Với xu hướng phát triển bền vững hiện nay trên toàn cầu, các nguồn năng lượng tái tạo ngày càng được quan tâm. Trong đó, năng lượng gió là một trong những loại năng lượng tái tạo cực kỳ tiềm năng. Vậy chính xác năng lượng gió là gì và ưu nhược điểm ra sao? Để giải đáp thắc mắc trên, mời bạn đọc cùng Du Long tìm hiểu từ A-Z thông tin về năng lượng gió ngay trong bài viết dưới đây!
1. Tổng quan về về năng lượng gió
1.1. Khái niệm năng lượng gió
Năng lượng gió là một dạng năng lượng tái tạo đến từ sức gió để tạo ra các dạng năng lượng khác như cơ năng hoặc điện năng. Thực tế, năng lượng gió đã được sử dụng từ thời cổ đại bởi ưu điểm dễ khai thác và có thể tái tạo được. Ở Việt Nam, tiềm năng năng lượng gió là rất lớn khi nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa.
1.2. Nguồn gốc hình thành năng lượng gió
Thực tế, nguồn gốc hình thành của năng lượng gió bắt nguồn từ mặt trời. Do sự chênh lệch nhiệt độ ở những khu vực gây ra sự bất thường trong áp suất. Từ đó, các phân tử sẽ di chuyển liên tục từ vùng có khí áp cao đến khí áp thấp và hình thành nên gió.
Từ thời cổ đại, con người đã áp dụng năng lượng gió vào việc di chuyển những chiếc thuyền buồm. Dần dần theo thời gian, năng lượng gió được phát triển với quy mô lớn hơn từ cối xay gió đến tuabin gió để tạo thành điện năng. Dưới đây là những cách cơ bản nhất có thể tạo ra năng lượng gió:
Cách 1: Dựa vào tuabin gió
Ở cách này, con người dựa vào chuyển động xoay tròn của cánh quạt tuabin để tạo ra điện năng. Cụ thể như sau:
- Bước 1: Tuabin quay sẽ tạo ra một lực cản tối đa đối với gió.
- Bước 2: Gió quay làm cho các cánh quạt của tuabin được kết nối với truyền dẫn được đặt phía sau cánh và rotor.
- Bước 3: Rotor khi đó sẽ quay cùng tốc độ của các cánh quạt. Ước tính rơi vào khoảng 7-12 vòng trong một phút.
- Bước 4: Thông thường, rotor sẽ được kết nối với máy phát điện hoặc trục và một bánh răng nhằm tăng tốc độ quay để biến đổi động năng thành điện năng.
Như vậy, sự chuyển dịch của khí động học sang chuyển động quay của máy phát điện sẽ tạo nên nguồn điện. Tuy nhiên, nguồn điện mà tuabin sản xuất được sẽ phụ thuộc vào ba yếu tố dưới đây:
- Tốc độ gió: Khi gió mạnh, lượng điện được sản xuất sẽ nhiều hơn và ngược lại khi tốc độ gió kém, yếu thì lượng điện tạo ra sẽ ít đi.
- Bán kính cánh tuabin: Bán kính cánh tuabin càng lớn sẽ có nhiều điện được tạo ra. Ước tính nếu bán kính cánh tăng gấp đôi thì lượng điện sẽ được tạo ra gấp bốn lần.
- Mật độ không khí: Khi mật độ không khí “dày, nặng hơn” thì lực nâng rotor sẽ nhiều hơn. Do đó, mức độ tạo ra điện cũng sẽ nhiều hơn thông thường.
Cách 2: Sử dụng cây điện gió để tạo năng lượng gió
Cây điện gió là một dạng giống với tuabin gió nhưng không phát ra tiếng ồn với cách tạo năng lượng gió như tuabin. Cây điện gió thích hợp cho những khu vực đông dân cư, công cộng,… Đây sẽ là giải pháp tối ưu trong tương lai để khắc phục hạn chế của việc ô nhiễm tiếng ồn của tuabin gió.
Cách 3: Sử dụng diều điện gió để tạo năng lượng gió
Diều điện gió là một bước tiến đột phá trong hình thành năng lượng gió. Diều điện gió là sử dụng một thiết bị bay buộc vào dây cáp và thả bay lên trời như một con diều.
Nguyên tắc hoạt động của diều điện gió như sau: Diều điện gió sẽ được thả bay lên trời để tận dụng nguồn gió phía trên cao. Gió sẽ làm xoay các cánh quạt tích hợp trên cánh diều và kích hoạt máy phát điện được đặt dưới mặt đất để tạo ra điện. Sau đó, máy phát điện sẽ thực hiện chuyển đổi cơ năng thành điện năng.
