Điện gió ngoài khơi hiện có đóng góp nổi bật cho an ninh năng lượng

Trong khuôn khổ của bài viết, xin trân trọng giới thiệu với quý độc giả tóm tắt những nội dung chính của bản Báo cáo năng lượng gió ngoài khơi toàn cầu năm 2024 của Global Wind Energy Couci- GWEC (Vương quốc Bỉ) phát hành trung tuần tháng 6 vừa qua, trong đó có phần đánh giá về tầm nhìn và triển vọng của lĩnh vực điện gió ngoài khơi thế giới, khu vực nói chung và Việt Nam nói riêng, để tham khảo.

Lợi thế cạnh tranh của điện gió ngoài khơi

Tại Hội ngị COP28, 130 quốc gia đã thông qua một mục tiêu lịch sử để tăng gấp ba năng lượng tái tạo vào năm 2030, góp phần thể hiện tỏ cam kết của thế giới nhằm đẩy nhanh tốc độ chuyển đổi năng lượng theo quỹ đạo của Thỏa thuận Paris. Để đáp ứng mức độ tham vọng và cam kết lộ trình duy trì nhiệt độ Trái đất nóng lên ở mức 1,5°C, ít nhất 2 TW công suất năng lượng gió sẽ rất cần thiết vào năm 2030 và 8 TW công suất sẽ cần đến năng lượng gió vào năm 2050.

Trong phần này của báo cáo, chúng tôi sẽ phác thảo lập luận thuyết phục và có chiều sâu phân tích năng lực cạnh tranh của gió ngoài khơi, kiểm tra năm trọng điểm quan điểm: (i) quy mô lớn, đáng tin cậy quyền lực, (ii) hiệu quả chi phí, (iii) hỗ trợ cho công nghiệp hóa và tăng trưởng kinh tế bền vững, (iv) thúc đẩy nền kinh tế xanh bền vững, và (v) tầm quan trọng của quan hệ đối tác công tư.

Điện gió ngoài khơi cung cấp nguồn điện quy mô lớn và đáng tin cậy

Hiện các dự báo cho thấy điện gió ngoài khơi có thể cung cấp một phần ba số nhu cầu của lĩnh vực điện lực toàn cầu nhằm cắt giảm phát thải net-zero toàn cầu (2050). Để đạt được điều đó, thế giới sẽ cần 380 GW công suất điện gió ngoài khơi (2030) và 2.000 GW (2050), theo dự báo Chuyển đổi năng lượng thế giới của Cơ quan năng lượng tái tạo quốc tế IRENA. Theo ước tính của Ngân hàng thế giới WB, hiện có hơn 71.000 GW công suất tiềm năng công nghệ điện gió ngoài khơi toàn cầu, trong đó, phần lớn sự tăng trưởng này đến từ bên ngoài các thị trường truyền thống cốt lõi châu Âu và Trung Quốc.

Điện gió ngoài khơi là một trong những tài sản mạnh nhất của chúng ta khi đáp ứng các mục tiêu nêu trên, đồng thời tăng cường sự ổn định kinh tế-xã hội. Trong hai thập kỷ qua, lĩnh vực này đã đạt được thành công đáng kể, khẳng định đây là nguồn năng lượng trưởng thành, có tính cạnh tranh và có thể mở rộng trên toàn cầu. Điện gió ngoài khơi cũng cung cấp nguồn điện quy mô lớn và rất đáng tin cậy. Đồng thời giải quyết vấn đề cấp bách vấn đề tài nguyên năng lượng đa dạng hóa và tăng cường an ninh năng lượng bằng cách cung cấp hệ số công suất lớn hơn và sản lượng điện lớn mà không cần cạnh tranh về diện tích đất hiện bị hạn chế cũng như hiệu quả thay thế “tải cơ sở” thông thường của nguồn điện. Ví dụ như trang trại điện gió ngoài khơi lớn nhất với công suất 3,6 GW của Dogger Bank (Vương quốc Anh) sẽ cung cấp năng lượng cho 6 triệu ngôi nhà mỗi năm sau khi hoàn thành và đi vào vận hành, điều này thúc đẩy các dự án điện gió ngoài khơi phù hợp nhằm đảm bảo an ninh năng lượng, khả năng phục hồi của hệ thống, và tính độc lập ở cấp quốc gia.

