Powering Planet Earth:
Energy Solutions for the Future

by Nicola Armaroli, Vincenzo Balzani, Nick Serpone

Chapter 12: Energy USA – Chương 12: Năng lượng tại Mỹ (Phần 5)

Năng lượng tái tạo

Mỗi quốc gia trên con tàu vũ trụ Trái đất đều mong muốn về một hỗn hợp các nguồn năng lượng an toàn, đáng tin cậy, cải thiện sức khỏe cộng đồng, bảo vệ môi trường, giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu, tạo ra công ăn việc làm, và cung cấp cho sự nghiên cứu công nghệ. Một nguồn tài nguyên đáp ứng các yêu cầu này là năng lượng tái tạo, mà như chúng ta đã ghi nhận tại một số nơi trong cuốn sách này bao gồm một mảng rộng đa dạng của các công nghệ gồm có quang điện năng lượng mặt trời, nhà máy nhiệt điện năng lượng mặt trời và hệ thống sưởi ấm/làm mát, các trang trại gió, thủy điện, nhà máy điện địa nhiệt, hệ thống năng lượng đại dương, và không thể thiếu việc sử dụng sinh khối.

Mỹ có một trong những nguồn tài nguyên năng lượng tái tạo hỗn hợp tốt nhất trên thế giới mà có tiềm năng để đáp ứng sự nhu cầu năng lượng đáng kể của quốc gia và đang gia tăng. Trong sáu tháng đầu năm 2011, năng lượng tái tạo chiếm 14.3% điện năng sản xuất trong nước, trong khi thủy điện là nhà sản xuất lớn nhất của năng lượng tái tạo. Trong năm 2009, Mỹ là nhà sản xuất điện lớn nhất thế giới từ địa nhiệt, năng lượng mặt trời, năng lượng gió và, chỉ sau Trung Quốc trong tổng sản lượng năng lượng tái tạo.

Tổng tiêu thụ năng lượng tái tạo trong năm 2009 đạt khoảng 8%, trong khi khoảng 10% điện năng Mỹ được sản xuất từ các nguồn tái tạo. Thủy điện chiếm 67% (khoảng 248 GW) tổng năng lượng tái tạo của đất nước, phần còn lại đến từ các nguồn tái tạo khác (xem Hình 47 năm 2010).

Hình 47: Sự tiêu thụ năng lượng tái tạo (nghìn triệu triệu hay triệu tỷ BTU) từ các nguồn khác nhau trong năm 2010. Dữ liệu từ Cơ quan Thông tin Năng lượng Mỹ (Data from the United States Energy Information Administration).

Sự tăng sản lượng năng lượng gió, năng lượng mặt trời, năng lượng địa nhiệt được dự kiến sẽ gấp đôi tổng năng lượng tái tạo vào năm 2012, hầu hết đến từ năng lượng gió (Hình 48). Hầu hết các xe ở Mỹ bây giờ chạy trên hỗn hợp xăng có chứa lên tới 10% nhiên liệu ethanol sản xuất từ ngô đã qua xử lý, và con số này dự kiến sẽ tăng lên khi các nhà sản xuất xe hơi đang chế tạo ra xe hơi có thể sử dụng hỗn hợp xăng chứa hàm lượng ethanol cao hơn.

Hình 48: Điện từ nhiều nguồn khác nhau trong năm 2010. Dữ liệu từ Cơ quan Thông tin năng lượng Mỹ  – Data from the United States Energy Information Administration.

Chính quyền của tổng thống Obama lên kế hoạch đầu tư tới 150 tỉ USD cho đến năm 2025 để thúc đẩy cho những nỗ lực từ lĩnh vực tư nhân để xây dựng một tương lai năng lượng sạch. Cụ thể, kế hoạch kêu gọi cho năng lượng tái tạo để cung cấp 10 % sản lượng điện của quốc gia vào năm 2012, và tăng lên đến 25% vào năm 2025.

Chúng ta biết quốc gia nào mà khai thác sức mạnh của năng lượng sạch, năng lượng tái tạo sẽ dẫn đầu thế kỷ 21… Nhờ kế hoạch phục hồi của chúng ta, chúng ta sẽ tăng gấp đôi nguồn cung cấp năng lượng tái tạo của quốc gia trong ba năm tới…  Đây là thời điểm cho nước Mỹ để dẫn đầu một lần nữa.