1.3. Vai trò của năng lượng gió
Năng lượng gió đóng vai trò quan trọng vào công cuộc phát triển bền vững của nền kinh tế cũng như đời sống. Dưới đây là những vai trò của năng lượng gió:
- Giảm thiểu biến đổi khí hậu: Năng lượng gió sở hữu ưu điểm là nguồn năng lượng sạch và thân thiện môi trường. Do đó, nguồn năng lượng này cũng là chìa khóa góp phần giảm thiểu biến đổi khí hậu môi trường.
- Không gây ô nhiễm môi trường: Sử dụng năng lượng gió không gây ra phát thải khí CO2 hay các chất độc hại với môi trường. Do đó, năng lượng gió có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ môi trường, giảm khí nhà kính.
- Tạo việc làm: Tương tự như những ngành năng lượng khác, năng lượng gió cũng tạo ra nguồn việc làm cho người lao động. Phát triển các ngành sản xuất năng lượng gió sẽ tạo việc làm cho các lĩnh vực như thiết kế, lắp đặt, vận hành, bảo trì,…
- Giảm sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng khác: Năng lượng gió cũng có vai trò quan trọng trong việc giảm sự phụ thuộc vào các nguồn năng lượng khác như hóa thạch, thủy điện,…
- Xây dựng nền kinh tế bền vững: Năng lượng gió là một yếu tố không thể thiếu trong cuộc xây dựng nền kinh tế bền vững trong tương lai.
2. Ưu nhược điểm khi sử dụng năng lượng gió
Năng lượng gió được các quốc gia chú trọng phát triển bởi vai trò lớn trong việc bảo vệ môi trường và phát triển bền vững. Tuy nhiên, bản thân năng lượng gió cũng có những ưu và nhược điểm khác nhau.
2.1. Ưu điểm
Năng lượng gió sở hữu khá nhiều ưu điểm nổi bật, bao gồm:
- Nguồn năng lượng vô hạn: Năng lượng gió đến từ nguồn tài nguyên tự nhiên và có thể được xem là không bao giờ cạn kiệt. Do đó, năng lượng gió được xem là nguồn năng lượng vô hạn và có khả năng tái tạo ổn định.
- Nguồn năng lượng sạch: Năng lượng gió là nguồn năng lượng sạch, không gây ô nhiễm môi trường. Do đó, sử dụng năng lượng gió sẽ góp phần vào bảo vệ môi trường, tránh gây hiệu ứng nhà kính. So với các nguồn năng lượng truyền thống như hóa thạch, năng lượng gió được ưa chuộng nhiều bởi ưu điểm này.
- Hiệu suất cao, ổn định: Các tuabin gió thường được lắp đặt ở những địa điểm được tính toán kỹ lưỡng về sức gió. Điều này nhằm đảm bảo nguồn điện từ năng lượng gió được cung cấp lớn, ổn định.
- Chi phí thấp: Là nguồn năng lượng đến từ tự nhiên, năng lượng gió hoàn toàn miễn phí. Do đó, chi phí khai thác năng lượng gió cũng rẻ hơn so với các nguồn năng lượng khác. Thực tế, các nguồn điện sản xuất từ năng lượng gió luôn có giá rẻ hơn so với điện truyền thống và mức giá cũng không biến động bất thường.
- Ngành tiềm năng: Trong những năm gần đây, thế giới đặt nặng vấn đề phát triển bền vững, bảo vệ môi trường. Điều này dẫn đến sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp sản xuất năng lượng gió. Vì vậy, trong tương lai ngành này sẽ rất phát triển kéo theo nhu cầu lớn về nhân sự.
- Tiết kiệm chi phí vận hành: Tuy vẻ ngoài tuabin gió có vẻ to lớn và phức tạp nhưng lại không đòi hỏi quá nhiều yêu cầu về công tác bảo trì. Vì vậy, sử dụng năng lượng gió sẽ tiết kiệm được chi phí vận hành và bảo trì so với các nguồn điện truyền thống.
2.2. Nhược điểm
Bên cạnh nhiều ưu điểm nổi bật, năng lượng gió cũng còn tồn tại nhiều nhược điểm như sau:
- Gây ô nhiễm tiếng ồn: Theo nghiên cứu, âm thanh do tuabin gió phát ra có thể truyền xa đến 2km. Mặc dù không quá ồn và gây khó chịu như tiếng ồn xe cộ thì đây vẫn là một nhược điểm cần biết đến của năng lượng gió. Tuy nhiên, sự truyền âm thanh của tuabin không phải lúc nào cũng diễn ra mà còn phụ thuộc vào hướng gió.
