KS. Lê Hữu Quý
PGĐ Ban Kỹ thuật Xây dựng - VATEC
Email: quy.lh@vatec.vn
Cùng với sự phát triển về công nghệ turbine và sự gia tăng quy mô của các dự án điện gió ngoài khơi trong thời gian qua, đặc biệt là trong bối cảnh nhiều quốc gia cam kết Net Zero vào năm 2050 (NZE2050). Việc nghiên cứu và phát triển các giải pháp móng phù hợp với thiết bị, độ sâu nước và các điều kiện môi trường biển cũng đang phát triển mạnh mẽ.
1. Hiện trạng áp dụng các giải pháp móng cho điện gió ngoài khơi (Offshore Wind):
Tùy thuộc vào độ sâu của đáy biển, điều kiện môi trường và địa chất, các giải pháp nền móng khác nhau có thể được sử dụng:
- Kết cấu dựa trên trọng lực (Gravity-based structure): Kết cấu có chân đế làm bằng bê tông cốt thép hoặc bê tông dự ứng lực để đảm bảo sự ổn định, ở giữa thông thường là trụ thép để liên kết với tháp tuabin. Chiều rộng chân đế có thể được điều chỉnh để phù hợp với điều kiện thực tế của đất. Giải pháp móng trọng lực có thể áp dụng đối với chiều sâu mực nước lên đến 30m.
- Móng Monopile : Là một thiết kế đơn giản chỉ gồm một cọc thép có đường kính lớn được xuyên vào đất với chiều dài nhất định và một kết cấu trung gian để liên kết với tháp tuabin. Giải pháp móng monopile có thể áp dụng với chiều sâu mực nước dưới 35m.
- Hệ Tripod : Cấu tạo ba chân làm bằng các ống thép hình trụ. Trục thép trung tâm dùng để liên kết tháp tuabin gió. Chiều rộng đế và chiều sâu xuyên cọc có thể được điều chỉnh để phù hợp với điều kiện môi trường và đất thực tế. Giải pháp móng Tripod có thể áp dụng ở độ sâu mực nước lên đến 50m.
- Hệ giàn thép Jacket : Cấu trúc thường được sử dụng trong lĩnh vực dầu khí nhưng được tối ưu hóa cho các dự án điện gió ngoài khơi. Kết cấu gồm ba hoặc bốn chân, liên kết với hệ giằng làm bằng thép ống và được neo vào đất thông qua các cọc với chiều dài nhất định. Giải pháp móng Jacket có thể áp dụng ở độ sâu mực nước lên đến 60m. (Xem Hình 1. Các kết cấu móng cố định)
- Dạng nổi : Kết cấu hỗ trợ nổi bao gồm một bệ nổi và một hệ thống neo của bệ. Giải pháp móng dạng nổi được nghiên cứu để áp dụng ở các vị trí có độ sâu lớn hơn 60m. (Xem Hình 2. Các kết cấu móng dạng nổi)
Hình 1: Các kết cấu móng cố định
Hình 2: Các kết cấu móng dạng nổi
Tính đến cuối năm 2020 với tất cả các dự án điện gió ngoài khơi đã lắp đặt trên thế giới, móng Monopiles là loại móng được sử dụng nhiều nhất, chiếm 74,8% tổng thị trường. Kế tiếp là phương án móng Jacket, chiếm 10,8% (hình 3)
Hình 3: Kết cấu móng sử dụng cho dự án điện gió ngoài khơi đã vận hành
Tại Việt Nam, phần lớn các dự án đã COD trên biển là điện gió gần bờ (Nearshore Wind) sử dụng giải pháp móng cọc đài cao (cọc sử dụng có thể là loại bê tông ly tâm ứng lực hoặc cọc thép) để phù hợp với các điều kiện khu vực bãi bồi ở miền Tây Nam bộ (mực nước nông, địa chất yếu, chế độ hải văn thay đổi) và điều kiện công nghệ thi công trong nước.
2. Xu hướng lựa chọn phương án móng cho điện gió ngoài khơi (Offshore Wind)
Với sự chuyển dịch vị trí xây dựng dự án điện gió ngày càng xa bờ, độ sâu mực nước ngày càng tăng thì việc lựa chọn phương án móng cũng phải thay đổi để phù hợp với xu thế:
- Trên thế giới, theo dự báo của các chuyên gia thì giải pháp móng Monopile và Jacket vẫn là 2 phương án được áp dụng phổ biến. Tuy nhiên, móng Jacket sẽ dần chiếm ưu thế với 21,5% (16.012MW/74.317MW) thị trường trong tương lai (hình 4)
Hình 4: Kết cấu móng dự báo sử dụng cho dự án điện gió ngoài khơi trong tương lai
- Tại Việt Nam, các chuyên gia cũng dự báo các phương án móng như Monopile, Tripod, Jacket sẽ được nghiên cứu và triển khai áp dụng trong thời gian tới đối với các dự án điện gió ngoài khơi (Offshore Wind).
3. Nhận xét:
Có thể thấy, với mục tiêu NZE2050 thì điện gió nói chung và điện gió ngoài khơi (Offshore Wind) nói riêng sẽ là nguồn năng lượng được kỳ vọng phát triển, đóng góp nhiều trong tương lai. Để đáp ứng kỳ vọng đó, điện gió ngoài khơi cần phát triển cả về công nghệ Turbine và giải pháp móng phù hợp.
Đối với Việt Nam, mặc dù có tiềm năng lớn, tuy nhiên việc phát triển nguồn năng lượng gió ngoài khơi (Offshore Wind) đang gặp nhiều thách thức. Trong đó, thách thức lớn nhất là cần có cơ chế, chính sách phù hợp và ổn định; lựa chọn chủ đầu tư có năng lực về tài chính, kinh nghiệm đầu tư; lựa chọn nhà thầu có kinh nghiệm về quản lý và công nghệ thi công trên biển; các đơn vị tư vấn cần am hiểu về giải pháp móng điện gió ngoài khơi, đảm bảo giải pháp móng chịu được ảnh hưởng của tải thiết bị dưới các điều kiện về khí tượng, hải văn, địa chất,…trên biển./.
Tài liệu tham khảo:
(1): https://www.offshorewind.biz;
(2):https://www.windpowerengineering.com/comparing-offshore-wind-turbine-foundations/;
(3): https://tapchixaydung.vn;
(4): https://tapchicongthuong.vn;
(5): Offshore Wind Market Report: 2021 Edition – Office of Energy Efficiency &
Renewable Energy, US.
