Tua-bin Haliade-X 12 MW của GE Renewable Energy.
Ba năm trước, 5 tua-bin gió khổng lồ nổi trên mặt nước ngoài khơi đảo Block thuộc quần đảo Rhode (Mỹ) bắt đầu đi vào hoạt động, cung cấp 30 MW điện cho cộng đồng dân cư nhỏ khoảng 1.000 người tại đây. Cho đến nay, đây vẫn là trang trại điện gió ngoài khơi duy nhất của Mỹ, nhưng những thay đổi lớn sắp sửa diễn ra.
Theo Bộ Năng lượng Mỹ, trang trại điện gió ngoài khơi có tiềm năng tạo ra hơn 2.000 GW điện mỗi năm, gần gấp đôi lượng điện mà quốc gia này hiện đang sử dụng. Chỉ cần tận dụng được 1% của tiềm năng đó thôi, gần 6,5 triệu hộ gia đình có thể thoải mái sử dụng năng lượng từ gió biển trong thập kỷ tới.
Vài ngày trước, các bang dọc bờ biển phía Đông nước Mỹ, từ Maine đến Virginia, đã chính thức tham gia vào một cuộc cách mạng năng lượng tái tạo với hứa hẹn không chỉ cung cấp điện xanh, sạch, mà còn tạo ra hàng chục ngàn công ăn việc làm, hồi sinh những thành phố cảng đang chìm trong khủng hoảng, và thúc đẩy tăng trưởng kinh tế tại hàng chục cộng đồng dân cư vùng duyên hải.
"Chúng ta đang trong một thời kỳ tăng trưởng vượt bậc" - Laura Morton, một giám đốc cấp cao tại Hiệp hội Năng lượng gió Mỹ trụ sở ở Washington cho biết. Bà trích dẫn một sách trắng gần đây của tổ chức "Sáng kiến đặc biệt về điện gió ngoài khơi", vốn đang lên kế hoạch triển khai một dự án kinh doanh trị giá đến 70 tỷ USD tại Mỹ vào năm 2030.
Một nghiên cứu do New York, Massachusetts, Đảo Rhode, và Liên minh Năng lượng sạch quốc gia đồng thực hiện đã chỉ ra rằng, phát triển một trang trại điện gió ngoài khơi từ Maryland đến Maine, với năng suất 8.000 MW vào năm 2030 có thể sẽ giúp tạo nên 36.000 công việc toàn thời gian cho người Mỹ. Hơn nữa, theo Morton, "để xây dựng và điều hành một trang trại điện gió sẽ cần một lực lượng lao động đa dạng gồm 74 ngành nghề khác nhau", từ kỹ sư đến các chuyên gia đường ống.
Tua-bin điện gió khổng lồ của GE
Các dự án điện gió quy mô lớn ngoài khơi Bắc Âu - hiện có tổng công suất lắp đặt là 18.499 MW, trải dài suốt 11 quốc gia - là mô hình mà ngành công nghiệp Mỹ đang nghiên cứu noi theo. Chi phí này đã giảm, công nghệ thì ngày một phát triển, và chính phủ liên bang đã cho thuê 15 khu vực thương mại trên đại dương với giá 472 triệu USD. Dư luận nói chung đang hết sức ủng hộ hướng đi giảm lệ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng diễn ra với tốc độ nhanh hơn.
"Chi phí đã giảm khoảng 17% tại Mỹ trong 5 năm vừa qua" - theo lời Thomas Brostrom, CEO tại Mỹ của Orsted, một công ty chuyên về năng lượng gió ngoài khơi và là một đối tác của nhiều dự án chính phủ. Tỉ suất megawatt-trên-giờ đối với các dự án này hiện đã đạt mức có thể cạnh tranh tốt với các nguồn năng lượng khác, ông nói thêm.
Một lý do kinh tế khác là công nghệ tiên tiến ngày nay đã cho phép tạo nên các tua-bin lớn hơn, hiệu quả hơn, có thể "bắt" được nhiều gió hơn. Bộ phận GE Renewable Energy của General Electric (trụ sở tại Paris) từng khiến mọi người chú ý hồi tháng 7 vừa qua khi giới theieuj Haliade-X 12 MW. Với độ cao gần 260 mét, sở hữu 3 cánh quạt, mỗi cánh dài hơn 220 mét, một tua-bin Haliade-X có thể cung cấp điện năng cho tối da 16.000 hộ gia đình.
"Chúng tôi biết kích cỡ và công suất đều quan trọng, và chúng tôi có lợi thế về cả hai lĩnh vực đó" - John Lavelle, chủ tịch và CEO của bộ phận điện ngoài khơi thuộc GE Renewable Energy cho biết. Ông nói rằng tua-bin khổng lồ 12 MW kia có thể tạo ra điện năng nhiều hơn 40% so với bất kỳ tua-bin nào hiện có trong ngành công nghiệp Mỹ. GE nắm giữ 41,4% thị phần tại Mỹ tính đến cuối năm 2018, theo Hiệp hội Điện gió Mỹ, theo sau là gã khổng lồ điện gió Đan Mạch Vestas (24,2%) và Siemens Gamesa Renewable Energy (19,7%).
