Năng lượng hoàn nguyên

[Huu Le]

Năng lượng hoàn nguyên
Vietsciences-Đặng Đình Cung 02/04/2005

Dàn bài:

Nhập đề
Thủy lực
Khả năng áp dụng ở Việt nam
Năng lượng mặt trời
Sử dụng dưới dạng nhiệt
Sử dụng dưới dạng điện
Khả năng áp dụng ở Việt nam
Năng lượng gió
* Sử dụng trực tiếp
* Sử dụng dưới dạng điện
* Khả năng áp dụng ở Việt nam
Năng lượng sinh vật
* Năng lượng sinh vật khô
* Năng lượng sinh vật ướt
* Nhiên liệu sinh vật
* Khả năng áp dụng ở Việt nam
Những năng lượng hoàn nguyên khác
* Khả năng áp dụng ở Việt nam
Kết luận

Nhập đề
Hiện nay Việt nam có tỷ lệ độc lập về năng lượng là 120. Tỷ lệ đó có nghĩa là cán cân ngoại thương về năng lượng rất thuận lợi, kim ngạch nhập khẩu 100 thì xuất khẩu 120, một tỷ lệ ít quốc gia trên thế giới có thể đạt được(1). Ưu điểm này là nhờ dầu và khí ở các mỏ hydrocarbur ngoài khơi Biển Đông.

Nhưng ưu điểm đó sẽ không tồn tại được lâu vì ba lý do. Thứ nhất là trữ lượng những mỏ hydrocarbur của ta rất eo hẹp. Thứ hai là phát triển kinh tế sẽ quy định phát triển của nhu cầu năng lượng. Với đà phát triển kinh tế kỷ lục hiện nay của nước ta thì nhu cầu về năng lượng sẽ gia tăng mạnh. Thứ ba là nước ta đang cơ giới hóa nông nghiệp và phát triển những ngành kỹ nghệ tiêu thụ nhiều năng lượng như là xi măng, thép,... Suy ra, tiêu thụ năng lượng của nước ta gia tăng với một tỷ lệ mạnh hơn là tỷ lệ tăng trưởng kinh tế. Vì ba nguyên do đó, chỉ trong vài năm nữa chúng ta sẽ là một nước nhập siêu về nhiên liệu. Trung quốc đã trở nên một quốc gia như vậy và Indonesia cũng đang đi vào con đường đó. Hiện nay Công ty Dầu Khí Việt nam đã bắt đầu đi khảo sát mỏ ở những nước bạn như là Algeria.

Nhiều người tự đặt câu hỏi liệu năng lượng hoàn nguyên(2)có thể giải quyết vấn đề tiêu thụ năng lượng của nước ta không. Để tham luận, bài này sẽ trình bày một số năng lượng hoàn nguyên các sách báo thường đề cập đến và khả năng đóng góp của chúng vào nhu cầu năng lượng của nước ta.

Thủy lực
Thủy lực có ba công dụng : chống lũ và hạn hán, sản xuất điện và điều tiết lưu lượng nước cho canh nông, du lịch giải trí và vận tải theo dòng sông. Vì thế mà khả năng sinh lợi của một dự án đập thủy điện không phải chi vỏn vẹn ở khâu sản xuất điện.

Những công trình thủy lực rất là đa dạng.

Chúng ta có thể phân biệt một dự án thủy lực theo thời gian tích trữ nước trong hồ chứa nước : một hồ có thể chứa đủ để tháo nước trong một năm hay hơn nữa, hay một tháng hay một ngày hay một vài giờ. Tùy theo khả năng trữ nước đó và sự điều hòa của những dòng sông chảy vào hồ mà chúng có thể nói rẳng công trình có dễ bị ảnh hưởng của thời tiết hay không.

Để chọn loại tua-bin của ổ phát điện thì chúng ta có thể phân biệt theo chiều cao của thác nước. Những công trình có thác nước hơn một trăm mét thường dùng loại tua-bin Pelton. Những công trình có thác nước từ một trăm mét đến vài chục mét gọi là công trình có thác vừa. Những công trình này thường dùng đến tua-bin loại Francis. Những công trình có thác nước từ vài chục mét trở xuống gọi là công trình có thác thấp. Những công trình này thường dùng đến tua-bin loại Kaplan.

Chúng ta cũng có thể phân biệt một dự án thủy lực theo công suất của nhà máy điện. Ở trên thế giới có chừng hai trăm nhà máy công suất hơn 1.000 MW (một triệu kilô watt) gọi là thủy điện rất lớn nhưng cũng có cả nghìn công trình lớn nhỏ từ vài trăm nghìn kilô watt đến vài trăm kilô watt (gọi là thủy điện nhỏ) và vô số công trình có công suất nhỏ hơn (gọi là thủy điện cực nhỏ).

Công nghệ của những tua-bin tùy ở công suất chứ không tùy ở loại tua-bin. Những công trình thủy điện nhỏ hay cực nhỏ cần đến công nghệ xoong chảo tương đối đơn sơ. Những công trình vừa cần đến các công nghệ xoong chảo, luyện kim và thủy động học tinh luyện hơn giống như công nghệ đóng tầu trọng tải vài trăm tấn trở lên. Còn những công trình lớn hơn thì cần đến công nghệ đặc biệt của ngành thủy điện lực. Ngoài ra việc xây đập thì cần đến những kỹ thuật xây dựng. Thường thì một xí nghiệp có hợp đồng thực hiện một dự án thủy điện chỉ quản lý và kiểm tra việc xây dựng chứ còn thực hiện thì giao công cho những xí nghiệp hay dân địa phương.

Khả năng áp dụng ở Việt nam
Tiềm năng thủy điện ở nước ta rất là phong phú. Điều đó rất là dễ hiểu. Nước ta mưa nhiều và có núi cao hiểm trở. Nước mưa rơi trên đỉnh núi chảy xuống biển qua những thung lũng hẹp. Chúng ta chỉ cần xây một đập tương đối nhỏ là đủ có một trạm phát điện. Hiện nay hơn một nửa điện tiêu thụ ở Viêt nam là thủy điện.

Ở những miền thượng du Tây bắc đồng bào thiểu số dùng những tua-bin loại Kaplan chế tạo trong nước gắn vào một ổ phát điện vài kilô watt để có điện dùng trong sản xuất và sinh hoạt trong gia đình. Để dân chủ động chế tạo như vậy là một điều phung phí sức lao động và tiền của.

Đáng lý ra thì chúng ta phải bắt đầu khai triển những nhà máy thủy điện nhỏ và trung bình. Vấn đề xây đập và kênh dẫn nước hay ống dẫn nước không cần phải đặt ra vì kỹ sư Việt nam rất thông thạo những việc này. Khâu cần phải khai triển là bộ tua bin, phát điện và điều hành. Như nói ở trên, công nghệ cần thiết để khai triển điện lực nhỏ và cực nhỏ thì từ đơn sơ đến đơn giản. Để tiết kiệm công thiết kế, để giảm giá thành cũng như gia tăng độ tin cậy của máy, chúng ta có thể thiết kế và sản xuất những bộ có công suất đã được tiêu chuẩn hóa từng bậc 1 kW, 5 kW, 10 kW,… cho tới 10.000 kW. Chúng ta có thể bắt đầu bằng những bộ cực nhỏ. Sau đó tích lũy kinh nghiệm để thiết kế và sản xuất những bộ càng ngày càng lớn. Thị truờng quốc nội cũng như là quốc ngoại đủ bảo đảm tính khả thi của một xí nghiệp chuyên về những bộ thủy điện này.

