Avantis đưa công nghệ điện gió hiện đại đến Việt Nam

Avantis - nhà sản xuất turbin điện gió hiện đại của Đức, đang có kế hoạch phát triển tập trung vào thị trường châu Á, trong đó có Việt Nam. Trụ sở chính của AVANTIS đặt tại thành phố Hamburg, nước Đức. Công ty có các văn phòng đại diện tại Melbourne (Úc), Winters (Mỹ), Hongkong và TP. Hồ Chí Minh.

Avantis đã đánh giá được khả năng phát triển cao về năng lượng gió tại Việt Nam từ lâu, trước cả khi Nhà nước Việt Nam có quyết định về giá điện và việc hỗ trợ giá điện năng lượng sạch (Feed in Tariff - FIT).

Avantis là nơi chuyên chế tạo turbin điện gió theo công nghệ truyền động trực tiếp, không dùng hộp số và mong muốn phát triển loại turbin này tại Việt Nam.

Avantis đã đăng ký toàn cầu nhiều bằng sáng chế, tập trung vào máy phát điện nam châm vĩnh cửu không dùng hộp số (Permanent Magnet Generator - PMG) với công suất thiết kế là 2,5MW.

Để thực hiện những dự án điện gió tại Việt Nam, Avantis chủ trương bám sát thị trường nội địa và ký hợp đồng với các công ty trong nước để sản xuất thân trụ, thực hiện quy trình vận chuyển và xây dựng cơ sở hạ tầng.

Hiện tại, Avantis đã có sẵn những dự án điện gió công suất 110MW và turbin sẽ được giao hàng ngay trong năm nay và năm sau.

Avantis không chỉ chuyển nhượng công nghệ turbin điện gió, mà còn hỗ trợ từng bước trong việc xây dựng kế hoạch, chẳng hạn dự toán điện năng sản xuất, tính thời gian hoàn vốn và những yêu cầu kỹ thuật khác.

Ông Ralf Breuer - Tổng giám đốc điều hành của Avantis cho biết: “Chúng tôi đang hợp tác và chuyển giao kinh nghiệm về lĩnh vực điện gió với Việt Nam với tốc độ cao” và bằng chứng là việc hỗ trợ Việt Nam trong những công trình điện gió dọc bờ biển để năng lượng gió trở thành nguồn điện sạch của Việt Nam.

Turbin điện gió chế tạo theo công nghệ không sử dụng hộp số

Nhà đầu tư nào cũng muốn chọn lựa những công nghệ tiên tiến, nhưng cần dựa trên những chuẩn mực nào để so sánh giá trị kinh tế của các dự án công nghệ mới đây?

Trong công nghiệp điện gió, thông tin về công nghệ, về kỹ thuật còn hạn chế, đó là chưa kể đến những yếu tố quan trọng khác như địa hình, cơ sở hạ tầng, tiềm năng gió tại khu vực có dự án cần phải được khảo sát kỹ.

Trong lĩnh vực điện gió tồn tại hai công nghệ khác biệt. Cho đến nay, phần lớn những turbin được lắp đặt trên thế giới sử dụng hộp số để nâng số vòng quay của cánh quạt lên cao rồi truyền đến máy phát điện.

Công nghệ này vì thế cần hộp số với nhiều chi tiết cơ khí hoạt động với tốc độ cao nên việc bảo trì phải thường xuyên, hộp số dễ gặp trục trặc (thường là ổ bi dễ bị hỏng) vì trục quay bị cong do trọng lượng của hệ thống cánh quạt khá lớn và còn do một yếu tố khác là tốc độ gió luôn thay đổi.

Phần lớn những turbin dùng hộp số thường phải thay hộp số sau khoảng năm, bảy năm hoạt động. Ngoài ra, để giảm lực ma sát và giảm nhiệt, hộp số phải hoạt động trong dầu và dầu phải được thay theo một chu kỳ nhất định.

