NĂNG LƯỢNG GIÓ

Năng lượng gió là động năng của không khí di chuyển trong bầu khí quyển Trái Đất. Năng lượng gió là một hình thức gián tiếp của năng lượng mặt trời. Sử dụng năng lượng gió là một trong các cách lấy năng lượng xa xưa nhất từ môi trường tự nhiên và đã được biết đến từ thời kỳ Cổ đại.

Sự hình thành năng lượng gió

Bức xạ Mặt Trời chiếu xuống bề mặt Trái Đất không đồng đều làm cho bầu khí quyển, nước và không khí nóng không đều nhau. Một nửa bề mặt của Trái Đất, mặt ban đêm, bị che khuất không nhận được bức xạ của Mặt Trời và thêm vào đó là bức xạ Mặt Trời ở các vùng gần xích đạo nhiều hơn là ở các cực, do đó có sự khác nhau về nhiệt độ và vì thế là khác nhau về áp suất mà không khí giữa xích đạo và 2 cực cũng như không khí giữa mặt ban ngày và mặt ban đêm của Trái Đất di động tạo thành gió. Trái Đất xoay tròn cũng góp phần vào việc làm xoáy không khí và vì trục quay của Trái Đất nghiêng đi (so với mặt phẳng do quỹ đạo Trái Đất tạo thành khi quay quanh Mặt Trời) nên cũng tạo thành các dòng không khí theo mùa.

Do bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng Coriolis được tạo thành từ sự quay quanh trục của Trái Đất nên không khí đi từ vùng áp cao đến vùng áp thấp không chuyển động thắng mà tạo thành các cơn gió xoáy có chiều xoáy khác nhau giữa Bắc bán cầu và Nam bán cầu. Nếu nhìn từ vũ trụ thì trên Bắc bán cầu không khí di chuyển vào một vùng áp thấp ngược với chiều kim đồng hồ và ra khỏi một vùng áp cao theo chiều kim đồng hồ. Trên Nam bán cầu thì chiều hướng ngược lại.

Ngoài các yếu tố có tính toàn cầu trên gió cũng bị ảnh hưởng bởi địa hình tại từng địa phương. Do nước và đất có nhiệt dung khác nhau nên ban ngày đất nóng lên nhanh hơn nước, tạo nên khác biệt về áp suất và vì thế có gió thổi từ biển hay hồ vào đất liền. Vào ban đêm đất liền nguội đi nhanh hơn nước và hiệu ứng này xảy ra theo chiều ngược lại.

Vật lý học về năng lượng gió

Năng lượng gió là động năng của không khí chuyển động với vận tốc {\displaystyle v}. Khối lượng đi qua một mặt phẳng hình tròn vuông góc với chiều gió trong thời gian {\displaystyle t} là:

{\displaystyle m=\rho V=\rho \cdot {Avt}=\rho \cdot {\pi r^{2}vt}}

với ρ là tỷ trọng của không khí, V là thể tích khối lương không khí đi qua mặt cắt ngang hình tròn diện tích A, bán kinh r trong thời gian t.

Vì thế động năng E (kin) và công suất P của gió là:

{\displaystyle E_{kin}={1 \over 2}m\cdot v^{2}={\pi \over 2}\rho r^{2}t\cdot v^{3}}

{\displaystyle P={E_{kin} \over t}={\pi \over 2}\rho r^{2}\cdot v^{3}}

Điều đáng chú ý là công suất gió tăng theo lũy thừa 3 của vận tốc gió và vì thế vận tốc gió là một trong những yếu tố quyết định khi muốn sử dụng năng lượng gió.

Công suất gió có thể được sử dụng, ví dụ như thông qua một tuốc bin gió để phát điện, nhỏ hơn rất nhiều so với năng lượng của luồng gió vì vận tốc của gió ở phía sau một tuốc bin không thể giảm xuống bằng không. Trên lý thuyết chỉ có thể lấy tối đa là 59,3% năng lượng tồn tại trong luồng gió. Trị giá của tỷ lệ giữa công suất lấy ra được từ gió và công suất tồn tại trong gió được gọi là hệ số Betz (xem Định luật Betz), do Albert Betz tìm ra vào năm 1926.

