PHẠM PHÚ UYNH
Phó Viện trưởng Môi trường & Sinh thái Đô thị ĐH Nguyễn Trãi;
Ủy viên Ban KHCN Tổng hội Cơ khí Việt Nam
1- Năng lượng truyền thống:
1.1- Thuỷ điện: Bắt đầu từ nước Anh năm 1870 do Cragside Rothbuy sáng chế. Ở Mỹ do Appleton, Wisconsin hoàn thành năm 1882 trên cơ sở một bánh xe nước trên sông Fox cung cấp thuỷ điện đầu tiên thắp sáng cho hai nhà máy giấy. Hai năm sau, Thomas Edison trưng bày đèn sợi đốt cho công chúng. Chỉ vài tuần sau một nhà máy điện đi vào hoạt động thương mại tại Minneapolis. Hiện tại, nhà máy thuỷ điện lớn nhất thế giới được xây dựng là đập Tam Hiệp trên sông Dương Tử ở Trung Quốc, tạo ra điện bằng cách sử dụng 32 Francis tuabin có công suất 700 MW và hai 50 MW tuabin, với tổng công suất lắp đặt 22,500 MW.
1.2- Năng lượng nhiệt điện gồm có năng lượng từ than đá, dầu, gas, khí hoá lỏng. Loại năng lượng này bắt nguồn từ máy hơi nước được James Watt (1736-1819) người Scottland phát minh và đã được nhiều lần cải tiến. Đặc biệt, Thomas Newcomen chế tạo cổ máy hơi nước đầu tiên giúp nước Anh đáp ứng nhu cầu năng lượng nửa đầu thế kỷ XVIII, tạo điều kiện cho sự bùng nổ của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ nhất. Nguyên lý của nhà máy nhiệt điện là đốt than đá, dầu, gas, khí hoá lỏng đun nước sôi lên bốc hơi gây áp lực lớn làm quay Dynamo phát ra điện. Đó là một quá trình biến hoávật lý từ nhiệt năng đến cơ năng,động năng rồi điện năng. Nguyên liệu chủ yếu dùng năng lượng than đá, vì nó rẻ tiền dễ khai thác. Năng lượng dầu, gas, khí hoá lỏng đắt tiền vì qua quá trình chế biến phức tạp. Nhà máy nhiệt điện dùng nguyên liệu than đá đặc biệt gây ô nhiễm môi trường sinh thái, gây hiệu ứng nhà kính nghiêm trọng, bị nhân dân nhiều nước phàn đối, nên mức độ đầu tư bị giảm dần. Ngay tại Trung Quốc, Ấn Độ là nước phát thải nhiều khí carbon, oxyt lưu huỳnh độc hại nhiều nhất, nên Trung Quốc cho phép xây dựng nhà máy điện than tạo ra công suất dưới 5GW vào năm 2018, so với 184GW năm 2015. Ấn Độ cho phép nhà máy có công suất ít hơn 3GW vào năm 2018, so với 39GW năm 2010.
