Trang bị lại các trại gió cũ nhất trong nước là hợp lý, nhưng trước đó cần cân nhắc đầy đủ các thách thức về kinh tế và kỹ thuật.
Cảnh quan vùng đồi núi California nhiều khi khiến ta tưởng như thấy giấc mơ của những người ủng hộ năng lượng gió trở thành sự thực. Các tuabin gió được bố trí ngay ngắn, dày đặc, hết hàng nọ đến hàng kia, cứ thế quay trong gió thổi qua các hẻm núi. Nhiều tuabin đã vận hành từ những năm đầu thập kỷ 1980 khi California là bang đi đầu ở Mỹ đón nhận công nghệ phát điện bằng sức gió.
Tuy nhiên với một số người, các trại gió cũ ở California chỉ đáng được tôn trọng như chiếc xe ô tô Yogo đời những năm 1980: hiệu suất kém và không khai thác đủ công suất, đó là chưa nói đến hình thức bên ngoài. Đặt trên đỉnh các tháp kiểu thép giằng, các tuabin cũ đôi khi lại trở thành chỗ cho chim đến đậu.
Ông Mark L. Ahlstrom, giám đốc điều hành của WindLogics Inc. (trụ sở tại St. Paul, bang Minnesota), công ty giúp phân tích các địa điểm tiềm năng phát triển năng lượng gió, nói: “Chúng tôi sẽ không bao giờ thực hiện một dự án như vậy nữa”. Thứ nhất, bố trí các tuabin gió kiểu chiếc này đứng sau chiếc khác làm giảm năng lượng của tuabin đứng phía sau hướng gió, từ đó làm giảm hiệu năng của cả hệ thống. Thứ hai, theo các tiêu chuẩn mới thì nhiều tuabin được đặt quá gần so với mặt đất. Cường độ gió khác đáng kể và đều hơn ở độ cao cách mặt đất 80 m so với 30 m. Cũng vì đó mà các tuabin gió hiện đại quay chậm hơn và được đặt trên các tháp ít thuận lợi cho chim đến đậu; đây là những nhân tố giúp xoa dịu vấn đề rất nhạy cảm về chính trị liên quan đến cái chết của loài chim.
Ít người nghi ngờ rằng năng lượng gió lẽ ra có thể khai thác trọn vẹn hơn nếu thay thế những tuabin gió được lắp đặt cách đây 25 năm bằng các tuabin có công suất từ 1,5 MW đến 2 MW, đặt cách nhau xa hơn và ở trên cao cách xa mặt đất hơn. Tuy nhiên hiện còn quá ít yếu tố khuyến khích việc trang bị kỹ thuật lại các dự án cũ. Phần lớn các dự án này hoạt động theo hợp đồng mua bán điện dài hạn mà thời hạn còn chưa kết thúc. Điều đó dẫn đến nghịch lý: Bởi gió làm tuabin quay không cần chi phí do vậy trại gió chẳng khác gì cỗ máy sinh tiền một khi đã lắp đặt và còn hoạt động. Trang bị kỹ thuật lại một khu vực có thể giúp khai thác triệt để hơn nguồn gió sẵn có, nhưng nó cũng đòi hỏi một khoản đầu tư trước khá lớn. Vì vậy cho dù các dự án cũ nằm trong vùng gió chất lượng cao nhưng đến ngày nguồn năng lượng tiềm năng này có thể được khai thác đầy đủ thì còn phải chờ.
Chờ đến khi chết
Ông Rick O’Connell (văn phòng tại Walnut Creek, bang California), chuyên gia tư vấn về năng lượng tái tạo của công ty Black and Veatch, nói: “Từ góc độ chính sách chung, tốt nhất là đợi đến khi những cỗ máy này chết”. Đối với một số cỗ máy thì có thể coi là ngày đó đã đến. Theo ông, vào một ngày lộng gió nào đó, có thể thấy một số tuabin gió cũ bung ra làm nhiều mảnh. Ông O’Connell nói: “Chúng sẽ chạy cho đến lúc chủ công trình không thể tiếp tục dự án nữa, khi đó sẽ phải bắt đầu quá trình trang bị kỹ thuật lại.”
Ông John Dunlop, kỹ sư trưởng dịch vụ kĩnh thuật của Hiệp hội Năng lượng Mỹ (American Energy Association) cho biết cả nước Mỹ hiện có khoảng 11.000 GW công suất lắp đặt năng lượng gió, chiếm khoảng 0,3 % tiềm năng phong điện của cả nước. Công trình nghiên cứu do Bộ Năng lượng Mỹ thực hiện năm 1991 (theo ông Dunlop, cho đến nay vẫn là công trình nghiên cứu “toàn diện nhất” được hoàn thành) chỉ ra rằng nếu được khai thác hoàn toàn thì điện năng sức gió có thể cung cấp nhiều gấp 4 lần nhu cầu năng lượng quốc gia. Ông nói: “Chúng ta mới chỉ khai thác được phần nhỏ tiềm năng.”