Những người cầm quyền thì chỉ thích xây những công trình trong số lớn nhất nhì thế giới : đập Hòa bình, đập Sơn La,… Như mọi công trình thủy điện, những công trình đó sẽ đem lại một nền tự chủ về năng lượng nhưng không đóng góp được gì cho sự phát triển công nghệ và công nghiệp cho nước ta.

Năng lượng mặt trời
Ngoài năng lượng hạt nhân và năng lượng địa nhiệt ra thì tất cả những năng lượng nhân loại hiện đang dùng là một dạng của năng lượng mặt trời.

Lưu lượng ánh sáng mặt trời phát ra đạt tới địa cầu với cường độ một kilô watt mỗi mét vuông. Như vậy có nghĩa là, nếu bạn cần 10 kW để sưởi căn hộ của bạn và cho chạy vài đồ gia dụng thông thường, thì bức tường nhà bạn đủ để hấp thụ tất cả sức mạnh cần thiết. Nhưng bạn có thể làm được như vậy trong hai điều kiện tối ưu là bức tường thẳng góc với bức xạ mặt trời, và ánh sáng từ mặt trời không bị mây hay bụi bậm hấp thụ một phần. Hai điều kiện đó ít khi được thỏa mãn. Mùa đông, khi mặt trời mọc và nếu bức tường của bạn được xây thẳng so với mặt đất thì ánh sáng mặt trời sẽ không thẳng góc với bức tường của bạn. Trừ khi bạn xây nhà ở giữa sa mạc và với điều kiện không có bão cát thì lúc nào cũng có một phần ánh sáng mặt trời bị tiêu hao trước khi đạt tới bức tường của bạn. Ngoài ra, ban đêm thì bạn không có mặt trời. Nói tóm lại, để có 10 kW một cách liên tục thì bạn cần từ 100 đến cả nghìn mét vuông và một hệ tích trữ năng lượng lớn nhỏ tùy địa phương bạn ở và thời điểm bạn cần có năng lượng so với thời điểm có ánh sáng mặt trời.

Chúng ta có thể hấp thụ năng lượng mặt trời dưới dạng nhiệt lực hay điện lực.

Sử dụng dưới dạng nhiệt
Chúng ta thường nhận thấy rằng khi đi ngoài nắng mà mặc quần áo mầu đen thì cảm thấy nóng nực hơn là khi mặc áo mầu trắng. Hiện tượng đó là hiệu ứng một đặc tính vật lý theo đó những diện tích mầu thâm hấp thụ ánh sáng nhiều hơn là những diện tích mầu sáng. Vì thế mà những ông cố đạo Âu châu sang châu Phi hay Đông Dương thì mặc áo mầu trắng và được gọi là Pères Blancs.

Áp dụng đặc tính đó thì chúng ta có thể biến tia sáng mặt trời thành sức nóng bằng cách hướng về phía mặt trời một diện tích mầu thâm, tốt nhất là mầu đen. Mặt trời sẽ hâm nóng diện tích và chúng ta chỉ cần cho nước chẩy trên mặt hay đằng sau diện tích đó là sẽ có nước nóng. Chúng ta cũng có thể thổi khí qua diện tích đó là có được khí nóng.

Làm như vậy chúng ta có thể đun nước nóng để dùng trong mọi việc cần đến nước nóng như là tắm rửa, giặt giũ, rửa bát,… Với khí nóng thì chúng ta có thể sưởi ấm nhà cửa, phơi khô quần áo, xấy sản phẩm nông nghiệp hay công nghiệp,… Với một mặt phẳng thì chúng ta chỉ có được tối đa một kilô watt mỗi mét vuông và có được một nhiệt độ giới hạn ở vài chục độ Celsius. Những áp dụng đó gọi là năng lượng mặt trời nhiệt độ thấp. Phương pháp tiếp thụ năng lượng mặt trời như vậy thật là đơn giản, có công suất cao và rẻ tiền. Vì thế mà những áp dụng của năng lượng mặt trời rất là phổ thông.

Nếu muốn có nhiệt độ cao hơn thì chúng ta có thể dùng những gương phản xạ để tập trung những tia mặt trời ở một diện tích nhỏ. Phương pháp này cho phép sản xuất hơi nước ở nhiệt độ và áp suất cao. Có nhiều lò mặt trời đạt đến những nhiệt độ mấy trăm, thậm chí gần một nghìn độ Celsius. Những áp dụng năng lượng mặt trời ở những nhiệt độ đó gọi là năng lượng mặt trời nhiệt độ cao. Kinh nghiệm cho thấy rằng những áp dụng năng lượng mặt trời ở nhiệt độ và áp suất cao không có kinh tế mấy vì cần đến một số kỹ thuật phức tạp.

Sử dụng dưới dạng điện
Sử dụng điện dưới dạng điện lực dựa trên đặc tính quang điện của những nguyên liệu bán dẫn : chiếu một tia sáng lên diện tích một vật bán dẫn thì tạo ra một hiệu số điện thế. Chúng ta có thể dùng đặc tính đó để sản xuất điện từ những tia sáng mặt trời.

Công suất biến đổi năng lượng ánh sáng thành điện lực rất thấp, khỏang chừng bảy tám phần trăm. Công nghệ bán dẫn tiến bộ rất mau nhưng hiên những chất bán dẫn có công suất cao nhất cũng chỉ đạt được 12 % là cùng. Điều nữa là giá thành của một mét vuông bán dẫn dùng để biến đổi năng lượng rất là cao và những bình ac quy dùng để tích trữ điện vẫn còn đắt lại không đáng tin cậy. Vì thế mà dùng năng lượng mặt trời để sản xuất điện một cách đại trà chưa phải là một việc thực tế.

Vì thế mà người ta hạn chế việc biến đổi năng lượng của ánh sáng ra điện trong những áp dụng tiêu thụ ít điện như là máy tính bỏ túi, đồng hồ, điện thoại di động hay những linh kiện điện tử nhỏ khác.

Tuy nhiên người ta cũng sản xuất điện từ năng lượng mặt trời ở những nơi hẻo lánh hay khi kéo một đường dây tải điện thì tốn kém. Ở dọc những xa lộ bên Pháp có những trụ điện thoại cấp cứu với những bảng mặt trời. Các bạn nào ở vùng Paris có thể trả tiền đỗ xe dọc vỉa hè ở những trụ ghi giờ chạy bằng năng lượng mặt trời. Những áp dụng đó tiết kiệm được rất nhiều tiền của về hạ tầng cơ sở tải điện và có khả năng vận hành rất tốt. Ở ngoài khơi có những mốc hải đăng vô tuyến chạy bằng năng lượng mặt trời : cả chục năm cũng không cần người đến bảo quản hay sửa chữa gì.

