Từ xa xưa con người đã biết tận dụng năng lượng gió trong việc di chuyển và các hoạt động sản xuất. Đến nay, khi công nghệ phát triển, năng lượng điện gió được tận dụng và trở thành nguồn năng lượng tái tạo quan trọng với tổng công suất 733 GW (đến năm 2020). Hãy cùng Intech Energy tìm hiểu sâu hơn về những khía cạnh của năng lượng gió qua bài viết dưới đây nhé!
Tổng quan về năng lượng gió và điện gió
Năng lượng gió là gì?
Năng lượng gió là dạng năng lượng tái tạo được sinh ra từ sức gió – một hiện tượng tự nhiên xảy ra do sự di chuyển của không khí trong khí quyển. Quá trình tạo ra gió bắt nguồn từ sự khác biệt về nhiệt độ và áp suất giữa các khu vực trên bề mặt Trái Đất, dẫn đến việc không khí di chuyển từ nơi có áp suất cao đến nơi có áp suất thấp. Năng lượng này đã được con người khai thác từ hàng nghìn năm trước, từ việc sử dụng cối xay gió để xay bột hay bơm nước, đến việc hiện đại hóa thành các hệ thống chuyển hóa sức gió thành điện năng.
Ngày nay, năng lượng điện gió được coi là một trong những nguồn năng lượng tái tạo quan trọng nhất vì nó không tạo ra khí thải gây hiệu ứng nhà kính, không gây ô nhiễm và có nguồn cung cấp vô tận từ tự nhiên. Với công nghệ hiện đại, chúng ta có thể tận dụng sức gió một cách hiệu quả thông qua các tua-bin gió để sản xuất điện và đáp ứng nhu cầu năng lượng ngày càng tăng của xã hội.
Điện gió là gì?
Điện gió là quá trình chuyển hóa năng lượng từ gió thành điện năng bằng cách sử dụng tua-bin ó. Một tua-bin gió gồm có các cánh quạt lớn, khi gió thổi qua, làm quay cánh quạt và chuyển động này được chuyển đổi thành điện năng thông qua một máy phát điện được lắp đặt trong tua-bin. Điện gió được coi là một trong những phương thức sản xuất điện sạch, không gây ô nhiễm và không phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch như than đá hay dầu mỏ.
Điện gió không chỉ giúp giảm thiểu lượng khí thải carbon, mà còn đóng góp lớn vào việc bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế bền vững. Tại nhiều quốc gia, các trang trại gió quy mô lớn được xây dựng cả trên đất liền và ngoài khơi, tạo ra nguồn cung cấp điện năng ổn định cho hàng triệu hộ gia đình và doanh nghiệp. Đây là một bước tiến lớn trong quá trình chuyển đổi sang các nguồn năng lượng tái tạo và giúp giảm phụ thuộc vào các nguồn tài nguyên hóa thạch đang dần cạn kiệt.
Vai trò của năng lượng gió – chìa khóa quan trọng chống biến đổi khí hậu
Năng lượng gió đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực của đời sống, kinh tế và môi trường. Một số vai trò và ứng dụng tiêu biểu của năng lượng gió:
- Hệ thống điện gió không tạo ra khí CO2 hay các khí độc hại khác gây hiệu ứng nhà kính, giúp giảm ô nhiễm không khí và chống lại biến đổi khí hậu
- Gió là nguồn năng lượng tái tạo không bao giờ cạn kiệt, giúp đảm bảo an ninh năng lượng lâu dài
- Ngành công nghiệp năng lượng gió tạo ra hàng triệu việc làm trong thiết kế, sản xuất, lắp đặt và bảo dưỡng các hệ thống tua-bin gió
- Giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch như than, dầu, khí đốt,…
- Giúp đa dạng hóa nguồn cung cấp năng lượng, giảm thiểu sự phụ thuộc và rủi ro từ sự biến động giá cả của nhiên liệu hóa thạch
- Các trang trại gió trên đất liền và ngoài khơi cung cấp điện cho lưới điện quốc gia, đáp ứng nhu cầu năng lượng của hàng nghìn doanh nghiệp và hộ gia đình
- Sử dụng cho khu vực xa xôi nơi khó tiếp cận với lưới điện truyền thống
Cơ chế hoạt động của điện gió
Tuabin gió là một thiết bị chuyển đổi năng lượng từ gió thành điện năng bằng cách sử dụng các cánh quạt lớn gắn trên trục rotor. Khi gió thổi qua, lực tác động của gió làm các cánh quạt quay quanh trục, khởi đầu cho quá trình phát điện. Trục rotor kết nối trực tiếp với máy phát điện, và khi rotor quay, nó chuyển động năng cơ học thành điện năng qua hệ thống phát điện bên trong.