Khả năng phục hồi trước biến đổi khí hậu và thiếu hụt nước

Hiện điện gió ngoài khơi có đóng góp nổi bật cho an ninh năng lượng nhờ yếu tố quy mô và công suất cao kết hợp với khả năng bổ sung với các nguồn tài nguyên tái tạo khác như điện gió trên đất liền và thủy điện lớn như ở nhiều quốc gia và khu vực trên thế giới. Đây chắc chắn sẽ là trường hợp của CH Brazil, nơi hệ thống điện được kết nối gần 100% cho phép truyền tải khối lượng lớn năng lượng giữa các khu vực, tận dụng sự bổ sung về không gian và thời gian với quy mô tầm châu lục. Điều này góp phần tạo nên một hệ thống điện an toàn và đáng tin cậy, đồng thời có khả năng ứng phó với biến đổi khí hậu hiện đang gây ra rủi ro đáng kể cho các nguồn phát điện truyền thống.

Đáng chú ý, thủy điện vốn phụ thuộc nhiều vào nguồn nước sẵn có nên dễ bị tổn thương trước những biến động về lượng mưa và dòng chảy của song ngòi. Các quốc gia gặp hạn hán do biến đổi khí hậu phải đối mặt với tình trạng giảm công suất thủy điện, đe dọa an ninh năng lượng và độ tin cậy của hệ thống điện. Trong những năm gần đây, Brazil đã phải hứng chịu những tác động của biến đổi khí hậu với cuộc khủng hoảng nước (2021) cho thấy các nhà máy thủy điện hiện có cần được bổ sung nước để đảm bảo vai trò lịch sử nhưng không còn có thể đảm bảo an ninh, độ tin cậy của hệ thống điện. Sự suy giảm lượng nước sẵn có cho nguồn thủy điện này là một vấn đề hiện tại và có thể trở thành một thách thức lâu dài trong tương lai gần. Kế hoạch năng lượng mười Năm (PDE) 2031 do EPE phát triển (2021) đã thừa nhận sự cần thiết phải tăng thêm công suất phát điện để bù đắp sự đóng góp ngày càng giảm của các nhà máy thủy điện đối với an ninh và độ tin cậy của hệ thống điện. Nguồn điện bổ sung này có thể đạt 15 GW công suất trong những năm tới, chỉ xem xét các hạn chế vận hành liên quan đến nhiều mục đích sử dụng nước, chẳng hạn như giao thông thủy, đánh bắt cá cũng như các hoạt động khác và sử dụng cho cộng đồng.

Tương tự như vậy, các nhà máy điện hạt nhân và nhiệt điện vốn phụ thuộc vào nguồn cung cấp nước liên tục để làm mát, có thể bị ảnh hưởng bởi các đợt nắng nóng hoặc hạn hán. Những điều kiện này có thể buộc các nhà máy hoạt động dưới công suất hoặc thậm chí ngừng hoạt động hoàn toàn, như đã nhận thấy vào mùa hè năm 2023 ở CH Pháp, khi nhiệt độ sông đứng ở mức cao đã hạn chế việc sản xuất điện hạt nhân. Ngoài ra, trong mùa hè ấm áp bất thường năm 2018, do các hồ đập thủy điện trong khu vực đã cạn kiệt đã thúc đẩy nhập khẩu năng lượng từ lục địa châu Âu. Ngoài ra, một số cơ sở hạt nhân ở Vương quốc Thụy Điển và CH Phần Lan, nguồn điện lớn thứ hai trong khu vực sau các nhà máy thủy điện, cũng đã ngừng hoạt động hoặc giảm công suất do đợt nắng nóng kéo dài. Do vậy, các hiện tượng cực đoan có xu hướng tái diễn trong những năm tới do tác động tiêu cực của biến đổi khí hậu. Khả năng phục hồi của hệ thống điện trong các kịch bản thích ứng với biến đổi khí hậu có thể được hỗ trợ mạnh mẽ bởi điện gió ngoài khơi ở cả cấp quốc gia và khu vực khi dựa vào khả năng kết nối rộng lớn hơn. Điều này sẽ cho phép tổ hợp điện đa dạng mang tính chiến lược có thể giải quyết ở nhiều thị trường các hiện tượng khí tượng liên quan đến biến đổi khí hậu, chẳng hạn như khủng hoảng khan hiếm nước.

