Tổng quan thống nhất về giá trị tiềm năng điện gió ngoài khơi của Việt Nam

Với hơn 3.000 km bờ biển và tổng diện tích biển khoảng 1 triệu km2 (gấp 3 lần diện tích đất liền), Việt Nam có tiềm năng điện gió ngoài khơi rất lớn. Có nhiều nghiên cứu khoa học và báo cáo đã đánh giá tiềm năng này theo các khu vực biển có ranh giới, diện tích biển, hay phương pháp khác nhau nên dẫn đến có nhiều kết quả thu được khác nhau. Để thuận lợi cho các cơ quan quản lý tổng hợp tài nguyên, bảo vệ môi trường biển, hải đảo, năng lượng, điện, các nhà đầu tư và các cơ quan truyền thông, trong bài báo ngắn dưới đây, các chuyên gia thuộc Trung tâm Năng lượng, Khí hậu và biển Ai Len, Tổng cục Biển và Hải đảo, Sáng kiến chuyển dịch Năng lượng Việt Nam sẽ tóm tắt, phân tích các tiềm năng kỹ thuật điện gió ngoài khơi và đề xuất thống nhất cách sử dụng.

Arent và cộng sự [1] (Phòng thí nghiệm quốc gia Năng lượng tái tạo Hoa Kỳ 2012)

Nghiên cứu này đã sử dụng bộ dữ liệu gió ngoài khơi toàn cầu NOAA’s Blended Sea Winds, tua bin IEC Class I 3.5 MW và đã loại trừ các vùng bảo tồn biển từ dữ liệu của Protected Planet với diện tích xác định từ Liên minh Bảo tồn Thiên nhiên Quốc tế (IUCN).

Các giả định khác là mật độ công suất 5 MW/km² tương ứng với khoảng cách giữa tua bin trong một trang trại là 8 lần đường kính rô-to, cũng như việc loại trừ diện tích biển thực tế để lắp dựng từ diện tích tiềm năng khảo sát, và cao đặt tua bin là 90m, độ sâu tối đa là 1.000 m, vận tốc gió trung bình năm tối thiểu là 8.0 m/s (tức là loại trừ các diện tích biển có vận tốc gió trung bình năm thấp hơn 8.0 m/s). Khoảng cách tối đa từ đường bờ (đường mép nước biển thấp nhất trung bình nhiều năm) [2] là 100 hải lý (185 km). Khoảng cách từ đường bờ tối thiểu là 5 hải lý (9.26 km) để loại trừ việc ảnh hưởng đến tầm nhìn và cảnh quan làm cộng đồng phản ứng. Tổng tiềm năng kỹ thuật của điện gió ngoài khơi Việt Nam với các số liệu đầu vào như trên là 942 GW như ở Bảng 1.

Bảng 1: Tổng tiềm năng kỹ thuật của điện gió ngoài khơi Việt Nam với khoảng cách từ bờ tối thiểu 9.26 km và tối đa 185 km và mật độ công suất 5 MW/km²

Diện tích vùng biển mới chỉ được tính phần nội thủy và một phần lãnh hải của Việt Nam, chưa bao gồm toàn bộ vùng đặc quyền kinh tế của Việt Nam tính từ đường cơ sở quốc gia theo “Tuyên bố [3] của Chính phủ nước CHXHCN Việt Nam về đường cơ sở dùng để tính lãnh hải Việt Nam ngày 12 tháng 11 năm 1982” (gọi tắt là “Tuyên bố 1982” trong bài viết này).

Nhóm hợp tác nghiên cứu Việt Nam, Ai-Len và Nhật Bản [6][7]

Động lực ban đầu và cơ sở quan trọng cho nhóm nghiên cứu này tiến hành là Tập bản đồ Năng lượng gió khu vực Biển Đông và biển Việt Nam (Hùng, 2010) [4] - kết quả của Đề tài KC.09.19/2006-2010. Đề tài này đã xác định các vùng tiềm năng năng lượng gió ở biển Nam Trung bộ và Vịnh Bắc bộ của Việt Nam. Sau đó, từ nguồn số liệu của 45 trạm khí tượng vùng duyên hải và hải đảo với khoảng thời gian quan trắc trong 10 năm (1994 - 2004), vận tốc gió trung bình hai mùa trong năm đã được tính toán ngoại suy cho dải biển cách đường bờ 50 km (Bé và Toán, 2013) [5]. Tuy nhiên, việc tính toán tiềm năng năng lượng gió trong các nghiên cứu này chưa kể đến các dải vận tốc gió hữu dụng của tua bin điện gió.