Khả năng áp dụng ở Việt nam
Ở những vùng cao nguyên nước ta trời thường u ám. Nhưng ở vùng đồng bằng thì có nhiều nắng mà lại nắng đều suốt năm. Nhờ thế mà tiềm năng dùng năng lượng mặt trời rất lớn và đã được đồng bào ta khai thác từ thời dựng nước. Nông dân chúng ta quen phơi lúa trên sân nhà và có khi cả trên lộ giới xa lộ. Như vậy họ dùng năng lượng mặt trời để làm giảm độ ẩm của nông phẩm. Đồng bào thiểu số xây căn nhà với một hệ điều hòa không khí tự nhiên. Những nhà chòi của họ có mái rất là nhọn và đồ sộ. Những mái nhà đó hấp thụ ánh nắng lập nên một hiệu ứng ống khói. Không khí ở dưới mái được hâm nóng và bay ra qua những lỗ ở hai đầu mái vì tỷ trọng giảm. Để thay thế, không khí mát bên ngoài bay vào nhà qua cửa ra vào và những khe ở sàn nhà. Không khí đó lại còn được làm mát thêm nhờ vượt qua mặt đất ẩm ở dưới sàn nhà.

Trong số những áp dụng tân thời hơn chúng ta có thể phát triển những máy nước nóng dùng năng lượng mặt trời. Đây là một áp dụng nhằm nâng cao trình trạng vệ sinh của dân chúng với một giá rẻ và không đòi hỏi đến một công nghệ cao. Chúng ta cũng có thể thiết kế để sử dụng trong nước cũng như để xuất cảng những cọc tiêu hướng dẫn tầu bè và phi cơ và những bộ đo đạc cho ngành khí tượng. Công nghệ cần đến thì chủ yếu là điện tử, nhưng cũng không khó khăn gì mấy.

Năng lượng gió
Năng lượng gió dùng phương pháp ngược lại của một quạt điện : thay vì dùng điện năng để tạo ra một luồng gió thì chúng ta dùng gió để tạo ra năng luợng. Ưu điểm của năng lượng này là gió thổi tương đối điều hòa suốt ngày nhất là ở những vùng ven biển. Nhược điểm là gió thổi điều hòa nhưng có khi gió giật từng cơn mạnh đặt ra nhiều vấn đề thiết kế cơ khí tốn tiền.

* Sử dụng trực tiếp
Khi xưa người ta dùng năng lượng gió một cách trực tiếp nghĩa là để bơm nước, xay thóc hay điều hành máy móc. Bây giờ thì phương pháp đó chỉ áp dụng trong việc bơm nước. Ở một canh trại nếu bạn cần có nước để cho gia súc uống ở xa và nếu chỗ bạn ở có nhiều gió thì một quạt gió bơm nước từ giếng lên sẽ rẻ hơn là tiền kéo một dây điện để điều hành một máy bơm. Ở vùng Viễn tây Bắc Mỹ vẫn còn nhiều máy bơm chạy bằng sức gió. Dọc xa lộ A6 ở vùng Bourgogne, nước Pháp, cũng thấy có nhiều quạt gió tương tự. Công nghệ dùng năng lượng gió để bơm nước rất là thô sơ, tương tự như công nghệ sản xuất xe đạp.

[Huu Le]

* Sử dụng dưới dạng điện
Ngoài việc bơm nước ra thì năng lượng gió hiện nay chỉ dùng để sản xuất điện. Để biến đổi năng lượng gió thành điện lực thì chúng ta cần đến một cột trụ có thể chịu đựng sức nặng của một quạt gắn trên một trục nằm ngang, một ổ phát điện nối tiếp trục quạt, và một bộ phận hướng quạt về phía gió đến và đặt quạt vào vị thế an toàn khi có cơn gió mạnh. Nhưng vì điện khó có thể tích trữ được chúng ta có hai cách phối hợp cung cầu tùy theo quạt gió cô lập hay kết nối với mạng tải điện quốc gia.

Ở một địa điểm tiêu thụ điện cô lập chúng ta phải thiết kế năng suất sao để khi có ít gió thì vẫn có đủ điện để sinh hoạt hay là nối kết với một ổ phát điện Diesel. Trong trường hợp thứ nhất thì năng suất của quạt gió lớn hơn nhu cầu trung bình. Trong trường hợp thứ hai thì quạt gió dùng để tiết kiệm nhiên liệu của địa phương. Dù sao những hệ sản xuất điện này không vượt vài chục kilô watt. Chế tạo những linh kiện kể trên cần đến một số công nghệ đã có sẵn. Điều khó khăn nhất là nghiên cứu thiết kế để tối ưu hóa năng suất ổ phát điện Diesel và quạt gió nối kết với nhau.

Những vấn đề đó không đặt ra nếu quạt gió được nối kết với mạng điện quốc gia. Vì mạng điện quốc gia tải điện từ nhiều cơ sở sản xuất ở nhiều nơi việc cung cấp điện trên toàn lãnh thổ quốc gia ít bị ảnh hưởng khi gió thổi mạnh hay nhẹ, thậm chí khi cần phải ngưng quạt gió vì có bão. Những quạt gió dùng vào việc này thường là những quạt cỡ lớn, có đường kính khoảng năm chục mét và công suất gần 10.000 kW. Hiện ở Âu châu có một số dự án xây những quạt gió ở ngoài khơi và dùng một dây cáp tải điện vào đất liền.

Ứng dụng của quạt gió sẽ giảm nhu cầu về năng lượng của một nước. Nhưng cũng có một hạn chế của dạng năng lượng này : tỷ lệ năng lượng gió không thể vượt 10 % cung ứng điện của một mạng tải điện nếu không thì có lúc mạng sẽ mất cân bằng. Ngoài những bộ phận phát điện và điều hành thì công nghệ cần thiết tương tự với công nghệ phi cơ mà hiện nay ít nước công nghiệp phát triển nắm vững. Những hãng sản xuất phi cơ lớn hiện đang chú ý vào việc khai triển những quạt gió này.

* Khả năng áp dụng ở Việt nam
Tiềm năng của năng lượng gió của nước ta thì rất lớn vì nước ta có nhiều bờ biến lại nằm giữa chí tuyến Bắc và xích đạo, nghĩa là nơi có gió thổi điều hòa nhất.

Chúng ta có thể dùng quạt gió để sản xuất điện, nối kết với mạng tải điện quốc gia và, như thế, tiết kiệm năng lượng. Nhưng phải biết rằng chúng ta sẽ tùy thuộc vào công nghệ ngoại quốc nếu chúng ta khai triển đại trà hình thức sản xuất điện này. Vậy đề nghị chỉ nên xây vài quạt gió để theo dõi tiến triển công nghệ thế giới mà thôi.

Chúng ta cũng có thể dùng quạt gió để cung cấp điện cho những đảo xa bờ. Nếu khai triển công nghệ này thì có thể đáp ứng nhu cầu dân sự cũng như là quân sự. Một ổ phát điện Diesel nối kết với một hay hai quạt gió sẽ mang lại một chút độc lập về năng lượng cho cư dân và chiến sĩ những đảo đó. Ngoài ra, vì thị trường thế giới khá rộng, công nghệ này có thể là một mặt hàng xuất cảng.

Năng lượng sinh vật
Có lẽ năng lượng sinh vật là dạng năng lượng đầu tiên được nhân loại sử dụng. Tiếng Anh gọi là "biomass energy". Nhưng đó là từ dùng để gọi chung tất cả những nguồn năng luợng từ cây cỏ tự nhiên hay do người trồng và chất thải của nông nghiệp, công nghiệp hay là các sinh hoạt nội trợ. Vì nguồn năng lượng gốc đa dạng như vậy nên có nhiều phương pháp mà chúng ta có thể chia ra làm hai loại lớn : năng lượng sinh vật khô và năng lượng sinh vật ướt tùy theo độ ẩm của nguyên liệu gốc. Ngoài ra chúng ta còn có một phương pháp nữa là sản xuất nhiên liệu sinh vật.