1.3- Năng lượng hạt nhân là dùng năng lượng phóng xạUranium. Nhà máy điện hạt nhân đầu tiên trên thế giới ra đời vào tháng 5/1950 ở gần làng Obninsk, tỉnh Kaluga (Liên Xô) có công suất 5 MW được hoà vào mạng lưới điện quốc gia ngày 27/6/1954. Hiện nay nhà máy điện hạt nhân lớn nhất thế giới là nhà máy điện Kashiwazaki-Kariwa, tỉnh Niigata, Nhật Bản, vận hành năm 2008. Người ta đưa vào vận hành 5 lò phản ứng nước sôi (BWR) và 2 lò phản ứng nước sôi tiên tiến (ABWR) tổng công suất là 8.210GW. Năng lượng nguyên tử mất an toàn từ khi tuyển Uranium đến khi cất giấu chất thải hạt nhân, bị nhân dân nhiều nước phản đối.Sự cố nhà máy điện nguyên tử Trecnobưn ở Liên Xô năm 1986 và nhà máy điện Fukushima, Nhật bản năm 2011 là những bài học đau đớn, giết chết hàng vạn sinh linh, nên nhiều nước tuyên bố huỷ bỏ chương trình nhà máy điện hạt nhân…
2- Năng lượng mới:
2.1- Năng lượng gió:Áp lực gió được tính theo công thức P = 0,613 x V2, trong đó V là vận tốc gió theo mét trên giây (m/s). Đơn vị của áp lực gió là Newton trên mét vuông (N/m2). Năng lượng gió trục ngang do người Hồi giáo phát minh từ thế kỷ XVII ở Trung Cận Đông với cánh làm bằng lá cọ, vỏ cây, vải bố để xay ngô và bơm nước. Đến thế kỷ XIX, cối xay gió được phát triển mạnh mẽ ở Tây Âu, Bắc Mỹ. Khi máy hơi nước ra đời, tiếp đến các động cơ đốt trong xuất hiện, năng lượng gió bị quên lãng. Năm 1971-1973 do khủng hoảng dầu mỏ ở Trung Đông, năng lượng gió mới bắt đầu khởi động trở lại. Đi đầu là nước Đức trải qua nhiều thí nghiệm thăng trầm như tuabin gió lớn nhất thế giới ở Growian có 2 cánh, dài 50 m, diện tích 150 m2, nặng 13 tấn/cánh, công suất 3 MW (bị đổ năm 1985). Đến năm 1994 mới ổn định công nghệ ở Đức. Ngày nay toàn thế giới chế tạo tuabin gió 3 cánh theo kiểu Đức. Ở trang trại gió lớn của Trung Quốc, Mỹ, Đức, Anh… công bố có tuabincông suất 8 MW…Tuy nhiên tuabin gió trục ngang trên thế giới có hiệu suất rất thấp, giá thành quá đắt, rất khó thu hồi vốn, vì nó được tính toán phóng đại công suất lên nhiều lần để quảng cáo, bán hàng. Nhiều sáng chế mới về tuabin gió trục đứng muốn thay thế tuabin gió trục ngang, nhưng không thay thế được, vì hiệu suất còn thấp hơn.
2.2- Năng lượng mặt trời bao gồm bức xạ ánh sáng và nhiệt từ mặt trời.Tiềm năng năng lượng mặt trời trên trái đất rất lớn.Ước tính năng lượng mặt trời sẵn có trên mặt đất: ISC =1367 W/m2 ở góc độ trực giao, (nghĩa là lúc buổi trưa) và 684 W/m2 ở góc độ nghiêng (nghĩa là buổi sáng hay buổi chiều) (xem hình vẽ), nhưng hiện nay các tấm panel năng lượng mặt trời chưa thu được bao nhiêu. Năm 1954 thu được cao nhất 6%. Năm 1912 thu được 15%. Năm 1918 thu dược 18,7%. Như thế, hiệu suất cao nhất chưa đạt 200 W/m2. Thực tế các tấm pin năng lượng mặt trời ở ta chỉ đạt được 90 W/m2. Không biết bao giờ đạt được 25% hay 30%?
Các nước phát triển năng lượng mặt trời mạnh nhất là Đức, Trung Quốc, Mỹ, Nhật, Italia…
Việt Nam có nhiều ưu thế sử dụng năng lượng mặt trời, đang khởi công nhà máy điện mặt trời lớn nhất ở xã Bắc Phong và Lợi Hải, huyện Thuận Bắc, Ninh Thuận, công suất 204 MW, kinh phí 5.000 tỷ đồng trên diện tích gần 300 ha, đóng góp 450 triệu kWh/năm vào lưới điện quốc gia. Dự án có quy mô khổng lồ với hơn 705.000 tấm pin mặt trời được bố trí trên 7.800 hệ thống giá đỡ. Ước tính tổng khối lượng thiết bị điện lắp đặt cho dự án là hơn 60.000 tấn.