Các bang ở phía Đông Bắc nước Mỹ nắm giữ tiềm năng điện gió ngoài khơi cao nhất. Tại bang New England, số lượng dự án thầu điện gió cao gấp 4 lần so với các dự án thầu điện từ khí đốt tự nhiên - theo ISO England, một tổ chức phi lợi nhuận tại bang này. Một bản báo cáo vào năm 2017 của Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo quốc gia ước tính rằng đến năm 2027, New England có thể đạt công suất điện gió ngoài khơi 144 GW, trong đó Maine và Massachusetts dẫn đầu với công suất lần lượt 65 GW và 55 GW.
Massaschusetts đã đi được một chặng đường khá dài kể từ sau sự cố Cape Wind - một dự án thầu diễn ra vào năm 2001 với tham vọng triển khai 130 tua-bin ở Nantucket Sound, gần Cape Cod, Nantucket và Vineyard. Dự án này cuối cùng đã bị hủy bỏ vào năm 2017 sau một loạt các vấn đề pháp lý và tài chính, cùng nhiều cuộc tuần hành phản đối từ giới nhà giàu địa phương.
Dự án quy mô lớn đầu tiên gặp thất bại
Những bài học học được từ sau dự án cay đắng nói trên đã mang lại "quả ngọt" cho nhiều dự án hiện có ở Bay State, phát triển bởi Vineyard Wind, một mối quan hệ hợp tác giữa Copenhagen Infrastructure Partners và Avangrid Renewables (trụ sở tại New Bedford, Massachusetts). Dự án đầu tiên cần nhắc đến là Vineyard Wind 1, nằm cách bờ biển 15 dặm. Nhà phát triển dự án đã lên kết hoạch khởi động trang trại điện gió ngoài khơi quy mô lớn đầu tiên của quốc gia vào năm 2022, với một dàn gồm 84 tua-bin Siemens 9,5 MW, cung cấp điện năng cho ít nhất 400.000 khách hàng.
Nhưng vào tháng 8, Cục Quản lý Năng lượng Đại dương của Bộ Nội vụ Mỹ, cơ quan cho thuê và phê duyệt các khu vực ngoài khơi (BOEM), đã buộc dự án trị giá 2,8 tỷ USD này phải ngừng lại. Lý do họ đưa ra là cần thêm thời gian để thực hiện những nghiên cứu mới đánh giá "tác động tích lũy" của các dự án điện gió ngoài khơi đã được lên kế hoạch trong khu vực.
Mặc cho thất bại này, Erich Stephens, Giám đốc phát triển của Vineyard Wind, vẫn nhận định rằng quyết định của BOEM là dấu hiệu cho thấy những tiềm năng mà điện gió ngoài khơi có thể mang lại trong tương lai.
"BOEM nhận ra rằng họ đã đánh giá thấp tỉ lệ tăng trưởng của ngành công nghiệp điện gió ngoài khơi Mỹ và phải lùi lại để đánh giá thêm" - ông nói, và cho biết thêm rằng vẫn chưa có lịch trình mới đối với dự án của mình.
Vào ngày 5/12 vừa qua, các quan chức Connecticut đã chọn dự án tiếp theo của Vineyard Wind là Park City 804-MW là dự án giành chiến thắng trong đợt gọi thầu điện gió ngoài khơi đầu tiên của bang. Vào tháng 6, bang này đã thông qua một điều luật yêu cầu các dự án điện gió ngoài khơi khi triển khai phải đạt công suất 2.000 MW vào năm 2030.
Dự kiến đi vào hoạt động vào năm 2025, Park City được kỳ vọng sẽ cung cấp khoảng 14% tổng lượng điện năng mà toàn bang Connecticut cần đến. "Nó còn là một bước tiến lớn đến mục tiêu tạo ra nguồn cung điện năng sạch 100% của Thống đốc Ned Lamont vào năm 2040" - Katie Dykes, một ủy viên của Bộ Năng lượng và Bảo vệ Môi trường bang cho biết.
Một yếu tố quyết định khác trong việc chọn Vineyard Wind thay vì hai nhà thầu khác là cam kết chi hoặc đầu tư gần 890 triệu USD vào Bridgeport, thành phố lớn nhất và là một trong những thành phố đang gặp khó khăn nhất của bang. Cam kết này bao gồm xây dựng một cơ sở rộng gần 7,3 hecta kề bờ sông với tên gọi Barnum Landing để làm nơi lên kế hoạch và lắp ráp, đồng thời thành lập nên một cơ sở điều hành và bảo trì, tạo ra hơn 100 công ăn việc làm ổn định cho người dân.
