Vị thế của năng lượng thủy triều trong quá trình chuyển đổi năng lượng toàn cầu
Mặc dù năng lượng thủy triều là một công nghệ tương đối mới trong lĩnh vực năng lượng tái tạo, nhưng nó có thể là một lợi ích cho quá trình chuyển đổi năng lượng.
Dự án năng lượng thủy triều Sihwa ở Hàn Quốc hiện là dự án lớn nhất thế giới nhưng có thể sớm bị các dự án phát triển ở Anh vượt qua. Nguồn: cstrike qua Shutterstock.
Khi gió ngoài khơi đã đạt được những bước tiến đáng kể trên thị trường năng lượng hiện đại, thì việc các nhà phát triển ngày càng chuyển hướng sang đại dương để tìm kiếm thêm các cơ hội phát điện là điều dễ hiểu.
Sau nhiều thập kỷ chậm chạp, năng lượng thủy triều cuối cùng cũng đang thu hút được sự chú ý, với các dự án lớn dẫn đầu trong việc chứng minh tính khả thi và độ tin cậy của công nghệ.
Nếu ngành công nghiệp này tiếp tục mở rộng quy mô để thương mại hóa, nó có thể đóng góp đáng kể vào nhu cầu năng lượng toàn cầu và mục tiêu phát thải ròng bằng 0.
Tuy nhiên, vẫn còn tồn tại những rào cản tài chính đáng kể trong cả lĩnh vực tư nhân và công cộng cũng như sự thống trị của các nguồn năng lượng tái tạo đã được thiết lập.
Power Technology xem xét những lợi thế của năng lượng thủy triều và cách ngành công nghiệp non trẻ này có thể đảm bảo vị thế của mình trong quá trình chuyển đổi năng lượng.
Thị trường và sự phát triển hàng đầu về thủy triều
Năng lượng thủy triều bị giới hạn về mặt địa lý ở các quốc đảo và các quốc gia có đường bờ biển dài.
"Bạn không thể đưa thủy triều đến mọi nơi, nhưng đối với các quốc gia có điều kiện thủy văn phù hợp, đây là một lựa chọn tốt", Robert Bates, đối tác và giám đốc khiếu nại tại công ty môi giới bảo hiểm năng lượng Nardac, giải thích với Power Technology, đồng thời nêu bật Vương quốc Anh, Pháp, Hàn Quốc và Nhật Bản là những quốc gia đi đầu trong phát triển dự án.
Là quốc gia đi đầu toàn cầu về năng lượng thủy triều, Vương quốc Anh có công suất tiếp cận khoảng 11 MW, nếu khai thác được có thể cung cấp 11% nhu cầu điện của nước này. Tiềm năng này đang được hiện thực hóa thông qua chương trình hợp đồng chênh lệch (CfD) của chính phủ, chương trình này đảm bảo giá cố định cho các máy phát điện năng lượng tái tạo.
Năng lượng thủy triều đã cạnh tranh để giành được CfD trong các vòng đấu giá kể từ năm 2014, nhưng mãi đến năm 2021, ngành này mới nhận được nguồn tài trợ công, lên tới 20 triệu bảng Anh (26 triệu đô la) mỗi năm. Gần đây nhất, vào cuối năm 2024, sáu dự án thủy triều mới đã được trao, nâng tổng công suất đường ống của Vương quốc Anh lên khoảng 130 MW vào năm 2029, mà Trung tâm Năng lượng Biển Châu Âu gọi là "vô song".
"Chính phủ Anh đã đi đầu trong việc thúc đẩy thủy triều", Drew Blaxland, Tổng giám đốc điều hành của công ty phát triển thủy triều Proteus Marine Renewables xác nhận. "Vương quốc Anh là thị trường trưởng thành nhất, nhưng Pháp đang nhanh chóng bắt kịp. Nhật Bản và Hàn Quốc cũng có thể là những thị trường tiếp theo phát triển mạnh mẽ".
Thật vậy, cuộc đua đổi mới đang diễn ra rất khốc liệt giữa các quốc gia này. Dự án hồ Sihwa công suất 254 MW của Hàn Quốc hiện là đập thủy triều lớn nhất thế giới, các công trình giống như đập được xây dựng trên các cửa sông hoặc vịnh và được ưa chuộng vì độ bền lâu dài của chúng.
Tuy nhiên, hồ Sihwa có thể bị Dự án thủy triều Mersey công suất 700 MW, một đập thủy triều được quy hoạch trên sông Mersey ở Liverpool, Vương quốc Anh, vượt qua. Việc đệ trình quy hoạch được lên kế hoạch vào năm 2026, với nguồn cung cấp điện khu vực dự kiến trong 120 năm.
Trong khi đó, Pháp có công trình thủy triều lâu đời nhất thế giới – đập La Rance ở Brittany, được khánh thành vào năm 1966. Quốc gia này cũng đang nhanh chóng phát triển các trang trại thủy triều, nơi tập hợp các tua-bin dưới nước ở những khu vực có dòng chảy mạnh.