2.3- Năng lượng thuỷ triều, sóng biển, dòng hải ưu:Lâu nay nhiều nước như Bồ Đào Nha, Pháp, Anh, Ireland, Mỹ, Trung Quốc… đã xây dựng nhiều trạm thí nghiệm lớn khai thác năng lượng này tốn phí nhiều tỷ USD,thu hàng trăm kW, hàng chục MW, giá đội lên hàngtriệu USD/MW, được công bố thành công, nhưng thực tế chưa thành công. Vì nếu thắng lợi, họ đã chế tạo hàng loạt thay thế năng lượng truyền thống, bán khắp thị trường thế giới rồi.
Ở Việt Nam cũng có vài dự án khai thác năng lượng sóng biển, thuỷ triều, nhưng cũng chưa thành công, gây chán nản cho các nhà đầu tư.
Các dạng năng lượng khác như năng lượng sinh khối, sinh học, địa nhiệt, núi lửa…đang ở dạng thí nghiệm hay sản xuất nhỏ không có mặt trên thị trường thế giới.
3- Ước tính giá đầu tư mỗi MW các dạng năng lượng:
3.1- Gía đầu tư mỗi MW năng lượng thuỷ điện:
Đầu tư năng lượng thuỷ điện giá cả rất khác nhau. Đầu tư cho nhà máy thuỷ điện Hoà Bình giá 2,7 triệu USD/MW, nhưng nhà máy điện Sơn La đầu tư 1,25 triệu USD/MW,chiếm diện tích lòng hồ rộng lớn trung bình 12 ha/MW. Nếu tính gộp tất cả đền bù, nơi ăn chốn ở dân di cư, diện tích đất đai bình quân khoảng 1,8 triệu USD/MW. Nói chung các nhà máy thuỷ điện, ta nhập khẩu toàn bộ máy móc, thiết bị, nhưng lợi thế nguồn nước (nhiên liệu) không phải mua.Mỗi ngày sử dụng liên tục 24 giờ ra điện. Hiện nay ta làm chủ về quản lý, vận hành.
3.2- Giá đầu tư mỗi MW năng lượng nhiệt điện:
Năng lượng than đá đầu tư khác nhau ở những vùng khác nhau, chiếm diện tích bao nhiêu không được công bố, giá đầu tư xây dựng trung bình khoảng 1,1 triệu USD/MW. Nói chung toàn bộ thiết bị, máy móc ta nhập khẩu. Đến nỗi nhiên liệu than đá cũng phải nhập giá khá đắt khoảng 120-170 USD/tấn, mà ta năm 2015 nhập khẩu 40 triệu tấn, năm 2020 nhập 43 triệu tấn, năm 2025 nhập 57 triệu tấn, năm 2030 nhập 110 triệu tấn (số liệu trên mạng), nên giá thành đầu tư đội lên khoảng 2 triệu USD/MW. Đến năm 2030 ta mua 148 tỷ USD. Nếu cộng thêm quỹ đóng góp bảo vệ môi trường thì còn đắt hơn. Mỗi ngày ta sử dụng 24 giờ ra điện.
Năng lượng dầu, gas, khí tự nhiên hoá lỏng giá thành đầu tư xây dựng khoảng 2 triệu USD/MW, mua nhiên liệu thành 4 triệu USD/MW, nhưng hầu như phải nhập khẩu toàn bộ thiết bị máy móc, số lượng lớn nhiên liệu, vì khí gas của ta không đủ cung cấp cho các nhà mày nhiệt điện.Giá năng lượng trung bình loại này trên thế giớilà 527,5 USD/tấn. Mỗi ngày sử dụng 24 giờ ra điện.