Yêu cầu đó dẫn đến đòi hỏi phải bảo trì thường xuyên và tốn thời gian, khi đó turbin phải ngưng hoạt động, không tạo được điện. Vì hộp số và máy phát điện hoạt động với tốc độ cao nên tiếng ồn phát sinh cũng lớn, kết quả là loại turbin này không thể lắp đặt ở gần khu dân cư.

Trong turbin điện gió hiện đại, hộp số và máy phát điện thông thường được thay thế bằng những mảng nam châm quay vòng nhờ cơ năng của hệ thống cánh quạt. Theo nguyên tắc hoạt động đơn giản đó, máy phát điện làm việc với tốc độ thấp nhưng nguồn điện năng sản xuất được lại cao.

Những ưu điểm cơ bản khác của máy phát điện dùng nam châm quay vòng là không cần bôi trơn bằng dầu, thời gian bảo trì ngắn, số lần bảo trì trong quá trình hoạt động cũng ít đi, độ bền cao và tiếng ồn cũng thấp.

Nhờ những ưu điểm ấy, khả năng sản xuất điện, hiệu quả hoạt động, doanh thu, lợi nhuận và thời gian hoàn vốn của turbin dùng nam châm quay vòng đều cao hơn loại turbin sử dụng hộp số khá nhiều.

Tiềm năng gió. Tiêu chuẩn lớp gió và lớp xáo động gió

Turbin điện gió dù có được thiết kế với công suất cao, nhưng nếu lắp đặt ở vị trí không phù hợp thì chỉ cho hiệu quả thấp, không kinh tế. Vì thế, trong công nghiệp điện gió, điều cơ bản và quan trọng nhất là chọn được địa điểm xây dựng trang trại điện gió ở nơi có tiềm năng gió phù hợp.

Để hiểu được vai trò quan trọng của tiềm năng gió, trước tiên cần lưu ý là cơ năng gió không tăng theo cấp số cộng mà theo cấp số nhân, tức là khi luồng gió tăng gấp đôi thì năng lượng điện thu được sẽ cao gấp đến tám lần.

Tiêu chuẩn lớp gió của turbin và sự xáo động gió được định nghĩa theo từng vùng theo quy định của Ủy ban Kỹ thuật điện Quốc tế (International Electrotechnical Commission - IEC). Tiêu chuẩn lớp gió của turbin và lớp xáo động gió được phân loại theo bảng dưới đây:

Từ những tiêu chuẩn trên, turbin điện gió cần có bề mặt đón gió rộng, vì thế chiều dài cánh quạt phải lớn, nhưng turbin vẫn phải đứng vững và không bị trục trặc khi tốc độ gió lên quá cao, kể cả khi có bão.

Đánh giá tiềm năng gió và hạ tầng cơ sở của địa điểm xây dựng trang trại điện gió

Vẫn biết hiệu suất và chỉ số nội hoàn (Interal rate of Return - IRR) là những thông số quan trọng của một dự án đầu tư, song trong sản xuất điện gió còn có thêm những yếu tố đặc biệt khác có vai trò không thua kém.

Đó là đánh giá chính xác tiềm năng gió và lựa chọn đúng địa điểm xây dựng trang trại điện gió. Thông thường, việc đánh giá tiềm năng gió dựa trên dữ liệu gió trung bình đo được từ cột đo gió tại địa điểm xây dựng dự án ít nhất là trong suốt một năm.

Dữ liệu gió thường được đưa vào những phần mềm chuyên ngành để mô phỏng tốc độ gió, hướng gió, sự xáo động gió trên diện tích lắp đặt turbin để từ đó chọn được loại turbin với lớp tiêu chuẩn phù hợp.

Khi có đủ những thông số kỹ thuật của turbin, dữ liệu về tốc độ và hướng gió cũng như địa hình là có thể dự toán được tương đối chính xác sản lượng điện hằng năm.

Điện năng được sản xuất từ trang trại điện gió sẽ được đưa đến người tiêu dùng. Vì thế việc chất lượng điện sản xuất và việc kết nối vào mạng lưới điện quốc gia cũng là những yếu tố quan trọng của công trình.