Nhật Bản tiếp tục đạt được những bước tiến đáng kể trong lĩnh vực thủy triều. Gần đây nhất, vào tháng 2, Proteus đã lắp đặt tua-bin quy mô megawatt đầu tiên của quốc gia này tại eo biển Naru. Tua bin 1,1 MW gần đây đã được cơ quan quản lý năng lượng của Nhật Bản chứng nhận, báo hiệu nhu cầu mạnh mẽ của quốc gia về việc tăng sản lượng thủy triều.
Một lựa chọn khác dành cho các nhà phát triển thủy triều là các đầm phá, có tác động ít hơn đến môi trường so với đập hoặc trang trại. Vịnh Severn ở Anh có tiềm năng lớn, với một báo cáo được công bố vào tháng 4 khuyến nghị xây dựng một đầm phá thương mại. Nếu được chấp thuận, nguồn tài nguyên này ước tính sẽ sản xuất từ 2,3% đến 7% nhu cầu điện hiện tại của Vương quốc Anh.
Robin Peters, người đứng đầu phát triển kinh doanh của Hiệp hội Thủy điện Anh, nhấn mạnh Vịnh Severn và Mersey Tidal là những người tiên phong cho ngành. “Chúng tôi hiện đang chờ báo cáo quan trọng từ Cơ quan vận hành hệ thống điện quốc gia, nơi đang nghiêm túc xem xét lợi ích của thủy triều từ góc độ khả năng vận hành lưới điện và mức độ mạnh mẽ và khả năng phục hồi của nó.
“Bây giờ phải thừa nhận rằng thủy triều là giải pháp năng lượng chính để đạt được mục tiêu phát thải ròng bằng 0”, Peters nhấn mạnh, trích dẫn chính sách và hỗ trợ tài chính là những yếu tố chính hỗ trợ.
Rào cản về tài chính và hoạt động
Năng lượng thủy triều mang lại nhiều lợi thế, cụ thể là “khả năng dự đoán 100%”, như Rémi Gruet, Tổng giám đốc điều hành của hiệp hội công nghiệp Ocean Energy Europe, giải thích. “Các dòng hải lưu được tạo ra bởi thủy triều, xảy ra do lực hấp dẫn của mặt trăng. Chúng ta có thể biết chính xác lượng năng lượng có thể được sản xuất ngay cả sau mười năm nữa tại một ngày và thời điểm cụ thể”.
Peters chỉ ra lợi ích bổ sung của việc sử dụng đập ngăn lũ làm cơ sở hạ tầng phòng chống lũ lụt cho các khu vực ven biển, vốn đang trở thành
ngày càng quan trọng do tác động ngày càng gia tăng của biến đổi khí hậu.
Tuy nhiên, giống như bất kỳ công nghệ mới nổi nào, các nhà đầu tư vẫn cảnh giác, bất chấp những ưu điểm này. Gruet khẳng định "Tidal đang trong giai đoạn khủng hoảng". "Không có đủ máy móc trong nước để có thể đến các ngân hàng và cung cấp cho họ đủ dữ liệu để vay vốn giá rẻ, vì vậy bất kỳ khoản tiền nào chúng tôi có thể tiếp cận đều rất tốn kém và chúng tôi vẫn cần trợ cấp để các dự án đạt được mục tiêu tài chính".
"Chúng tôi cần khuyến khích vốn triển khai vào công nghệ vẫn được coi là rủi ro hơn", Bates đồng tình. "Ngành này đã phải vật lộn để chứng minh năng lực công nghệ của mình".
Thật vậy, việc hủy bỏ các dự án lớn đã trở thành tiêu đề trong những năm gần đây. Một trường hợp đã chứng kiến công ty Tidal Energy của Anh bị quản lý vào năm 2016 sau khi phát triển và thử nghiệm một tuabin 400KW trị giá 18 triệu bảng Anh sau đó được phát hiện là bị lỗi.
“Điện và nước là những đối tác đầy thách thức”, Blaxland, người đã làm việc trong lĩnh vực thủy triều gần 20 năm, xác nhận. “Ví dụ, nếu một tuabin bị hỏng dưới nước, thì hiện tại việc phục hồi rất tốn kém – nhưng trong khi vốn trả trước cao hơn trên mỗi megawatt so với gió, các thành phần mô-đun hóa kết quả có thể ở dưới nước trong bảy năm mà không cần bảo trì”.
Độ bền như vậy rất hấp dẫn đối với các chính phủ đang tăng cường tài trợ cho phát triển thủy triều. Trong năm ngoái, Quỹ Đổi mới của Ủy ban Châu Âu đã phân bổ 51 triệu euro (57 triệu đô la) cho hai trang trại thủy triều ở Pháp – dự án Flowatt 17 MW của HydroQuest và trang trại NH1 12 MW của Normandie Hydroliennes. Cả hai dự kiến sẽ đi vào hoạt động vào năm 2028.