3.3- Giá đầu tư mỗi MW năng lượng nguyên tử:
Đầu tư cho nhà máy điện nguyên tử trước đây giá 4 triệu USD/MW. Nay giá 5,6 triệu USD/MW vì bảo hiểm sinh mệnh đắt tiền hơn. Nếu xây dựng nhà máy điện nguyên tử ta phải nhập khẩu toàn bộ thiết bị, máy móc, thuê chuyên gia vận hành điều khiển, ta chưa tự chủ được. Năng lượng này dùng nhiên liệu Uranium ít, nhưng rất đắt, ta bị lệ thuộc vào nước ngoài nhiều mặt. Mỗi ngày sử dụng 24 giờ ra điện.
3.4- Giá đầu tư mỗi MW năng lượng gió:
Gió thuộc năng lượng sạch, là tài nguyên bao la, là nguồn lợi kinh tế lớn, nhưng khai thác nó không dễ. Từ năm 1960 đến nay các đơn vị quân đội, trường học, viện nghiên cứu, kỹ sư, công nhân…nước ta đã đầu tư chế tạo hàng vạn tuabin gió trục ngang theo mẫu nước ngoài, nhưng đều bị gãy cánh, gãy đuôi lái hết, không có cái nào đạt vài kW và tồn tại được vài năm. Gần đây có một số đề tài NCKH, dự án của vài trường Đại học chế tạo một vài tuabin gió copy mẫu nước ngoài, nhưng đều đứng yên tại chỗ, vì nhiều nguyên nhân về nhận thức và thực tiễn, gây lãng phí hàng chục tỷ đồng. Như vậy chỉ có cách nhập khẩu các tuabin gió tử nước ngoài.
Những năm gần đây một số nhà đầu tưlắp đặt trang trại gió ở Bình Thuận, Bạc Liêu, đảo Phú Quý, Quảng Trị…, nhập khẩu toàn bộ tuabin gió trục ngang của Đức, Đan Mạch, Mỹ…Những tuabin gió này công suất được công bố: 1,6 MW, 2,5và 3,5 MW…, ở gió tiêu chuẩn 12m/s, với giá công bố 2.200 USD/kW; mỗi tuabin giá 3,5 đến 7,5 triệu USD, chiếm trung bình diện tích 9.000 m2/tuabin. Nhưng thực tế mỗi tuabin gió chỉ đạt 120 đến 200 kW/tuabin. Như thế, công suất đã phóng đại hơn 10 lần, nên giá đích thực khoảng25.000 USD/kWhay 25 triệu USD/MWtrong thực tế(đã có số liệu tính toán cụ thể đăng trên tạp chí). Qua đó cho thấy đầu tư cho năng lượng gió nhập ngoại đắt gấp hơn 10 lần giá đầu tư cho năng lượng thuỷ điện, gấp 5 lần đầu tư năng lượng khí hoá lỏ; tuy nhiên ưu việt là không phải mua nhiên liệu gió, nhưng mỗi ngày có gió khoảng 12 giờ.
3.5- Giá đầu tư mỗi MW năng lượng mặt trời:
Đầu tư năng lượng mặt trời ở những năm 1990 giá 12.000USD/kW. Nay giá rẻ hơn nhiều. Nếu chỉ lắp đặt các tấm pin năng lượng mặt trời áp mái thi chỉ cần 750 đến 950 USD/kWhay 0,75 đến 0,95 triệu USD/MW. Hoà vào mạng lưới điện thì rẻ, nhưng không có lưới điện phải có các phụ kiện, Inverter, pin Lithium-ion, giá sẽ khoảng 2 triệu USD/MW. Ưu việt là không phải mua nhiên liệu, nhưng mỗi ngày chỉ sử dụng 5 giờ có nắng. Nhược điểm của năng lượng điện mặt trời là ban đêm, sáng sớm, chiều tối, mây mù, mùa mưa, mùa đông rất cần điện để sưởi ấm thì không có nắng. Nó lại cần diện tích quá lớn: 1,2 ha mới cho ra 1MW điện.