Một yếu tố quan trọng là tuabin gió được lắp đặt trên các trụ cao, thường từ 30 mét trở lên, để thu được gió ổn định và mạnh mẽ hơn. Ở độ cao này, luồng gió ít bị ảnh hưởng bởi các vật cản và điều kiện môi trường, tối ưu hóa hiệu suất của tuabin. Tuabin gió có thể hoạt động độc lập để cung cấp điện cho các hộ gia đình hoặc kết nối với mạng lưới điện lớn để cung cấp điện cho các khu vực rộng lớn, từ khu dân cư đến các khu công nghiệp. Điều này giúp tuabin gió trở thành một phần quan trọng trong quá trình sản xuất năng lượng sạch và bền vững.
Ưu nhược điểm của hệ thống điện gió
Hệ thống điện gió ngày càng trở nên phổ biến trong lĩnh vực năng lượng tái tạo, nhờ vào khả năng cung cấp nguồn điện sạch và bền vững. Tuy nhiên, điện gió cũng có những ưu và nhược điểm cần được xem xét trước khi được áp dụng vào thực tế.
Ưu điểm của hệ thống điện gió
Từ thời xa xưa, con người đã biết cách khai thác sức gió để di chuyển thuyền buồm trên biển và sử dụng cối xay gió cho sản xuất. Ngày nay, công nghệ hiện đại đã giúp chuyển hóa năng lượng gió thành điện năng, trở thành một nguồn năng lượng tái tạo vô cùng quan trọng.
- Chi phí thấp: Năng lượng gió không đòi hỏi chi phí nguyên liệu, do đó chi phí sản xuất điện từ gió thấp hơn nhiều so với năng lượng truyền thống. Theo Cơ quan Năng lượng Tái tạo Hoa Kỳ, giá thành sản xuất 1 kWh điện từ gió chỉ dao động từ 1 đến 2 cent, làm cho nguồn năng lượng này trở nên rất hấp dẫn đối với các nhà đầu tư và người tiêu dùng.
- Nguồn năng lượng vô tận: Gió là một nguồn năng lượng tự nhiên không bao giờ cạn kiệt. Nó hình thành từ sự khác biệt về nhiệt độ và áp suất giữa các khu vực, giúp tạo ra nguồn điện ổn định mà không phụ thuộc vào các nguồn tài nguyên hữu hạn.
- Linh hoạt trong lắp đặt: Tuabin gió có thể được lắp đặt trên nhiều loại địa hình, từ đất liền đến ngoài khơi, miễn là có đủ điều kiện gió. Điều này giúp tận dụng tối đa các khu vực có gió mạnh và ổn định, đặc biệt là tại các khu vực xa khu dân cư, giảm thiểu tác động tiếng ồn và các vấn đề môi trường khác.
- Cơ hội việc làm lớn: Ngành công nghiệp điện gió đang trên đà phát triển mạnh mẽ, tạo ra hàng trăm nghìn cơ hội việc làm trong nhiều lĩnh vực từ thiết kế, lắp đặt, đến bảo trì hệ thống. Dự kiến, đến năm 2050, ngành này sẽ tiếp tục mở rộng, thu hút thêm nhiều lao động.