“We know the country that harnesses the power of clean, renewable energy will lead the 21st. century… Thanks to our recovery plan we will double this nation’s supply of renewable energy in the next three years… It is time for America to lead again.”

–Tổng thống Barack Obama–
Bài phát biểu trước Quốc hội, 2009

Trong tháng 9 năm 2011, đầu tư vào năng lượng tái tạo chịu một thất bại khi Solyndra tuyên bố phá sản do sụt giảm giá silicon đã khiến cho công ty không thể cạnh tranh với các tấm quang điện mặt trời thông thường. Nhà sản xuất đặt tại ở California này – một nhà sản xuất năng lượng mặt trời đầy hứa hẹn cho các tế bào năng lượng mặt trời mỏng của các tấm trụ CIGS (copper indium gallium diselenide) – trước đó đã nhận được 535 triệu USD trong các khoản vay từ Liên bang, phần nào gây hổ thẹn cho chính quyền Obama.

Năng lượng tái tạo – Năng lượng gió

Trong vài năm qua, năng lượng gió đã trải qua một sự tăng trưởng gần theo cấp số nhân ở Mỹ, mặc dù năm 2010 chứng kiến ít công trình xây dựng mới so với năm trước (Hình 49). Trong năm 2008, công suất lắp đặt tăng 50% so với năm 2007, trong khi so với tốc độ tăng trưởng trung bình của thế giới năm đó là khoảng 29%. Mỹ chỉ đứng thứ hai sau Trung Quốc về công suất lắp đặt năng lượng gió, nguồn năng lượng mà cũng đang trải qua sự tăng trưởng nhanh chóng trên toàn thế giới. Một báo cáo năm 2008 của Bộ Năng lượng Mỹ đã dự báo năng lượng điện gió cung cấp 20% của tất cả điện của Mỹ vào năm 2030, trong đó có sự đóng góp 4% tổng điện của quốc gia từ năng lượng gió ngoài khơi. Để đạt được mục tiêu này, tuy nhiên, sẽ đòi hỏi những tiến bộ đáng kể trong chi phí, hiệu suất và độ tin cậy.

Hình 49: Sự tăng trưởng năng lượng gió tính bằng GW ở Mỹ từ năm 1999. Dữ liệu từ Cơ quan Thông tin năng lượng Mỹ – United States Energy Information Administration. 

Một nghiên cứu của Phòng thí nghiệm Năng lượng tái tạo Quốc gia (NREL), xuất bản năm tháng 2 năm 2010, chỉ ra rằng lãnh thổ Mỹ (không bao gồm Hawaii và Alaska) có tiềm năng để cài đặt khoảng 10.5 TW năng lượng gió trên đất liền. Khả năng này có thể tạo ra 37 petawatt-giờ (PWh) hàng năm, một lượng lớn hơn chín lần so với tổng mức tiêu thụ điện năm 2010. Alaska và Hawaii cũng có tài nguyên gió lớn. Trong thực tế, một phần tư phần đất liền của Mỹ có gió đủ mạnh để tạo ra điện ở mức giá tương tự như khí tự nhiên và than đá.

Tính đến tháng 9 năm 2011, công suất lắp đặt tích lũy năng lượng gió ở Mỹ đứng ở mức 43.5 GW; 2.3% tương đương khoảng 94.7 GWh điện được tạo ra trong năm 2010 đến từ năng lượng gió. Với công suất 9.73 GW, Texas đi đầu trong tất cả các bang, tiếp theo là Iowa với 3.67 GW, do đó khiến cho Texas là bang lãnh đạo trong phát triển năng lượng gió, tiếp theo là Iowa và California (Hình 50).

Hình 50: Đồ thị minh họa 5 bang với công suất năng lượng gió được lắp đặt lớn nhất  tính bằng GW tại Mỹ (2011). Nguồn số liệu: Cơ quan Thông tin Năng lượng Mỹ – United States Energy Information Administration.

Hiện tại có khoảng 90 dự án đang được xây dựng cho một công suất bổ sung 8.48 GW đang tạo ra hàng chục nghìn việc làm và hàng tỷ đô la cho hoạt động kinh tế – đặc biệt, điều này đang làm sống lại nền kinh tế của các cộng đồng nông thôn bằng cách cung cấp một nguồn thu nhập ổn định cho nông dân với tua-bin gió trên đất của họ. Nông dân thường được trả  3000 – 5000 USD mỗi năm tiền thuế khoáng nghiệp do cung cấp địa điểm cho các thiết kế các turbine đơn, cỡ lớn mà chiếm một phần tư của một mẫu Anh (1000 m²) phần đất của họ, mà thông thường sẽ sản xuất 40 giạ ngô trị giá 120 USD hoặc, trong trang trại gia súc lớn, sản xuất thịt bò có lẽ trị giá 15 USD. Rõ ràng, đây là một sự có lợi cho cả đôi bên (win-win situation) đặc biệt là đối với người nông dân.