Nếu địa điểm xây dựng trang trại điện gió quá xa lưới điện quốc gia thì mỗi mét đường dây dài ra sẽ khiến chi phí cấp điện tăng lên, đó là chưa kể đến sự thất thoát điện năng khi tải dòng điện trên khoảng cách xa.

Nói chung, trang trại điện gió nên được xây dựng tại những địa điểm có tiềm năng gió cao và thuận lợi trong việc kết nối vào lưới điện quốc gia.

An toàn trong đầu tư và hạn chế tất cả những yếu tố có thể gây trở ngại là nguyên tắc cơ bản trong việc xây dựng kế hoạch công trình. Vì thế việc tư vấn ngay từ lúc bắt đầu làm kế hoạch là yêu cầu cơ bản để dự án được triển khai.

Trong thời điểm xây dựng kế hoạch, những yếu tố cơ bản là tiềm năng gió, địa hình, điều kiện kinh tế - xã hội, khả năng vận chuyển, xây dựng, công nhân, môi trường cũng như những nhân tố liên quan phải được phân tích và đánh giá chính xác.

Chi phí cho việc tư vấn và xác định tiềm năng gió thường tốn 3 - 6% tổng vốn đầu tư, tuy cao nhưng rất cần thiết để đảm bảo cho việc đầu tư khả thi.

Turbin điện gió được sản xuất tại châu Âu hoặc Mỹ thường có giá thành cao vì công nghệ hiện đại và sản phẩm có tuổi thọ ít nhất là 20 năm (trái ngược hẳn với turbin do Trung Quốc sản xuất).

Dù công nghệ điện gió dùng nam châm quay vòng đã tương đối hoàn chỉnh về kỹ thuật, nhưng cũng như tất cả những thiết bị cơ điện khác, việc bảo trì trang trại điện gió vẫn luôn phải thực hiện chặt chẽ bởi những hợp đồng dịch vụ tin cậy để đảm bảo khắc phục được trục trặc trong bất kỳ tình huống nào.

Tại những nơi mà sự hỗ trợ giá điện từ phía Nhà nước trong công nghiệp điện gió còn thấp, việc thu hồi vốn đầu tư thường phải trên chục năm, vì thế việc chọn lựa công nghệ hiện đại và có độ bền cao là những yếu tố rất quan trọng trong việc quyết định đầu tư.

Dự án điện gió phải có tính kinh tế cao và dễ thu hút vốn đầu tư. Trong tình hình tài chính thế giới luôn biến động, việc đầu tư trong lĩnh vực điện gió phải đáp ứng những yêu cầu bảo đảm an toàn cho nguồn vốn và tính khả thi.

Avantis với công nghệ truyền động trực tiếp không dùng hộp số

Avantis đã nghiên cứu, chế tạo turbin điện gió để lắp đặt trên đất liền và trên biển ở những nơi có tiềm năng gió cao và hoàn toàn thích hợp với thị trường điện gió tại Việt Nam.

Hiện nay Avantis có hai loại turbin điện gió chủ yếu là:

- AV 928, công suất 2.5MW, sử dụng tại những nơi đạt tiêu chuẩn gió lớp IIa. Cánh quạt của turbin này được thiết kế để có thể chịu được cấp bão Typhon, có chiều dài là 45,3m.

- AV 1010, công suất 2.3MW, sử dụng tại những nơi đạt tiêu chuẩn gió lớp III. Máy phát điện của turbin này tương tự turbin AV 928, nhưng chiều dài cánh lên đến 49m.

Cả hai loại turbin trên đều có ba cánh đón gió từ phía trước. Hệ thống cánh quạt tự quay điều chỉnh diện tích mặt đón gió (pitch control), còn hệ thống chỉnh turbin theo hướng gió (yaw control).

AVANTIS sử dụng công nghệ hiện đại nhất cùng với hệ thống máy phát điện, hệ thống chỉnh lưu, máy biến thế do những nhà sản xuất hàng đầu trên thế giới cung cấp.

