuabin đã lắp đặt hoàn chỉnh và đã hòa điện vào lưới điện quốc gia từ năm 2009. Mười lăm tuabin khác đang được lắp đặt. Mỗi tuabin có công suất 1,2 MW; nặng 89,4 tấn. Chiều cao cột gió 85 m, đường kính cánh quạt 77 m. Như thế cánh đồng gió này sẽ đạt công suất 120 MW khi hoàn thành. Ngoài ra tại Mẫu Sơn một cánh đồng gió có công suất đến 200 MW đang được triển khai. Công ty Avantis sẽ lắp đặt tại đây 80 tuabin typ AV 928. Mỗi tuabin có công suất 2,5 MW. Một số cánh đồng gió khác cũng đang được triển khai như Phương Mai (Quy Nhơn), đảo Phú Quý (Bình Thuận)…

Các loại tuabin gió thế hệ cũ dùng kỹ thuật truyền động bằng bánh răng để gia tăng vận tốc vòng quay có đời sống khoảng 20 - 25 năm, cần sự bảo trì phức tạp, tốn kém. Hiện nay nhiều công ty trên thế giới như GE, Avantis, Siemens, Enercon… cung cấp loại tuabin thế hệ mới không cần bánh răng. Vận tốc vòng quay khoảng 16 vòng/ phút nhưng vẫn sản sinh ra lượng điện cần thiết nhờ động cơ với nam châm đất hiếm cung cấp từ trường cực mạnh. Loại tuabin này ít ồn hơn (chỉ tiêu: ở vị trí cách xa cột gió 300 m, tiếng ồn dưới 50 dB), bảo trì rất đơn giản, đời sống tuabin có thể kéo dài hơn 30 năm, giá thành rẻ hơn loại cũ.

Trong các dạng năng lượng tái tạo, có thể thấy rõ ràng năng lượng gió có khả năng lấp đầy khoản thiếu hụt điện năng rất trầm trọng ở nước ta trong thời gian tới. Một trong các việc khẩn cấp là chính phủ sớm ban hành giá điện nối lưới. Nếu Công ty điện lực Việt Nam mua điện từ các cánh đồng gió với giá điện khoảng 7 xu (USD)/ kWgiờ, chính phủ hỗ trợ 1 xu và Liên hợp quốc hỗ trợ từ 0,5 đến 1,2 xu từ cơ chế phát triển sạch (CDM/Clean Development Mechanism), giá khoảng từ 8 đến 9 xu (USD) cho mỗi kW giờ là giá mà các công ty đầu tư điện gió có thể chấp nhận được. Khi giá điện nối lưới được thỏa thuận, sẽ có rất nhiều công ty đầu tư xây dựng các cánh đồng điện gió. Một công nghệ sản xuất ra điện hoàn toàn sạch, thân thiện với môi trường sẽ sớm hình thành ở nước ta. Ngoài những quy định về công nghệ điện nối lưới, chính phủ cũng cần có những quy định về việc chuyển giao công nghệ điện gió từ các công ty nước ngoài. Khi Công ty Sony “từ giã” Việt Nam, công ty này chỉ để lại con số 0 khổng lồ cho nền công nghiệp điện tử.  Từ kinh nghiệm “không hay” này, chúng ta phải có những quy định về chuyển giao công nghệ đối với một số công ty nước ngoài. Hiện nay trụ gió bằng thép cho cột gió đã được sản xuất tại VN. Cánh quạt gió được làm bằng tay cần nhiều nhân công cũng có thể sản xuất tại VN. Phía bắc nước ta có nhiều mỏ đất hiếm, đây cũng là sự thuận lợi để chế tạo các tuabin gió thế hệ mới với nam châm rất mạnh bằng đất hiếm.

Tiềm năng năng lượng gió ở nước ta rất lớn, nó có thể giúp chúng ta giải quyết việc thiếu hụt điện năng trong thời gian tới với công nghệ hoàn toàn sạch.