Nhóm hợp tác nghiên cứu từ Việt Nam, Ai-Len và Nhật Bản [6] đã dùng mô hình số trị kiểm chứng với hai bộ số liệu đo cho ra kết quả vận tốc gió trung bình năm ở độ cao 100 m có thể đạt 9 - 10 m/s tại nhiều vùng biển của Việt Nam. Sử dụng các dải vận tốc gió hữu dụng phổ biến của tua bin là v_cut-in (vận tốc gió tối thiểu, 4 m/s), v_rated (vận tốc mà tua bin bắt đầu hoạt động tối ưu, 13 m/s) và v_cut-out (vận tốc mà tua bin ngừng hoạt động, 25 m/s), nghiên cứu này cũng đưa ra kết quả mật độ năng lượng đều lớn ở một số vùng biển Nam Trung bộ, Vịnh Bắc bộ của Việt Nam, và đạt trên 50 GWh/km²/năm. Chỉ tính riêng các vùng biển quanh đảo Phú Quý, hay Bạch Long Vĩ thì tiềm năng công suất lắp đặt lên đến 38 GW mỗi vùng.

Để tiếp tục cung cấp bộ số liệu tin cậy khác cho đánh giá tiềm năng năng lượng gió ngoài khơi, từ kinh nghiệm sử dụng các bộ số liệu khác nhau để đánh giá tiềm năng điện gió sơ bộ ở nhiều nước, nhóm nghiên cứu đã so sánh và lựa chọn bộ số liệu CCMP (Cross-Calibrated Multi-Platform) đo từ vệ tinh và kiểm chứng với kết quả đo từ 7 trạm ở các đảo ngoài khơi Việt Nam (Cô Tô, Bạch Long Vĩ, Hòn Ngư, Lý Sơn, Phú Quý, Trường Sa và Phú Quốc) trước khi tính toán ngoại suy lên độ cao 100 m [7].

Để đánh giá sơ bộ tiềm năng kỹ thuật, dải biển Việt Nam từ bờ ra ngoài khơi 100 hải lý (185 km) đã được chia làm 4 vùng: (I) Quảng Ninh đến Hà Tĩnh, (II) Quảng Bình đến Bình Định, (III) Phú Yên đến Bà Rịa - Vũng Tàu, và (IV) Thành phố Hồ Chí Minh đến Kiên Giang.

Kết quả của nghiên cứu tương thích với kết quả trước của nhóm [6], và được tóm tắt trong Bảng 2 dưới đây. Trong đó, vùng III (đặc biệt là biển Bình Thuận đến Bà Rịa - Vũng Tàu), một phần vùng I (Quảng Ninh - Thái Bình) có tiềm năng nhất cho phát triển điện gió ngoài khơi (ĐGNK) hiện nay. Tổng tiềm năng kỹ thuật ĐGNK trong vùng biển 0 - 185 km từ bờ lên đến 600 GW. Bản dịch chi tiết có trong báo cáo nghiên cứu của VIET SE [8].

Bảng 2: So sánh tiêu chí đánh giá tiềm năng ký thuật của 4 vùng [7] [8], v_rated = 12.5 m/s.

Diện tích vùng biển mới chỉ được tính phần nội thủy và một phần lãnh hải của Việt Nam, chưa bao gồm toàn bộ vùng đặc quyền kinh tế của Việt Nam tính từ đường cơ sở quốc gia theo Tuyến bố 1982 [3].

Chương trình hỗ trợ quản lý năng lượng của Ngân hàng Thế giới (WB-ESMAP) [9]

Chương trình hỗ trợ quản lý năng lượng của Ngân hàng Thế giới (WB-ESMAP), dựa vào bản đồ gió thế giới [10] ở độ cao 100 m và trong dải 200 km từ đường bờ, và số liệu địa hình đáy biển từ GEBCO [11] , đã ước tính tiềm năng kỹ thuật của điện gió ngoài khơi ở các thị trường mới nổi trong đó có Việt Nam [12].