Về chi phí, xem xét điều này: trong đầu những năm 1980, chi phí của điện gió ở California là 0.38 USD cho mỗi kWh – kể từ đó giá đã giảm xuống còn 0.04 USD (hoặc ít hơn) tại các vị trí gió tốt nhất; một số hợp đồng cung cấp dài hạn về năng lượng gió đang trông đợi với chi phí khoảng 0.03 USD cho mỗi kWh khiến cho năng lượng gió trở thành một trong những nguồn tài nguyên kinh tế nhất thế giới.

Tuy nhiên ở Mỹ không phải ai cũng hài lòng với các trang trại gió, mà nhiều người vẫn còn coi đó là một chướng ngại về mặt cảnh quan. Mối quan tâm đó phải được cân nhắc đối với các mối đe dọa tới biến đổi khí hậu từ các nguồn năng lượng khác và đối với nhu cầu của cộng đồng. Tuy nhiên, nếu một địa điểm thích hợp được lựa chọn và các vấn đề môi trường được giải quyết, kinh nghiệm trên toàn thế giới đã chỉ ra rằng, khi một cộng đồng được tư vấn và trực tiếp tham gia vào các dự án điện gió, những yếu tố này trợ giúp vô cùng lớn trong việc gia tăng sự chấp thuận của cộng đồng cho những triển khai như vậy.

Ngoài nguồn tài nguyên gió lớn trên đất liền, Mỹ có nguồn năng lượng gió ngoài khơi rất lớn mà nó có thể khai thác vì gió mạnh ổn định dọc theo bờ biển của Mỹ. Ở đây, một số cư dân ven biển chống lại các trang trại gió ngoài khơi vì lo ngại về thiệt hại có thể đến sinh vật biển, môi trường, giá điện, thẩm mỹ, và hầu hết tất cả các hoạt động giải trí như câu cá và chèo thuyền. Tuy nhiên, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng thông qua việc lên kế hoạch cẩn thận khi định vị các trang trại gió và định vị các tua-bin gió tại một số khoảng cách từ bờ biển, ngoại trừ một số xáo trộn ban đầu của giai đoạn xây dựng, cuộc sống của các sinh vật biển và các cơ sở vui chơi giải trí được cho là sẽ không bị ảnh hưởng. Bất chấp lo ngại của họ, người dân địa phương đều nhận ra lợi ích tiềm năng của các trang trại gió trong việc cải thiện giá điện, chất lượng không khí, và tạo ra việc làm.

Một báo cáo của NREL vào tháng 9 năm 2010 cho thấy Mỹ có 4.15 TW tiềm năng công suất điện gió ngoài khơi, một lượng 4 lần lớn hơn so với công suất lắp đặt của cả nước từ tất cả các nguồn năm 2008 (1.01 TW). Tuy nhiên, trong năm 2011, Mỹ chưa có các trang trại gió ngoài khơi, mặc dù có các dự án thăm dò để sản xuất năng lượng gió bên ngoài thềm lục địa từ New Jersey và Delaware. Một chiến lược quốc gia hướng vào năng lượng gió ngoài khơi dự kiến sẽ sản xuất 10 GW vào năm 2020 và 54 GW vào năm 2030. Một ngành công nghiệp gió ngoài khơi mạnh mẽ của Mỹ có thể tạo ra hàng chục ngàn việc làm thêm và hàng tỷ đô la của hoạt động kinh tế.

Một báo cáo khác NREL về tình trạng hiện tại của ngành công nghiệp gió ngoài khơi của Mỹ kết luận rằng phát triển nguồn gió ngoài khơi của nước này có thể cung cấp nhiều lợi ích tiềm năng, và, với nghiên cứu hiệu quả, chính sách và cam kết, năng lượng gió ngoài khơi có thể đóng một vai trò quan trọng trong tương lai thị trường năng lượng của Mỹ.

Hết phần 5 – Chương 12 (còn tiếp)

Người dịch: Đào Thu Hằng

Biên tập: Phạm Thu Hường

 

© copyright Zanichelli and Wiley-VCH

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