Có thể giải thích một cách dễ hiểu như sau: Khi năng lượng được lấy ra khỏi luồng gió, gió sẽ chậm lại. Nhưng vì khối lượng dòng chảy không khí đi vào và ra một tuốc bin gió phải không đổi nên luồng gió đi ra với vận tốc chậm hơn phải mở rộng tiết diện mặt cắt ngang. Chính vì lý do này mà biến đổi hoàn toàn năng lượng gió thành năng lượng quay thông qua một tuốc bin gió là điều không thể được. Trường hợp này đồng nghĩa với việc là lượng không khí phía sau một tuốc bin gió phải đứng yên.

Ứng dụng năng lượng gió

Đọc bài chính về lịch Ứng dụng năng lượng gió

Năng lượng gió đã được sử dụng từ hằng trăm năm nay. Con người đã dùng năng lượng gió để di chuyển thuyền buồm hay khinh khí cầu, ngoài ra năng lượng gió còn được sử dụng để tạo công cơ học nhờ vào các cối xay gió.

Ý tưởng dùng năng lượng gió để sản xuất điện hình thành ngay sau các phát minh ra điện và máy phát điện. Lúc đầu nguyên tắc của cối xay gió chỉ được biến đổi nhỏ và thay vì là chuyển đổi động năng của gió thành năng lượng cơ học thì dùng máy phát điện để sản xuất năng lượng điện. Khi bộ môn cơ học dòng chảy tiếp tục phát triển thì các thiết bị xây dựng và hình dáng của các cánh quạt cũng được chế tạo đặc biệt hơn. Ngày nay người ta gọi đó tuốc bin gió, khái niệm cối xay gió không còn phù hợp nữa vì chúng không còn có thiết bị nghiền. Từ sau những cuộc khủng hoảng dầu trong thập niên 1962 việc nghiên cứu sản xuất năng lượng từ các nguồn khác được đẩy mạnh trên toàn thế giới, kể cả việc phát triển các tuốc bin gió hiện đại.

Sản xuất điện từ năng lượng gió

Vì gió không thổi đều đặn nên, để cung cấp năng lượng liên tục, năng lượng điện phát sinh từ các tuốc bin gió chỉ có thể được sử dụng kết hợp chung với các nguồn năng lượng khác như năng lượng mặt trời: Gió thổi vào ban đêm thường mạnh hơn ban ngày.

Một khả năng khác là sử dụng các nhà máy phát điện có bơm trữ để bơm nước vào các bồn chứa ở trên cao và dùng nước để vận hành tuốc bin khi không đủ gió. Xây dựng các nhà máy điện có bơm trữ này là một tác động lớn vào thiên nhiên vì phải xây chúng trên các đỉnh núi cao.

Công suất dự trữ phụ thuộc vào độ chính xác của dự báo gió, khả năng điều chỉnh của mạng lưới và nhu cầu dùng điện. (Đọc thêm thông tin trong bài tuốc bin gió).

Người ta còn có một công nghệ khác để tích trữ năng lượng gió. Cánh quạt gió sẽ được truyền động trực tiếp để quay máy nén khí. Động năng của gió được tích lũy vào hệ thống nhiều bình khí nén. Hệ thống hàng loạt bình khí nén này sẽ được luân phiên tuần tự phun vào các turbine để quay máy phát điện. Như vậy năng lượng gió được lưu trữ và sử dụng ổn định hơn (dù gió mạnh hay gió yếu thì khí vẫn luôn được nén vào bình, và người ta sẽ dễ dàng điểu khiển cường độ và lưu lượng khí nén từ bình phun ra), hệ thống các bình khí nén sẽ được nạp khí và xả khí luân phiên để đảm bảo sự liên tục cung cấp năng lượng quay máy phát điện (khi 1 bình đang xả khí quay máy phát điện thì các bình khác sẽ đang được cánh quạt gió nạp khí nén vào).

Nếu cộng tất cả các chi phí bên ngoài (kể cả các tác hại đến môi trường ví dụ như vì thải các chất độc hại) thì năng lượng gió bên cạnh sức nước là một trong những nguồn năng lượng rẻ tiền nhất ([1] Lưu trữ 2021-02-11 tại Wayback Machine).