Phần lớn chi tiết của turbin AVANTIS được lắp trong thùng Nacelle, kể cả bộ chỉnh lưu IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), bộ đổi tần (Frequency Converter) và máy biến thế.

Hệ thống chuyển mạch MV và tủ điều khiển được lắp đặt nơi chân tháp tại tầng gác thứ nhất của thân trụ nhằm dễ dàng cho việc bảo trì. Với nguyên tắc xếp đặt này, hệ thống có thể được tráng thêm những lớp bảo vệ chống gỉ sét để lắp đặt tại vùng ven biển hoặc ngoài khơi.

Turbin Avantis phù hợp với tất cả những yêu cầu kỹ thuật IEC. Cấu hình đặc biệt của turbin Avantis do giáo sư nổi tiếng thế giới Luigi Colani - người đã tạo mẫu xe đua Ferrari, tàu điện siêu tốc Shinkansen của Nhật cùng nhiều công trình khác - thiết kế.

Hiện nay, Avantis đã có kế hoạch phát triển sản xuất và sẽ đưa ra thị trường các loại turbin điện gió có công suất 5 - 6MW.

Tháng 7-2011, Nhà nước Việt Nam đã thông qua quyết định đầu tiên về giá thu mua cho điện năng sạch hoặc điện năng tái tạo (FIT). Việc thanh toán được thực hiện trực tiếp với Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) với giá mua điện là 7,8 US ct/kwh.

Giá mua điện này được bảo đảm trong 20 năm và có thể điều chỉnh theo thị trường. Ngoài ra, thuế nhập thiết bị hoặc tiền sử dụng đất cho công trình cũng được ưu đãi.

Nhà nước còn đưa ra một cơ sở ưu đãi về tài chính tối thiểu cho thị trường điện gió tại Việt Nam, nhưng trước nhu cầu tiêu dùng điện và tốc độ phát triển kinh tế khá nhanh, có lẽ việc định giá điện nên được tăng lên khoảng 10 US ct/kwh thì mới thực sự khuyến khích được các nhà đầu tư.

Đồng thời, Nhà nước nên có những biện pháp hỗ trợ việc đánh giá chính xác tiềm năng gió tại những nơi có thể xây dựng trang trại điện gió.

Tại Việt Nam, trong việc đánh giá vốn đầu tư để so sánh, người ta thường tính giá thành turbin theo chi phí (USD) sản xuất ra một đơn vị megaWatt (USD/MW) điện gió được lắp đặt hoặc tính theo diện tích (từng MW trên mỗi mét vuông) hoặc theo hệ số công suất.

Tuy nhiên, so sánh như vậy vẫn chưa nói lên được yếu tố quan trọng như chọn lựa loại công nghệ cũng như tính kinh tế của dự án. Điều mà các nhà đầu tư muốn biết là tiền vốn đầu tư và sự hoàn vốn và chỉ số nội hoàn.

Trong tính toán, ngoài việc so sánh giá thành PPA (Purchase Price Allocation) của trang thiết bị, các yếu tố cơ bản khác là thời gian hoạt động của từng turbin, chi phí vận hành cũng như bảo trì, sửa chữa trang thiết bị của trang trại điện gió trong suốt vòng đời của công trình.

Theo phương pháp tính toán đầu tư Cash-Flow Calculation, việc dự toán vốn đầu tư, chi phí vận hành thường được tính cho trang trại điện gió trong ít nhất là 20 năm. Ngoài ra, còn phải đánh giá mức độ lạm phát có ảnh hưởng đến lợi nhuận và thời gian hoàn vốn ra sao.

Một chuẩn mực thường được nhắc đến trong việc so sánh turbin điện gió là hệ số công suất. Hệ số công suất được tính với những yếu tố như thời gian hoạt động, sản lượng điện của trang trại điện gió, nhưng thường được tính dựa theo công suất thiết kế lý tưởng của từng turbin khi hoạt động ở tốc độ cao nhất.