- Phụ thuộc nhiều vào sức gió: Đây là một hạn chế lớn của năng lượng gió khi phụ thuộc hoàn toàn vào sức gió. Bởi vì sức gió là không ổn định, có thể dao động, thay đổi hướng, cường độ nên năng lượng gió cũng sẽ không ổn định. Tuy nhiên, công nghệ hiện đại ngày nay cũng đã bắt đầu khắc phục phần nào tình trạng này.
- Chi phí đầu tư ban đầu cao: Mặc dù không tốn kém nhiều chi phí vận hành và bảo trì thì năng lượng gió lại đòi hỏi mức chi phí đầu tư ban đầu cao. Điều này sẽ gây hạn chế cho việc phát triển năng lượng gió ở nhiều khu vực.
- Tác động cảnh quan: Xây dựng các tuabin điện gió từ năng lượng gió có thể làm ảnh hưởng và thay đổi cảnh quan. Điều này thực sự là một trở ngại lớn của năng lượng gió khi phải đối mặt với nhiều trường hợp bị người dân phản đối lắp đặt.
3. 4 Ứng dụng của năng lượng gió
Năng lượng gió là nguồn năng lượng dồi dào được ứng dụng vào đời sống từ nhiều thế kỷ trước. Dưới đây là những ứng dụng thường gặp nhất của năng lượng gió:
- Sản xuất điện gió: Đây là ứng dụng phổ biến nhất của năng lượng gió trong đời sống hiện nay. Năng lượng gió sẽ được chuyển đổi thành điện năng nhờ vào các tuabin gió. Từ đó, điện được dùng cho các nhu cầu sản xuất, công nghiệp hay đời sống gia đình.
- Hỗ trợ giao thông vận tải: Năng lượng gió được ứng dụng khá nhiều trong việc di chuyển tàu thuyền, khinh khí cầu, cối xay gió. Hiện nay, một số tàu thủy hiện đại đã tận dụng năng lượng gió bằng cách tích hợp hệ thống cánh quạt giúp tăng tốc độ di chuyển, giảm nguồn nhiên liệu.
- Hệ thống bơm nước: Năng lượng gió có thể được ứng dụng vào hệ thống bơm nước, tưới tiêu tự động tại các khu vực vùng núi.
- Điều hòa không khí: Hệ thống làm mát và điều hòa không khí có thể tận dụng nguồn năng lượng gió để hoạt động. Ví dụ như các máy lạnh áp dụng điện từ tuabin gió để giảm chi phí điện.
Trên đây là 4 ứng dụng phổ biến nhất của năng lượng gió. Ngoài ra, năng lượng gió còn có thể được ứng dụng đa dạng trong đời sống hàng ngày như làm khô quần áo,…
4. Thực trạng khai thác, phát triển năng lượng gió ở Việt Nam
Việt Nam là quốc gia nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa và đường bờ biển dài hơn 3000km tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển năng lượng gió. Theo thống kê của EVN, tính đến hết tháng 10/2021, Việt Nam có tổng cộng 106 nhà máy điện gió trên cả nước. Trong đó, số lượng nhà máy được công nhận vận hành thương mại là 84 với công suất vận hành 3.9080,27W.
Ở khu vực phía Nam, tỉnh Ninh Thuận chiếm phần trăm lớn với 14 nhà máy được công nhận COD. Như nhà máy Phong Điện Trung Nam, nhà máy Đầm Nại, nhà máy điện gió Phước Minh, nhà máy Mũi Dinh,… Có thể thấy, Ninh Thuận là một tỉnh thành có tiềm năng phát triển năng lượng điện gió lớn ở khu vực phía Nam và trên cả nước.
Tại khu vực Ninh Thuận, tổ hợp điện gió Ea Nam là một trong những nhà máy điện gió lớn nhất tại Việt Nam. Tại đây có 100 tuabin gió với tổng công suất đạt 400W. Những nhà máy điện gió tập trung tại khu vực Ninh Thuận cũng đóng góp to lớn vào sự phát triển khu vực và quốc gia.
Mặc dù là quốc gia có nguồn năng lượng gió dồi dào, các khu công nghiệp (KCN) tại Việt Nam hiện tại vẫn còn chưa tận dụng tối đa nguồn năng lượng tái tạo này. Các nguồn năng lượng về điện gió sẽ giúp KCN hoạt động, vận hành xuyên suốt quá trình sản xuất.