Nghiên cứu này cũng cho thấy, khu vực Bình Thuận và Ninh Thuận có vận tốc gió trung bình hơn 10 m/s ở vùng biển sâu dưới 50 m và vùng có vận tốc gió trên 7 m/s mang lại tiềm năng điện gió cố định ngoài khơi ở vùng này lên đến 165 GW. Tiềm năng điện gió nổi với độ sâu dưới 1.000 m ở các vùng biển phía Nam đến Quảng Nam đạt 175 GW. Ở lãnh hải phía Bắc Việt Nam (ngoài Vịnh Bắc bộ), nơi có vận tốc gió vào khoảng 7 - 8.5 m/s và độ sâu biển dưới 50 m có tiềm năng điện gió cố định khoảng 88 GW, và độ sâu dưới 1.000 m có tiềm năng điện gió nổi lên đến 39 GW. Trên vùng biển Việt Nam từ 0 - 200 km thì tổng tiềm năng kỹ thuật của ĐGNK lên tới 475 GW, trong đó móng cố định là 261 GW và móng nổi lên tới 214 GW. Bản dịch chi tiết có ở báo cáo nghiên cứu của VIET SE [8].

Diện tích vùng biển mới chỉ được tính phần nội thủy và một phần lãnh hải của Việt Nam, chưa bao gồm toàn bộ vùng đặc quyền kinh tế của Việt Nam tính từ đường cơ sở quốc gia theo Tuyên bố 1982 [3].

Hình 3: Tiềm năng gió ngoài khơi (vận tốc và độ sâu) ở Việt Nam 0 - 200 km từ bờ (a) - theo WB-ESMAP [9]. (Lưu ý: Các quần đảo Hoàng Sa và Trường Sa của Việt Nam thể hiện trên bản đồ (b) - Nguồn: bandovn.vn).

Vận tốc gió toàn lãnh hải, kể cả vùng biển Trường Sa và Hoàng Sa

Đề tài KC.09.19/2006-2010 đã lập được Tập bản đồ Năng lượng gió khu vực Biển Đông (Hùng, 2010) [4]. Nhóm nghiên cứu (Toán và cộng sự) [13] gần đây đã tổng hợp lại các định nghĩa về Tiềm năng lý thuyết, Tiềm năng kỹ thuật, Tiềm năng quy hoạch (hay tiềm năng kinh tế), và Tiềm năng tài chính (hay tiềm năng khả thi), cũng như Vùng loại trừ và Vùng đệm. Nghiên cứu này cũng đã sử dụng số liệu gió trung bình 10 năm 2006 - 2015 (Hình 4) và lưới 10 km ×10 km để đánh giá tiềm năng ĐGNK toàn Biển Đông nước ta (bao gồm cả vùng biển Hoàng Sa và Trường Sa) như Hình 5.

Kết quả nhận thấy có 467.175 km² biển nước ta có vận tốc gió trung bình năm lớn hơn 7 m/s, và diện tích biển ứng với các dải vận tốc gió như ở Bảng 3. Tuy nhiên, việc tính toán năng lượng gió cần dùng đồng thời vẫn tốc gió theo thời gian và các dải vận tốc hữu dụng của tua bin (như [6] và [7]) thay vì chỉ sử dụng vận tốc gió trung bình.

Bảng 3: Dải vận tốc gió trung bình (m/s) và diện tích biển tương ứng ở Biển Đông, Việt Nam [13].

Hình 4: Tốc độ gió trung bình 10 năm (2006-2015) sử dụng trong tính toán [13].

Hình 5. Diện tích các khu vực biển Việt Nam dùng tính tiềm năng kỹ thuật ĐGNK (Nguồn: Lê Anh Thắng).

Đánh giá sơ bộ từ Cục Năng lượng Đan Mạch (DEA) và COWI

Theo báo cáo công bố vào tháng 6 năm 2020 tại Hội thảo Phát triển Năng lượng gió [14] và các thông báo [15], nghiên cứu sơ bộ này đã sử dụng số liệu từ các nghiên cứu đã công bố về tiềm năng ĐGNK ở Việt Nam và chỉ đánh giá cho diện tích 31.000 km² trên vùng biển cách bờ từ 5 đến 100 km như Hình 6.