Khuyến khích sử dụng năng lượng gió

Phát triển năng lượng gió được tài trợ tại nhiều nước không phụ thuộc vào đường lối chính trị, ví dụ như thông qua việc hoàn trả thuế (PTC tại Hoa Kỳ), các mô hình hạn ngạch hay đấu thầu (Ví dụ như tại Anh, Ý) hay thông qua các hệ thống giá tối thiểu (Ví dụ như Đức, Tây Ban Nha, Áo, Pháp, Bồ Đào Nha, Hy lạp). Hệ thống giá tối thiểu ngày càng phổ biến và đã đạt được một giá điện bình quân thấp hơn trước, khi công suất các nhà máy lắp đặt cao hơn.

Trên nhiều thị trường điện, năng lượng gió phải cạnh tranh với các nhà máy điện mà một phần đáng kể đã được khấu hao toàn bộ từ lâu, bên cạnh đó công nghệ này còn tương đối mới. Vì thế mà tại Đức có đền bù giá giảm dần theo thời gian từ những nhà cung cấp năng lượng thông thường dưới hình thức Luật năng lượng tái sinh, tạo điều kiện cho ngành công nghiệp trẻ này phát triển. Bộ luật này quy định giá tối thiểu mà các doanh nghiệp vận hành lưới điện phải trả cho các nhà máy sản xuất điện từ năng lượng tái sinh. Mức giá được ấn định giảm dần theo thời gian. Ngược với việc trợ giá (Ví dụ như cho than đá Đức) việc khuyến khích này không xuất phát từ tiền thuế, các doanh nghiệp vận hành lưới điện có trách nhiệm phải mua với một giá cao hơn.

Bên cạnh việc phá hoại phong cảnh tự nhiên những người chống năng lượng gió cũng đưa ra thêm các lý do khác như thiếu khả năng trữ năng lượng và chi phí cao hơn trong việc mở rộng mạng lưới tải điện cũng như cho năng lượng điều chỉnh.

Thống kê

Đan Mạch và Ấn Độ là những quốc gia sử dụng năng lượng gió nhiều nhất trên thế giới.

Công suất lắp đặt trên thế giới

Trong số 20 thị trường lớn nhất trên thế giới, chỉ riêng châu Âu đã có 13 nước với Đức là nước dẫn đầu về công suất của các nhà máy dùng năng lượng gió với khoảng cách xa so với các nước còn lại. Tại Đức, Đan Mạch và Tây Ban Nha việc phát triển năng lượng gió liên tục trong nhiều năm qua được nâng đỡ bằng quyết tâm chính trị. Nhờ vào đó mà một ngành công nghiệp mới đã phát triển tại 3 quốc gia này. Công nghệ Đức (bên cạnh các phát triển mới từ Đan Mạch và Tây Ban Nha) đã được sử dụng trên thị trường nhiều hơn trong những năm vừa qua.

Năm 2007 thế giới đã xây mới được khoảng 20073 MW điện, trong đó Mỹ với 5244 MW, Tây Ban Nha 3522MW, Trung Quốc 3449 MW, 1730 MW ở Ấn Độ và 1667 ở Đức, nâng công suất định mức của các nhà máy sản xuất điện từ gió lên 94.112 MW. Công suất này có thể thay đổi dựa trên sức gió qua các năm, các nước, các vùng.

Nguồn: IG Windkraft Österreich

Công suất định mức lắp đặt tại Đức

Trong năm 2004, với 25.000 GWh, lần đầu tiên tại Đức sản xuất điện từ năng lượng gió đã vượt qua được nguồn cung cấp điện từ năng lượng tái sinh khác được sử dụng nhiều nhất cho đến thời điểm này là thủy điện với 20.900 GWh.

Công suất định mức lắp đặt tại Đức theo tiểu bang:

Nguồn: Viện năng lượng gió Đức, tính đến ngày 31 tháng 12 năm 2004.

Công suất định mức lắp đặt tại Pháp[sửa | sửa mã nguồn]

Nguồn: Viện năng lượng gió Đức Lưu trữ 2005-09-21 tại Wayback Machine tính đến cuối năm 2003.

Thiết kế tua bin

Tua bin gió là các thiết bị chuyển đổi động năng của gió thành năng lượng điện. Kết quả của hơn một ngàn năm phát triển cối xay gió và kỹ thuật hiện đại, các tuabin gió ngày nay được sản xuất trong một loạt các trục ngang và trục dọc. Các tuabin nhỏ nhất được sử dụng cho các ứng dụng như sạc pin cho nguồn điện phụ trợ. Các tuabin lớn hơn có thể được sử dụng để đóng góp một phần nhỏ năng lượng vào nguồn điện được sử dụng trong nước. Tiêu biểu như những mảng tua-bin lớn, còn được gọi là trang trại gió, đã trở thành nguồn năng lượng tái tạo và được sử dụng ở nhiều nước và là một phần chiến lược trong việc giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch.

