Tài liệu Công nghệ năng lượng đại dương: Hiện trạng và xu thế phát triển

bề mặt đại dƣơng ở nhiệt độ thấp và ngƣng tụ nƣớc biển sâu ở nhiệt độ thấp hơn. Ba ứng viên chính là ammoniac, prôban và một chất làm lạnh thƣơng mại R-12/31. 3.3.5. Năng lƣợng chênh lệch độ mặn Thiết bị điện thẩm thấu thử nghiệm đầu tiên đi vào hoạt động vào tháng 10 năm 2009 tại Tofte, gần Oslo, Đông Nam Na Uy. Địa điểm này có thể tiếp cận nƣớc biển và nƣớc ngọt từ một hồ gần đó. Mục tiêu chính của các thiết bị thử nghiệm là để xác nhận hệ thống thiết kế có thể sản xuất năng lƣợng 24 giờ mỗi ngày. Những hoạt động này tập trung vào các môđun màng, thiết bị trao đổi áp lực và phát điện (ví dụ, tuabin và máy phát điện). Việc phát triển hơn nữa các hệ thống điều khiển, thiết bị tiền xử lý nƣớc và các ông thoát nƣớc và dẫn nƣớc vào là cần thiết. Các nhà phát triển hệ thống RED của Hà Lan đã xác định đƣợc đƣờng đắp cao Afsluitdijk ở Hà Lan, phân cách nƣớc mặn của biển Bắc với nƣớc lợ của hồ Ijsselmeer, là một địa điểm tiềm năng cho một trạm điện công suất 200 MW. NC&PT tiếp tục sẽ tập trung vào lựa chọn vật liệu để tăng hiệu quả của màng và làm sạch dòng nƣớc. 3.4. Xu hƣớng giá Hiện tại, các thị trƣờng thƣơng mại vẫn chƣa thúc đẩy phát triển công nghệ năng lƣợng đại dƣơng. Tài trợ của chính phủ cho NC&PT và các ƣu đãi chính sách quốc gia là những động lực chính cho hầu hết các phát triển và triển khai công nghệ. Chi phí cho hầu hết các công nghệ năng lƣợng đại dƣơng rất khó đánh giá, bởi có quá ít kinh nghiệm sản xuất và triển khai có sẵn để xác nhận các giả định chi phí. Bảng 3.3 trình bày một số yếu tố chi phí đầu tiên ảnh hƣởng đến giá điện bình quân quy dẫn (levelized cost of electricity - LCOE) đƣợc cung cấp bởi mỗi phân nhóm công nghệ năng lƣợng đại dƣơng. Bảng 3.3. Tóm tắt các chi phí cốt lõi sẵn có và các thông số hiệu suất của tất cả các phân nhóm công nghệ năng lƣợng đại dƣơng. Công nghệ năng lƣợng đại dƣơng Chi phí đầu tƣ (USD2005/k W)i Chi phí vận hành và bảo trì hàng năm (USD- Yếu tố công suất (CF)ii % Tuổi thọ thiết kếiii (năm) 37 2005/kW) Năng lƣợng sóng 6.200-16.100 180 25-40 20 Năng lƣợng đập thủy triều 4.500-5.000 100 22.5-28.5 40 Năng lƣợng dòng thủy triều 5.400-14.300 140 26-40 20 Năng lƣợng dòng chảy đại dƣơng N/A N/A N/A 20 Năng lƣợng chênh lệch nhiệt độ nƣớc biển 4.200-12.300 N/A N/A 20 Năng lƣợng chênh lệch độ mặn N/A N/A N/A 20 Ghi chú: Giá của các các công nghệ năng lƣợng đại dƣơng tính theo giá đô la năm 2005 Công suất ƣớc tính dựa trên các đặc điểm công nghệ và nguồn, không dựa trên kinh nghiệm thực tế Ƣớc tính tuổi thọ thiết kế dựa trên kiến thức của chuyên gia. Giả định tiêu chuẩn đặt ra tuổi thọ thiết kế của một thiết bị năng lƣợng đại dƣơng là 20 năm Nguồn: Lewis, A., S. Estefen, (2011) Trong hầu hết các trƣờng hợp, những thông số chi phí và hiệu suất trên đều dựa trên thông tin rời rạc do thiếu dữ liệu tham khảo đánh giá cùng dạng và kinh nghiệm hoạt động thực tế và do đó nhiều trƣờng hợp phản ánh các chi phí ƣớc tính và hiệu suất giả định dựa trên trình độ kỹ thuật. Hiện nay, chi phí đầu tƣ mới chỉ đƣợc thấy trong một vài trƣờng hợp nhƣng vẫn dựa trên những dự án và nghiên cứu mẫu quy mô nhỏ, có thể không đại diện đƣợc cho toàn bộ ngành công nghiệp này. Tuy nhiên, những bộ thông số này có thể đƣợc sử dụng để đánh giá giá trị tổng thể giá bình quân quy dẫn đƣợc công bố trong các tài liệu không có đánh giá cùng dạng và - ở một phạm vi nào đó - giá trị và khả năng của các giả định cơ sở. 3.4.1. Năng lƣợng sóng và dòng thủy triều Một số nghiên cứu đã ƣớc tính chi phí cho thiết bị năng lƣợng sóng và dòng thủy triều bằng cách ngoại suy từ dữ liệu chi phí nguyên mẫu sẵn có. Các thiết bị sóng và dòng thủy triều đều đang ở giai đoạn đầu phát triển. Chi phí đầu tƣ có khả năng giảm so với chi phí cho các công nghệ năng lƣợng tái tạo khác nhƣ năng lƣợng gió. Điều này chỉ có thể đƣợc chứng minh bằng phép ngoại suy từ một số dữ liệu hạn chế, 38 do kinh nghiệm hoạt động thực tế hạn chế. Ƣớc tính chi phí đầu tƣ hiện nay đều bắt nguồn từ các nguyên mẫu đơn lẻ với chi phí có thể sẽ cao hơn so với các phiên bản thƣơng mại hoàn chỉnh hơn trong tƣơng lai. Một số dữ liệu chi phí vận hành và bảo trì trong Bảng 3.2, cho cả năng lƣợng sóng và dòng thủy triều, nhƣng phải thừa nhận rằng những dữ liệu này đã đƣợc ngoại suy từ một số lƣợng dữ liệu hoạt động thực tế hạn chế. Một trong số ít những nghiên cứu cung cấp phân tích về các chi phí tƣơng lai của Viện Nghiên cứu năng lƣợng điện Hoa Kỳ (EPRI) đã kiểm tra chi phí của các dự án quy mô thƣơng mại về mặt lý thuyết, sử dụng bộ chuyển đổi năng lƣợng sóng Pelamis ngoài khơi bờ biển California. Kích thƣớc thiết bị tổng thể đƣợc giả định là 213 x 500 kW (106.5 MW). LCOE đƣợc tính toán dựa trên tuổi thọ thiết kế 20 năm và mức độ sẵn sàng là 96%. Tiềm năng kỹ thuật sản xuất năng lƣợng đƣợc giả định là tận dụng các lợi thế của những cải tiến NC&PT ngắn hạn vẫn chƣa thực hiện nhƣng đƣợc cho là có thể đạt đƣợc với chi phí đầu tƣ giả định hiện nay. Nghiên cứu kết luận rằng có thể đạt đƣợc LCOE 13,4cent/kWh (tính theo giá trị đô la năm 2005) dựa trên chi phí đầu tƣ 279 triệu USD2005 (2,620 USD2005/kW), hệ số chiết khấu là 7.5%, nhân tố năng suất là 38% và chi phí vận hành và bảo trì hàng năm là 13,1 triệu USD2005 (123 USD2005/kW/năm), với chi phí bổ sung giả định 28,1 triệu USD2005 (264 USD2005/kW) sau 10 năm. Năm 2006, hãng Carbon Trust của Anh công bố kết quả của một cuộc khảo sát về chi phí hiện tại cho nguyên mẫu bộ chuyển đổi năng lƣợng sóng và thủy triều tiền thƣơng mại trong đó đề cập đến nhiều dữ liệu chi phí đầu tƣ. Bộ chuyển đổi năng lƣợng sóng có chi phí đầu tƣ dao động từ 7.700 đến 16.100 USD2005/kW với trung điểm (midpoint) là 11.875 USD2005/kW. Tƣơng tự nhƣ vậy, chi phí cho nguyên mẫu máy phát điện bằng năng lƣợng dòng thủy triều dao động từ 8.600 USD2005 đến 14.300/kW với trung điểm 11.400 USD 2005/kW. Một số thiết bị dòng thủy triều có thể có chi phí đầu tƣ lớn hơn. Nghiên cứu ƣớc tính năng lƣợng từ các trang trại năng lƣợng sóng ban đầu của Anh có LCOE từ 21 đến 79 cent/kWh (US2005) trong