* Năng lượng sinh vật khô
Đốt củi, rơm hay rác là hình thức dùng năng lượng sinh vật khô hiển nhiên nhất. Ở quy mô nhỏ thì dùng lò bếp, lò sưởi. Ở quy mô công nghiệp thì có những lò hơi khá đồ sộ công suất lên đến cả chục nghìn kilô watt. Công nghệ để khai thác dạng năng lượng này là công nghệ lò hơi.

Có nhiều nước trồng rừng để có củi đốt một cách vĩnh cửu. Thường thì là những loại cây mọc mau như là cây bạch dương lô ở các xứ lạnh, cây bạch hạc ở các vùng nhiệt đới hay cây dương ở các vùng ôn đới. Tại những khối dân cư đông đảo người ta đốt rác trong những lò để sản xuất hơi nước hay điện. Hơi nước dùng để sưởi nhà cửa, điều hòa không khí, đun nước, hay dùng trong các kỹ nghệ thực phẩm và hóa chất. Hiện người ta đang tự hỏi có nên đốt rác như vậy hay không vì phương pháp xử lý rác như vậy tạo ra dioxin, một chất độc mà người Việt chúng ta thừa biết.

Một hình thức dùng năng lượng sinh vật khô nữa là làm than củi : chúng ta đốt củi trong một cái lò cho tới khi củi thành than. Những loại gỗ thích hợp để sản xuất than là những gỗ rắn. Ở vùng ôn đới gỗ tốt nhất là gỗ cây sồi. Ở ven biển những vùng nhiệt đới là gỗ tràm. Khi xưa người ta dùng than củi cho ngành luyện kim. Nhưng bây giờ thì ngoài những bữa barbecue, than củi không còn được dùng nữa và chúng ta được vĩnh phúc đi dạo những rừng sồi do thủ tướng Colbert sai trồng cách đây ba thế kỷ. Nếu ở vài địa phương rừng tràm bị đốn đại trà để đốt làm than thì đó chỉ là một vấn đề quy hoạch kinh tế và một vấn đề kiểm lâm của địa phương.

Một hình thức thứ ba dùng năng lượng sinh vật là hoả phân để sản xuất nhiên liệu hay khí đốt. Đó là một công nghệ của ngành hóa học than đá. Phụ phẩm của phương pháp này là những hợp chất gốc phê-nol có nhiều giá trị kinh tế. Bây giờ công nghiệp hóa học than đá và hydrocarbur phát triển mạnh nên ít ai dùng phương pháp sản xuất nhiên liệu hay khí đốt đó nữa. Tuy nhiên, nhiều cơ quan thiết kế đang thử phương pháp này để xử lý rác nhằm thay thế phương pháp đốt trong lò hơi tả ở trên.

* Năng lượng sinh vật ướt
Khi một chất hữu cơ phân hủy thì lên men và phát ra khí mê-tan có thể dùng làm khí đốt. Người ta gọi khí đốt đó là khí sinh vật. Những bã còn lại có thể dùng làm phân bón cho ngành nông.

Chúng ta có thể áp dụng đặc tính đó để xử lý rác và chất thải nông nghiệp và công nghiệp thực phẩm. Chúng ta đổ những chất đó vào một hầm gọi là hầm ủ khí sinh vật. Vài ngày sau thì khí mê-tan sẽ bốc ra. Ở quy mô một gia đình thì chúng ta có thể dùng khí đó để nấu cơm hay đun nước. Ở quy mô lớn thì khí có thể dùng để sản xuất hơi nước hay để trộn với khí tự nhiên trong mạng phân phối khí đốt của thành phố. Phương pháp này cũng là một phương pháp xử lý rác của các khối dân cư.

Những bãi đổ rác cũ của các khối dân cư cũng có thể coi là một hầm ủ khí sinh vật lớn. Rác chứa trong đó đã phân hủy và biến những bãi đó thành một mỏ khí tự nhiên nhỏ có thể khai thác được. Hiện Gaz de France đang thử khai thác vài bãi đổ rác nhằm khôi phục môi trường của địa bàn.

Công nghệ năng lượng sinh vật ướt vẫn còn đang ở giai đoạn nghiên cứu triển khai. Tiến bộ sẽ tùy ở tiến bộ công nghệ sinh vật.

* Nhiên liệu sinh vật
Chúng ta đều biết phương pháp làm rượu vang : một loại quả được để lên men thì thành ra rượu. Sau đó nếu muốn nồng độ rượu cao hơn thì cất nước rượu đó trong một nồi cất. Nếu áp dụng phương pháp đó một cách đại trà để có nhiên liệu chạy xe hay dùng vào việc khác thì chúng ta có thể trồng một loại thảo vật nào đó có khả năng lên men nhiều như là mía. Ở Brezil có vài trang trại trồng mía để sản xuất nhiên liệu.

Một phương pháp nữa là trồng những cây có dầu như là cây hướng dương. Sau khi gặt thì ép lấy dầu. Xử lý dầu đó theo một quy trình hóa học để có nhiên liệu. Công quản chuyên chở RATP ở Paris đang dùng một số xe buýt chạy bằng nhiên liệu sinh vật sản xuất từ hạt cây hướng dương.

Những phương pháp sản xuất nhiên liệu sinh vật hiện đang ở giai đoạn nghiên cứu thử nghiệm. Ngoài ra thì vẫn còn nhiều vấn đề kinh tế chưa được giải quyết. Nếu dùng đất để trồng những cây nhiên liệu thì lấy đất đâu để trồng những cây thực vật và để nuôi gia súc ? Để trồng cây thì phải tiêu thụ năng lượng cho các máy nông nghiệp. Cán cân năng lượng liệu có thuận hay không ?

* Khả năng áp dụng ở Việt nam
Năng lượng sinh vật đã được đồng bào ta khai thác từ xưa khi dùng rơm để thổi cơm hay đốn củi để làm ra than. Ngoài ra có nhiều gia đình nông dân và trang trại đã xây hầm ủ khí sinh vật. Mặc dù công nghệ chưa ổn định, xây hầm ủ khí sinh vật cần được khuyến khích vì tham gia vào việc cung cấp năng lượng và giải quyết vấn đề môi trường do rác và chất thải gây ra.

Những năng lượng hoàn nguyên khác
Về năng lượng hoàn nguyên thì các nhà phát minh có trí tưởng tượng rất là vô cương. Hiện người ta đang thử nghiệm những nguồn năng lượng của hải dương, gọi là hải dương năng, và năng lượng của trung tâm địa cầu, gọi là địa nhiệt.

Từ hải dương thì chúng ta có thể lấy năng lượng của sóng bể, của thủy triều và từ hiệu số nhiệt độ giữa mặt nước và ở dưới đáy biển. Đã có nhiều công trình được xây để thí nghiệm, nhưng hiện chỉ có nhà máy điện thủy triều La Rance bên Pháp là được thực hiện và vận hành tốt.