Năm ngoái, Connecticut đã trao hai dự án điện gió ngoài khơi với quy mô nhỏ hơn cho Revolution Wind, một liên doanh 600-MW giữa Orsted và Eversource - một công ty năng lượng trong vùng, với các tua-bin điện gió nằm cách đảo Rhode về phía Nam 15 dặm. Dự án này bao gồm một khoản đầu tư trị giá 93 triệu USD nhằm hồi sinh bến tàu bang của New London. "Chúng tôi vẫn phải xin giấy phép cho dự án" - Brostrom nói, và quá trình này sẽ mất khoảng 2 năm. "Sau đó quá trình xây dựng sẽ mất thêm vài năm nữa", ông nói.
Trang trại điện gió ngoài khơi đảo Block thuộc quần đảo Rhode.
Điện gió nổi
Maine sẽ tiếp tục với một dự án thử nghiệm tương đối nhỏ, 12-MW, mang tên Aqua Ventus, dự kiến cung cấp điện cho khoảng 9.000 hộ gia đình vào năm 2022. Tuy nhiên, điểm khác biệt của nó là một cặp tua-bin nổi 6-MW được thiết kế bởi Trung tâm Advanced Structures and Composites tại Đại học Maine.
Không như các tua-bin gió ngoài khơi truyền thống, vốn cố định trên các bệ được khoan sâu xuống đáy đại dương ở độ sâu lên đến khoảng hơn 60 mét, các tua-bin nổi được gắn với những sợi cáp neo dưới đáy biển. Đây được xem là một giải pháp khả thi để xây dựng các trang trại điện gió ở các vùng nước sâu hơn ngoài khơi Maine và California, một bang đã đưa ra cam kết sử dụng năng lượng sạch 100% vào năm 2045, thế nhưng vẫn chưa cho thuê khu vực nào ngoài khơi để triển khai các dự án điện gió.
Bang New York từng thông qua một điều luật hồi tháng 7, yêu cầu phải đạt được công suất điện gió ngoài khơi ở mức 9.000 MW vào năm 2035. Cũng trong tháng đó, bang này chọn Orsted và Eversource làm nhà thầu xây dựng dự án Sunrise Wind công suất 880-MW và Equinor (trước đây là Statoil) của Na-uy để xây dựng Empire Wind, một dự án công suất 816-MW. Đó là chưa kể dự án trang trại gió South Fork Wind của Orsted từng được ký kết vào năm 2017 với Cơ quan Năng lượng Đảo Long.
Orsted còn đang phát triển dự án Ocean Wind 1.100-MW ngoài khơi New Jersey 15 dặm từ thành phố Atlantic. Vào tháng 11, Thống đốc Phil Murphy đã công bố bang của ông sẽ tăng gấp đôi mức cam kết, phấn đấu đạt mức công suất điện gió ngoài khơi lên 7.500 MW vào năm 2035, có nghĩa là nếu thực hiện được, điện gió ngoài khơi sẽ cung cấp được một nửa tổng lượng điện năng của bang New Jersey.
Dù triển vọng trong tương lai là cực kỳ to lớn, ở thời điểm hiện tại, chỉ có một dự án điện gió ngoài khơi đang thực sự được xây dựng. Công ty Dominion Energy trụ sở tại Richmond và Orsted đang xây dựng hai tua-bin 6-MW ngoài khơi bờ biển Virginia 27 dặm, và theo dự kiến sẽ đi vào hoạt động trong năm sau.
Đó là bước đi đầu tiên đến một dự án tiếp theo, với quy mô lớn hơn đáng kể, 2.600-MW, sẽ hoàn thành vào năm 2026 - theo lời Mark Mitchell, Phó chủ tịch của Dominion. "Chúng tôi hi vọng dự án 2 tua-bin sẽ được BOEM ưu tiên xem xét, cho phép chúng tôi nhận được giấy phép từ họ và còn hợp tác với họ trong quá trình xây dựng và triển khai" - ông nói.
Được biết, BOEM hiện đang cân nhắc tổ chức các cuộc đấu giá cho thuê thêm một số khu vực khác ngoài khơi vùng bờ Đông, cụ thể là về phía Nam của South Carolina, cũng như California, Oregon và Hawaii, nhưng họ vẫn chưa đưa ra khung thời gian chi tiết. Trong khi chờ đợi, để thị trường điện gió Mỹ tiếp tục tăng trưởng, cần phải đưa ra được những số liệu có thể dự báo được trong năm, lên lịch trình cụ thể và chắc chắn, để các nhà thầu có thể hoạch định công suất và xin giấy phép cần thiết kịp lúc và có thể dự báo được - theo lời Lavelle.