Nhược điểm của hệ thống điện gió
Mặc dù điện gió mang lại nhiều lợi ích cho cuộc sống và môi trường, nó vẫn tồn tại một số nhược điểm cần lưu ý:
- Tiếng ồn từ tuabin gió: Khi hoạt động, tuabin gió có thể tạo ra tiếng ồn đáng kể, nhất là ở các khu vực gần trang trại gió. Tuy nhiên, mức ồn này thường nhỏ hơn so với tiếng ồn từ giao thông đường bộ và không phải lúc nào cũng gây khó chịu, vì nhiều tuabin được lắp đặt xa khu dân cư.
- Tác động đến hệ sinh thái: Các tuabin gió có thể ảnh hưởng đến một số loài động vật hoang dã, đặc biệt là chim và dơi. Mặc dù tác động này nhỏ hơn so với các công trình xây dựng khác, các nhà nghiên cứu vẫn đang tìm cách giảm thiểu tác động bằng việc cải tiến thiết kế và lựa chọn vị trí lắp đặt hợp lý.
- Sự biến đổi của gió: Một trong những nhược điểm lớn nhất của điện gió là gió không phải lúc nào cũng ổn định. Sự thay đổi về tốc độ và hướng gió có thể ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động của tuabin. Dù công nghệ hiện đại đã giúp khắc phục phần nào vấn đề này, nhưng việc sản xuất điện từ gió vẫn phụ thuộc nhiều vào yếu tố tự nhiên.
Mặc dù tồn tại một số hạn chế, điện gió vẫn là một lựa chọn năng lượng tái tạo quan trọng, đặc biệt là trong bối cảnh chuyển đổi sang các nguồn năng lượng xanh và bền vững.
Ứng dụng của năng lượng điện gió là gì?
Năng lượng gió đã được con người khai thác trong nhiều thế kỷ để phục vụ các hoạt động đời sống và sản xuất. Ban đầu, sức gió được ứng dụng vào các công việc đơn giản như điều khiển thuyền buồm, bơm nước từ giếng, hay sử dụng cối xay gió để nghiền lúa mì. Những ứng dụng này đã thể hiện sự sáng tạo của con người trong việc tận dụng nguồn năng lượng tự nhiên.
Với sự phát triển của khoa học công nghệ, gió không chỉ dừng lại ở những ứng dụng thô sơ mà đã trở thành một nguồn năng lượng chính để sản xuất điện. Các tuabin gió hiện đại đã được lắp đặt ở nhiều nơi trên thế giới, từ đồng bằng đến vùng biển, nơi có điều kiện gió mạnh và ổn định. Điện gió hiện nay không chỉ cung cấp nguồn điện sạch cho các hộ gia đình mà còn hỗ trợ cho các ngành công nghiệp và hệ thống năng lượng quốc gia.
Ngoài ra, năng lượng gió còn góp phần giải quyết các vấn đề môi trường khi thay thế các nguồn năng lượng gây ô nhiễm như than đá và dầu mỏ. Việc phát triển các trang trại gió cũng tạo ra nhiều cơ hội việc làm trong các lĩnh vực nghiên cứu, sản xuất, lắp đặt, và bảo trì, thúc đẩy nền kinh tế xanh.
Tình hình phát triển năng lượng gió trên thế giới và tại Việt Nam
Phát triển năng lượng gió trên thế giới
Trong bối cảnh nhu cầu năng lượng gia tăng và xu hướng chuyển dịch sang các nguồn năng lượng sạch, năng lượng điện gió ngoài khơi đã và đang được đẩy mạnh phát triển trên toàn cầu. Nhiều quốc gia trên thế giới, đặc biệt là ở Tây Âu, Trung Quốc, Bắc Mỹ, và khu vực Biển Đông, đã triển khai các dự án điện gió ngoài khơi ngay cả ở những vùng biển sâu hàng trăm mét. Tại eo biển Đài Loan và Việt Nam, các dự án điện gió ngoài khơi cũng đang phát triển mạnh mẽ, đặc biệt là nhằm khai thác tiềm năng gió lớn ở khu vực này.