Trung tâm địa cầu là một nơi nóng đến nỗi đá bị nung chảy. Đá bị nung chảy như vậy gọi là mac-ma. Có khi mac-ma đó chảy ra ngoài trời để thành núi lửa. Nhưng nhiều khi chỉ gần mặt đất mà không phun ra. Ở những địa điểm đặc biệt đó thì chúng ta có thể bơm nước vào một giếng và lấy lại ở một giếng khác nước đó đã được hâm nóng qua những lớp đất gần mac-ma. Nhiệt độ của nước nóng đó cao hay thấp tùy điều kiện địa chất. Nếu nhiệt độ cao thì chúng ta có thể dùng nhiệt lượng để điều hành một nhà máy điện. Ở bên Iceland, Ý và Phi Luật Tân có những nhà máy điện chạy bằng địa nhiệt. Nếu nhiệt độ thấp thì dùng nước nóng để sưởi nhà, đun nước sôi hay áp dụng trong các công nghiệp thực phẩm và hóa chất. Ở vùng Paris người ta còn dùng máy bơm nhiệt để tăng nhiệt độ của nước nóng đã được thu hồi. Một phương pháp trích nhiệt nữa từ nước nóng ở nhiệt độ thấp là dùng một máy bơm nhiệt hấp thụ để làm lạnh.

* Khả năng áp dụng ở Việt nam
Thủy triều ở bờ biển nước ta thì thấp nên khả năng lấy năng lượng từ thủy triều thì chắc kém. Sóng Biển Đông gần bờ biển nước ta tương đối mạnh nên có triển vọng về năng lượng từ sóng. Biển Đông ở trong vùng nhiệt đới lại có những hố sâu nên có khả năng lấy năng lượng từ hiệu thế nhiệt độ giữa mặt nước và ở dưới đáy biển. Tuy nhiên chúng ta nên tránh công nghệ hải dương năng vì công nghệ đó vẫn ở trong tình trạng nghiên cứu cơ bản. Tuy không ở đúng Vành đai lửa Thái Bình Dương nhưng nước ta cũng ở gần. Vì thế mà đá bị nung chảy nhiều nơi ở gần mặt đất và chúng ta có rất nhiều suối nước nóng. Tỷ dụ ở Bình châu, trên quốc lộ 55 giữa Hàm Tân và Long Thành có một suối nước nóng được làm nơi du lịch và y tế chữa các bệnh da và bệnh thấp khớp. Chúng ta có rất thể khai thác những nguồn địa nhiệt đó một cách dễ dàng. Tuy nhiên chúng ta cũng còn phải thăm dò thêm để chọn địa điểm thuận lợi và thiết kế một cách tối ưu.

Kết luận
Vấn đề năng lượng không phải chỉ thu gọn vỏn vẹn vào việc cung cấp, tiêu thụ và tiết kiệm năng lượng. Nó bao gồm cả một chiến lược công nghiệp và phát triển công nghệ.

Thay vì "đi ngõ tắt" và mơ ước những công nghệ chưa nắm vững thì chúng ta nên tiến từng bước và luôn luôn bảo vệ được thế chủ động. Giữ thế chủ động trong công nghệ không phải là cái gì cũng tự làm lấy mà phải có đi có lại. Như thế có nghĩa là phải nắm được ưu thế ở một vài công nghệ nào đó để có thể thương lượng ngang hàng với đối tác. Có ưu thế trong công nghệ không phải là bắt buộc nắm những gì tiên tiến nhất hay to lớn nhất. Có ưu thế nghĩa là nắm vững những gì mình có thể làm hay hơn người khác, với giá rẻ hơn người khác dù việc đó nhỏ mọn hay vĩ đại. Về chiến lược công nghệ người ta thường nói : " think big but start small ".

Trong số những nguồn năng lượng hoàn nguyên kể trên thì thuỷ lực có nhiều khả năng nhất đóng góp vào việc cung cấp năng lượng cho kinh tế nước ta. Tiếp đó là năng lượng mặt trời và năng lượng gió. Với ba nguồn năng lượng đó thì chúng ta nên bắt đầu bằng những dự án nhỏ để giữ thế chủ động về công nghệ. Sau đó nhờ tích lũy được tay nghề chúng ta sẽ tuần tự chuyển sang những công trình lớn.

Năng lượng sinh học chắc không đóng góp được nhiều cho nhu cầu năng lượng của nước ta. Tuy nhiên chúng ta cũng cần khai triển những hầm ủ khí sinh vật vì công nghệ đó giản dị và lại góp phần thanh toán hữu hiệu vấn đề ô nhiễm do rác và những chất thải nông nghiệp và công nghiệp thực phẩm gây ra.

Nếu đứng trên phương diện cung cấp, tiêu thụ và tiết kiệm năng lượng thôi thì không có một loại năng lượng nào duy nhất có thể giải quyết được vấn đề đó. Chính sách hay nhất là phối hợp tất cả các loại năng lượng, dù là cổ điển hay là hoàn nguyên. Tùy trường hợp, tùy hoàn cảnh, phối hợp một hay nhiều loại năng lượng để đạt tối ưu kinh tế. Để chấm dứt, chúng ta đừng quên rằng năng lượng hoàn nguyên rẻ nhất và trường cửu nhất vẫn là năng lượng chúng ta tiết kiệm được.

Chú thích:
1/ Về nguồn năng lượng cổ điển (than, dầu và khí) và tiềm năng thuỷ điện của Việt Nam, bạn đọc có thể tìm xem bài viết " Tại sao Việt Nam nên thận trọng đối với điện hạt nhân " của Nguyễn Khắc Nhẫn, báo Đoàn Kết số 490, tháng 6.2003."

2/ Năng lượng hoàn nguyên" còn được gọi là " năng lượng tái tạo ".

Đặng Đình Cung
Kỹ sư tư vấn

[Vĩnh Long]

Nguồn năng lượng điện gió an toàn và hiệu quả

Việc phát triển điện gió làm giảm thiểu lượng CO2, gây hiệu ứng nhà kính, góp phần bảo vệ môi trường, đảm bảo nước ta phát triển nền công nghiệp xanh và bền vững.

>Xu hướng giảm giá bao trùm thị trường năng lượng / Quảng Ngãi: Khẩn trương xử lý sự cố tràn dầu ra biển từ tàu BRIGH TROYAL của PANAMA / Siết chặt công tác thanh, kiểm tra tiêm chủng (28/09/2013)
Tại Việt Nam, tình trạng thiếu hụt điện vẫn diễn ra nhiều năm qua. Các dự án xây dựng nguồn cấp không theo kịp nhu cầu tiêu thụ điện gia tăng quá nhanh, tại một quốc gia đang phát triển như Việt Nam. Trong khi nguồn điện năng chủ yếu của nước ta là thủy điện và nhiệt điện (than, khí và dầu).

Việt Nam lệ thuộc vào thủy điện quá nhiều nên nhu cầu đáp ứng điện lại tăng cao vào mùa khô, tạo nên áp lực lớn lên các nhà máy nhiệt điện, dẫn đến tiêu tốn một số lượng lớn nhiên liệu hóa thạch, gây ô nhiễm môi trường. Hơn nữa việc phá rừng làm thủy điện cũng đe dọa lớn đến môi trường, động thực vật càng ngày bị đe dọa.

Việc lệ thuộc vào các nguồn năng lượng hóa thạch và tàn phá thiên nhiên đang khiến chúng ta phải trả giá bằng việc trái đất nóng dần lên, các loài động vật dần tuyệt chủng, thiên tai ngày càng tăng lên và chưa có dấu hiệu dừng lại. Đây là những tác động mà Việt Nam đang phải hứng chịu trong các năm gần đây.

Vì vậy, việc tìm kiếm các nguồn năng lượng mới là một trong những thách thức cho chính Việt Nam. Hiện nay, giải pháp được các nước phát triển sử dụng và phát triển là "Điện gió" - một nguồn năng lượng an toàn, hiệu quả, vô hạn.

