CÁC XU THẾ VỀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN GIÓ NGOÀI KHƠI - PHẦN 2

Phần 2: Xu thế công nghệ tuabin gió ngoài khơi

Tiếp tục tăng công suất sẽ là xu thế công nghệ toàn cầu của tuabin gió ngoài khơi trong giai đoạn tiếp theo. Bởi vì không bị giới hạn do vấn đề vận chuyển giống như trên đất liền đã cho phép tuabin gió ngoài khơi có kích thước lớn hơn. Việc sử dụng gam công suất lớn nhất trên một dự án có tổng công suất nhất định sẽ làm giảm số lượng tuabin gió được lắp đặt, điều này làm giảm chi phí vốn CAPEX và chi phí vận hành OPEX trên một MW cơ sở.

Hình 1: Trang trại điện gió ngoài khơi

Các nhà sản xuất gốc (OEM) đang cạnh tranh để tăng công suất (tăng kích thước) tuabin gió nhằm đáp ứng nhu cầu của thị trường. Siemens Gamesa Renewable, Vestas, General Electric (GE) hay Mingyang…gần đây đã công bố các gam công suất mới trong dải từ 12÷16MW và sẽ đưa vào vận hành thương mại từ năm 2022 đến năm 2024. Bảng 1 thống kê các gam máy lớn nhất được các hãng OEM công bố trong thời gian gần đây:

Bảng 1: Các tuabin gió lớn nhất được công bố cho giai đoạn đến 2025

Nguồn: Công bố của các hãng sản xuất tuabin gió dự kiến trong giai đoạn đến 2025 ⁽³⁾

Hình 2 cho thấy xu hướng lịch sử của việc nâng cấp tuabin gió ngoài khơi đến năm 2025. Hình này trình bày dữ liệu về công suất trung bình của tuabin gió ngoài khơi có trọng số toàn cầu, chiều cao của hubheight và đường kính rôto (đường kính cánh) theo thời gian, với các giá trị cho năm 2020 được chỉ ra trong khu vực ô màu xám. Công suất tuabin gió trung bình sẽ tiếp tục tăng lên và đạt mức xấp xỉ 12MW vào năm 2025.

Hình 2: Xu hướng phát triển của tuabin gió ngoài khơi toàn cầu đến năm 2025

Nguồn: Offshore Wind Market Report – 2021 Edition
 

Về mặt lý thuyết, sản lượng điện tính toán tăng tương ứng theo đường kính cánh tuabin gió (tăng diện tích quét), do đó muốn tăng công suất tuabin gió cần tăng đường kính cánh mà vẫn đảm bảo các yếu tố về tải trọng và lực tác động. Các hãng OEM đều muốn tăng đường kính cánh >200m cho các tuabin gió mới của mình. Chiều cao hub-height cũng tăng tương ứng với đường kính cánh để duy trì khoảng cách 25÷30m giữa đầu cánh quạt và mặt nước, chiều cao hub height được dự kiến khoảng từ 120÷140m.

Thời gian để các hãng chuyển từ giai đoạn công bố sang giai đoạn vận hành thương mại trung bình là 4 năm cho các thị trường trên toàn cầu. Sự khác biệt giữa đường xu hướng nguyên mẫu tuabin gió khu vực Châu Âu và đường xu hướng cho nguyên mẫu tuabin gió khu vực châu Á chỉ ra rằng các nguyên mẫu ở châu Á có công suất thấp hơn khoảng 20% ‒25% so với các hãng ở Châu Âu vào năm 2020 (Hình 3). Điều này cũng giải thích lý do đường xu hướng trung bình toàn cầu tại Hình 2 sụt giảm vào các năm 2021 và 2026 khi mà các dự án điện gió ngoài khơi tại Châu Á với gam công suất thấp hơn được đưa vào vận hành.