Điện gió ngoài khơi đem lại giá trị về mặt tài chính tốt hơn so với các giải pháp thay thế khác

Việc đẩy nhanh triển khai các dự án điện gió ngoài khơi sẽ đem lại nguồn điện hợp lý và tiết kiệm cho người dùng cuối, đồng thời cũng làm giảm sự phụ thuộc của người tiêu dùng vào giá nhiên liệu hóa thạch cao, không ổn định và việc tăng cường an ninh năng lượng. Lạm phát giá cả hàng hóa gia tăng đã tác động đến nền kinh tế toàn cầu. Nhu cầu tăng vọt sau đại dịch COVID-19 gây ra sự gián đoạn đáng chú ý trong chuỗi cung ứng và hậu cần toàn cầu, đồng thời cuộc xung đột CHLB Nga-Ukraine sau đó đã gây ra sự gián đoạn lớn trên thị trường toàn cầu. Giá khí đốt leo thang kéo theo giá năng lượng tăng cao, điều này gây ảnh hưởng đến tăng trưởng kinh tế toàn cầu. Do vậy, gần như mọi hình thức cơ sở hạ tầng và sản xuất năng lượng mới, bao gồm cả các dự án điện gió ngoài khơi, đều chứng kiến chi phí tăng đáng kể do những cơn gió ngược ngắn hạn.

Hiện điện gió ngoài khơi vẫn có tính cạnh tranh so với các hình thức sản xuất điện khác, chẳng hạn như khí đốt song điện gió ngoài khơi cũng vẫn có chi phí cạnh tranh và mức tăng chi phí thấp hơn trong khoảng thời gian từ năm 2020 đến năm 2023. Nghiên cứu của RenewableUK cho thấy việc tăng lượng điện gió ngoài khơi thực sự sẽ tiết kiệm cho mọi người dùng cuối ở Vương quốc Anh 68 bảng Anh mỗi năm (2035) so với khí đốt tự nhiên cũng như việc không đầu tư vào năng lượng gió ngoài khơi có thể khiến mọi người dùng cuối có nguy cơ bị thiệt hại 133 bảng Anh nếu xu hướng giá khí đốt gần đây tiếp tục tăng. Việc cân nhắc xu hướng giảm rộng hơn của chi phí điện gió ngoài khơi trong thập kỷ qua so với xu hướng tăng giá khí đốt nói chung, cho thấy điện gió ngoài khơi đã trở nên có tính cạnh tranh cao về chi phí khi được triển khai ở quy mô lớn. Trong nửa cuối năm 2023, chi phí sản xuất điện quy dẫn LCOE trung bình cho điện gió ngoài khơi là 114 USD/MWh (Vương quốc Anh) và 95 USD/MWh (CHLB Đức). Ngược lại, chi phí turbine khí chu trình hỗn hợp (CCGT) trung bình là 144 USD/MWh và 149 USD/MWh trong cùng thời kỳ, khiến LCOE sản xuất điện khí cao hơn ít nhất 1/3 so với điện gió ngoài khơi. Mặc dù hiện tại không có đủ bộ dữ liệu cho mục đích minh họa phát sinh LCOE từ châu Á song khuynh hướng giảm tổng thể trong xu hướng LCOE áp dụng cho các dự án điện gió ngoài khơi ở cả thị trường trưởng thành và mới nổi trên toàn thế giới.

Tại Trung Quốc, LCOE cho điện gió ngoài khơi là khoảng 48 USD/MWh trong kịch bản thấp dựa trên số liệu thống kê do BNEF công bố vào nửa cuối năm 2023. Một số yếu tố góp phần tạo ra mức giá thấp này cho điện gió ngoài khơi. Thứ nhất, năng lượng gió ngoài khơi của Trung Quốc được hưởng lợi từ quy mô kinh tế do có chuỗi cung ứng điện gió lớn nhất thế giới. Dù hệ số công suất thấp hơn các dự án ở Biển Bắc song LCOE trong nước vẫn thấp hơn châu Âu vì một số lý do: (i) giá turbine gió của Trung Quốc cực kỳ cạnh tranh; (ii) chi phí nợ thấp hơn Vương quốc Anh và CHLB Đức do phần lớn các nhà đầu tư là các công ty tiện ích nhà nước và (iii) giá hàng hóa ở Trung Quốc ổn định hơn ở châu Âu và các thành phần chuỗi cung ứng có thể được cung cấp trong nước, giúp các nhà phát triển tránh tình trạng tăng giá dịch vụ hậu cần.

Báo cáo triển vọng gần đây của BNEF cũng cho thấy bất chấp những khó khăn kinh tế vĩ mô trong ngắn hạn, sự chậm trễ và hủy bỏ dự án ở Hoa Kỳ và Vương quốc Anh, lĩnh vực điện gió ngoài khơi vẫn sẽ phát triển trong dài hạn. Với số lượng mục tiêu điện gió ngoài khơi ngày càng tăng trên toàn cầu, nhu cầu ngày càng tăng về điện gió ngoài khơi sẽ giúp giảm chi phí trong chuỗi giá trị điện gió ngoài khơi một cách hiệu quả. LCOE toàn cầu dự báo sẽ giảm hơn 10% (2025) và một phần ba (2035).