Kết quả tiềm năng kỹ thuật (technical potential) [15] là 160 GW. Tuy nhiên, do nhiều lý do như (i) diện tích được đánh giá chỉ là một phần nhỏ của tiềm năng kỹ thuật, (ii) việc chỉ xét xa bờ 100 km là đi sau thực tế công nghệ ĐGNK hiện tại và tương lai gần bởi vì trang trại ĐGNK đã vận hành xa bờ trên 100 km như trang trại Hornsea One [16] hơn 1.2 GW cách bờ biển nước Anh 120 km và nhiều trang trại ĐGNK khác trên thế giới cách bờ 150 - 175 km đã được cấp phép [17], và lãnh hải nước ta đa phần cách bờ trên 200 - 400 km. Vì vậy, nghiên cứu sơ bộ này và kết quả chỉ có ý nghĩa cho vùng biển đã xét và cho một số đối tượng sử dụng nhất định, chứ không nên sử dụng cho quy hoạch quốc gia hay văn bản nhà nước.

Diện tích vùng biển chỉ được tính phần nội thủy của Việt Nam, chưa bao gồm toàn bộ vùng đặc quyền kinh tế của Việt Nam tính từ đường cơ sở quốc gia theo Tuyên bố 1982 [3].

Hình 6: Diện tích biển được đánh giá cho điện gió ngoài khơi (a), theo Cục Năng lượng Đan Mạch - DEA [14] (Lưu ý: Các quần đảo Hoàng Sa và Trường Sa của Việt Nam có trên bản đồ (b) - Nguồn: bandovn.vn).

Kết luận và kiến nghị

Phương pháp tính tiềm năng kỹ thuật ĐGNK ở Việt Nam của các nhóm NREL [1] (2012), nhóm hợp tác nghiên cứu từ Việt Nam, Ai-Len và Nhật Bản [6] [7] (2019), và WB-ESMAP [9] (2019) là từ các bộ số liệu khác nhau và được kiểm chứng với số liệu đo, các và nhóm thực hiện nghiên cứu độc lập với nhau, nên đều đủ độ tin cậy. Tuy nhiên, NREL [1] (2012) thực hiện kiểm chứng với số liệu đo ở Hoa Kỳ và có kết quả tiềm năng cho Việt Nam là 942 GW trong vùng biển từ 9.25 km đến 185 km từ bờ (trong đó 476 GW tiềm năng ĐGNK cố định với độ sâu biển dưới 60 m, và 466 GW ĐGNK nổi với độ sâu biển từ 60 - 1.000 m). Trong khi đó kết quả tiềm năng của nhóm Việt Nam, Ai-Len và Nhật Bản [6] [7] là 600 GW trong vùng biển 0 - 185 km gần với kết quả của WB-ESMAP [9] (475 GW trong vùng biển 0 - 200 km).

Chưa thống nhất dùng bản đồ để tính diện tích khu vực (không gian) biển để tính năng lượng gió ngoài khơi. Không gian biển sử dụng nghiên cứu mới chỉ được tính hầu hết chỉ cho diện tích phần nội thủy, hoặc phần nội thủy và một phần lãnh hải của Việt Nam, chưa bao gồm hết vùng đặc quyền kinh tế của Việt Nam tính từ đường cơ sở quốc gia theo Tuyến bố [3] của Chính phủ CHXHCN Việt Nam về đường cơ sở dùng để tính lãnh hải Việt Nam ngày 12 tháng 11 năm 1982 (Tuyên bố 1982). Các diện tích khu vực biển cần được chính xác hóa theo bản đồ biển, khu vực biển của Việt Nam, đặc biệt các đường mép nước biển trung bình thấp nhất nhiều năm (đường bờ) [2], đường cơ sở quốc gia, đường lãnh hải, đường tiếp giáp lãnh hải, và đường đặc quyền kinh tế.