khi các trang trại dòng thủy triều ban đầu ƣớc tính LOCE từ 16 đến 32 cent/kWh (US2005). Các nghiên cứu của Carbon Trust không tính đến kinh tế học thang biểu, cải tiến NC&PT hay các tác động của tốc độ lĩnh hội. Một nghiên cứu gần đây trong khuôn khổ Sáng kiến truyền năng lƣợng tái tạo California cho thấy năng lƣợng thủy triều (triển khai tại California) sẽ có giá 1 đến 3cent/kWh (US2005). Những phân tích lý thuyết cho các thiết bị năng lƣợng sóng cung cấp các tiêu chuẩn hợp lý để chứng minh rằng các dự án năng lƣợng sóng ngắn hạn có thể có LCOE so sánh đƣợc với năng lƣợng gió trong những năm 1980. Chi phí đầu tƣ cho công nghệ năng lƣợng sóng và dòng thủy triều theo trƣờng hợp này giảm đến một phạm vi từ USD2005 2,600 đến 5,400/kW (trung bình: USD2005 4,000/kW), giả định triển khai trên toàn thế giới từ 2 đến 5 GW vào năm 2020. Lƣu ý rằng mức độ triển khai có khả năng phụ thuộc nhiều vào các chính sách bền vững của Vƣơng quốc Anh, Mỹ, Canada và các nƣớc công nghệ đại dƣơng khác. Mặc dù chƣa có nghiên cứu chi phí cuối cùng nào có sẵn cho các công nghệ năng lƣợng 39 dòng chảy đại dƣơng, chi phí và kinh tế cho các công nghệ dòng chảy đại dƣơng có thể có các tính chất tƣơng tự nhƣ công nghệ dòng thủy triều. 3.4.2. Năng lƣợng đập thủy triều Đập thủy triều đƣợc coi là công nghệ năng lƣợng đại dƣơng hoàn chỉnh nhất, do có một số ví dụ về hoạt động của thiết bị đƣợc duy trì liên tục, mặc dù dữ liệu về chi phí có rất ít. Các dự án đập thủy triều thƣờng đòi hỏi đầu tƣ vốn rất cao, với thời gian xây dựng tƣơng đối dài. Xây dựng dân dụng trong môi trƣờng biển - với cơ sở hạ tầng riêng để chống lại các điều kiện biển khắc nghiệt - rất phức tạp và tốn kém. Do đó, chi phí đầu tƣ liên quan đến công nghệ dòng thủy triều rất cao so với các nguồn năng lƣợng khác. Các kỹ thuật đổi mới, bao gồm xây dựng các nhà mày dân sự lớn dạng trên bờ và dạng nổi, dự kiến sẽ làm giảm đáng kể rủi ro và chi phí. Cho đến nay, các dự án đập thủy triều đã có quy mô lớn hơn so với các dự án năng lƣợng đại dƣơng khác, do giảm chi phí đơn vị sản xuất điện. Chi phí xây dựng đập thủy triều đƣợc ƣớc tính vào khoảng từ 4.500 đến 5.000 USD2005/kW với chi phí vận hành và bảo trì khoảng 100 USD2005/kW/năm. Tuổi thọ thiết kế của dự án năng lƣợng dòng thủy triều dự kiến sẽ vƣợt quá 20 năm và có thể đƣợc so sánh với các nhà máy thủy điện, có thể đạt đến thời gian hoạt động kinh tế từ 40 đến 100 năm hoặc nhiều hơn. 3.4.3. Năng lƣợng chênh lệch nhiệt độ nƣớc biển Công nghệ OTEC chƣa có nhiều kinh nghiệm thực địa, do đó rất khó để dự toán chi phí và xu hƣớng tƣơng lai. Chi phí đầu tƣ cho các dự án đơn lẻ cao do việc phát triển công nghệ chậm chạp. Dự toán chi phí đƣợc thể hiện trong Bảng 3.4 cho thấy rõ những gì đã đƣợc ghi nhận trong các tài liệu cho đến nay. Điều này không có nghĩa là các công nghệ OTEC đã đạt đƣợc sự trƣởng thành đáng kể. Các số liệu trình bày chƣa đƣợc tính theo giá USD năm 2005, vì vậy các giá trị trong bảng sử dụng giá đôla của năm khác và bao gồm một loạt các công nghệ và địa điểm khác nhau. Chi phí mới nhất có đƣợc đối với OTEC là từ Lockheed-Martin, ƣớc tính chi phí đầu tƣ là 32.500 USD/kW cho một nhà máy thí điểm 10 MW, giảm xuống còn khoảng 10.000 USD/kW cho một nhà máy thƣơng mại 100 MW. Những tiến bộ về vật liệu mới và các kỹ thuật xây dựng trong những lĩnh vực khác trong những năm gần đây có thể cải thiện tính kinh tế và tính khả thi kỹ thuật của OTEC. Bảng 3.4. Chi phí đầu tƣ và LCOE cho các dự án thí điểm OTEC và giai đoạn khái niệm Nguồn dữ liệu Đầu tƣ (USD2005/k W) LCOE (USD2005/k W) Vega (2002) 12.300 22 Chu trình khép kín 100 MW, cách bờ 400 km SERI (1989) 12.200 — Nhà máy công suất 40 MW đặt tại Kahe Point, Oahu Cohen (2009) 8.000 - 16 - 20 Nhà máy thƣơng mại đầu công suất 40 0.000 100 MW Francis (1985) 5.000 - 1.000 — — Lennard (2004) 9.400 18 [11] Chu trình khép kín 10 MW; LCOE trong ngoặc SERI (1989) 7.200 — Chu trình mở, trên bờ Vega (2002) 6.000 10 Chu trình khép kín 100 MW, cách bờ 100 km Vega (2002) 4.200 7 Chu trình khép kín 100 MW, cách bờ 10 km Plocek et al. (2009) 8.000 15 Ƣớc tính nhà máy thƣơng mại dạng nổi công suất 75MW ngoài khơi Puerto Rico Lƣu ý: Chi phí đầu tƣ và LCOE chƣa đƣợc chuyển đổi sang tỷ giá đô la 2005. Nguồn: Lewis, A., S. Estefen, (2011) 3.4.4. Nguồn năng lƣợng từ sự chênh lệch độ mặn Công nghệ khai thác năng lƣợng đại dƣơng dựa trên chênh lệch độ mặn vẫn trong giai đoạn đầu và chi phí hiện tại chƣa có sẵn. Statkraft ƣớc tính LCOE năng lƣợng chênh lệch độ mặn trong tƣơng lai có thể rơi vào cùng khoảng với các công nghệ tái tạo hoàn chỉnh hơn khác, nhƣ gió, dựa trên mức độ phát triển thủy điện, kỹ thuật khử muối nói chung và công nghệ màng lọc đặc biệt hiện nay. Tuy nhiên, việc đạt đƣợc chi phí cạnh tranh sẽ phụ thuộc vào sự phát triển của màng lọc quy mô lớn, chi phí thấp và chắc chắn. Statkraft ƣớc tính chi phí đầu tƣ sẽ cao hơn nhiều so với các công nghệ năng lƣợng tái tạo khác, nhƣng các yếu tố công suất có thể rất cao, với 8.000 giờ hoạt động hàng năm. 3.5. Tiềm năng phát triển năng lƣợng đại dƣơng Về dài hạn, năng lƣợng đại dƣơng có thể mang đến khả năng giảm lƣợng khí thải cacbon nhƣng về ngắn hạn, nguồn năng lƣợng này không có khả năng đóng góp đáng kể trƣớc năm 2020 do sự phát triển vẫn còn trong giai đoạn đầu. Năm 2009, năng lƣợng đại dƣơng bổ sung dƣới 10MW trên toàn thế giới (Renewable UK, 2010). Hiện nay, nguồn năng lƣợng này đạt khoảng 300MW (REN21, 2010). 