Xu thế năng lượng thế giới? - Điện gió

Tính kinh tế

Năng lượng gió cần vốn đầu tư, nhưng không tốn chi phí nhiên liệu, vì vậy giá điện từ năng lượng gió ổn định hơn nhiều so với giá điện từ nhiên liệu hóa thạch. Chi phí xây dựng 1 trạm năng lượng gió thường dưới 0,01USD cho mỗi kWh. Do chi phí vốn giảm khoảng 12%, hiện điện gió đã đạt mức ngang giá điện lưới ở một số nước châu Âu vào năm 2010 và Hoa Kỳ vào năm 2016. Tuy nhiên, ước tính chi phí trung bình trên mỗi đơn vị điện phải kết hợp chi phí xây dựng tuabin và thiết bị truyền dẫn, vốn vay, trả lại cho nhà đầu tư (chi phí rủi ro), nên con số chi phí được công bố có thể khác nhau. Năm 2004, chi phí năng lượng gió chỉ bằng 1/5 so với những năm 1980 và ngày càng giảm khi tuabin gió công suất lớn được sản xuất hàng loạt. 

Trong năm 2012, chi phí vốn cho tuabin gió thấp hơn đáng kể so với năm 2008-2010. “Chi phí của điện gió đã giảm trong 2 năm qua khoảng 0,05-0,06USD mỗi kWh, rẻ hơn 0,02USD so với điện than” - một báo cáo năm 2011 của Hiệp hội Năng lượng Gió Hoa Kỳ viết.

Trong khi đó, báo cáo của Hiệp hội Năng lượng Gió Anh đưa ra chi phí sản xuất điện gió trên bờ trung bình 0,055USD cho mỗi kWh (2005). Tại Anh năm 2011, năng lượng từ tua bin gió rẻ hơn từ hóa thạch hoặc nhà máy hạt nhân.

Người ta kỳ vọng năng lượng gió sẽ là hình thức năng lượng rẻ nhất trong tương lai. Sự hiện diện của năng lượng gió có thể giảm chi phí cho người tiêu dùng (5 tỷ EUR/năm ở Đức) bằng cách  giảm thiểu việc sử dụng nhà máy điện tốn nhiều vốn đầu tư.

Năng lượng gió có chi phí bên ngoài thấp nhất. Vào tháng 2-2013 New Energy Finance (BNEF) đã báo cáo rằng chi phí sản xuất điện từ các trang trại gió mới rẻ hơn so với các nhà máy chạy than hoặc chạy gas mới.

Theo mô hình giá carbon của chính phủ Australia là 80USD/MWh cho các trang trại gió mới, 143USD/MWh cho các nhà máy than mới và 116USD/MWh các nhà máy khí đốt, cho thấy năng lượng gió rẻ hơn 14% so với nhà máy than mới và rẻ hơn 18% so với nhà máy khí mới.

Nỗ lực giảm chi phí
Vốn đầu tư dự án điện gió cũng như chi phí bảo trì ngày càng giảm, trong khi giảm công nghệ tuabin gió cũng luôn được hoàn thiện. Hiện nay các cánh tuabin gió dài hơn và nhẹ hơn, cải thiện hiệu suất của tuabin và tăng hiệu suất phát điện. Thí dụ, ngành công nghiệp gió ở Hoa Kỳ năm 2014 đã sản xuất nhiều năng lượng hơn với chi phí thấp hơn, bằng cách sử dụng các tuabin gió cao hơn với các cánh quạt dài hơn, thu được những cơn gió mạnh ở độ cao cao hơn.

Điều này đã mở ra những cơ hội mới và ở Indiana, Michigan và Ohio khi tuabin gió được xây dựng cao hơn 91,44m so với mặt đất để cạnh tranh với nhiên liệu hóa thạch như than đá. Giá đã giảm xuống còn khoảng 0,04USD/kWh.

Một số sáng kiến cũng đang được thực hiện để giảm chi phí điện năng từ gió ngoài khơi. Thí dụ, Carbon Trust, một dự án công nghiệp chung, liên quan đến 9 nhà phát triển điện gió ngoài khơi, nhằm giảm chi phí của điện gió xuống 10% vào năm 2015. Người ta cho rằng sự đổi mới ở quy mô có thể giảm đến 25% chi phí điện gió vào năm 2020.