Đề xuất khuyến nghị:

Thứ nhất: Trước mắt, tạm thời nên sử dụng kết quả tiềm năng của WB-ESMAP [9] trong các quy hoạch quốc gia về năng lượng và điện lực và văn bản nhà nước, trong đó ghi rõ: “Tiềm năng kỹ thuật điện gió ngoài khơi của Việt Nam trong vùng biển cách đường mép nước biển thấp nhất trung bình nhiều năm bờ từ 0 - 200 km là 475 GW”. Trong trường hợp cần thiết, nên có thông tin rõ ĐGNK cố định (261 GW) và nổi (214 GW).

Thứ hai: Các kết quả của nhóm Việt Nam, Ai-Len và Nhật Bản [6] [7] và của NREL [1] đều cao hơn, nên có thể dùng để kiểm chứng khi tính toán tiềm năng kinh tế và khả thi. Trong trường hợp sử dụng, cần ghi rõ “tiềm năng trong vùng biển Việt Nam cách bờ 0 - 185 km”.

Thứ ba: Với thực tế công nghệ xây dựng và vận hành ĐGNK hiện tại và tương lai gần, tiềm năng kỹ thuật và quy hoạch ĐGNK cần xét đến các vùng biển xa bờ đến 200 km, như nghiên cứu của WB-ESMAP [9], nhóm Việt Nam, Ai-Len và Nhật Bản [6] [7] và của NREL [1].

Thứ tư: Kết quả tiềm năng ĐGNK của DEA chỉ xét vùng biển diện tích nhỏ là 31.000 km² và chỉ cách bờ 5 - 100 km nên chỉ có ý nghĩa cho vùng biển đã xét và cho một số đối tượng sử dụng nhất định, chứ không nên sử dụng cho quy hoạch quốc gia hay văn bản nhà nước. Các văn bản và thông tin báo chí (nếu có) rằng “tổng tiềm năng kỹ thuật điện gió ngoài khơi Việt Nam là 160 GW” cần được sửa đổi, hoặc đính chính với kết quả của WB-ESMAP (đã đề xuất tạm thời sử dụng như trên).

Thứ năm: Cần tiếp tục đo gió và đánh giá tiềm năng kỹ thuật ĐGNK toàn vùng biển đặc quyền kinh tế nước ta, kể cả vùng biển Trường Sa và Hoàng Sa như nghiên cứu của (Toán và cộng sự, 2020) [13] để quy hoạch các trang trại ĐGNK xa bờ không nối lưới phục vụ cho đảo và sản xuất hydrogen trong tương lai với nhiều lợi ích lớn khác. Các kết quả tiềm năng kỹ thuật cần kiểm chứng lại trước khi sử dụng. Nghiên cứu này mở ra một hướng mới trong đánh giá tiềm năng ĐGNK toàn Biển Đông.

Thứ sáu: Cần có Đề án Chiến lược, Quy hoạch tổng thể phát triển năng lượng gió ngoài khơi quốc gia để chuẩn hóa bản đồ biển, ranh giới và diện tích biển, đo đạc biển. Cần xây dựng cơ sở dữ liệu tài nguyên năng lượng gió, các khu bảo tồn biển, luồng hàng hải, phương pháp xác định tiềm năng ĐGNK để có được dữ liệu tốt nhất, dùng cho Quy hoạch không gian biển, Quy hoạch tổng thể khai thác, sử dụng tài nguyên vùng bờ, Quy hoạch năng lượng quốc gia và Quy hoạch điện lực quốc gia (như Báo cáo [8] của VIET S.E. đã đề xuất)./.

ĐINH VĂN NGUYÊN - ANTS VÀ TRUNG TÂM QUỐC GIA NĂNG LƯỢNG, KHÍ HẬU VÀ BIỂN (MAREI CENTRE), AI-LEN; THÀNH VIÊN AVSE GLOBAL

DƯ VĂN TOÁN - VIỆN NGHIÊN CỨU BIỂN VÀ HẢI ĐẢO, TỔNG CỤC BIỂN VÀ HẢI ĐẢO, BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

Lưu ý: Không sao chép nội dung bài viết này (dưới mọi hình thức) khi chưa có sự chấp thuận của các tác giả và Tòa soạn Tạp chí Năng lượng Việt Nam.