Theo các báo cáo của Đại học Harvard (Mỹ), tiềm năng điện gió trên thế giới có thể tạo ra công suất điện nhiều gấp 40 lần điện năng tiêu thụ hiện nay. Trong chương trình đánh giá về năng lượng cho châu Á, Ngân hàng Thế giới (The World Bank Asia Alternative Energy Program) đã có một khảo sát chi tiết về năng lượng gió khu vực Đông Nam Á, Việt Nam có tiềm năng gió lớn nhất và hơn hẳn các quốc gia lân cận (Việt Nam có tới 8,6% diện tích lãnh thổ được đánh giá có tiềm năng từ "tốt" đến "rất tốt" để xây dựng các trạm điện gió cỡ lớn).


Biểu đồ phân bố gió ở Việt Nam ở độ cao 80m (trích tài liệu Điện gió - Nguyễn Ngọc).

Một nghiên cứu thực hiện của tổ chức năng lượng Greenpeace EG và Hiệp hội năng lượng gió của Đức BWE, phối hợp cùng với các nhà nghiên cứu từ Quỹ Xanh Đức (Green Budget Germany, GBG) thực hiện công bố vào 8/2012, cho rằng cần phải tính phí môi trường và bảo vệ sức khỏe cộng đồng vào giá thành điện sản xuất. Theo nghiên cứu có xét đến các chi phí phụ (hỗ trợ từ ngân sách, tác động tới môi trường và nguy cơ hạt nhân) thì giá thủy điện 7,6 cent một KWh, giá điện gió là 8,1 cent một KWh, điện khí 9 cent một KWh, nhiệt điện từ than bùn và than đá (15,6 và 14,8 cent một KWh) và điện hạt nhân 16,4 cent một KWh (nếu tính các chi phí khác, giá điện hạt nhân 42,2 cent một KWh ). Từ đó có thể thấy điện gió nguồn điện "xanh" rẻ trên thế giới hiện nay.

Sự chênh lệch giữa giá điện gió và các năng lương tuyền thống (thủy điện, điện gió) không lớn đối với nước phát triển. Nhưng đối với các nước đang phát triển, phụ thuộc công nghệ như Việt Nam, việc đầu tư phát triển điện gió khá khó khăn do chi phí hạ tầng cơ sở, lưới điện; chưa làm chủ được công nghệ, phụ thuộc nhiều vào nước ngoài. Do đó, giá điện gió khi bán ra tương đối cao (ví dụ như điện gió Bạc Liêu đề nghị giá bán 12 UScents một kWh cho EVN trong 4 năm đầu). Ở đây chưa xét tới chi phí môi trường, tài nguyên. Trong khi giá điện EVN mua từ công ty tư nhân 700 đồng một KWh (3,33 cent một KWh).

Đa phần trang thiết bị kích thước lớn dẫn đến khó khăn trong việc vận chuyển. Nhiều nơi có tiềm năng điện gió rất cao nhưng khó vận chuyển được do đường xá khó chịu được trong tải lớn, thiếu nguồn đầu tư. Ngoài ra, thông tin chưa đầy đủ về tiềm năng gió từng vùng miền tại Việt Nam. Các nhà đầu tư chưa mạnh dạn đầu tư, sợ lỗ do thiếu cơ chế, chính sách hợp lý giá mua của Nhà nước.

Chính vì vậy, Nhà nước cần ban hành các chính sách thích hợp khuyến khích đầu tư điện gió vào Việt Nam; trợ giá, hỗ trợ các doanh nghiệp Việt Nam phát triển điện gió. Chúng ta cần nghiên cứu và xây dựng các tubin điện gió nội địa, từng bước phát triển và làm chủ công nghệ; khuyến khích người dân sử dụng điện gió. Mặt khác, chúng ta nên xây dựng cơ chế để đảm bảo công bằng sân chơi cho năng lượng gió; tăng cường nghiên cứu khoa học về các ngành năng lượng mới; xây dựng các trang trại điện gió ngoài biển, tận dụng tốt không gian và lượng gió.

Với những chính sách phù hợp và sự hưởng ứng của xã hội và nguồi dân, điện gió ở nước ta sẽ phát triển nhanh và mạnh, trở thành nguồn năng lượng sạch, đồng thời đảm bảo an ninh năng lượng trong tương lai. Việc phát triển điện gió cũng giúp làm giảm thiểu lượng CO2 gây hiệu ứng nhà kính. Vì vậy, chỉ có phát triển kinh tế đi đôi với bảo vệ môi trường mới đảm bảo nước ta phát triển nền công nghiệp xanh và bền vững.

Ba cái khó và bài học từ quốc gia đi trước

Vừa qua, công trình điện gió Bạc Liêu đã hoàn thành giai đoạn 1 của dự án khi đưa điện lên lưới điện quốc gia từ mười tuabin điện gió có công suất 16MW. Sự kiện này khiến giới khoa học hồ hởi, người dân vui mừng vì tiềm năng được đánh giá là vô tận từ thiên nhiên nay đã được chuyển thành năng lượng phục vụ đời sống con người. Tuy nhiên, "thành công" của công trình điện gió Bạc Liêu cũng làm không ít người buồn thêm khi gợi nhớ đến những công trình điện gió được kỳ vọng trước đây.

>Đầu tư cho điện tái tạo: vượt thách thức bằng thể chế hoá / Điện gió Việt Nam bao giờ mới... quay nhanh? / Chinh phục gió trời
Ba cái khó

Việc sản xuất điện gió cũng tuân theo một quy luật thị trường cơ bản, chính là tính cân bằng giữa yếu tố cung và yếu tố cầu. Như vậy, với vai trò trung tâm, Nhà nước cần hướng vào hai đối tượng chính để có thể vận hành được những tuabin gió. Thứ nhất, Nhà nước cần xem xét và cân đối giá điện đối với người dân sử dụng. Giá điện gió quá cao có thể khiến người dân khó có khả năng sử dụng trong bối cảnh nhu cầu nguồn năng lượng ngày càng tăng nhưng việc sản xuất gặp nhiều khó khăn do tình trạng suy thoái kinh tế kéo dài. Bên cạnh đó, Nhà nước cũng cần đảm bảo quyền lợi của người sản xuất thông qua một lộ trình đưa điện gió tự sản xuất vào lưới điện quốc gia với mức giá đảm bảo lợi nhuận cho nhà đầu tư.


Việc sản xuất điện gió cũng tuân theo một quy luật thị trường cơ bản, chính là tính cân bằng giữa yếu tố cung và yếu tố cầu. Ảnh: M.Phúc


Như vậy, để đảm bảo được quyền lợi của "ông bán - bà mua" thì Nhà nước cần phải có đủ nguồn lực, bao gồm ba yếu tố chính: i) nguồn vốn, ii) chính sách quản lý, thu hút nguồn lực, và iii) khả năng, kinh nghiệm quản lý hệ thống. Tuy nhiên hiện nay Việt Nam lại "quá khổ" với cả ba thách thức vừa nêu.