Trong công nghiệp điện gió, do tốc độ gió luôn thay đổi, turbin điện gió lắp đặt trên đất liền thường không đạt được công suất thiết kế nên hệ số công suất này dù có tính toán với độ chính xác cao thì cũng không được xem là chuẩn mực chính trong một trang trại điện gió.

Ngoài ra, việc so sánh chuẩn mực hệ số công suất của từng turbin điện gió cũng rất phức tạp và khó đảm bảo chính xác (do cấu hình và độ lớn của turbin, kể cả đường kính cánh quạt, độ lớn của máy phát điện, độ cao của tâm cánh và địa hình, vị trí của nơi lắp đặt turbin).

Vì thế, hệ số công suất của turbin điện gió chỉ có thể là một trong những yếu tố để quyết định loại và công nghệ turbin.

Một số nơi định chuẩn mực công suất trên diện tích lắp đặt MW/m² cho những công trình điện gió và cho rằng tính kinh tế tùy thuộc vào công suất và diện tích sử dụng. Thật ra, chuẩn mực này chỉ để đáp ứng nhu cầu sử dụng đất trong hợp đồng.

Trên thực tế, không phải là số lượng turbin lắp đặt nhiều trên một khu vực diện tích thì sẽ tạo được tính kinh tế cao. Lý do là nếu tốc độ gió thấp thì turbin không thể đạt được công suất thiết kế, mà khi các turbin đặt gần nhau trong một khu vực có diện tích nhỏ thì dòng gió sẽ bị xáo động, cơ năng từ gió bị thất thoát, ảnh hưởng trực tiếp đến sản lượng điện.

Khoảng cách giữa các turbin phải được tính toán chính xác theo tiềm năng gió và địa hình của khu vực để tránh thất thoát năng lượng tạo được. Việc sử dụng chuẩn mực công suất theo diện tích sử dụng chỉ có thể là một yếu tố phụ trong kế hoạch xây dựng những công trình điện gió.

Trong việc quyết định đầu tư điện gió, các nhà đầu tư luôn muốn có chỉ số nội hoàn khả thi và thời gian hoàn vốn nhanh, nhưng với giá điện hiện nay, chỉ số nội hoàn chỉ đạt từ 10 - 15% và thời gian hoàn vốn 10- 12 năm. Hai yếu tố này phụ thuộc vào chi phí và doanh thu.

Nếu xem xét về doanh thu, ngành công nghiệp điện gió tại Việt Nam chỉ mới có hợp đồng cam kết mua giá điện (Power Purchase Agreement) nhưng rất thấp nên Nhà đầu tư mong đợi việc điều chỉnh giá sẽ cao hơn trong tương lai.

Để dự toán được doanh thu của trang trại điện gió, cần xác định năng lượng điện sản xuất ra hằng năm AEP (Annual Energy Production) theo kwh. Giá thành turbin điện gió cao, nhưng đó cũng chưa phải là yếu tố quyết định, mà phải tính độ khả dụng của từng turbin và chi phí vận hành, bảo trì.

Thiết lập trung tâm điều hành và bảo trì trang trại điện gió là cần thiết, nhưng nếu thời gian turbin bị sự cố hoặc không hoạt động được thì điện năng sản xuất ra sẽ bị giảm, ảnh hưởng trực tiếp đến doanh thu.

Vì thế việc đánh giá tài chính của những công trình điện gió cần có đủ những yếu tố cơ bản là nguồn vốn, chi phí bảo trì và vận hành, thời gian turbin hoạt động, công nghệ turbin, tức là phải xác định được tương đối chính xác giá thành sản xuất ra mỗi kwh điện năng.

Nếu bạn quan tâm về thiết bị điện gió, xin mời ghé thăm gian hàng AVANTIS (C1, từ 21 đến 23) tại Trung tâm Triển lãm Quốc tế (I.C.E) trong Hội chợ Triển lãm Quốc tế EnerExpo Hà Nội về năng lượng tái tạo trong tháng 3 năm nay.