Cung cấp năng lượng cho Trái đất – Chương 8: Năng lượng từ không khí, nước và đất (Phần 2)

Powering Planet Earth:
Energy Solutions for the Future

by Nicola Armaroli, Vincenzo Balzani, Nick Serpone 

Chapter 8: Energy from Air, Water, and Land – Chương 8: Năng lượng từ không khí, nước và đất (Phần 2) 

Các trang trại gió – Wind Farms

Chi phí phụ về vấn đề sức khỏe liên quan đến sản xuất điện gió ước tính khoảng 0.2 Euro cent cho mỗi kWh ở Đức, trong khi chi phí tương ứng đối với sản xuất điện từ than hay khí cao hơn lần lượt là gấp 30 lần và 15 lần.

Bảng 8: Mười nhà máy điện gió trên bờ (onshore wind farms) lớn nhất tính đến tháng 8 năm 2012.

Table 8-2Nguồn:  http://en.wikipedia.org/wiki/Wind_farm

Năm 2010, việc triển khai các trang trại gió ở Châu Âu đã hạn chế được 120 triệu tấn khí CO2 thải vào khí quyển, tương đương với hơn một phần tư lượng khí thải từ tất cả các ô tô ở Châu Âu.

Liên quan tới các vấn đề an ninh của cộng đồng, vấn đề này thậm chí còn không xảy ra với các trang trại gió. Có rất ít khả năng xảy ra, ngay cả nếu ai đó có những ý định xấu nhất, có thể âm mưu các hành động khủng bố chống lại các trang trại gió mà có thể gây nguy hiểm cho an toàn công cộng.

Nhà máy điện gió đầu tiên trên thế giới – bao gồm 20 tua-bin với công suất mỗi tua-bin khoảng 30kW – được xây dựng bên sườn núi Crotched ở phía nam New Hampshire vào tháng 12 năm 1980. Hầu hết các nhà máy điện gió trên bờ lớn nhất được đặt ở Mỹ (xem Bảng 8).

Tính đến tháng 7 năm 2012, nhà máy điện gió trên bờ lớn nhất thế giới là Jaisalmer Wind Park (Ấn Độ) với công suất 1064 MW, sau đó đến Alta (Oak Creek – Mojeve, Mỹ) Wind Farm (1020 MW). Dự án điện gió lớn nhất được đề xuất là trang trại gió Cam Túc (Gansu Wind Farm) 20 000MW ở Trung Quốc. Sự giảm chi phí của điện gió có nghĩa là các trang trại gió trên bờ trung bình sẽ có khả năng cạnh tranh với nhà máy phát điện sử dụng khí đốt tự nhiên vào năm 2016.

Châu Âu tiên phong trong lĩnh vực năng lượng gió ngoài khơi (Bảng 9) – trang trại gió ngoài khơi đầu tiên dược xây dựng tại Đan Mạch năm 1991. Đến năm 2011, có 53 trang trại gió ngoài khơi ở Bỉ, Đan Mạch, Phần Lan, Đức, Ai Len, Hà Lan, Na Uy, Thụy Điển, Bồ Đào Nha và Vương quốc Anh – với tổng công suất vận hành là 3813 MW.

Hơn 100 GW (hay là 100 000 MW) của các dự án ngoài khơi đã được đề xuất hoặc đang được xây dựng ở Châu Âu. Liên hiệp năng lượng gió Châu Âu kỳ vọng lắp đặt trang bị 40GW vào năm 2020 và 150 GW vào năm 2030. Vào tháng 7 năm 2012, dự án điện gió ngoài khơi Walney ở Vương quốc Anh là nhà máy điện gió ngoài khơi lớn nhất thế giới với với công suất 367 MW, sau đó đến nhà máy điện gió Thanet với công suất 300 MW cũng ở Anh.

Bảng 9: Mười nhà máy điện gió ngoài khơi (offshore wind farms) lớn nhất thế giới, thống kê tháng 8 năm 2012

Table 9-2 Nguồn: http://en.wikipedia.org/wiki/Wind_farm

Các tua-bin gió ngoài khơi ít ảnh hưởng hơn các tua-bin ở đất liền, những vấn đề như tiếng ồn và kích thước lớn rõ ràng đã được giảm bớt nhờ khoảng cách xa. Vì mặt nước thì ít gồ ghề hơn mặt đất (đặc biệt ở những vùng nước sâu), tốc độ gió trung bình thường cao hơn đáng kể trên bề mặt nước. Các yếu tố về công suất (utilization rates – tỷ lệ khả dụng) cũng cao hơn đáng kể so với các trang trại gió trên bờ/trong đất liền.

