So với các phương pháp phát điện khác, phát điện bằng năng lượng gió có những ưu và nhược điểm gì?

Trong bối cảnh toàn cầu đang nỗ lực hướng tới mục tiêu "kép carbon", điện gió, một trong những đại diện cốt lõi của năng lượng sạch, đang dần trở thành một lực lượng quan trọng trong cơ cấu năng lượng. Tuy nhiên, nó vẫn chưa hoàn hảo. So với các phương pháp sản xuất điện truyền thống hoặc mới như nhiệt điện, điện hạt nhân và điện mặt trời, điện gió vừa có những ưu điểm không thể thay thế vừa có những nhược điểm không thể tránh khỏi. Hôm nay, chúng ta hãy cùng xem xét một cách toàn diện về "tính kép" của điện gió.
1、 Ưu điểm cốt lõi của việc sản xuất điện gió: Tại sao nó có thể trở thành trụ cột của năng lượng sạch?

1. Sạch sẽ không phát thải carbon, bảo vệ lợi ích sinh thái

Đây là ưu điểm nổi bật nhất của sản xuất điện gió. Khác với việc đốt than và khí tự nhiên trong sản xuất điện nhiệt, vốn tạo ra một lượng lớn các chất ô nhiễm như carbon dioxide và sulfur dioxide, bản chất của sản xuất điện gió là "thu năng lượng động học của gió". Toàn bộ quá trình sản xuất điện không tiêu thụ bất kỳ nhiên liệu hóa thạch nào, cũng không thải ra chất ô nhiễm hay khí nhà kính. Cho dù là giảm ô nhiễm không khí, giảm thiểu hiệu ứng nhà kính hay giúp đạt được mục tiêu "carbon kép", sản xuất điện gió có thể được coi là "người tiên phong về môi trường", và các đặc tính sạch của nó vượt trội so với các phương pháp sản xuất điện truyền thống như nhiệt điện.

2. Tài nguyên tái tạo, không lo cạn kiệt

Năng lượng gió xuất phát từ chuyển động tuần hoàn của khí quyển Trái Đất, và nguồn năng lượng của sự tuần hoàn khí quyển là năng lượng mặt trời. Chừng nào Mặt Trời còn tồn tại và Trái Đất còn khí quyển, năng lượng gió sẽ tiếp tục chảy liên tục, thuộc về nguồn năng lượng tái tạo "vô tận". Mặt khác, than đá và dầu mỏ, vốn là nguồn năng lượng chính của nhiệt điện, và uranium, vốn là nguồn năng lượng chính của điện hạt nhân, đều là những nguồn tài nguyên không tái tạo, sẽ dần cạn kiệt do khai thác và sử dụng, và đối mặt với nguy cơ thiếu hụt tài nguyên về lâu dài. Sản xuất điện gió không phải đối mặt với những lo ngại này và có thể đạt được nguồn cung cấp năng lượng ổn định lâu dài.

3. Chi phí hoạt động dài hạn thấp và lợi ích kinh tế ổn định

Cấu trúc chi phí của sản xuất điện gió rất độc đáo: các chi phí chính tập trung vào giai đoạn đầu - sản xuất thiết bị, vận chuyển, lắp đặt và xây dựng cơ sở hạ tầng của các trang trại gió (như đường xá và móng). Khi các đơn vị chính thức đi vào hoạt động, các chi phí tiếp theo trở nên rất thấp. Vì không cần mua nhiên liệu nên cần phải bảo trì và sửa chữa thường xuyên để duy trì hoạt động bình thường của đơn vị. Ngược lại, nhiệt điện đòi hỏi phải đầu tư liên tục một lượng tiền lớn để mua than và khí đốt tự nhiên, và chi phí của nó bị ảnh hưởng rất lớn bởi sự biến động của giá năng lượng quốc tế; Sự suy giảm của các thành phần phát điện quang điện cũng có thể dẫn đến giảm nhẹ trong sản lượng điện dài hạn, trong khi tuổi thọ của tua-bin gió có thể đạt tới 20-25 năm. Về lâu dài, thu nhập ổn định và lợi ích kinh tế dần trở nên nổi bật.

4. Sử dụng đất linh hoạt mà không cạnh tranh với các nguồn tài nguyên cốt lõi

Việc lựa chọn địa điểm xây dựng các trang trại gió rất linh hoạt, hầu hết đều nằm ở vùng đất hoang, đồng cỏ, sa mạc Gobi, bãi bồi ven biển và các khu vực khác có mật độ dân số thấp và tỷ lệ sử dụng đất thấp. Quan trọng hơn, khoảng cách giữa các tuabin gió tương đối lớn, giúp tránh lãng phí đất trống - chúng có thể được sử dụng để phát triển nông nghiệp, chăn nuôi, và thậm chí lắp đặt các tấm pin quang điện, đạt được "tính bổ sung cho chăn nuôi bằng gió", "tính bổ sung cho nông nghiệp bằng gió" và "tính bổ sung cho điện mặt trời bằng gió". Mô hình sử dụng đất linh hoạt này không chỉ không chiếm dụng đất canh tác cốt lõi và đất xây dựng đô thị, mà còn có thể khai thác các nguồn tài nguyên đất trống ở vùng sâu vùng xa, điều mà các phương pháp phát điện tập trung như nhiệt điện và điện hạt nhân khó có thể đạt được.

2、 Những nhược điểm chính của việc phát điện bằng sức gió: Những vấn đề nào hạn chế sự phổ biến của nó?