Điện gió ngoài khơi hỗ trợ công nghiệp hóa và tăng trưởng kinh tế bền vững

Điện gió ngoài khơi có thể đóng vai trò là chất xúc tác cho công nghiệp hóa bằng cách thúc đẩy mở rộng và hiện đại hóa cơ sở hạ tầng quan trọng. Sự tăng trưởng theo cấp số nhân trong lĩnh vực năng lượng gió trong mười năm qua đã đem đến cơ hội đáng kể để nâng cao năng lực sản xuất, phát triển chuỗi cung ứng địa phương và toàn cầu, đồng thời nâng cao kỹ năng và năng lực của lực lượng lao động. Khi các lĩnh vực công nghiệp ngày càng có nhu cầu năng lượng cho hoạt động của mình, để phù hợp với kịch bản chuyển đổi năng lượng hiện nay, các doanh nghiệp phải ưu tiên mua điện từ các nguồn tái tạo bền vững. Điều này rất quan trọng để duy trì tính hấp dẫn và khả năng cạnh tranh của doanh nghiệp bằng cách tuân thủ các cam kết môi trường, xã hội và quản trị ESG địa phương và quốc tế, đồng thời cung cấp giá trị gia tăng cho sản phẩm của họ bằng cách loại bỏ carbon trong chuỗi cung ứng của mình. Điện gió ngoài khơi quy mô lớn hiện đem đến cơ hội đáng kể để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về năng lượng sạch, đồng thời hiện thực hóa tham vọng loại bỏ carbon của lĩnh vực này.

Điều này đặc biệt quan trọng đối với các lĩnh vực sử dụng nhiều năng lượng và các lĩnh vực khó giảm phát thải. Hiện lĩnh vực công nghệ quan trọng đang mở rộng nhanh chóng, đòi hỏi một lượng lớn năng lượng an toàn để lắp đặt các trung tâm dữ liệu của mình. Mỗi trung tâm dữ liệu và mạng truyền dữ liệu chiếm khoảng từ 1% đến 1,5% lượng điện sử dụng toàn cầu. Trang trại điện gió ngoài khơi cung cấp giải pháp chiến lược nhằm đáp ứng nhu cầu trên, cung cấp khối lượng lớn năng lượng sạch trong khi nằm gần các trung tâm tiêu thụ. Hơn thế nữa, điện gió ngoài khơi, thông qua việc sản xuất hydrogen xanh green hoặc nhiên liệu xanh, cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình loại bỏ carbon của các lĩnh vực công nghiệp hóa lọc dầu. Hydrogen được sản xuất bằng phương pháp điện phân có tiềm năng phát triển thị trường phân bón bởi vì hầu hết các sản phẩm này đều có chứa nitrogen và sử dụng ammonia làm cơ sở cho quá trình hình thành. Trong lĩnh vực sắt thép, hydrogen carbon thấp có thể được sử dụng để sản xuất sắt thép, được gọi là thép xanh, đang nổi lên trên toàn thế giới như một cơ hội để thay thế nhiên liệu hóa thạch trong quy trình sản xuất công nghiệp.

Tương tự như lĩnh vực sắt thép, các nhà máy hóa lọc dầu là nơi tiêu thụ hydrogen xám grey trên quy mô lớn. Được tạo ra từ quá trình reforming khí đốt tự nhiên, hydrogen xám grey có thể được thay thế bằng hydrogen có hàm lượng carbon thấp. Một giải pháp thay thế loại bỏ carbon khác có tiềm năng mạnh mẽ là sản xuất methane sử dụng hydrogen có hàm lượng carbon thấp, bên cạnh các ứng dụng của nó trong lĩnh vực vận tải và lưu trữ năng lượng điện. Hiện các trang trại điện gió ngoài khơi nằm gần các cảng lớn đã đem lại lợi thế chiến lược, nơi thường có các khu công nghiệp hoặc khu chế xuất, khiến chúng trở thành ứng cử viên lý tưởng cho việc cung cấp năng lượng sạch từ điện gió ngoài khơi. Điều này không chỉ thu hút các lĩnh vực công nghiệp đang tìm phương cách cắt giảm phát thải khí nhà kính (GHG) mà còn tối ưu hóa việc truyền tải năng lượng và cho phép thành lập các trung tâm hàng hải để năng lượng sạch được chuyển hóa thành ammonia hoặc e-methane và các tàu bè qua lại cảng đó.

Link nguồn:

https://www.connaissancedesenergies.org/sites/connaissancedesenergies.org/files/pdf-actualites/GOWR-2024_digital_final_2.pdf

Tuấn Hùng

Connaissance des Énergies