Tỉnh Ontario của Canada đang thực hiện xem xét nhiều vị trí được đề xuất ở các hồ lớn Great Lakes, bao gồm nhà máy điện gió đang tạm ngừng TrilliumPower Wind I, xây dựng cách bờ biển 20 km với công suất hơn 400 MW. Các dự án khác của Canada bao gồm một nhà máy nằm dọc bờ biển Tây Thái Bình Dương (xem Chương 11). Tính đến năm 2010, chưa có nhà máy điện gió ngoài khơi nào ở Mỹ. Tuy nhiên, các dự án đang được xây dựng ở những vùng nhiều gió như bờ biển phía Đông, các hồ lớn, và bờ biển Thái Bình Dương.

Công nghiệp điện gió Châu Âu tiến bộ nhất thế giới và sử dụng hơn 190 000 nhân công. Ủy ban Châu Âu ước tính đến năm 2020, số lao động làm việc trong các nhà máy điện gió sẽ tăng lên hơn 450 000 người – ngoài ra, tạo ra thêm 2.8 triệu việc làm mới khắp Châu Âu do mở rộng các trang trại gió. Cuối năm 2011, có khoảng 80 000 người làm việc trong công nghiệp điện gió tại Mỹ.

Sau nhiều năm trở ngại khó khăn, Ý đang cố gắng bắt kịp trong ngành công nghiệp này, với tiềm năng tăng trưởng khổng lồ trong những thập kỷ tới. Cuối năm 2011, công suất lắp đặt tại Ý là 6940 MW, đứng thứ bảy thế giới. Năm 2011, các trang trại gió của Ý sản xuất 9860 GWh, đạt 3.1% mức tiêu thụ điện quốc gia tương đương 14% nhu cầu sinh hoạt. Với một quốc gia không có tiềm lực lớn về gió thì kết quả này rất đáng khích lệ.

Tác động về thẩm mỹ của các trang trại gió là một trong các yếu tố làm chậm việc xây dựng các nhà máy tại Ý. Chắc chắn, đây là một khía cạnh cần được xem xét đến, nhưng chúng tôi tin rằng các chỉ trích và phản đối là không xác đáng. Nước Ý đã lộn xộn với sự lạm dụng của tất cả mọi thứ – nhiều đến mức ở các vùng nông thôn hầu như không thể chụp một bức ảnh mà không bao gồm các đường điện cao thế, các trạm sóng viba, các cột ăng-ten điện thoại, hoặc các công trình công nghệ khác. Đương nhiên là cả những chiếc cối xay gió hiện đại này cũng sẽ dứt khoát làm thay đổi cảnh quan. Nhưng rồi quan điểm về thẩm mỹ có thể thay đổi. Có thể một ngày, chúng ta sẽ thấy sự xuất hiện của các trang trại gió không hề khó chịu và chấp nhận được về mặt thẩm mỹ (xem Chương 11), đặc biệt là khi thấy được các lợi ích to lớn mang lại, ví dụ như ảnh hưởng tích cực tới khí hậu và sức khỏe con người.

Liên quan đến vấn đề này, một nghiên cứu được công bố vào tháng 10 năm 2010 trong tạp chí Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học (Proceedings of the National Academy of Sciences – PNAS), giáo sư khoa học khí quyển Somnath Baidya Roy thuộc Đại học Illinois, chỉ ra rằng ở vùng lân cận của các trang trại gió, thời tiết mát hơn vào ban ngày và ấm hơn một chút vào ban đêm so với các khu vực xung quanh. Theo Roy, ảnh hưởng này là do sự xáo động sinh ra bởi các cánh quạt.