Xem ra mặc dầu có rất nhiều tiềm năng chưa khai thác nhưng lại không có mấy yếu tố khuyến khích việc trang bị kỹ thuật lại khu vực hiện có, đặc biệt là những khu vực có nguồn gió chất lượng cao. Đó là bởi quá trình trang bị kỹ thuật lại một khu vực khai thác năng lượng gió có thể cũng phức tạp không kém việc xây dựng mới từ đầu. Ông Ryan Jacobson, cán bộ quản lý các dự án năng lượng gió cho công ty Black and Veatch (văn phòng tại Denver) cho biết có nhiều khả năng là tuabin, móng tháp và hệ thống cáp điện ngầm đều cần phải thay thế. Thậm chí cả hệ thống đường dẫn có thể cũng không phù hợp cho việc vận chuyển các tuabin lớn đang được lắp đặt hiện nay.
Trung tâm năng lượng gió ở Mỹ
Một yếu tố quan trọng khác là liệu đã có hệ thống truyền tải đủ công suất cho dự án xây dựng lại hay chưa. Nâng công suất trại gió từ 30 MW lên 300 MW có thể là một vấn đề cần phải bàn một khi chưa có hệ thống truyền tải tương xứng.
Việc trang bị kỹ thuật lại cũng phụ thuộc nhiều vào các yếu tố khuyến khích như đối với việc phát triển các công trình mới. Theo Hiệp hội năng lượng gió California (California Wind Energy Association - CWEA) thì có 245 MW được trang bị kỹ thuật lại trước khi việc sửa đổi luật liên bang bắt đầu có hiệu lực tức là vào năm 1999. Theo luật sửa đổi này thì công trình năng lượng gió được trang bị kỹ thuật lại không được hưởng tín dụng thuế sản xuất trừ phi chủ công trình dự án có hợp đồng mua bán điện với công ty điện lực trong đó nêu rõ phần điện năng có thêm từ dự án trang bị kỹ thuật lại sẽ được định giá theo chi phí tránh được ngắn hạn (short-run avoided cost). Điều khoản, thường được gọi “California Fix” này đã làm chậm việc trang bị kỹ thuật lại trong nhiều năm, một phần bởi vì chi phí tránh được ngắn hạn tỏ ra không hấp dẫn. Kết quả là, theo CWEA, việc trang bị kỹ thuật lại đã giảm xuống còn 23 MW trong thời gian từ năm 1999 tới năm 2003 .
Tuy nhiên, việc thay đổi mức định ngạch năng lượng tái tạo của bang California năm 2003 đã đem lại yếu tố khuyến khích các công ty điện lực cân nhắc việc trang bị kỹ thuật lại. Ban đầu có 78 MW được trang bị kỹ thuật lại. Sau đó, vào tháng 1 năm 2007, Công ty Southern California Edison (SCE) đã nộp đơn xin phê duyệt bốn hợp đồng với Caithness Corp để được phép có từ 32 MW đến 69 MW trang bị kỹ thuật lại hoặc nâng công suất trong vùng Tehachapi-Mohave. Và quí 2 năm 2007, PG&E cũng đã nộp đơn xin phê duyệt việc cơ cấu lại sáu hợp đồng với FPL Energy, tương ứng với 287 MW công suất ở Altamont Pass. Những hợp đồng cơ cấu lại này được coi là có nhiều khả năng mở đường cho các dự án trang bị kỹ thuật lại.
Kết quả là theo ước tính của CWEA, tính đến tháng 3 năm 2007 đã có khoảng 340 MW công suất đã được trang bị kỹ thuật lại, tức là trên 20% của 1.600 MW công suất đang vận hành trong những năm 1990.
Tới đây sẽ có thêm số liệu và bài phân tích được công bố. Theo một dự thảo nghiên cứu đang được Phòng Thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley thực hiện cho Ủy ban Năng lượng California (California Energy Commission), thì trong những năm 1980, có khoảng 1.320 MW năng lượng gió đã được lắp đặt tại bang California. Những turbin cũ này kém hiệu quả so với công nghệ ngày nay. Việc trang bị kỹ thuật lại những turbin cũ này có thể bổ sung “ở mức độ vừa phải” năng lượng tái tạo cho lưới điện.