Việc đầu tư vào điện gió đòi hỏi nguồn vốn lớn và dài hạn. Trong bối cảnh kinh tế "nợ xấu" như hiện nay, vốn là yếu tố nhạy cảm và vẫn chưa được ưu tiên chuyển hướng sang ngành năng lượng xanh. Mặt khác, chính sách quản lý và thu hút nguồn lực của Việt Nam hiện nay còn nhiều bất cập. Nói về vấn đề chính sách, theo ông Preben Hjortlund, chủ tịch Eurocham: "Chính phủ vẫn tiếp tục thể hiện sự lưỡng lự đối với việc định giá theo thị trường tự do, trong một số ngành, như năng lượng, việc điều chỉnh giá vẫn cần sự phê duyệt (của cơ quan nhà nước)". Dù hiện nay điện gió đã được ưu tiên mua giá cao hơn, tuy nhiên các nhà đầu tư dường như vẫn rụt rè do những rủi ro xung quanh vấn đề chính sách vẫn còn không ít, đặc biệt là vấn đề minh bạch trong lộ trình chuyển giao năng lượng. Cuối cùng, khả năng và kinh nghiệm quản lý hệ thống điện gió vẫn còn là thách thức khi hệ thống giáo dục ngành này còn khá hạn chế, các chương trình nâng cao quản lý ngành điện gió vẫn chưa được phổ biến nhiều nơi.

Trước tình hình đó, giải pháp dường như vẫn là số một trong ưu tiên chính sách hiện nay với ngành điện gió vẫn là mô hình hợp tác công - tư (gọi tắt là PPP). Mô hình PPP thực tế đã được rất nhiều quốc gia áp dụng trong quá trình phát triển hạ tầng và xây dựng ngành công nghiệp lẫn dịch vụ, trong đó ngành năng lượng xanh là một trong những ưu tiên đầu tiên. Việc áp dụng PPP có thể phân tán gánh nặng về nguồn vốn, chia sẻ và giảm thiểu rủi ro đầu tư, tận dụng nguồn lực quản lí, tăng cường tính minh bạch trong chính sách… Từ đó mang về hiệu quả cao nhất.

PPP nhìn từ cường quốc số 1 về điện gió

Theo AFP, năm 2010 Đan Mạch trở thành cường quốc năng lượng gió số một thế giới khi sản lượng điện gió nước này chiếm 24% điện gió cả thế giới. Có khoảng 86% số người Đan Mạch coi năng lượng gió là ưu tiên số một trong các nguồn năng lượng tái tạo. Năng lượng gió không chỉ đáp ứng tiêu dùng mà còn góp phần thu về ngoại tệ cho nước này.

Để có được thành công đó, Đan Mạch đã bỏ không ít công sức: 40 năm nghiên cứu kiến thức tuabin gió, 20 năm tích luỹ kinh nghiệm năng lượng gió, toàn cầu hoá và hoàn thành chuỗi giá trị năng lượng gió, thường xuyên giám sát, kiểm tra toàn diện cơ sở máy móc thiết bị…

Chính phủ và Quốc hội Đan Mạch đã có những thoả thuận nhằm kết nối "công - tư" vào các dự án công viên gió. Trước hết, các hộ gia đình được miễn thuế trong việc sản xuất điện gió cho gia đình sử dụng hoặc các vùng lân cận. Từ đó, hình thức hợp tác xã tuabin gió ở các địa phương trở nên rất phổ biến tại quốc gia này, chiếm 1/4 số lượng trang trại tuabin gió cả nước. Đặc biệt, để dễ dàng trong việc đầu tư và quản lý, Đan Mạch chú trọng phát triển các trang trại tuabin gió nhỏ lẻ (tối đa ba tuabin một cụm) thay vì xây dựng phát triển các trang trại tuabin gió lớn.

Tuy nhiên, điều đó không có nghĩa là các trang trại lớn không được khuyến khích. Với dạng này, Đan Mạch không chỉ dùng mô hình hợp tác xã mà còn cho phép, kêu gọi thêm các công ty tiện ích khác tham gia cùng. Điển hình như trang trại gió biển Middelgrunden với 20 tuabin (là trang trại gió lớn nhất thế giới tại thời điểm nó được xây dựng năm 2000) có 50% vốn thuộc sở hữu của 10.000 nhà đầu tư trong hợp tác xã, và 50% từ các công ty tiện ích lớn.

Trong quá trình thực hiện, Đan Mạch liên tục hoàn thiện hệ thống pháp lý của quốc gia trong lĩnh vực điện gió. Năm 1978, Đan Mạch thành công khi ban hành luật cho phép các nhà đầu tư tư nhân bán điện gió được sản xuất cho lưới điện quốc gia. Tiếp sau đó là các gói hỗ trợ 30% cho việc lắp đặt sản xuất năng lượng gió, cũng như luật hỗ trợ giá bán điện cho nhà sản xuất. Đồng thời, nhà nước ban hành luật cư trú, luật cổ phần… khi cá nhân có nhu cầu tham gia hợp tác đầu tư sản xuất điện gió ở các khu vực. Nhà đầu tư sản xuất tại Đan Mạch nhận được ba yếu tố thuận lợi: quyền được kết nối với lưới điện quốc gia, các nghĩa vụ của các cơ quan thu mua điện gió và người sản xuất được nhận một mức giá ưu đãi, công bằng.

Đỗ Thiện

Làm điện gió theo công nghệ trực thăng

"Công nghệ điện gió mới mô phỏng theo sản xuất cánh quạt trực thăng sẽ khiến công suất điện tăng cao, giá thành hạ xuống".

>Công nghệ năng lượng mới trở thành đại trà vào 2050 / Phó Chủ tịch UBND tỉnh Đặng Huy Hậu kiểm tra một số dự án thuộc chương trình xây dựng nông thôn mới tại Quảng Yên / Khởi công dự án sản xuất pin Mặt Trời tại TT-Huế
Ông Bùi Quang Hùng, chủ tịch HĐQT Công ty cổ phần Đầu tư và xây dựng điện lực VN (EVNIC), đã cho biết như vậy tại hội nghị về điện gió mới đây ở Ninh Thuận.

Công nghệ mới

Ông Bùi Quang Hùng thông tin khoảng tháng 6-2013, công ty của ông sẽ khởi công ba trụ điện gió đầu tiên tại xã Công Hải, huyện Thuận Bắc, tỉnh Ninh Thuận. Ông Hùng nói dự án điện gió này chắc chắn sẽ không phải bù lỗ vì áp dụng công nghệ mới lần đầu tiên trên thế giới được các chuyên gia của Nga phối hợp với VN thực hiện.

"Về mặt công nghệ, đó không phải là tuôcbin ba cánh mà là tuôcbin hai tầng, đồng trục, 10 cánh, mỗi tầng năm cánh và xoay ngược chiều nhau. Ý tưởng này xuất phát từ những ý tưởng trước đây làm những trực thăng tăng lực cho quân đội Nga. Khi sử dụng hai tầng cánh xoay ngược chiều nhau thì hiệu quả của những cánh quạt nâng lên rất cao và khống chế được những nhược điểm hiện nay của những tuôcbin ba cánh. Tức hiệu suất sử dụng năng lượng gió của những tuôcbin ba cánh chỉ trên dưới 0,3. Còn hiệu quả sử dụng năng lượng gió của những tuôcbin 10 cánh này có thể đạt 0,6-0,8 (trên lý thuyết là 0,8)" - ông Hùng giải thích.

Tuy nhiên, ông Hùng cho biết những tuôcbin này hiện nay chưa ra đời. Hiện các chuyên gia của Nga kết hợp với một số doanh nghiệp ở TP.HCM như Tổng công ty Điện lực TP.HCM, Tổng công ty Công nghiệp Sài Gòn... đã thành lập Công ty cổ phần Năng lượng mới Việt Nga. Công ty này đang sản xuất thử nghiệm ba trụ tuôcbin, mỗi trụ tuôcbin 1MW, dự kiến hoàn thành và đưa ra lắp đặt tại Ninh Thuận vào tháng 11-2013.