Trong một nghiên cứu khác, được trình bày tại hội nghị khoa học ở San Francisco tháng 12 năm 2010, Gene Takle và Julie Lundquist của Đại học Colorado trong nghiên cứu của họ thực hiện trên cánh đồng ngô và đậu nành ở khu vực trung tâm nước Mỹ, chỉ ra rằng các tuốc-bin gió tạo ra vi khí hậu mà trên thực tế giúp cải thiện mùa màng nhờ ngăn sự tạo thành sương vào mùa xuân và mùa thu và làm giảm hoạt động phát triển của nấm sinh bệnh trên lá. Thậm chí, vào những ngày nắng nóng mùa hè, mức giảm 2.5-3 độ được ghi nhận trên các cánh đồng do các cánh quạt quay – điều này tạo nên sự khác biệt đáng kể trên mùa màng của cánh đồng ngô.

So với ảnh hưởng môi trường từ các nguồn năng lượng truyền thống, ảnh hưởng này của điện gió là tương đối nhỏ, khi không tiêu thụ nhiên liệu và không thải khí ô nhiễm ra môi trường như các nguồn năng lượng hóa thạch. Năng lượng tiêu thụ để sản xuất và vận chuyển nguyên liệu sử dụng để xây dựng nhà máy điện gió bằng với lượng năng lượng được tạo ra từ trang trại gió trong trong vài tháng. Trong khi trang trại gió có thể cần một khu vực rộng để lắp đặt, nhiều vùng đất trống vẫn có thể được sử dụng như đất nông nghiệp. Chỉ có những khu vực nhỏ đặt nền cho tua-bin và các trang bị hạ tầng là không thể sử dụng đất cho canh tác.

Các quốc gia ngày nay dẫn đầu trong công nghiệp điện gió là Trung Quốc và Mỹ, ở Châu Âu là Đan Mạch, Tây Ban Nha và Đức, trong đó, năng lượng điện gió chiếm tương ứng là 26%, 16% và 10.6% nhu cầu điện quốc gia vào năm 2011. Với các trang trại điện gió, các quốc gia này vượt trội thị trường thế giới trong lĩnh vực sản xuất tuốc-bin gió.

Đầu những năm 1980, một tua-bin gió phổ biến có đường kính khoảng 15 m và tạo ra 50 kW điện. Ngày nay những cánh quạt này có đường kính lên tới 125 m và có khả năng tạo ra công suất điện 6000 kW (6 MW). Những cánh quạt 10-MW cho các trang trại gió ở biển đang trong giai đoạn thiết kế – chúng sẽ được dùng để lắp dọc các vùng biển cạn.

Năng lượng từ các tua-bin gió đã tăng 100 lần trong 20 năm qua, điều này giúp chi phí sản xuất điện giảm khoảng 80%. Rõ ràng là, giá điện từ gió cạnh tranh hơn so với giá điện từ các nhà máy nhiệt điện. Trong khi giá dầu ngày càng tăng ít nhất gấp 3 lần và uranium hơn 10 lần trong thập kỷ vừa qua, còn gió thì hoàn toàn miễn phí.

Những địa điểm có nguồn tài nguyên sẵn có này được biết với độ chính xác khá cao ở mọi nơi trên Trái Đất. Nhờ vào những tiến bộ công nghệ, do đó chi phí điện gió chỉ có thể giảm đi. Đây cũng là lý do tại sao các tập đoàn tài chính quốc tế đang đầu tư rất lớn vào năng lượng gió và các nguồn năng lượng tái tạo, hơn là những nguồn năng lượng truyền thống như năng lượng hóa thạch và hạt nhân – cả hai nguồn ngày càng bị đè nặng bởi những yếu tố không bền vững.

 Hết phần 2 – Chương 8 (còn tiếp)

Người dịch: Đỗ Thị Diệu Linh

Biên tập: Đào Thu Hằng & Phạm Thu Hường

 

© copyright Zanichelli and Wiley-VCH

Permission granted for translating into Vietnamese and publishing solely on dotchuoinon.com for non-commercial purposes.

Trả lời

Điền thông tin vào ô dưới đây hoặc nhấn vào một biểu tượng để đăng nhập:

WordPress.com Logo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản WordPress.com Đăng xuất /  Thay đổi )

Twitter picture

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Twitter Đăng xuất /  Thay đổi )

Facebook photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Facebook Đăng xuất /  Thay đổi )

Connecting to %s