1. Độ ổn định kém, phụ thuộc vào "tính khí" của năng lượng gió

Đặc điểm lớn nhất của năng lượng gió là "tính không ổn định" - tốc độ gió biến động mạnh theo mùa, thời tiết và sự thay đổi ngày đêm, đôi khi gió lặng và cánh quạt hầu như không quay, dẫn đến sản lượng điện giảm đột ngột; đôi khi gió mạnh, để bảo vệ an toàn cho tổ máy, cần phải dừng hoạt động để trú ẩn. Tính "không ổn định" này khiến việc phát điện gió không thể liên tục và ổn định như nhiệt điện và hạt nhân, gây khó khăn cho việc đáp ứng yêu cầu về tính ổn định của lưới điện. Đây cũng là lý do tại sao phát điện gió phải được kết hợp với các phương pháp phát điện khác hoặc dựa vào công nghệ lưu trữ năng lượng để khắc phục những hạn chế của nó.

2. Hạn chế địa lý nghiêm trọng và chi phí truyền tải cao

Tài nguyên gió chất lượng cao chủ yếu tập trung ở các vùng xa xôi, như đồng cỏ nội địa, vùng núi và vùng ven biển. Những nơi này thường cách xa các trung tâm phụ tải điện như thành phố và khu công nghiệp. Sau khi sản xuất điện, cần phải xây dựng đường dây cao thế dài để cung cấp điện cho người sử dụng. Điều này không chỉ làm tăng đáng kể đầu tư cơ sở hạ tầng mà còn gây ra một số tổn thất điện năng trong quá trình truyền tải, làm tăng tổng chi phí sử dụng năng lượng. Nhiệt điện và điện hạt nhân thường có thể được xây dựng gần các trung tâm phụ tải hoặc khu vực thuận tiện cho việc vận chuyển nhiên liệu, và áp lực truyền tải thấp hơn nhiều so với phát điện gió.

3. Tác động đến môi trường sinh thái không thể bỏ qua

Mặc dù sản xuất điện gió sạch, nhưng nó không hoàn toàn vô hại đối với môi trường. Việc quay của cánh quạt trong các trang trại gió lớn có thể cản trở đường di cư của chim, thậm chí gây ra va chạm và thương tích cho chim, ảnh hưởng đến cân bằng sinh thái của các khu vực địa phương; việc quay của cánh quạt và hoạt động của tổ máy cũng có thể tạo ra một số tiếng ồn nhất định, về lâu dài có thể ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống của cư dân xung quanh; việc xây dựng và vận hành các trang trại gió ven biển cũng có thể gây ra những xáo trộn nhỏ đối với hệ sinh thái biển và nguồn lợi thủy sản trong khu vực. Ngược lại, tác động sinh thái của điện hạt nhân và nhiệt điện tập trung vào khí thải ô nhiễm hoặc rủi ro an toàn hạt nhân, trong khi tác động sinh thái của điện gió thiên về sinh vật địa phương và cuộc sống của cư dân nhiều hơn.

4. Đầu tư ban đầu cao và thời gian hoàn vốn dài

"Ngưỡng cao" cho sản xuất điện gió nằm ở chi phí đầu tư ban đầu - chi phí sản xuất, vận chuyển và lắp đặt một tua-bin gió lớn rất cao, cùng với các dự án hỗ trợ như xây dựng đường bộ, đổ móng và lắp đặt đường dây truyền tải cho trang trại gió. Quy mô đầu tư ban đầu của toàn bộ dự án rất lớn. Hơn nữa, thời gian xây dựng trang trại gió tương đối dài, thường mất vài năm từ khâu lựa chọn địa điểm, quy hoạch, phê duyệt đến hoàn thành và vận hành. Điều này dẫn đến thời gian hoàn vốn đầu tư cho sản xuất điện gió lên đến hơn 10 năm, dài hơn nhiều so với sản xuất điện nhiệt, đòi hỏi năng lực tài chính và khả năng chịu rủi ro cao từ các đơn vị đầu tư.

Tóm tắt: Tương lai của ngành điện gió đang tiến triển theo hướng "làm nổi bật điểm mạnh và tránh điểm yếu"

Ưu điểm của việc sản xuất điện gió nằm ở tính sạch, khả năng tái tạo và tính kinh tế lâu dài, khiến nó trở thành lựa chọn chủ chốt để giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu và tối ưu hóa cơ cấu năng lượng. Nhược điểm tập trung ở tính ổn định, hạn chế về địa lý và đầu tư giai đoạn đầu, cần được khắc phục dần thông qua tiến bộ công nghệ và hỗ trợ chính sách. Với sự phát triển của công nghệ lưu trữ năng lượng (như lưu trữ pin lithium và lưu trữ bơm), việc nâng cấp hệ thống lưới điện thông minh và cải thiện hiệu suất tua bin gió, vấn đề bất ổn định của việc sản xuất điện gió đang được giảm bớt. Sự phát triển của điện gió ngoài khơi và sự hoàn thiện của công nghệ truyền tải điện siêu cao áp đường dài cũng đang vượt qua những hạn chế về địa lý.

Trong tương lai, điện gió sẽ không còn là lựa chọn năng lượng duy nhất, mà sẽ bổ sung cho nhiệt điện, điện hạt nhân, quang điện, lưu trữ năng lượng, và đóng vai trò ngày càng quan trọng trong hệ thống năng lượng sạch. Nó không chỉ tận dụng những lợi thế cốt lõi về bảo vệ môi trường và khả năng tái tạo, mà còn khắc phục những hạn chế nhờ đổi mới công nghệ, mang đến cho nhân loại nguồn cung cấp điện ổn định, tiết kiệm và bền vững hơn.