Ông Đỗ Hữu Nghị - phó chủ tịch UBND tỉnh Ninh Thuận, cho biết mới có buổi làm việc với lãnh đạo UBND TP.HCM và thống nhất toàn bộ tuôcbin mới sản xuất thử nghiệm này đều ưu tiên đặt tại Ninh Thuận. Sau khi dự án thành công sẽ chuyển giao cho EVNIC vận hành, khai thác và phía chuyên gia người Nga sẽ chỉ đảm nhận chuyên về sản xuất thiết bị.

Tạo đột phá

EVNIC đưa ra tính toán cùng một công suất lắp đặt, sản lượng của công nghệ mới tăng gấp 2,2-2,5 lần so với công nghệ cũ. Như vậy công nghệ mới sẽ làm cho doanh thu tăng lên, giá thành sản xuất thấp xuống. "Với giá bán 7,8 cent/kWh theo quy định hiện nay thì doanh nghiệp không thể thu hồi vốn, nhưng với công nghệ mới này có thể thu hồi vốn sau 7-8 năm" - ông Hùng khẳng định.

Cũng theo EVNIC, theo điều kiện gió như ở khu vực xã Công Hải một trụ tuôcbin theo công nghệ mới sẽ phát 4,5-4,6 triệu kWh/năm, trong khi công nghệ cũ chỉ 2-2,2 triệu kWh/năm. Như vậy theo tính toán của ông Hùng, cuối năm 2013 hoặc đầu năm 2014, ba trụ gió theo công nghệ mới sẽ chính thức phát điện vào lưới điện quốc gia, với tổng công suất khoảng 13 triệu kWh/năm.

Ông Nguyễn Thanh Hoan, giám đốc Sở Công thương Ninh Thuận, nhìn nhận các dự án điện gió ở Ninh Thuận đã được cấp phép nhiều năm nay, có dự án đã ba lần điều chỉnh quy mô, nhiều lần xin gia hạn nhưng không có dự án nào khởi công xây dựng. Nguyên nhân đầu tiên là do khả năng tài chính của các doanh nghiệp không đáp ứng. Nếu công nghệ mới hoạt động đúng như tính toán thì hiệu quả đạt được rất cao. "Với công nghệ điện gió mới này, chúng tôi đang hi vọng Ninh Thuận sẽ có những trang trại điện gió có lãi đầu tiên ở VN. Chúng tôi mong muốn tạo sự đột phá cho điện gió VN" - ông Hoan hi vọng.

PGS.TS PHAN MINH TÂN (giám đốc Sở KH-CN TP.HCM):

Phải chờ thực tế đánh giá

TP.HCM đang chuyển giao công nghệ tuôcbin điện gió từ Nga. So với công nghệ cũ mỗi tuôcbin có ba cánh quạt thì công nghệ mới có điểm khác biệt là gồm hai lớp rotor, mỗi lớp có năm cánh quạt quay ngược chiều nhau. Cấu tạo đặc biệt này làm hiệu suất phát điện cao hơn 2,5 lần so với công nghệ hiện nay và đạt công suất tối đa 10m/giây trong khi công nghệ ba cánh quạt chỉ đạt 16m/giây, do vậy nên với giá thành 7,8 cent/kWh thì thời gian thu hồi vốn sẽ giảm rất nhiều.

Dự án thử nghiệm sản xuất ba tuôcbin gió công suất 1MW theo công nghệ mới đang được triển khai tại Ninh Thuận do Tổng công ty Công nghiệp Sài Gòn, Tổng công ty Điện lực TP.HCM thực hiện với các chuyên gia Nga. Tổng dự toán gần 150 tỉ đồng. Dự án được triển khai trong năm 2013 và nếu tốc độ tốt sẽ kết thúc vào cuối năm 2014. Nếu thuận lợi, phía Nga sẽ chuyển giao toàn bộ công nghệ để sản xuất tại VN. VN sẽ là nhà sản xuất đầu tiên công nghệ mới này và tương lai sẽ xuất khẩu đi các nước. Đã có nhiều hội thảo được tổ chức để giới thiệu về công nghệ mới này, tuy nhiên phải có thực tế mới đánh giá được, hiện nay dự án mới chỉ ở giai đoạn phê duyệt.

Tua-bin phong điện siêu nhẹ

Một trong những rào cản phát triển tua -in gió lớn hơn là làm sao giảm trọng lượng và sự cồng kềnh. Công ty điện gió Boulder (Hoa Kỳ) đã đưa ra một máy phát điện gió trọng lượng nhẹ nhưng hiệu quả, bằng cách thiết kế bảng "mạch in cho stator".


Stator của máy phát (màu xanh) được "in " các miếng đồng, giảm trọng lượng kết cấu kim loại



Trong máy phát điện hiện nay cả rotor và stator được làm bằng sắt và các cuộn dây đồng để tạo ra điện, tổng trọng lượng các kết cấu kim loại khá nặng, lại phải đưa chúng làm việc trên cao.

Bằng cách in các tấm đồng vào bánh xe làm bằng sợi thủy tinh, sẽ tạo ra một stator, giống như một "bảng mạch in to", công ty Boulder đã giảm nhẹ trọng lượng máy phát xuống đáng kể. Với kết cấu này, hộp số, bộ điều tốc cũng sẽ giảm đi nhiều bánh xe kim loại.

Kết quả là một máy phát điện 3MW sẽ nhẹ chỉ còn 60 phần trăm trọng lượng so với loại máy cũ. Một tháp 200 tấn, có thể tiết kiệm 6 - 10 tấn nguyên liệu, giảm chi phí ban đầu, bảo trì và công vận chuyển.

Công ty này cũng đang nghiên cứu đổi các cánh quạt khổng lồ, vốn bằng vật liệu đúc đặc, thay bằng các cánh quạt bọc vải sơn, (như cánh máy bay trong thế chiến thứ I ), tuy nhiên chất lượng keo và vải tốt hơn, bền hơn. Như thế sẽ giảm đáng kể trọng lượng cánh quạt, cũng làm nhẹ máy phát đi rất nhiều.

Máy phát điện gió ngầm hoá




Công ty SheerWind cũng của Hoa Kỳ vừa đưa ra hệ thống INVELOX của họ, có khả năng "biến đổi ngành công nghiệp gió".

Ý tưởng là trên tháp cao của tua-bin gió truyền thống mở một hệ thống kênh gió và đẩy gió xuống một đường hầm, qua một đoạn thắt eo thon tốc độ gió buộc tăng lên, cánh quạt của tua-bin chờ ở đó, sinh công kéo máy phát điện ở độ cao ngang mặt đất. Có thể "bẫy" nhiều gió vào các đường hầm cho một máy phát điện duy nhất

Loại máy phát đường hầm này có cánh quạt chỉ cần nhỏ bằng 26% so với cánh quạt "hở" ngoài trời, vẫn cho ra công suất tương đương. Ở tốc độ gió thấp là 1m/s, hệ thống INVELOX vẫn sinh ra điện mà chi phí ít hơn 3 cent cho mỗi kW.

Kiểu máy này còn giảm thiểu tác động tới các loài chim, động vật, và môi trường.

Trần Văn (theo Gizmag, Popsci)