3.5.1. Các kịch bản năng lƣợng đại dƣơng Cho đến khoảng năm 2008, năng lƣợng đại dƣơng không đƣợc xem xét trong bất kỳ mô hình kịch bản năng lƣợng quan trọng nào trên toàn thế giới. Do đó, tác động tiềm năng của nó đến nguồn cung năng lƣợng thế giới trong tƣơng lai và giảm nhẹ biến đổi khí hậu mới chỉ bắt đầu đƣợc nghiên cứu. Kết quả của các tài liệu kịch bản liên quan đến năng lƣợng đại dƣơng đƣợc công bố không tập trung và sơ bộ, phản ánh một phạm vi rộng các hiệu suất năng lƣợng có thể đạt đƣợc. Cụ thể, các kịch bản triển khai năng lƣợng đại dƣơng đƣợc xét chỉ nằm trong 3 nguồn chính nhƣ sau: Cách mạng năng lƣợng (E[R]) (Teske et al., 2010), Triển vọng năng lƣợng 41 thế giới của IEA (WEO) (IEA, 2009), và Viễn cảnh công nghệ năng lƣợng của IEA (ETP) (IEA, 2010). Nhiều kịch bản đã đƣợc xem xét trong các báo cáo E[R] và ETP và một kịch bản tham khảo duy nhất đƣợc ghi lại trong báo cáo WEO. Lƣu ý rằng, kịch bản tham khảo E[R] dựa trên trƣờng hợp tham khảo WEO 2009 và do đó mức độ triển khai đến năm 2030 là rất gần (Teske et al., 2010). Các đặc điểm chính của các kịch bản đƣợc xem xét, bao gồm các cấp độ triển khai năng lƣợng đại dƣơng đƣợc tóm tắt trong Bảng 3.5. Bảng 3.5. Đặc điểm chính của các kịch bản trung dài-hạn từ các nghiên cứu năng lƣợng đại dƣơng đƣợc công bố Công suất TWh/yr (PJ/yr) G W Kịch bản 201 0 202 0 203 0 205 0 20 50 Lƣu ý Cách mạng năng lƣợng - Tham khảo N/ A 3 (10, 8) 11 (36, 6) 25 (90 ) N/ A Chính sách không thay đổi Cách mạng năng lƣợng N/ A 53 (19 1) 128 (46 1) 678 (2.4 40) 30 3 Giảm khoảng 50% cacbon Cách mạng năng lƣợng - tiên tiến N/ A 119 (42 8) 420 (1.5 12) 194 3 (6.9 94) 74 8 Giảm khoảng 80% cacbon WEO 2009 N/ A 3 (10, 8) 13 (46, 8) N/ A N/ A Cơ sở cho trƣờng hợp tham khảo E[R] Lộ trình ETP BLUE 2050 N/ A N/ A N/ A 133 (47 9) N/ A Khu vực năng lƣợng hầu nhƣ khử cacbon Lộ trình ETP BLUE CCS 2050 N/ A N/ A N/ A 274 (98 6) N/ A Biến thể của Lộ trình BLUE - Không thể thu và lƣu trữ cacbon Lộ trình ETP BLUE hi NUC 2050 N/ A N/ A N/ A 99 (35 6) N/ A Biến thể của Lộ trình BLUE - Năng lƣợng hạt nhân tăng lên 2.000GW Lộ trình ETP BLUE hi REN 2050 N/ A N/ A N/ A 552 (1.987 ) N/ A Biến thể của Lộ trình BLUE – Năng lƣợng tái tạo tăng lên 75% Lộ trình ETP BLUE 3% N/ A 401 (1.444 N/ A Biến thể của Lộ trình BLUE - Tỷ lệ chiết khấu 42 ) đƣợc thiết lập để 3% đối với các dự án sản xuất năng lƣợng. Nguồn: Lewis, A., S. Estefen, (2011) Các phân tích trong các kịch bản năng lƣợng đại dƣơng trên rất sơ bộ. Trong hầu hết các trƣờng hợp, đầu vào không đƣợc xác nhận đầy đủ và có thể không thể hiện đƣợc các đặc điểm đa dạng của nhiều công nghệ năng lƣợng đại dƣơng. Trong hầu hết các kịch bản, tất cả các công nghệ năng lƣợng đại dƣơng đều đƣợc gộp chung thành một. Cách tiếp cận này đƣợc lựa chọn do sự thuận tiện và do dữ liệu liên quan (ví dụ, các đánh giá chi tiết nguồn tài nguyên trên toàn cầu) đều bị giới hạn. Rất nhiều công nghệ vẫn còn trong giai đoạn đầu phát triển và không có các ƣớc tính đầy đủ cho chi phí đầu tƣ cũng nhƣ chi phí vận hành và bảo trì và các yếu tố năng lực, hay thậm chí tiềm năng kỹ thuật hiện tại và tƣơng lai. Việc phân nhóm công nghệ thành các nhóm phụ trong các nghiên cứu kịch bản tƣơng lai có thể mang lại cái nhìn sâu sắc hơn về vai trò của năng lƣợng đại dƣơng, nhƣng làm nhƣ vậy sẽ đòi hỏi mức độ chính xác của dữ liệu hiện chƣa có đối với các công nghệ năng lƣợng đại dƣơng. Mặc dù các kịch bản nêu trên còn những hạn chế nhƣng chúng vẫn cung cấp những phân tích hàng đầu về khả năng triển khai công nghệ năng lƣợng đại dƣơng, từ đó có thể xây dựng bản phân tích chi tiết hơn. Cụ thể, các kịch bản này chỉ ra một loạt các khả năng triển khai năng lƣợng đại dƣơng từ cơ sở kịch bản IEA WEO 2009 đến kịch bản E[R] cải tiến tích cực nhất, trong đó giả định giảm phát thải khí CO2 đến 80% vào năm 2050. 3.5.2. Dự báo ngắn hạn Hầu hết việc triển khai năng lƣợng đại dƣơng về ngắn hạn có thể sẽ là định hƣớng chính sách ở những quốc gia có các chƣơng trình nghiên cứu do chính phủ tài trợ và các ƣu tiên chính sách đã đƣợc thực hiện để thúc đẩy năng lƣợng đại dƣơng. Trong những trƣờng hợp đó, dự báo về ngắn hạn cho triển khai năng lƣợng đại dƣơng có thể liên quan đến bất kỳ mục tiêu quốc gia cụ thể đã đƣợc thiết lập cho triển khai năng lƣợng đại dƣơng. Trên thực tế, một số quốc gia đã đề xuất các mục tiêu triển khai không bị ràng buộc và thời hạn để đạt đƣợc công suất năng lƣợng đại dƣơng theo quy định. Trong khi chính phủ Anh đặt mục tiêu 2 GW vào năm 2020 (Mueller và Jeffrey, 2008), Canada, Hoa Kỳ, Bồ Đào Nha và Ireland đang nghiên cứu các mục tiêu triển khai với thời gian biểu tƣơng tự. Tuy nhiên, phần lớn các quốc gia có nguồn đại dƣơng lớn đều chƣa định lƣợng đƣợc tiềm năng đại dƣơng của họ cũng nhƣ chƣa thiết lập đƣợc các mục tiêu triển khai trên toàn quốc gia. Và ở những quốc gia đã thiết lập mục tiêu năng lƣợng đại dƣơng, những mục tiêu này hiếm khi là bắt buộc. Không tính đến các động cơ triển khai trong ngắn hạn, các dự báo năng lƣợng đại dƣơng ngắn hạn trong các kịch bản đƣợc tóm tắt trong bảng 3.4 nói chúng không dự báo sự đóng góp đáng kể cho giảm thiểu cacbon về ngắn hạn. Từ các kịch bản đƣợc trình bày trong Bảng 3.4, việc khai thác năng lƣợng đại dƣơng trong ngắn hạn (2020) dao động từ 3 đến 119 TWh/năm (10,8 đến 428 PJ/năm), với mức cao nhất nằm trong kịch bản E[R] tiên tiến. 43 Khoảng dao động rộng nhƣ vậy phản ánh mức độ không chắc chắn cao thể hiện trong các giả định kịch bản, cũng nhƣ các khung phân tích khác nhau do kịch bản tham khảo đƣợc dự định là kịch bản kinh doanh bình thƣờng trong đó các chính sách mới không đƣợc ban hành, trong khi kịch bản E[R] tiên tiến nhiều tham vọng tìm cách giảm đáng kể lƣợng khí thải cacbon. 3.5.3. Triển khai dài hạn trong bối cảnh giảm thiểu cacbon Khả năng để nguồn cung năng lƣợng đại dƣơng góp phần giảm nhẹ biến đổi khí hậu dự kiến sẽ tăng lên đáng kể trong thời gian dài hơn. Đến năm 2050, các kịch bản triển khai trong Bảng 3.4, dao động từ kịch bản E[R] tham khảo chỉ 25TWh/năm (90 PJ/năm) đến kịch bản E[R] tiên tiến 1.943 TWh/năm (6,994 PJ/năm). Do công nghệ năng lƣợng đại dƣơng hiện mới ở giai đoạn đầu phát triển, các triển khai hiện tại vẫn rất hạn chế. Triển khai quan trọng không đƣợc dự báo cho đến sau năm 2030, mặc dù triển khai thƣơng mại đƣợc dự kiến sẽ tiếp tục vƣợt quá năm 2050. Để đạt đƣợc những cấp độ triển khai cao hơn trong dài hạn, một loạt các thách thức có thể phải đối mặt khi phát triển năng lƣợng đại dƣơng cần đƣợc thảo luận. Cụ thể là: - Tiềm năng tài nguyên: Các đánh giá tiềm năng tài nguyên cho năng lƣợng đại dƣơng vẫn đang trong giai đoạn đầu. Tuy nhiên, ngay cả những ƣớc tính cao nhất cho nguồn cung năng lƣợng đại dƣơng (7 EJ/năm) dài hạn (2050) đƣợc