Henrik Stiesdal, cựu Giám đốc kỹ thuật tại Siemens Wind Power, cho rằng vào năm 2025 năng lượng từ gió ngoài khơi sẽ là một trong những giải pháp có giá rẻ nhất ở Anh, so với các nguồn năng lượng tái tạo và nhiên liệu hóa thạch khác. Ông tính toán chi phí tại thời điểm đó là 43EUR/MWh cho trên bờ, và 72EUR/MWh cho điện gió ngoài khơi.

Vào tháng 8-2017, Phòng thí nghiệm Năng lượng tái tạo quốc gia (NREL), Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, đã công bố một báo cáo về việc giảm 50% chi phí năng lượng gió vào năm 2030.

NREL dự kiến đạt được những tiến bộ trong thiết kế tuabin gió, vật liệu và kiểm soát để cải tiến hiệu suất và giảm chi phí. Nghiên cứu này cho thấy cắt giảm chi phí dự kiến 24-30% vào năm 2030. Trong các trường hợp tích cực hơn, các chuyên gia ước tính giảm chi phí lên tới 40%, nếu các chương trình nghiên cứu và phát triển công nghệ đem lại hiệu quả bổ sung.

Tác động môi trường

Tác động môi trường của năng lượng gió khi so sánh với nhiên liệu hóa thạch tương đối nhỏ. Theo IPCC, trong các đánh giá về nguy cơ nóng lên toàn cầu của các nguồn năng lượng, các tuabin gió có giá trị trung bình 12 và 11g CO2/kWh, tùy thuộc vào việc tuabin lắp ở ngoài khơi hay trên bờ. So với các nguồn carbon thấp khác, tuabin gió có rủi ro làm nóng lên toàn cầu thấp nhất trên mỗi đơn vị năng lượng điện được tạo ra.

Dù vậy, một trang trại gió có thể bao phủ diện tích đất lớn nông nghiệp. Có báo cáo về việc tuabin gió làm chết chim chóc và dơi. Bên cạnh đó, tuabin gió tạo ra một số tiếng ồn. Ở khoảng cách dân cư 300m, tiếng ồn có thể vào khoảng 45dB, không đáng kể. Tại khoảng cách 1,5km, những tiếng ồn từ tuabin gió hoàn toàn không nghe thấy.

Có những báo cáo về những ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe từ tiếng ồn đối với những người sống rất gần với tuabin gió. Tuy nhiên, những nghiên cứu khác lại bác bỏ những tuyên bố này. Ngoài ra, không quân và Hải quân Hoa Kỳ bày tỏ lo ngại việc đặt các tuabin gió lớn gần các căn cứ sẽ tác động tiêu cực đến radar, khiến các bộ điều khiển không lưu sẽ mất vị trí của máy bay. 

Phát triển năng lượng gió được tài trợ tại nhiều nước không phụ thuộc vào đường lối chính trị, như thông qua việc hoàn trả thuế (PTC tại Hoa Kỳ), các mô hình hạn ngạch hay đấu thầu (như tại Anh, Italia), hay thông qua các hệ thống giá tối thiểu (Đức, Tây Ban Nha, Áo, Pháp, Bồ Đào Nha, Hy Lạp). Hệ thống giá tối thiểu ngày càng phổ biến và đã đạt được giá điện bình quân thấp hơn trước, khi công suất các nhà máy lắp đặt cao hơn. 

Trên nhiều thị trường điện, năng lượng gió phải cạnh tranh với các nhà máy điện mà một phần đáng kể đã được khấu hao toàn bộ từ lâu, bên cạnh đó công nghệ này còn tương đối mới. Vì thế tại Đức có đền bù giá giảm dần theo thời gian từ những nhà cung cấp năng lượng. Điều này thực hiện theo Luật Năng lượng tái sinh, tạo điều kiện cho ngành công nghiệp trẻ này phát triển.

Bộ luật này quy định giá tối thiểu các doanh nghiệp vận hành lưới điện phải trả cho các nhà máy sản xuất điện từ năng lượng tái sinh. Mức giá được ấn định giảm dần theo thời gian. Ngược với việc trợ giá, việc khuyến khích này không xuất phát từ tiền thuế, các doanh nghiệp vận hành lưới điện có trách nhiệm phải mua với giá cao hơn.
(Còn tiếp)