Qua Bảng 1 ta thấy giá đầu tư của các dạng năng lượng khác nhau, số giờ khai thác năng lượng trong ngày, trong năm khác nhau. Cùng đầu tư 1 MW, nhưng số giờ, số ngày khai thác năng lượng của thuỷ điện, nhiệt điện, điện hạt nhân gấp 2 lần năng lượng gió, gần 5 lần năng lượng mặt trời. Giá thành mua các dạng năng lượng khác nhau, thiếu công bằng về giá trị mua và bán điện. Giá năng lượng nguyên tử 2522 VNĐ/kWh không đúng, vì đầu tư cao hơn rất nhiều.
Bảng 2:Giá bán điện quốc tế ở mỗi một kWh của các dạng năng lượng
Qua Bảng 2 và Bảng 1 ta thấy số liệu giá bán điện chênh lệch nhau.Qua Bảng 2 ta thấy khai thác điện khí tự nhiên rẻ nhất. Mặt khác ta thấy có sự nghi ngờ về giá điện nguyên tử 2522 VND/kWh là quá rẻ, trong lúc đó đầu tư rất đắt: 5,6 triệu USD/MW. Năng lượng thuỷ triều không thể có 9397 VND/kWh mà hàng trăm ngàn VND/kWh, vì các công trình thí nghiệm của nhiều nước bỏ ra hàng trăm triệu, hàng tỷ USD mà khai thác chẳng được bao nhiêu năng lượng.
4- Kết luận:
Qua việc khái quát các dạng năng lượng truyền thống, năng lượng tái tạo và ước tính giá đầu tư mỗi MW các dạng năng lượng nói trên ta thấy như sau:
1- Những số liệu trên chỉ là tương đối, ước lượng giá trị đầu tư trung bình, không thể chính xác 100%, vì các dạng năng lượng khác nhau, giá đầu tư khác nhau. Ngay giá đầu tư cho thuỷ điện Hoà Bình 2,7 triệu USD/kW, trong khi đó ở điện thuỷ Sơn La 1,25 triệu USD/MW. Đầu tư năng lượng gió ở Quảng Trị thì đắt hơn ở Bạc Liêu, nhưng hiệu quả tốt hơn.Điện than, điện khí đầu tư cũng khác nhau… Giá mua và bán điện thiếu công bằng. Nói chung, đầu tư năng lượng thuỷ điện có hiệu quả nhất vì giá rẻ, ổn định điện năng. Đầu tư đắt nhất là năng lượng nguyên tử. Kém hiệu quả nhất là đầu tư cho năng lượng gió xa bờ, năng lượng mặt trời. Đắt hơn nữa là năng lượng thuỷ triều, sóng biển – chưa thể có mặt trên thị trường năng lượng. Tuabin gió nhập ngoại giá quá đắt, khó thu hồi vốn, do phóng đại công suất lên nhiều lần để bán hàng không ai để ý,không ai hay biết, vừa không ổn định điện thế, thời gian khai thác điện năng ít trong ngày, trong năm, nên dùng năng lượng tái tạo thay năng lượng truyền thống rất khó khăn, phải cần nhiều thời gian nữa để nghiên cứu,thử nghiệm…
2- Việt Nam chưa tự lực cánh sinh, chưa làm chủ được công nghệ chế tạo; máy móc, thiết bị của tất các dạng năng lượng thuỷ điện, nhiệt điện, điện gió, điện mặt trời,đều phải nhập khẩu,có cái nhập 100% (năng lượng nguyên tử cũng vậy). Nếu ta“copy”của nước ngoài, dễ bị thất bại; điển hình là chế tạo tuabin gió, khai thác năng lượng biển… gây lãng phí nhiều chục tỷ đồng. Thậm chí ta phải nhập khẩu nhiên liệu lớn, còn thuê chuyên gia vận hành, lắp đặt, sửa chữa… Năng lượng mặt trời, năng