trình bày ở trên vẫn nằm trong khả năng lý thuyết và kỹ thuật cho nguồn tài nguyên này cho thấy rằng – ít nhất trên cơ sở toàn cầu - tiềm năng kỹ thuật không thể là một yếu tố hạn chế để triển khai năng lƣợng đại dƣơng. Nhƣ đã trình bày, OTEC có thể có tiềm năng kỹ thuật cao nhất trong các lựa chọn năng lƣợng đại dƣơng sẵn có, nhƣng thậm chí ngoài OTEC ra, tiềm năng kỹ thuật cho năng lƣợng đại dƣơng đƣợc thấy vƣợt hơn 7 EJ/năm. Hơn nữa, mặc dù các tài liệu nghiên cứu vẫn hạn chế, tác động của biến đổi khí hậu đến tiềm năng kỹ thuật của năng lƣợng đại dƣơng đƣợc dự đoán sẽ rất ít. Ngoài ra, những hạn chế nhất định của từng khu vực đối với nguồn cung là có thể. Các địa điểm năng lƣợng sóng phân tán toàn cầu trên tất cả các vùng ven biển, nhƣng mức độ khả dụng của các địa điểm vĩ độ giữa (30o-60o) với các mức độ biến đổi theo mùa thấp hơn, đủ năng lƣợng sóng tới và gần các trung tâm phụ tải có thể trở thành một rào cản ở một số vùng trong các kịch bản thâm nhập cao hoặc ở những vùng đông dân cƣ với mục đích sử dụng cạnh tranh. Tƣơng tự, mức độ khả dụng địa điểm hạn chế có thể ngăn việc triển khai rộng rãi các nhà máy năng lƣợng thủy triều, năng lƣợng dòng thủy triều và năng lƣợng dòng chảy đại dƣơng ngoài những khu vực nhất định, trong khi các cơ hội OTEC và chênh lệch độ mặn không đƣợc phân bố đồng đều trên toàn cầu. - Triển khai theo khu vực: Triển khai ở mức độ tham vọng cao hơn nhƣ trong Bảng 3.4 là khả thi hay không sẽ phụ thuộc một phần vào vị trí nguồn năng lƣợng đại dƣơng có tƣơng quan với các khu vực đòi hỏi dịch vụ năng lƣợng đại dƣơng hay không. Công nghệ năng lƣợng sóng và thủy triều vẫn đang đƣợc phát triển ở các quốc gia giáp với Bắc Đại Tây Dƣơng và Bắc Thái Bình Dƣơng, cũng nhƣ Ôxtraylia, nơi các chƣơng trình đƣợc chính phủ tài trợ hậu thuẫn và ủng hộ cho nghiên cứu và triển khai, với các ƣu tiên chính sách nhằm thúc đẩy các dự án giai đoạn đầu. Các dự án OTEC có khả năng đƣợc phát triển ngoài 44 khơi các đảo và các quốc gia nhiệt đới. Các dự án năng lƣợng dòng thủy triều, dòng chảy đại dƣơng và chênh lệch độ mặn có khả năng bị giới hạn ở những địa điểm cụ thể có chất lƣợng nguồn cung mạnh mẽ. Những địa điểm này có thể sẽ nhiều hơn và phổ biến rộng rãi khi hiệu quả của các công nghệ đƣợc hoàn thiện. Nhìn chung, trong khi tiềm năng kỹ thuật đƣợc dự kiến sẽ không trở thành một rào cản toàn cầu chính cho triển khai năng lƣợng đại dƣơng, các đặc điểm tài nguyên sẽ đòi hỏi cộng đồng địa phƣơng trong tƣơng lai phải lựa chọn giữa những công nghệ đại dƣơng có sẵn để phù hợp với điều kiện tài nguyên của khu vực. - Các vấn đề về chuỗi cung ứng: Công nghệ sản xuất năng lƣợng đại dƣơng dựa vào sóng, dòng thủy triều và một số công nghệ năng lƣợng đại dƣơng khác cần có cơ sở hạ tầng vận hành và bảo trì phức tạp ở quy mô thích đáng để hiệu quả về chi phí. Các công nghệ khác nhau đòi hỏi các hỗ trợ khác nhau do sự khác biệt trong phƣơng pháp xây dựng và khai thác. Cho đến khi một số lƣợng lớn công nghệ năng lƣợng đại dƣơng đƣợc triển khai, sự thiếu hụt cơ sở hạ tầng đầy đủ có thể là một rào cản đáng kể cho sự tăng trƣởng của ngành công nghiệp này. Một số lợi ích có thể thu đƣợc từ phát triển năng lƣợng gió ngoài khơi, có thể đóng góp cho nhu cầu về cơ sở hạ tầng (bể chứa, phao neo và đƣờng dây cáp) trƣớc khi có những triển khai năng lƣợng đại dƣơng quan trọng. - Công nghệ và kinh tế: Tất cả các công nghệ năng lƣợng đại dƣơng, ngoại trừ đập thủy triều, đều ở giai đoạn khái niệm, đang trong quá trình nghiên cứu và phát triển, hoặc là mẫu thử nghiệm tiền thƣơng mại và đang tron giai đoạn kiểm chứng. Hiệu suất kỹ thuật của các công nghệ năng lƣợng đại dƣơng đƣợc dự đoán sẽ đƣợc cải thiện dần theo thời gian khi có kinh nghiệm và các công nghệ mới có thể khai thác đƣợc các nguồn tài nguyên có tiềm năng kém hơn. Tiến bộ kỹ thuật có thể làm giảm chi phí vốn, nâng cao hiệu quả, giảm yêu cầu về vận hành, bảo trì và tăng cƣờng các yếu tố năng lực, cho phép tiếp cận đến các vị trí xa hơn và cung cấp các phƣơng pháp cải tiến cho khai thác các nguồn có tiềm năng kém hơn. Đồng thời với những cải tiến kỹ thuật, giá điện bình quân quy dẫn (LCOE) đối với công nghệ năng lƣợng đại dƣơng sẽ giảm theo. Các tiến bộ kỹ thuật có dẫn đến việc cắt giảm đủ chi phí liên quan để cho phép triển khai trên quy mô lớn năng lƣợng đại dƣơng hay không là điều không chắc chắn nhất trong việc đánh giá vai trò tƣơng lai của năng lƣợng đại dƣơng trong việc đáp ứng các mục tiêu triển khai dài hạn đầy tham vọng. - Tích hợp và truyền dẫn: Cần nhận ra những đặc điểm rất khác nhau phát sinh từ các nguồn tài nguyên khác nhau khi tích hợp năng lƣợng đại dƣơng vào mạng lƣới năng lƣợng lớn hơn. Những mô hình tài nguyên sẵn có có các tác động đối với việc tích hợp quy mô lớn năng lƣợng đại dƣơng vào mạng lƣới điện và dựa trên các yêu cầu và việc sử dụng công suất truyền dẫn, bao gồm cả nhu cầu và giá trị của mạng truyền dẫn ngoài khơi. Quản lý hiệu quả tính biến động của một số nguồn năng lƣợng đại dƣơng ở các cấp độ triển khai cao hơn có thể cần đến các giải pháp kỹ thuật và thể chế tƣơng tự nhƣ các công nghệ gió và điện mặt trời, đặc biệt, khả năng dự báo, tính linh hoạt của toàn hệ thống tăng lên, tiêu chuẩn kết nối với lƣới điện, tính linh hoạt của nhu cầu và tích trữ năng lƣợng số lƣợng lớn. Mặt khác, các công nghệ năng lƣợng đại dƣơng khác có những đặc điểm có thể tƣơng tự nhƣ máy 45 phát điện nền hoặc thậm chí một phần giống máy phát nhiệt phân tán, do đó không cần tích hợp hoạt động, mặc dù vẫn có thể cần đến cơ sở hạ tầng truyền dẫn mới. - Tác động đối với xã hội và môi trƣờng: Các tác động đối với xã hội và môi trƣờng của các dự án năng lƣợng đại dƣơng đang đƣợc đánh giá khi các triển khai thực tế đang tăng lên với cấp số nhân. Phân tích rủi ro và giảm nhẹ, sử dụng các đánh giá tác động đối với môi trƣờng, sẽ là thành phần thiết yếu của việc triển khai sớm. Sự quan tâm đến các vấn đề môi trƣờng và sinh thái cũng có khả năng ảnh hƣởng đến các địa điểm triển khai năng lƣợng đại dƣơng. Một cách tiếp cận cân bằng để lôi kéo sự tham gia của các cộng đồng