Hiện nay, có khoảng 130 quốc gia đã tham gia phát triển điện gió, với tổng công suất đạt hơn 733 GW vào năm 2020, gần gấp đôi so với năm 2011. Sự bùng nổ của thị trường điện gió ở các quốc gia ngoài châu Âu và Bắc Mỹ, như Trung Quốc và Ấn Độ, đóng góp đáng kể vào sự gia tăng này. Các dự báo cho thấy, đến năm 2030, công suất điện gió ngoài khơi toàn cầu có thể đạt 100 GW, với các khu vực như châu Âu, châu Mỹ và châu Á đóng vai trò dẫn đầu.
Sự phát triển mạnh mẽ này không chỉ đáp ứng nhu cầu năng lượng sạch mà còn thúc đẩy quá trình nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ mới, giúp khai thác tối đa tiềm năng gió và dần thay thế các nguồn năng lượng hóa thạch.
Tiềm năng phát triển năng lượng gió tại Việt Nam
Việt Nam nằm trong khu vực có hệ thống gió mùa châu Á mạnh và ổn định, mang lại tiềm năng lớn trong việc khai thác năng lượng gió. Theo Ngân hàng Thế giới, Việt Nam sở hữu nguồn tài nguyên gió dồi dào nhất Đông Nam Á, với tổng tiềm năng điện gió ước tính đạt khoảng 513.360 MW. Điều này cao gấp nhiều lần so với công suất của các nhà máy điện truyền thống trong nước. Nhiều nghiên cứu khoa học trong nước cũng đã chỉ ra rằng các vùng biển như Vịnh Bắc Bộ, khu vực Nam Trung Bộ và dọc theo Biển Đông là những khu vực có mật độ năng lượng gió rất đáng kể, đạt từ 300-600 W/m², mở ra nhiều cơ hội cho phát triển điện gió ngoài khơi.
Các nghiên cứu gần đây sử dụng công nghệ tiên tiến đã xác nhận tiềm năng năng lượng điện gió tại Việt Nam cao hơn nhiều so với những ước tính trước đó. Một số khu vực nổi bật về tiềm năng gió gồm Vịnh Bắc Bộ, quần đảo Hoàng Sa và Trường Sa, cùng các vùng ven biển miền Trung. Tuy nhiên, phần lớn các khu vực này vẫn chưa được khai thác triệt để.
Việt Nam đang hướng đến phát triển mạnh mẽ năng lượng tái tạo, trong đó điện gió đóng vai trò quan trọng. Thủ tướng Chính phủ tại COP26 đã cam kết đưa lượng phát thải ròng về mức “0” vào năm 2050, đòi hỏi sự phát triển bền vững của các nguồn năng lượng như điện mặt trời và điện gió. Đồng thời, việc kết hợp các giải pháp lưu trữ năng lượng sẽ là yếu tố then chốt để tận dụng tối đa tiềm năng của năng lượng tái tạo trong tương lai.
Hiện nay, tại Việt Nam đang có 3 công trình điện gió lớn nhất là:
- Năng lượng điện gió tỉnh Bạc Liêu có diện tích 110ha và 62 trụ tuabin gió
- Năng Lượng điện gió Phương Mai tỉnh Bình Định diện tích 122ha
- Năng lượng điện gió Đầm Nại – tỉnh Ninh Thuận có 15 máy phát điện tua bin gió với tổng công suất 39 MW
Trên đây là những thông tin giúp bạn hiểu rõ hơn về năng lượng gió là gì và những ứng dụng năng lượng điện gió trong đời sống, đặc biệt là về hệ thống điện gió.