Thiết kế tuabin gió là quá trình xác định hình dạng và thông số kỹ thuật của một tuabin gió để trích năng lượng từ gió.^[1] Việc lắp đặt tuabin gió bao gồm các hệ thống cần thiết để thu năng lượng từ gió, đưa tuabin vào gió, chuyển đổi vòng quay cơ học thành năng lượng điện, và các hệ thống khác để cho quá trình có thể bắt đầu, dừng và từ đó điều khiển được tuabin.

Năm 1919, nhà vật lý người Đức Albert Betz đã chỉ ra rằng đối với một máy khai thác năng lượng gió lý tưởng, các định luật cơ bản về bảo tồn khối lượng và năng lượng cho phép không được vượt quá 16/27 (59,3%) động năng của gió. Định luật Betz này có thể được tiếp cận trong các thiết kế tuabin hiện đại, có thể đạt tới 70 đến 80% giới hạn Betz lý thuyết.^[2][3]

Khí động học của tuabin gió không đơn giản. Luồng không khí ở các lưỡi dao không giống như luồng không khí ở xa tuabin. Bản chất từ việc năng lượng được tách ra từ không khí cũng làm cho không khí bị lệch hướng bởi tuabin. Ngoài ra khí động lực học của một tuabin gió ở bề mặt rotor còn thể hiện hiện tượng hiếm thấy trong các lĩnh vực khí động học khác. Hình dạng và kích thước của lưỡi dao của tuabin gió được xác định bởi hiệu suất khí động học cần thiết để trích xuất năng lượng từ gió, và do sức mạnh cần thiết để chống lại các lực trên lưỡi dao.^[4]

Ngoài thiết kế khí động học của lưỡi dao, thiết kế của một hệ thống năng lượng gió hoàn chỉnh cũng phải giải quyết thiết kế của trục quay trung tâm rotor, vỏ bọc, cấu trúc tháp, máy phát điện, điều khiển và nền móng của thiết bị.^[5] Thiết kế tuabin được sử dụng rộng rãi ở các công cụ mô phỏng và mô phỏng máy tính. Những điều này ngày càng trở nên tinh vi hơn và được nhận xét bởi một bài đánh giá hiện đại gần đây của Hewitt và các cộng sự.^[6] Các yếu tố thiết kế xa hơn cũng phải được xem xét khi tích hợp tuabin gió vào lưới điện.

Tham khảo

• A. Betz: Windenergie und ihre Ausnutzung durch Windmühlen. Ökobuch, Kassel 1982 (in lại lần phát hành của Vandenhoeck & Ruprecht, Göttingen 1926)
• R. Gasch, J. Twele: Windkraftanlagen. Teubner, Stuttgart 2005
• S. Geitmann: Erneuerbare Energien und alternative Kraftstoffe. 2. Auflage. Hydrogeit, Kremmen 2005
• Erich Hau: Windkraftanlagen. Springer Verlag, Berlin 2002
• Siegfried Heier: Windkraftanlagen: Systemauslegung, Netzintegration und Regelung. Teubner, Stuttgart 2005
• Jens-Peter Molly: Windenergie: Theorie, Anwendung, Messung. Verlag C.F. Müller, Karlsruhe 1990

Kinh tế

Tua bin gió đạt được tính chẵn lẻ lưới (điểm mà tại đó chi phí của năng lượng gió có thể tạo ra điện ở mức chi phí điện năng nhỏ hơn hoặc bằng giá mua điện từ lưới điện) ở một số khu vực của châu Âu và ở Mỹ vào giữa những năm 2000. Giá thành giảm buộc chi phí phải giảm theo, người ta cho rằng nó đã đạt mức tương đương lưới chung ở châu u trong năm 2010 và ở Mỹ trong năm 2016 do chi phí vốn giảm khoảng 12%.^[1]

Chi phí điện năng và xu hướng

dự án chi phí điện gió ở Mỹ sẽ giảm khoảng 25% từ năm 2012 đến năm 2030.^[2]]]

Năng lượng gió cần vốn đầu tư, nhưng không tốn chi phí nhiên liệu.^[3] Giá điện từ năng lượng gió do đó ổn định hơn nhiều so với giá điện từ nhiên liệu hóa thạch.^[4] Hoá đơn chi phí của năng lượng gió khi một trạm được xây dựng thường nhỏ hơn 0.01$ cho mỗi kW · h.