ven biển sẽ cần thiết, trong khi duy trì trách nhiệm đối với việc sử dụng các vùng ven biển và hệ sinh thái đại dƣơng. Một số dạng năng lƣợng đại dƣơng có các tác động tốt đến môi trƣờng có thể làm cho chúng hấp dẫn cho sự phát triển trong tƣơng lai, nhƣng giai đoạn đầu của việc triển khai năng lƣợng đại dƣơng tạo ra sự không chắc chắn về mức độ mà các vấn đề xã hội và môi trƣờng có thể hạn chế sự phát triển. IV. NGHIÊN CỨU KHAI THÁC VÀ TIỀM NĂNG KHAI THÁC NĂNG LƢỢNG ĐẠI DƢƠNG TẠI VIỆT NAM 4.1. Nghiên cứu khai thác năng lƣợng đại dƣơng tại Việt Nam Nghiên cứu, khai thác và sử dụng các dạng năng lƣợng tái tạo ở Việt Nam đã đƣợc triển khai từ hơn 30 năm trở lại đây. Năm 1979, Trung tâm Năng lƣợng mới và tái tạo đầu tiên đƣợc thành lập. Nhiều đề tài nghiên cứu đã đƣợc triển khai có kết quả ở nhiều địa phƣơng mang lại các lợi ích thiết thực, đặc biệt là tại các vùng sâu, vùng xa, nơi mạng lƣới điện quốc gia chƣa đƣợc bao phủ. Tuy nhiên, các nguồn năng lƣợng tái tạo sử dụng cho sản xuất điện mới chỉ bao gồm năng lƣợng mặt trời, gió, thủy điện và năng lƣợng sinh học. Do đặc điểm phức tạp về chế tạo các thiết bị chuyển đổi năng lƣợng đại dƣơng thành điện năng nên việc sử dụng nguồn năng lƣợng đại dƣơng ở Việt Nam vẫn còn đang ở giai đoạn nghiên cứu đánh giá tiềm năng. Một trong các kết quả nghiên cứu khoa học về sử dụng năng lƣợng sóng ở nƣớc ta là đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ: ―Nghiên cứu sử dụng năng lƣợng sóng biển làm nguồn chiếu sáng phao tín hiệu hoạt động ngoài khơi biển Việt Nam‖. Đề tài đƣợc thực hiện trong năm 2000, 2001 do Bộ Giao thông Vận tải là cơ quan chủ quản và Viện Khoa học Công nghệ Giao thông Vận tải làm cơ quan chủ trì với sự hợp tác của Khoa Môi trƣờng, Đại học Quốc gia Hà Nội và Cục Hàng hải Việt Nam. Kết quả của đề tài là đã chứng minh đƣợc khả năng sử dụng năng lƣợng sóng để tạo ra nguồn điện thắp sáng đèn trên phao tín hiệu và chế tạo thử nghiệm đƣợc một mô hình hệ thống thiết bị phát điện bằng năng lƣợng sóng biển. Đề tài cấp Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam ―Đánh giá tiềm năng năng lƣợng biển Việt Nam‖ do Viện Cơ học chủ trì đã đƣợc tiến hành trong các năm 2002-2003. Kết quả chính của đề tài là đã đƣa ra đƣợc bức tranh tổng hợp của tiềm năng năng lƣợng thủy triều, sóng và dòng chảy ở vùng biển Việt Nam. Trong nội dung nghiên cứu của đề tài đã tiến hành đánh giá tiềm năng năng lƣợng thủy triều (độ cao của mực nƣớc triều) thông qua tính toán cho một số vịnh trên toàn dải ven biển Việt Nam. Sử dụng các hằng số điều hoà của các sóng triều thành phần để tính toán dự báo cho một số năm. Căn cứ số liệu dự báo từng 46 giờ của một năm liên tục đã tính ra độ lớn dao động thủy triều từng ngày (chênh lệch giá trị nƣớc lớn và giá trị nƣớc ròng). Sau đó tính độ lớn thủy triều trung bình cả năm. Để có đƣợc mức độ biến động của độ lớn thuỷ triều trong việc điều tiết khả năng cung cấp năng lƣợng trong một năm, đã tiến hành tính tần suất theo từng khoảng độ lớn thủy triều trong cả năm tại từng vũng vịnh. Đã bƣớc đầu nghiên cứu đánh giá năng lƣợng triều tại vùng cửa sông ven biển Đông Nam Bộ. Về năng lƣợng dòng chảy, đề tài đã đi đến kết luận là trong vùng biển Việt Nam không tồn tại những dòng hải lƣu lớn, ổn định theo vận tốc, hƣớng dòng chảy và thời gian nhƣ dòng chảy Gulfstream ở Đại Tây Dƣơng, hay Kuroshio hoặc Cromwell ở Thái Bình Dƣơng. Nhƣ vậy có thể thấy rằng tiềm năng năng lƣợng dòng triều của Việt Nam không lớn. Năng lƣợng dòng chảy có thể dựa vào dòng chảy với nguồn gốc thủy triều - dòng triều và dòng chảy tổng cộng giữa dòng triều và dòng chảy do gió. Sử dụng mô hình tính toán dòng chảy 3 chiều xây dựng tại Viện Cơ học đã tiến hành tính toán năng lƣợng dòng chảy cho đơn vị diện tích mặt cắt vuông góc với hƣớng dòng chảy. Nhìn chung, việc nghiên cứu các nguồn năng lƣợng đại dƣơng mới bắt đầu triển khai. Về năng lƣợng sóng, hiện trạng nghiên cứu còn mới bắt đầu, mới tiến hành các nghiên cứu tính toán sơ bộ tiềm năng năng lƣợng sóng cho khu vực ven bờ. Ngoài việc cần đánh giá đƣợc tiềm năng năng lƣợng sóng cho toàn bộ vùng biển dải ven bờ và ngoài khơi ở nƣớc ta, một vấn đề hết sức quan trọng trong nghiên cứu năng lƣợng sóng là cần nghiên cứu về công nghệ chuyển đổi năng lƣợng sóng thành điện năng lựa chọn đƣợc các loại thiết bị thích hợp với các điều kiện trƣờng sóng và điều kiện tự nhiên (gió, bão) của nƣớc ta. Đây là một vấn đề còn hoàn toàn chƣa đƣợc nghiên cứu cho đến hiện nay. Về năng lƣợng thủy triều đã có đƣợc các nghiên cứu đánh giá tiềm năng khai thác cụ thể cho năng lƣợng thủy triều tại các vũng vịnh Việt Nam, tuy nhiên cần có các nghiên cứu đầy đủ về phân bố mật độ năng lƣợng thủy triều cho toàn bộ Biển Đông và vùng biển ven bờ Việt Nam từ đó có các đánh giá chi tiết về khả năng khai thác nguồn năng lƣợng này. 4.2. Tiềm năng các nguồn năng lƣợng đại dƣơng ở Việt Nam Việt Nam có diện tích biển khoảng 1 triệu km2, trải dài 3.260 km dọc theo chiều dài đất nƣớc và gồm hơn 300 hòn đảo lớn nhỏ là một yếu tố thuận lợi để phát triển năng lƣợng đại dƣơng. Việt Nam hoàn toàn có khả năng phát triển năng lƣợng đại dƣơng dựa vào các đánh giá tiềm năng nhƣa sau: 4.1.1. Tiềm năng năng lƣợng sóng Tiềm năng năng lƣợng sóng vùng Biển Đông và ven bờ biển Việt Nam theo tập bản đồ năng lƣợng sóng vùng Biển Đông và ven bờ biển Việt Nam1 theo các tháng, theo mùa và trung bình năm (Bảng 4.1) nhƣ sau: Tiềm năng năng lƣợng sóng vùng Biển Đông và ven bờ biển Việt Nam phụ thuộc trực tiếp vào chế độ gió, trong đó chế độ gió mùa đóng vai trò quyết định. Gió mùa đông bắc tạo 1 Đề tài: “Nghiên cứu đánh giá tiềm năng các nguồn năng lượng biển chủ yếu và đề xuất các giải pháp khai thác”, m. số KC.09.19/06-10 47 ra vùng năng lƣợng sóng khá mạnh trên vùng bắc và giữa Biển Đông. Vào thời kỳ các tháng 11 năm trƣớc đến tháng 1 năm sau, trƣờng sóng trên Biển Đông trong gió mùa đông bắc rất mạnh tạo ra các vùng có tiềm năng năng lƣợng sóng cực đại khoảng 40kW/m. Vào tháng 12, khu vực với năng lƣợng sóng đạt 30kW/m bao phủ toàn bộ vùng giữa Biển Đông và ép sát vào vùng bờ biển miền