“Năng lượng thủy triều phụ thuộc rất nhiều vào nguồn tài chính công”, Gruet nói. “Giống như gió hoặc mặt trời, thủy triều là công nghệ rất mô-đun, vì bạn có thể sản xuất hàng loạt, chuẩn hóa và đóng gói trong các container để vận chuyển. Ngay khi có khả năng hiển thị thị trường mạnh mẽ với mức giá hợp lý, sản lượng có thể tăng nhanh chóng.”
So sánh giữa năng lượng mặt trời, gió và thủy triều vẫn còn phù hợp vì nguồn tài trợ công bằng là rất quan trọng để thủy triều có thể tạo ra không gian cho riêng mình trong quá trình chuyển đổi năng lượng.
Thủy triều phù hợp ở đâu trong bức tranh năng lượng tái tạo?
Công ty mẹ của Power Technology, GlobalData, ước tính rằng công suất lắp đặt năng lượng tái tạo toàn cầu sẽ tăng vọt từ 3,42TW vào năm 2024 lên 11,2TW vào năm 2035, trong đó năng lượng mặt trời và gió là những công nghệ dẫn đầu thị trường.
Tuy nhiên, với tất cả khả năng chi trả và sự hỗ trợ mạnh mẽ của chính sách, năng lượng mặt trời và gió có một nhược điểm nghiêm trọng – tính không liên tục do điều kiện thời tiết thay đổi. Khoảng cách này tạo cơ hội cho thủy triều và sản lượng dự đoán của nó chiếm "10–15% thị trường chỉ tính riêng tại Vương quốc Anh", Blaxland cho biết.
"Người tiêu dùng năng lượng muốn có sự chắc chắn và chi phí thấp hơn", Gruet nói thêm. "Quy mô kinh tế sẽ cho phép ngành thủy triều cung cấp những điều này".
Đối với Bates, một yếu tố chính trong sự phát triển chậm chạp của ngành thủy triều cho đến nay là "bị lu mờ bởi gió ngoài khơi, nơi mà phần lớn vốn đã đổ vào".
"Nhưng ngày càng có nhiều sự công nhận rằng nếu chúng ta muốn khử cacbon hiệu quả cho mạng lưới năng lượng của mình, chúng ta cần phải tập trung mọi thứ vào [đa dạng hóa] nó. Chúng ta không thể chỉ dựa vào năng lượng mặt trời và gió".
Đổi lại, các nguồn năng lượng tái tạo khác có thể cân bằng các hạn chế của thủy triều như một công nghệ dành riêng cho từng địa điểm. Một lợi ích bổ sung của hạn chế về mặt địa lý này có nghĩa là sẽ không có xung đột tiềm ẩn nào xung quanh việc đồng vị trí của các dự án, như Bates chỉ ra.
Các công ty năng lượng lớn tiếp tục đầu tư vào phát triển thủy triều, từ các công ty tiện ích đến các công ty dầu khí. Engie của Pháp hiện đang hợp tác với Orbital Marine Power trong dự án EURO-TIDES, với mục tiêu cung cấp trang trại năng lượng thủy triều công suất 9,6 MW vào năm 2027.
Trong khi đó, công ty khí đốt của Anh Kistos gần đây đã nắm giữ cổ phần trong công ty phát triển thủy triều Spiralis Energy, minh họa cho vị trí của thủy triều trong mối quan hệ ngày càng chặt chẽ giữa các ngành công nghiệp năng lượng truyền thống và năng lượng tái tạo.
Vì thủy triều vẫn chưa có khả năng vượt qua các công ty khổng lồ trong lĩnh vực năng lượng tái tạo, nên lựa chọn tốt nhất của ngành này là chủ yếu đóng vai trò là trụ cột cho năng lượng mặt trời và gió, bù đắp cho sự thiếu hụt về tính không liên tục và tính không thể đoán trước để có sự kết hợp năng lượng mạnh mẽ hơn.
Thương mại hóa là mục tiêu chính của ngành công nghiệp thủy triều để chứng minh giá trị của mình trong quá trình chuyển đổi năng lượng.
“Đã có một số khởi đầu sai lầm, nhưng một dự án thương mại quy mô lớn là điều cần thiết”, Bates khẳng định, trích dẫn lời hứa của dự án MeyGen của SAE Renewables tại Scotland, có công suất tiềm năng là 398 MW.
Với tiến độ mà Proteus đã đạt được thông qua sự tham gia của mình vào các dự án lớn bao gồm MeyGen và trang trại NH1, Blaxland lạc quan về quỹ đạo của thủy triều. “Ngành công nghiệp này đang ở giai đoạn đầu của quá trình thương mại hóa. Chúng tôi sẽ có khả năng trở thành nền tảng của thị trường năng lượng trong thập kỷ tới”.