Tuy nhiên, ước tính chi phí trung bình trên mỗi đơn vị điện phải kết hợp chi phí xây dựng tuabin và thiết bị truyền dẫn, vốn vay, trả lại cho nhà đầu tư (bao gồm chi phí rủi ro), sản lượng ước tính hàng năm và các thành phần khác, trung bình qua tuổi thọ hữu ích dự kiến ​​của thiết bị, có thể vượt quá hai mươi năm. Ước tính chi phí năng lượng phụ thuộc nhiều vào những giả định này, vì vậy con số chi phí được công bố có thể khác nhau đáng kể. Năm 2004, năng lượng gió chiếm 1/5 so với những gì đã làm trong những năm 1980, và một số dự kiến xu hướng giảm sẽ tiếp tục khi tuabin gió công suất lớn được sản xuất hàng loạt.^[5] Trong năm 2012, chi phí vốn cho tuabin gió thấp hơn đáng kể so với năm 2008-2010 nhưng vẫn ở trên mức năm 2002.^[6] Một báo cáo năm 2011 của Hiệp hội Năng lượng Gió Hoa Kỳ cho biết, “Gần đây chi phí của gió đã giảm trong hai năm qua, trong khoảng từ 0.05 đến 0.06$ mỗi kW · h… rẻ hơn khoảng 0.02$ so với năng lượng điện đốt than, và nhiều dự án khác được tài trợ thông qua việc thu xếp nợ hơn so với cơ cấu vốn cổ phần năm ngoái…. giành được sự chấp nhận chủ đạo hơn từ các ngân hàng trên Phố Wall…. Các nhà sản xuất thiết bị cũng có thể phân phối sản phẩm trong cùng năm mà họ được đặt hàng thay vì chờ đến ba năm như là trường hợp trong chu kỳ trước đó…. 5.600 MW công suất lắp đặt mới đang được xây dựng tại Hoa Kỳ, gấp đôi số lượng tại thời điểm này trong năm 2010. 35% của tất cả các thế hệ điện mới được xây dựng tại Hoa Kỳ Các quốc gia từ năm 2005 đến từ gió, nhiều hơn các nhà máy nhiệt điện và than mới kết hợp, vì các nhà cung cấp điện ngày càng hấp dẫn gió như một hàng rào thuận tiện chống lại những biến động giá hàng hóa không thể đoán trước. “^[7]

Báo cáo của Hiệp hội năng lượng gió của Anh đưa ra chi phí sản xuất điện gió trên bờ trung bình khoảng 0,055$ cho mỗi kW · h (2005).^[8] Giá mỗi đơn vị năng lượng được tạo ra ước tính năm 2006 cao hơn 5 đến 6% so với chi phí năng lượng mới ở Mỹ đối với than và khí tự nhiên: chi phí gió ước tính là 55,80 USD / MW · h, than ở mức 53,10 USD / MW và khí tự nhiên là 52,50 USD.^[9] Kết quả so sánh tương tự với khí thiên nhiên thu được trong nghiên cứu của chính phủ tại Anh năm 2011.^[10] Năm 2011, năng lượng từ tua bin gió có thể rẻ hơn hóa thạch hoặc hạt nhân cây; Hy vọng rằng năng lượng gió sẽ là hình thức năng lượng rẻ nhất trong tương lai.^[11] Sự hiện diện của năng lượng gió, ngay cả khi được trợ cấp, có thể giảm chi phí cho người tiêu dùng (€ 5 tỷ / năm ở Đức) bằng cách giảm giá cận biên, bằng cách giảm thiểu việc sử dụng nhà máy điện tốn nhiều vốn đầu tư.^[12]