Trung Việt Nam từ Đà Nẵng đến Ninh Thuận. Đây là thời gian khai thác năng lƣợng sóng thuận lợi nhất trong năm. Năng lƣợng sóng trung bình trong mùa gió mùa đông bắc có độ lớn cực đại đạt 25 kW/m tập trung tại hai khu vực phía ngoài khơi Đông Bắc Biển Đông và phía ngoài khơi Nam Trung Bộ. Mùa gió mùa tây nam, do tốc độ gió không mạnh bằng gió mùa đông bắc và khu vực ảnh hƣởng cũng hạn chế ở vùng phía nam Biển Đông nên tiềm năng năng lƣợng sóng về cơ bản không lớn. Năng lƣợng sóng cực đại trong mùa này chỉ đạt khoảng 20 kW/m xảy ra vào các tháng 7, tháng 8 và tập trung tại khu vực ngoài khơi phía đông nam Biển Đông. Tại khu vực quần đảo Trƣờng Sa có thể tận dụng nguồn năng lƣợng sóng trong mùa gió mùa tây nam để khai thác năng lƣợng sóng. Năng lƣợng sóng trung bình trong mùa này có khu vực cực đại tại vùng biển đông nam Biển Đông và độ lớn của năng lƣợng sóng cực đại tại vùng này chỉ đạt khoảng 10 kW/m. 48 Bảng 4.1. Bảng tổng kết phân vùng trƣờng sóng biển dải ven bờ biển Việt Nam Vùng Địa danh, Hƣớng đƣờng bờ Độ cao sóng hữu hiệu cực đại năm [m] Tần suất xuất hiện [P%], Hƣớng sóng nguy hiểm Vùng phụ và các đặc điểm trƣờng sóng Gió mùa Đông Bắc Gió mùa Tây Bắc Gió mùa Đông Bắc Gió mùa Tây Bắc Lặng sóng 1 Móng Cái-Cửa Vạn Đông Bắc-Tây Bắc 2,5-3.0 3,0-3,5 45 Đông Bắc, Đông Đông Bắc 29 Nam, Đông Nam 26 Hai vùng phụ: 1. Móng Cái - cửa Thới. Sóng hƣớng nam mạnh với hƣớng thịnh hành là hƣớng Nam. 2. Cửa Thới - cửa Vạn. Sóng hƣớng đông bắc tăng đáng kể trong khi sóng hƣớng nam giảm và chuyển dần sang hƣớng Đông Nam. 2 Cửa Vạn-Dung Quất Tây Bắc-Đông Nam 5,0-5,5 3,5-4,0 47 Bắc, Đông Bắc, Đông 20 Đông Nam 33 Hai vùng phụ: 1. Cửa Vạn - cửa Tùng. Hƣớng sóng thịnh hành là Bắc Đông Bắc, Đông Bắc. 2. Cửa Tùng - Dung Quất. Hƣớng sóng thịnh hành chuyển sang Bắc, Bắc Đông Bắc, Tây Bắc, độ cao sóng tăng đáng kể 3 Dung Quất - Phan Rang Bắc - Nam 6,0-7,0 5,0-6,0 40 Bắc, Đông Bắc 23 Nam, Đông Nam 37 Vùng có động lực sóng mạnh nhất tr ên toàn dải ven bờ VN 4 Phan Rang - Cà Mau Đông Bắc - Tây Nam 4,0-4,5 3,5-4,0 42 Bắc Đông Bắc, Đông Nam 15 Đông Nam, Nam Tây Nam 43 Hai vùng phụ: 1. Từ Phan Rang đến Định An. Độ cao sóng giảm dần từ bắc xuống nam. Hƣớng sóng thịnh hành là hƣớng Bắc Đông Bắc, Đông Bắc. 2. Từ Định An đến Cà Mâu. Độ cao sóng tăng đáng kể từ bắc xuống nam, hƣớng thịnh hành chuyển sang hƣớng Đông, Đông Đông Nam 5 Ven bờ vịnh Thái Lan 2.5 -3.0 39 Tây Bắc 42 Hai vùng phụ: 1. khu vực ven bờ Hà Tiên đến Rạch Giá. Sóng rất nhỏ do đƣợc Phú Quốc và các đảo che chắn. 2. Rạch Cá Ngát xuống phía Vũng Cà Mau. Càng xuống phía nam sóng càng mạnh lên đặc biệt là hƣớng sóng NW. Nguồn: Đề tài: “Nghiên cứu đánh giá tiềm năng các nguồn năng l ượng biển chủ yếu và đề xuất các giải pháp khai thác”, mã số KC.09.19/06-10 49 - Theo kết quả tính toán năng lƣợng sóng trung bình năm cho thấy khu vực có tiềm năng năng lƣợng sóng 10 kW/m trải rộng toàn bộ vùng giữa Biển Đông và áp sát vào khu vực ven bờ biển nam Trung Bộ. Xét trung bình mùa gió đông bắc và trung bình năm cho thấy đây là khu vực khai thác năng lƣợng sóng thuận lợi nhất trong tất cả các vùng ven bờ biển Việt Nam. - Có thể thấy rằng Việt Nam do tiếp giáp trực tiếp với Biển Đông và có hai chế độ gió mùa luân phiên nên đƣợc thiên nhiên ban tặng cho nguồn tài nguyên năng lƣợng sóng phong phú nhất so với các nƣớc trong khu vực. Tuy nhiên, khu vực Biển Đông là một khu vực hẹp so với đại dƣơng nên không tồn tại trƣờng sóng lừng liên tục trong năm. Trƣờng sóng tại các khu vực ngoài khơi và ven bờ Biển Đông có thể đƣợc coi là khu vực biển kín, do kích thƣớc hạn chế của Biển Đông nên chu kỳ sóng cũng không lớn so với các vùng ven bờ đại dƣơng nêu trên. Theo nhƣ các công thức tính thông lƣợng năng lƣợng sóng phụ thuộc trực tiếp vào chu kỳ truyền năng lƣợng sóng. Do bị giới hạn về diện tích nên giá trị trung bình của chu kỳ này tại khu vực Biển Đông trong mùa gió đông bắc, là mùa có năng lƣợng sóng mạnh nhất, chỉ đạt khoảng 7-8 giây. Đây là một giới hạn làm hạn chế năng lƣợng sóng trong khu vực. 4.2.2. Tiềm năng năng lƣợng thủy triều Dựa vào các kết quả tính toán tiềm năng năng lƣợng thủy triều cho các vũng vịnh dọc bờ biển Việt Nam có thể thấy rằng: nhìn chung, dao động mực nƣớc triều ở biển của nƣớc ta không thuộc loại lớn, không phải là nơi có nhiều triển vọng để xây dựng các nhà máy điện thủy triều lớn nhƣ các địa điểm khác trên thế giới (độ lớn thủy triều phải lớn từ 6-7m trở lên) (Bảng 4.2). Tuy nhiên, chúng ta có một hệ thống vũng, vịnh ven biển có thể tận dụng khai thác năng lƣợng thủy triều. Theo độ lớn của dao động thủy triều, phân bố năng lƣợng triều các vũng, vịnh cũng theo quy luật tƣơng tự. Nghĩa là mật độ năng lƣợng triều khá lớn ở khu vực Quảng Ninh khoảng 3,65GWh/km2, đến Nghệ An khoảng 2,48GWh/km2, rồi giảm đến khu vực Thừa Thiên - Huế là cực tiểu (0,3GWh/km2), sau đó lại tăng dần vào miền Nam, đến Phan Thiết là 2,11GWh/km2, đạt cực đại tại khu vực Bà Rịa - Vũng Tàu: 5,23GWh/km2. Do kích thƣớc các vịnh to nhỏ khác nhau nên năng lƣợng triều tàng trữ có thể khai thác trong đó cũng khác nhau. Lớn nhất là toàn khu vực vịnh Hạ Long, công suất năm có tổng là 4.729GWh. Tiếp đến các vịnh có năng lƣợng trên 100GWh là: vịnh Diễn Châu - 620GWh, vịnh Quy Nhơn - 135GWh, vịnh Văn Phong - Bến Gội - 308GWh, vịnh Cam Ranh - 185GWh, vịnh Phan Rang 190GWh, vịnh Pa Đa Răng - 171GWh, vịnh Phan Rí - 221GWh, Mũi Né - 109GWh, vịnh Phan Thiết - 615GWh, vịnh Gành Rái - 714GWh, vịnh Đồng Tranh - 371GWh, vịnh Rạch Giá - 139GWh. Xét về khả năng khai thác chúng cần lƣu ý đến hiệu quả dự án, có nghĩa cần phải đắp đê ngăn vịnh, thì chỉ số này càng lớn càng có triển vọng khai thác (giá thành cho đơn vị năng lƣợng thu đƣợc sẽ rẻ). Những nơi có chỉ số này cao là: vịnh Hạ Long - 57GWh/km vụng Cầu Hai - 185GWh/km, vụng Nƣớc Ngọt nhỏ ở Bình Định - 718GWh/km, vịnh Gành Rái - 73GWh/km. Nhƣ vậy, khi xem xét tất cả các mặt về mật độ năng lƣợng, tiềm năng chứa 50 trong vịnh cũng nhƣ hiệu quả dự án (hay hiệu suất) ta có thể thấy rằng, nơi hội tụ tƣơng đối đủ 3 yếu tố đều lớn là khu vực vịnh Hạ Long (Quảng Ninh) và vịnh Gành Rái (Bà Rịa - Vũng Tàu) - xem bảng 4.3. Bảng 4.3. Các khu vực có tiềm năng năng lƣợng thủy triều lớn nhất vùng ven biển Việt Nam Tên vịnh Mật độ năng lƣợng (GWh/km2) Tiềm năng (GWh) Hiệu suất (GWh/km) Khu vực Vịnh Hạ Long 3,657 4.728,990 57,196 Vịnh Gành Rái 5,091 714,869 73,260 Nguồn: Đề tài ―Nghiên cứu đánh giá tiềm năng các nguồn năng l ƣợng biển chủ yếu và đề xuất các giải pháp khai thác‖, mã số KC.09.19/06-10 Nhƣ vậy, ở hai nơi này có thể nghiên cứu các dự án xây dựng các nhà máy điện thủy triều với công suất vừa phải để tận dụng nguồn năng lƣợng vô tận này. Những địa điểm khác có thể nghiên cứu các dự án hạn chế hơn vì đƣợc mặt này lại yếu mặt khác. Chẳng hạn, vịnh Diễn Châu (Nghệ An) cũng chứa tiềm năng năng lƣợng triều khá lớn, mật độ năng lƣợng cũng tƣơng đối lớn nhƣng tính hiệu suất lại kém (21,7GWh/km). Hoặc giả các vùng nhƣ vụng Cầu Hai (Thừa Thiên - Huế) và vụng Nƣớc Ngọt (Bình Định) có hiệu suất rất cao vì lƣu vực có sẵn, cần đắp đê đập không nhiều nhƣng tiềm năng không lớn và mật độ năng lƣợng lại thấp. Có lẽ những nơi này thích hợp để xây dựng các trạm điện thủy triều nhỏ cung cấp cho các nhu cầu địa phƣơng có thể thích hợp. Trƣờng hợp vịnh Cam Ranh (Khánh Hoà) có lẽ cũng tƣơng tự. 4.2.3. Tiềm năng năng lƣợng dòng triều và dòng chảy Về năng lƣợng dòng chảy do gió thuần túy thì mùa Đông lớn hơn mùa Hè. Hai mùa chuyển tiếp có năng lƣợng dòng chảy không đáng kể. Về mùa Đông, có một dải nƣớc gần bờ Nam Trung Bộ từ Bình Định đến Khánh Hòa tập trung năng lƣợng dòng chảy khá lớn, có thể đạt công suất từ 50 đến 80W cho mỗi mét vuông mặt cắt thẳng đứng với hƣớng dòng chảy ở lớp mặt. Ở ngoài khơi xa hơn thuộc địa phận Ninh Thuận - Bình Thuận cũng có một vùng có năng lƣợng dòng chảy với giá trị trung bình cỡ 40 - 60W/m2. Với năng lƣợng dòng tổng hợp gồm cả do gió và do thủy triều, có hai vùng tập trung tƣơng đối lớn là phía Tây Nam đảo Hải Nam và vùng quanh mũi Cà Mau. Ngoài ra, vùng có giá trị nhỏ hơn là ngoài khơi phía Đông Nam Bộ. Vùng Tây Nam đảo Hải Nam, mùa Đông có năng lƣợng dòng chảy đạt công suất 400 - 600W/m2, mùa Hè đạt 200 - 400 W/m2. Vùng quanh mũi Cà Mau, mùa Hè có công suất 300 - 500 W/m2 và mùa Đông có công suất cỡ 100 - 300 W/m2. Nhƣ vậy khả năng khai thác năng lƣợng dòng chảy ở nƣớc ta không thể có quy mô lớn vì năng lƣợng dòng chảy nhỏ và phân bố rải rác. Một số khu vực có sự tập trung năng lƣợng dòng chảy tƣơng đối lớn có thể tận dụng khai thác để cung cấp 51 điện cho các nhu cầu tại chỗ, mà ở đó chủ yếu là tận dụng năng lƣợng dòng triều với hƣớng dòng chảy thay đổi liên tục trong ngày. 52 Bảng 4.2. Tiềm năng thủy triều tại các vịnh, vụng, vũng ven bờ biển Việt Nam Thứ tự Tên vịnh Tên tỉnh Diện tích (km 2 ) Triều trung bình (cm) Mật độ năng lƣợng (GWh/km 2 ) Năng lƣợng (GWh) Độ dài đê đập cần đắp (km) Hiệu suất (GWh/km) 1 Vịnh Hạ Long lớn Quảng Ninh 1.293,047 239,0 3,657 4.728,990 82,681 57,196 2 Vịnh Hạ Long nhỏ Quảng Ninh 235,961 239,0 3,657 862,966 31,697 27,225 3 Vịnh Diễn Châu Nghệ An 249,675 197,0 2,483 619,966 28,497 21,755 4 Vũng Áng Hà Tĩnh 11,742 146,3 1,370 16,086 7,338 2,192 5 Vụng Cầu Hai Thừa Thiên - Huế 114,950 68,6 0,301 34,590 0,187 184,973 6 Vụng Chân Mây Thừa Thiên - Huế 19,243 68,6 0,301 5,790 6,932 0,835 7 Vũng Lập An Thừa Thiên - Huế 13,986 76,5 0,374 5,235 0,226 23,164 8 Vịnh Đà Nẵng Đà Nẵng 123,684 78,5 0,394 48,785 8,283 5,890 9 Vịnh Bãi Nam Đà Nẵng 222,153 83,3 0,444 98,674 27,637 3,570 10 Vũng An Hòa Quảng Nam 8,165 97,2 0,605 4,941 58,120 0,085 11 Vụng Mũi An Hòa Quảng Nam 3,309 97,2 0,605 2,002 2,355 0,850 12 Vũng Dung Quất Quảng Ngãi 49,937 100,0 0,640 31,980 11,009 2,905 13 Vũng Việt Thanh Quảng Ngãi 10,522 100,0 0,640 6,738 6,864 0,982 14 Vũng Nho Ua Quảng Ngãi 2,582 100,0 0,640 1,653 2,775 0,596 15 Vũng Mỹ Hàn Quảng Ngãi 25,185 102,6 0,673 16,955 10,216 1,660 16 Vụng Moi Bình Định 19,166 114,7 0,842 16,144 10,827 1,491 17 Vụng Nƣớc Ngọt nhỏ Bình Định 16,704 113,0 0,817 13,644 0,019 718,105 18 Vụng Nƣớc Ngọt lớn Bình Định 21,670 113,0 0,817 17,700 4,764 3,715 19 Vụng Quy Nhơn Bình Định 175,026 110,0 0,774 135,457 19,974 6,782 20 Vụng Cù Mông Phú Yên 8,672 109,3 0,765 6,633 5,002 1,326 53 21 Vụng Trích Phú Yên 10,855 112,1 0,805 8,735 4,004 2,182 22 Vụng Ông Diên Phú Yên 4,251 112,1 0,805 3,421 5,535 0,618 23 Vụng Chào - Xuân Đài Phú Yên 79,360 113,3 0,822 65,257 5,909 11,044 24 Vụng Rô Khánh Hoà 18,284 108,1 0,748 13,669 6,990 1,956 25 Vụng Văn Phong - Bến Gội Khánh Hoà 449,980 103,5 0,686 308,619 15,223 20,273 26 Vụng Cây Bàn Khánh Hoà 18,025 100,2 0,642 11,574 8,913 1,299 27 Cửa Tiên Du Khánh Hoà 98,646 97,2 0,604 59,621 7,041 8,468 28 Vụng Nha Trang Khánh Hoà 27,207 94,8 0,575 15,653 10,837 1,444 29 Vụng Thủy Triều Khánh Hoà 18,091 101,9 0,664 12,021 0,932 12,898 30 Vụng Ba Đài Khánh Hoà 12,667 119,3 0,910 11,531 7,358 1,567 31 Vịnh Cam Ranh-Bình Ba nhỏ Khánh Hoà 88,397 119,3 0,910 80,469 2,467 32,618 32 Vịnh Cam Ranh-Bình Ba lớn Khánh Hoà 187,201 124,5 0,992 185,744 15,199 12,221 33 Vụng Phan Rang Ninh Thuận 166,977 133,5 1,141 190,500 24,643 7,730 34 Vũng Pa Đa Răng Bình Thuận 146,400 135,2 1,169 171,158 27,645 6,191 35 Vịnh Phan Rí Bình Thuận 161,639 146,4 1,372 221,754 28,179 7,869 36 Vùng biển Mũi Gió - Mũi Né Bình Thuận 68,406 158,2 1,601 109,524 24,491 4,472 37 Vịnh Phan Thiết Bình Thuận 291,562 181,7 2,112 615,772 35,525 17,333 38 Vịnh Gành Rái Bà Rịa-Vũng Tàu 140,407 282,1 5,091 714,869 9,758 73,260 39 Vịnh Đồng Tranh Bà Rịa-Vũng Tàu 70,993 286,0 5,236 371,718 14,864 25,008 40 Vịnh Rạch Giá Kiên Giang 442,936 70,1 0,314 139,271 26,998 5,159 41 Vụng Ba Trại - Cây Kiên Giang 266,198 63,6 0,259 68,896 28,508 2,417 54 Dƣơng 42 Vụng Khoe Lá Kiên Giang 2,140 60,2 0,232 0,496 3,457 0,143 43 Vụng Ba Hòn Kiên Giang 22,725 60,2 0,232 5,265 9,357 0,563 44 Vụng Hòn Heo Kiên Giang 1,457 60,2 0,232 0,338 2,776 0,122 45 Vụng Thuận Yên Kiên Giang 29,195 60,2 0,232 6,764 11,748 0,576 46 Vịnh Đầm Kiên Giang 7,533 57,5 0,212 1,596 5,591 0,285 47 Vịnh Đông Bắc Bà Rịa-Vũng Tàu 7,660 236,7 3,585 27,465 4,122 6,663 48 Vịnh Côn Sơn Bà Rịa-Vũng Tàu 18,150 289,5 5,364 97,349 