lượng gió ta chỉ mua thiết bị về lắp ráp… Hàng loạt các viện khoa học, Viện Hàn lâm KHCN VN, các Liên hiệp KHKT trung ương, các tỉnh, thành, Bộ KHCNchưa có sáng chế về năng lượng, dochưa tập hợp sức mạnh trí tuệ của các nhà khoa học trong sáng chế, sáng tạo, không chọn đúng nhân tài. Các đề tài KH chủ yếu là lý thuyết, coi thường thực tiễn, tốn kém hàng ngàn tỷ đồng nuôi cán bộ, lẽ ra phải có sáng chế mới về nhiều lĩnh vực khai thác năng lượng …
3- Nói về mục tiệu lợi nhuận về năng lượng tái tạo rất kém, vì một số hãng ở nước ngoài luôn luôn thổi phồng công suất mà ta không hay biết. Một anh bạn ở nước Đức, GS Jochen Ziska căn dặn: “Hãy giữ lấy thể chế của các bạn, đừng để cho chủ nghĩa tư bản ngấu nghiến”. Ví dụ như các tuabin gió họ công bố 1,6 MW, 2,5 MW, 3,5 MW… tính tiền 2300 USD/kW, nhưng thực tế mỗi tuabin gió ấy chỉ đạt 120 đến 200 kW ở tốc độ gió chuẩn quốc tế 12 m/s, nên mỗi kW đã phóng đại lên 25.000 USD/kW. Do đó nhiều dự ánta bị thua lỗ hàng ngàn tỷ đồng (!). Đã có nhà khoa học phát hiện điều này từ năm 1980, bộc lộ năm 2006, nhưng nhiều nhà khoa học Việt Nam vẫn chưa tin, Một số cơ quan khoa học, trường đại học…nhiều năm qua còn lúng túng, chưa đánh giá chính xác nội dung, bác bỏ hay ủng hộ…
4- Nói về mục tiêu phát triển năng lượng bền vững, năng lượng xanh thân thiện với môi trường, bảo vệ môi trường, thay thế năng lượng truyền thống thì không mấy kết quả, nặng về lý thuyết. Có rất ít sáng chế cụ thể về phát triển năng lượng bền vững.
5- Kiến nghị của tác giả:
Hoan nghênh Chính phủ sáng suốt không để nước ngoài đấu thầu đường sắt, đường cao tốc Bắc-Nam, không để tiền của ta chạy ra nước ngoài, hạn chế nước ngoài biến nước ta thành thị trường tiêu thụ của họ. Trong lĩnh vực năng lượng tái tạo, chúng ta không nến nhập khẩu toàn bộ máy móc, phương tiện, nguyên liệu 100% của nước ngoài, không nên lệ thuộc vào nước ngoài, sùng bái ngoại, mà phải tự thân vận động, phát huy tiềm năng trí tuệ của toàn dân tộc,tự nội địa hoá sản phẩm, dùng nguyên liệu và con người của ta để làm ra sản phẩm phục vụ lợi ích cho ta.
Đối với năng lượng gió, chúng ta đã có sáng chế 9561 rất khác biệt nước ngoài, giá đầu tư rẻ gấp hơn 10 lần tuabin gió nhập ngoại ở Bình Thuận, Bạc Liêu…
Đối với năng lượng thuỷ triều, sóng biển, dòng hảilưu, chúng ta có tiềm năng vô tận, là năng lượng sạch, là nguồn lợi kinh tế to lớn. Chúng ta học tập nước ngoài nhưng không nên chép nguyên xi nước ngoài, vì những giải pháp của họ rất đắt tiền, không đưa lại hiệu quả kinh tế. Ta nên tập trung nghiên cứu áp dụngmột vài sáng chế mới về khai thác năng lượng thuỷ triều, dòng hải lưu, sóng biển, vừa khai thác năng lượng, vừa chống sạt lở bờ biển nghiêm trọng./.
Để lại một phản hồi