Một số ví dụ về năng lượng điện gió KCN phải kể đến là KCN Deep C. Cuối năm 2021, Deep C đã đặt tuabin điện gió đầu tiên trong KCN nhằm áp dụng năng lượng gió cho hoạt động sản xuất. Hay tại Ninh Thuận, KCN Du Long là một trong những KCN hưởng lợi nhiều từ năng lượng gió khi bao phủ phía sau là dự án điện gió lớn.
Tuy có tiềm năng lớn về năng lượng gió, Việt Nam vẫn phải đối mặt với nhiều khó khăn trong việc khai thác nguồn lực này. Đầu tiên là mức chi phí đầu tư ban đầu của năng lượng gió khá cao đòi hỏi một kế hoạch hoàn chỉnh, lâu dài trước khi thực hiện. Bên cạnh đó, yêu cầu sử dụng đất cho năng lượng gió là rất lớn nên việc xây dựng năng lượng gió cũng cần quy hoạch lâu dài.
5. Xu hướng phát triển và tiềm năng của năng lượng gió ở Việt Nam và thế giới
5.1. Tại Việt Nam
Năm 2015, Nhà nước đã phê duyệt chiến lược phát triển năng lượng tái tạo tại Việt Nam đến năm 2030, tầm nhìn 2050. Trong đó, quan điểm chiến lược nêu rõ cần phát triển và sử dụng năng lượng tái tạo và công nghiệp năng lượng tái tạo. Bên cạnh đó, Việt Nam cũng đã đưa ra cam kết đưa phát thải ròng về 0 vào năm 2050.
Từ đó, cho thấy trong tương lai những ngành năng lượng tái tạo như năng lượng gió sẽ có tiềm năng phát triển rất lớn. Đây cũng là chìa khóa cho Việt Nam tiến gần hơn tới thành công đưa phát thải ròng về 0. Ngoài ra, điều này cũng là bước đệm cho các KCN ưu tiên phát triển năng lượng tái tạo.
Quyết định số 500/QĐ-TTg cũng đã đề ra các phương án phát triển bào gồm đẩy nhanh nguồn điện từ năng lượng gió, mặt trời, sinh khối; tập trung đẩy mạnh điện gió trên bờ và ngoài khơi. Những khuyến khích của Nhà nước sẽ là động lực cho nguồn năng lượng gió phát triển trong tương lai.
5.2. Trên thế giới
Trên thế giới, năng lượng gió đã được phát triển từ rất sớm với sự hình thành các nhà máy điện gió ngoài khơi. Những quốc gia tiêu biểu trong sự phát triển năng lượng gió bao gồm Trung Quốc, các nước Tây Âu, Châu Mỹ, Đài Loan,… Năng lượng điện gió đóng vai trò quan trọng trong công cuộc phát triển bền vững. Vì thế mặc dù còn nhiều thách thức, các quốc gia vẫn không ngừng đẩy mạnh phát triển năng lượng này.
- Tại Trung Quốc: Trang trại gió Cam Túc là một trang trại gió lớn nhất với tổng công suất dự kiến 10GW. Trang trại này có quy mô lớn với tổng số lượng 7000 tuabin gió trải dài nhiều tỉnh thành.
- Tại Mỹ: Trung tâm năng lượng gió Alta cho công suất lên đến 1548MW. Đây là dự án điện gió lớn thứ 3 trên thế giới với 11 cơ sở trang trại. Tổng diện tích của trung tâm Alta ước tính là 130 km2.
Dự báo của GWEC cho thấy: Trong vòng 5 năm từ 2023 đến năm 2028, công suất lắp đặt điện gió trên toàn cầu mỗi năm sẽ đạt 158 GW. Dự kiến mức độ tăng trưởng gấp 3 lần so với các năm trước đó. Đặc biệt, các thị trường lớn như Mỹ hoặc khu vực châu Á Thái Bình Dương sẽ có sự tăng trưởng lớn.
Trong giai đoạn tới, năng lượng gió không chỉ là xu hướng trên thế giới mà cũng là mục tiêu phát triển của Việt Nam. Do đó, không chỉ nhà nước mà các doanh nghiệp, nhà đầu tư cũng nên chú trọng đầu tư vào lĩnh vực năng lượng này.
Bài viết trên đây đã giải đáp cho bạn năng lượng gió là gì và các vấn đề liên quan năng lượng gió. Đồng thời, chúng tôi cũng cung cấp về thực trạng phát triển và xu hướng của ngành năng lượng này trong giai đoạn tới. Nếu bạn quan tâm tới các lĩnh vực công nghiệp, đừng quên theo dõi Du Long để cập nhật ngay những thông tin mới nhất.