Một dự thảo của bản báo cáo đó nêu: “Mặc dù được Ủy ban Năng lượng California và Ủy ban Công ích California quan tâm khuyến khích trang bị kỹ thuật lại, cũng như các công ty điện lực thuộc sở hữu của bang nỗ lực trong việc ký hợp đồng những dự án như vậy, tuy nhiên hoạt động trang bị kỹ thuật lại vẫn có phần chậm chạp. Do nhiều lý do, nhịp độ thay thế các turbin gió cũ bằng các loại tuabin công nghệ hiện đại vẫn không thể đẩy nhanh được.
Bản báo cáo này nhằm đề cập tới một rào cản chính trong việc trang bị kỹ thuật lại các trại gió: cụ thể là, nói chung thiếu yếu tố khuyến khích kinh tế thúc đẩy việc trang bị kỹ thuật lại đội ngũ các tuabin gió mà hầu hết hoạt động hiệu quả rất kém. Đặc biệt là báo cáo này phân tích “ở mức độ khái quát” nhằm xác định liệu việc trang bị kỹ thuật lại các trại gió nói chung có đủ hấp dẫn về mặt kinh tế đối với các chủ dự án gió ở California và đánh giá những điều kiện cần thiết để việc thay thế tuabin trở nên có lợi cho các chủ dự án gió.
“Có ích nhưng không đến mức để chạy đua”
Trong báo cáo ngày 19 tháng 3 năm 1997 gửi cho Ủy ban Năng lượng California, công ty SCE cho biết nếu tất cả các nguồn công suất đã nhận diện đều được trang bị kỹ thuật lại và tăng công suất lên 25 đến 35%, thì mỗi năm sẽ tăng sản lượng gió thêm khoảng 1.100 GWh. Công ty SCE coi mức tăng trưởng này là “có ích”, tuy nhiên như vậy cũng còn “chưa bằng 2/3 mục tiêu mua vào hằng năm của 3 công ty điện lực lớn nhất”. Theo SCE thì lượng điện năng tái tạo bổ sung này “đơn giản là không có gì là lớn lao”, đặc biệt khi xem xét đến những giới hạn của đường dây truyền tải.
Trang trại gió ở California
Theo báo cáo này thì lượng điện năng có được bằng việc trang bị kỹ thuật lại các trại gió hiện có “không phải là mỏ vàng” có thể giúp bang California đáp ứng các mục tiêu về năng lượng tái tạo. “Nó có ích, song không lớn đến mức để phải đặc biệt quan tâm.”
Công ty Pacific Gas and Electric cho biết họ đã ký thoả thuận trang bị kỹ thuật lại cho 278 MW trong số 580 MW dự án “do lịch sử để lại”. Dự án năng lượng Buena Vista 38 MW đã được trang bị kỹ thuật lại vào năm 2006. Dự án Diablo Winds 18 MW đã được trang bị kỹ thuật lại vào năm 2004. Thêm vào đó, năm 2007, công ty đã nộp đơn xin phê duyệt kết cấu lại 222 MW nữa theo các thỏa thuận mua bán điện năng trước đây với FPL Group.
Theo PG&E thì, “Trang bị kỹ thuật lại là loại công trình phát triển nửa mới nửa cũ. Các dự án sẽ có các tuabin thuộc công nghệ mới làm việc với kích thước và tính năng khác hẳn. Hệ thống đường dây trên không bị rỡ bỏ và thay thế bằng hệ thống đường dây ngầm. Thiết bị kết nối, đo đếm điện năng và những thỏa thuận liên quan được nâng cấp theo chuẩn hiện nay.
Nói về phạm vi công việc liên quan đến các dự án trang bị kỹ thuật lại, ông Mark Ahlstrom thuộc WindLogic phát biểu như sau: “Đây là khối lượng công việc khổng lồ, khủng khiếp”. Việc xác định địa điểm có thể thực hiện chính xác hơn so với 20 năm trước đây và có thể dựa trên các mô hình mô tả nguồn gió chính xác hơn rất nhiều. Các dữ liệu khí tượng tiền xây dựng kết hợp với mô hình máy tính giúp phát triển hình ảnh 3-D về nguồn gió nơi một tuabin cụ thể sẽ hoạt động.
Ahlstrom nói: “Điều quan trọng nhất là hiểu được nguồn tài nguyên gió”. Bởi vì công suất của tuabin gió tỉ lệ với lập phương của tốc độ gió nên sai số khi đo tốc độ gió trong giai đoạn xác định địa điểm có thể dẫn đến những sai số rất lớn trong việc dự báo sản lượng điện của công trình.
Ahlstrom nói: “Chúng tôi có thể mô phỏng trạm năng lượng gió có thể làm được gì nếu nó đã tồn tại ở đó 40 năm. Dựa trên những số liệu đó, có thể phân tích kinh tế, giúp xây dựng các mô hình lợi nhuận dài hạn. Và có thể giúp chúng ta xác định khả năng tự đứng vững về kinh tế của các dự án trang bị kỹ thuật lại các trại gió sau này.