7,079 13,752 49 Vụng Hòn Bà Bà Rịa-Vũng Tàu 4,360 289,5 5,364 23,387 1,678 13,937 Nguồn: Đề tài “Nghiên cứu đánh giá tiềm năng các nguồn năng l ượng biển chủ yếu và đề xuất các giải pháp khai thác”, mã số KC.09.19/06-10 55 KẾT LUẬN Theo các số liệu thống kê và dự báo của Cơ quan Thông tin Năng lƣợng Hoa Kỳ (EIA) thì mức tiêu thụ năng lƣợng của thế giới sẽ tăng 57% trong thời gian từ năm 2004 đến năm 2030, trong đó mức tiêu thụ điện năng sẽ tăng với tốc độ trung bình một năm là 0,46 tỷ kW/giờ. Hậu quả của sự gia tăng nhu cầu năng lƣợng này là sự tăng rất mạnh lƣợng khí thải CO2. Nếu nhƣ năm 2004 có 26,9 tỷ mét khối lƣợng khí này thải vào khí quyển thì đến năm 2015, con số này sẽ là 33,9 và năm 2030 là 42,9 tỷ mét khối2. Khai thác nguồn năng lƣợng tái tạo để từng bƣớc thay thế các nguồn năng lƣợng truyền thống đang ngày càng cạn kiệt và giảm thiểu ô nhiễm, hiệu ứng nhà kính là chiến lƣợc về năng lƣợng của các nƣớc trên thế giới, điều này cũng không ngoại lệ đối với Việt Nam. Để đáp ứng nhu cầu trong khi việc cung ứng năng lƣợng đang và sẽ phải đối mặt với nhiều vấn đề và thách thức, đặc biệt là sự cạn kiệt dần nguồn nhiên liệu hóa thạch nội địa, giá dầu biến động theo xu thế tăng và Việt Nam sẽ sự phụ thuộc nhiều hơn vào giá năng lƣợng thế giới..., chính vì vậy việc xem xét khai thác các nguồn năng lƣợng tái tạo nói chung cũng nhƣ nguồn năng lƣợng đại dƣơng nói riêng trong những thập kỷ tới sẽ có ý nghĩa hết sức quan trọng cả về kinh tế, xã hội, an ninh năng lƣợng lẫn bảo vệ môi trƣờng. Vấn đề này đã đƣợc Chính phủ Việt Nam và các Bộ ngành quan tâm, chỉ đạo thực hiện thông qua một số các văn bản pháp lý nhƣ Chiến lƣợc phát triển năng lƣợng quốc gia của Việt Nam đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2050 (Quyết định số: 1855/QĐ-TTg, 27/12/2007), Quyết định của Thủ tƣớng chính phủ về một số cơ chế chính sách, tài chính đối với các dự án đầu tƣ theo cơ chế phát triển sạch (Quyết định số 130/2007/QĐ-TTg, ngày 02/8/2007), Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2006 - 2015 có xét đến năm 2025 (Quyết định số: 110/2007/QĐ-TTg, ngày 18/7/2007), v.v... Tuy nhiên, để đƣa những chủ chƣơng chính sách đã ban hành nhƣ nêu trên vào áp dụng trong thực tế còn có một khoảng cách khá xa. Tức là vẫn còn nhiều khó khăn và thách thức, đặc biệt là các dạng năng lƣợng đại dƣơng khi giá thành thƣờng cao hơn ít nhất gấp 1,3 -2 lần so với giá năng lƣợng tái tạo trên đất liền (chẳng hạn nhƣ điện gió). Dƣới đây là những trở ngại còn tồn tại cần vƣợt qua: - Về cơ chế chính sách và tổ chức thực hiện: Mặc dù năng lƣợng đại dƣơng đƣợc khuyến khích phát triển và có mục tiêu phát triển cả trong ngắn hạn và dài hạn. Tuy nhiên, đến nay vẫn chƣa ban hành đƣợc cơ chế, chế tài cụ thể có hiệu quả để áp dụng vào thực tiễn cho việc đầu tƣ, quản lý và vận hành các dự án năng lƣợng đại dƣơng nhằm đạt mục tiêu nhƣ đã đề ra. - Về cơ sở dữ liệu và thông tin: Hiện nay, chƣa có cơ quan nào đƣợc giao thu thập, cập nhật và thống kê để xây dựng cơ sở dữ liệu và thông tin dài hạn cho phát triển năng lƣợng đại dƣơng. Việc đánh giá tiềm năng năng lƣợng đại dƣơng còn gặp rất nhiều khó khăn và bị hạn chế vì do thiếu cơ sở dữ liệu tin cậy và thiếu hỗ trợ tài chính để thực hiện. 2 Harald E. Krogstad and Stephen F. Barstow. (1999). “Satellite wave measurements for coastal engineering applications”. Coastal Engineering, Volume 37, Number 3. August 1999, pages 283-307 56 - Về công nghệ: Việt Nam còn thiếu kinh nghiệm phát triển và vận hành các dự án năng lƣợng đại dƣơng phù hợp với điều kiện trong nƣớc. Phần lớn các công nghệ năng lƣợng đại dƣơng chƣa chế tạo đƣợc trong nƣớc mà phải nhập khẩu. Thiếu cán bộ có trình độ và kinh nghiệm trong lĩnh vực năng lƣợng đại dƣơng. - Về nguồn tài chính: Một trong các hạn chế đầu tiên là khả năng tiếp cận của các chủ đầu tƣ tới các khoản vay thƣơng mại với yêu cầu thời gian vay đủ dài để phát triển các dự án năng lƣợng đại dƣơng. Hiện tại, phần lớn các ngân hàng còn thiếu kinh nghiệm trong việc đánh giá và thẩm định các dự án năng lƣợng đại dƣơng. Hạn chế thứ hai là chƣa có cơ chế bền vững, hiệu quả và minh bạch nhằm cung cấp các trợ giá cần thiết để phát triển năng lƣợng đại dƣơng. Biên soạn: Nguyễn Lê Hằng Đặng Bảo Hà Nguyễn Khánh Linh 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Nguyễn Mạnh Hùng (2010), Nghiên cứu đánh giá tiềm năng các nguồn năng lƣợng biển chủ yếu và đề xuất các giải pháp khai thác‖, mã số KC.09.19/06-10 2. APEC Energy Working Group (3/2013), Marine & Ocean Energy Development, An Introduction for Practitioners in APEC Economies, Institute of Lifelong Education, Moscow 3. Carbon Trust (2004). UK, Europe and Global Tidal Stream Energy Resource Assessment. 107799/D/2100/05/1, Carbon Trust Marine Energy Challenge, Carbon Trust, London, UK. 4. Harald E. Krogstad and Stephen F. Barstow. (1999). ―Satellite wave measurements for coastal engineering applications‖. Coastal Engineering, Volume 37, Number 3. August 1999, pages 283-307 5. Lang, F, (2008). The Rance Tidal Power Plant: review of 40-years operation, environmental effects. In: 2nd International Conference on Ocean Energy, Brest, France, 15-17 October 2008. 6. Laura Alonso Ojanguren, Pablo Dosset Izaguirre, Li Xin, Wang Quanfeng, Lu Yinhao, Ocean Energy, renewable energy 7. Lewis, A., S. Estefen, J. Huckerby, W. Musial, T. Pontes, J. Torres-Martinez (2011), Ocean Energy. In IPCC Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation, Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA. 8. Ocean Energy Systems, 2012 Annual Report/IMPLEMENTING AGREEMENT ON OCEAN ENERGY SYSTEMS 9. SI OCEAN, strategic initiative for ocean energy, Ocean Energy: State of the Art 10. U.S. Department of The Interior, Minerals management Service, Ocean Energy 11. US DOE (2010), Energy Effi ciency and Renewable Energy Marine and Hydrokinetic Database. Energy Effi ciency and Renewable Energy, US Department of Energy, Washington, DC, USA. 12. Wiser, R., and M. Bolinger (2010), 2009 Wind Technologies Market Report. US Department of Energy, Washington, DC, USA.