Hình 3: Xu hướng phát triển tuabin gió ngoài khơi toàn cầu đến năm 2025

Nguồn: Offshore Wind Market Report – 2021 Edition
 

Dự báo của GWEC cũng cho thấy xu thế tăng công suất tuabin gió ngoài khơi một cách mạnh mẽ cho giai đoạn đến 2025. Gam máy phổ biến dự kiến từ 15÷17MW cho năm 2025

Hình 4: Xu hướng nâng cấp tuabin gió ngoài khơi toàn cầu đến năm 2025

Nguồn: GWEC Market Intelligence, July 2021 
 

Tua bin gió lớn nhất hiện đang hoạt động trên thế giới là nguyên mẫu GE Haliade-X ở Rotterdam, đã được nâng công suất lên 13 MW bằng cách tăng công suất máy phát và hệ thống truyền động (GE 2020).

Việc tăng công suất cho phép tuabin gió tạo ra nhiều năng lượng hơn và giúp ích cho tính kinh tế của nhà máy điện gió, nhưng các nhà phát triển phải xem xét cẩn thận khả năng tăng tải trọng mỏi và giảm tuổi thọ thiết kế.

Hình 4 và Hình 5 minh họa thị phần sản xuất tuabin gió của các hãng OEM cho các dự án đang vận hành và các dự án đã công bố tương ứng.

Hình 4: Tổng công suất tuabin gió đang vận hành từ các nhà sản xuất OEM

Nguồn: Offshore Wind Market Report – 2021 Edition

Hình 5: Tổng công suất tuabin gió đã công bố từ các nhà sản xuất OEM (bao gồm các dự án tương lai)

Nguồn: Offshore Wind Market Report – 2021 Edition
 

Siemens Gamesa tiếp tục là nhà sản xuất tuabin gió ngoài khơi thống lĩnh thị trường, với 55% thị phần, nhưng dữ liệu cho thấy thị phần của họ trong các dự án tương lai sẽ giảm xuống 43% do Vestas, GE và OEM Trung Quốc giành được thị phần.

Bên cạnh việc tăng công suất tuabin gió, một xu thế mới mang tính bền vững về môi trường cũng đang được các hãng OEM thúc đẩy, khi mà xuất hiện ngày càng nhiều các dự án sẽ hết niên hạn sử dụng trong những năm tới (đã vận hành ~20 năm), vấn đề tài chế tuabin gió đang được xem xét một cách nghiêm túc. Mặc dù tháp và kết cấu phụ bằng thép và các thành phần kim loại hoặc nhựa khác có thể được tái chế bằng các phương pháp thông thường, nhưng các cánh quạt composite khó tái chế hơn. Nhiều hãng lớn như: Vestas đã công bố mục tiêu sản xuất tuabin gió không chất thải vào năm 2040 (Eksstrand 2020), Ørsted (một thành viên của DecomBlades) đã cam kết tái sử dụng, tái chế hoặc phục hồi tất cả các cánh quạt đã ngừng hoạt động từ các nhà máy điện gió của mình (Ørsted 2021).

Tại Việt Nam, các dự án điện gió ngoài khơi đều đang ở giai đoạn phát triển dự án, chưa có dự án nào được xây dựng ở thời điểm 2021 (không tính các dự án điện gió gần bờ). Tuy nhiên với thực tế đã triển khai các dự án điện gió trên bờ và gần bờ, thì xu thế phát triển cho tuabin gió ngoài khơi tại Việt Nam sẽ theo kịp với thế giới, hoặc ít nhất là tương tự với Trung Quốc. Các gam công suất mới nhất đã thương mại của các hãng tuabin gió nổi tiếng kể trên đều đã được sử dụng tại Việt Nam (gam máy 3÷5MW) trong các dự án trên bờ và gần bờ. Do đó, việc xuất hiện các tuabin gió ngoài khơi có công suất lớn 8÷15MW, đường kính cánh ≥200m trong giai đoạn đến 2025 sẽ là xu thế. Các nhà sản xuất OEM sẽ xem xét đến đặt điểm gió tại Việt Nam và có những điều chỉnh phù hợp sao cho hiệu quả nhất về kỹ thuật – kinh tế và thân thiện hơn với môi trường.

Tài liệu tham khảo:

(1): Global Offshore Wind Report 2021 – GWEC

(2): Offshore Wind Technical Potential in Vietnam – WB-ESMAP – March 2020

(3): https://www.ge.com; https://www.siemensgamesa.com;

https://www.windpowermonthly.com; https://www.vestas.com; https://www.goldwind.com; https://www.offshorewind.biz;