Một nghiên cứu năm 2012 của EU cho thấy chi phí cơ bản của năng lượng gió tương tự như than, khi các khoản trợ cấp và tác động bên ngoài bị bỏ qua. Năng lượng gió có chi phí bên ngoài thấp nhất.^[13] Vào tháng 2 năm 2013 Bloomberg Tài chính năng lượng mới (BNEF) đã báo cáo rằng chi phí sản xuất điện từ các trang trại gió mới rẻ hơn so với các nhà máy khí đốt mới hoặc than mới. Khi đưa ra mô hình giá carbon của chính phủ liên bang Úc, mô hình của họ đưa ra chi phí (bằng đô la Úc) là 80 đô la / MWh cho các trang trại gió mới, $ 143 / MWh cho các nhà máy than mới và $ 116 / MWh các nhà máy khí đốt. Mô hình cũng cho thấy rằng “thậm chí không có giá carbon (cách hiệu quả nhất để giảm phát thải toàn nền kinh tế) năng lượng gió rẻ hơn 14% so với than mới và rẻ hơn 18% so với khí mới.””^[14] Các nhà máy than mới có một phần chi phí cao hơn là vì chi phí cho vay tài chính cao do “thiệt hại danh tiếng của các khoản đầu tư tốn nhiều khí thải”. Chi phí của các nhà máy khí đốt một phần là do tác động “thị trường xuất khẩu” ảnh hưởng đến giá địa phương. Chi phí sản xuất từ ​​các nhà máy đốt than được xây dựng trong những năm 1970 và 1980 là rẻ hơn so với các nguồn năng lượng tái tạo do khấu hao.^[14] Năm 2015 BNEF tính toán Giá LCOE trên mỗi MWh năng lượng trong các nhà máy điện mới (không bao gồm chi phí carbon): $ 85 cho gió trên bờ ($ 175 cho nước ngoài), $ 66-75 cho than ở châu Mỹ ($ 82–105 ở châu u), gas $ 80–100.^[15][16][17] Một nghiên cứu năm 2014 cho thấy chi phí LCOE chưa được trợ cấp từ $ 37-81, tùy theo khu vực.^[18] Một báo cáo US DOE năm 2014 cho thấy trong một số trường hợp giá mua điện giá điện gió đã giảm xuống mức thấp kỷ lục $ 23.5 / MWh.^[19]

Chi phí đã giảm khi công nghệ tuabin gió đã được cải thiện. Hiện nay có các cánh tuabin gió dài hơn và nhẹ hơn, cải thiện hiệu suất của tuabin và tăng hiệu suất phát điện. Ngoài ra, vốn dự án gió và chi phí bảo trì vẫn tiếp tục giảm.^[20] Ví dụ, ngành công nghiệp gió ở Mỹ vào đầu năm 2014 đã có thể sản xuất nhiều năng lượng hơn với chi phí thấp hơn bằng cách sử dụng các tuabin gió cao hơn với các lưỡi dài hơn, thu được những cơn gió nhanh hơn ở độ cao cao hơn. Điều này đã mở ra những cơ hội mới và ở Indiana, Michigan, và Ohio, giá điện từ tuabin gió được xây dựng cao hơn 91.44m so với mặt đất có thể cạnh tranh với nhiên liệu hóa thạch thông thường như than đá. Giá đã giảm xuống còn khoảng 0.04$ / kW · h trong một số trường hợp và các tiện ích đã tăng lượng năng lượng gió trong danh mục của họ, nói rằng đây là lựa chọn rẻ nhất của họ.^[21]

Một số sáng kiến ​​đang làm việc để giảm chi phí điện năng từ gió ngoài khơi. Một ví dụ là Carbon Trust, một dự án công nghiệp chung, liên quan đến chín nhà phát triển gió ngoài khơi, nhằm giảm chi phí của gió ngoài khơi xuống 10% vào năm 2015. Người ta cho rằng sự đổi mới ở quy mô có thể mang lại Giảm 25% chi phí cho gió ngoài khơi vào năm 2020.^[22] Henrik Stiesdal, cựu Giám đốc kỹ thuật tại Siemens Wind Power, đã tuyên bố rằng vào năm 2025 năng lượng từ gió ngoài khơi sẽ là một trong những giải pháp có thể mở rộng, rẻ nhất ở Anh, so với các nguồn năng lượng tái tạo và nhiên liệu hóa thạch khác, nếu chi phí thực sự cho xã hội được tính vào chi phí của phương trình năng lượng.^[23] Ông tính toán chi phí tại thời điểm đó là 43 EUR / MWh cho trên bờ, và 72 EUR / MWh cho gió ngoài khơi.^[24]

Vào tháng 8 năm 2017, Phòng thí nghiệm năng lượng tái tạo quốc gia (NREL) của Bộ Năng lượng đã công bố một báo cáo mới về việc giảm 50% chi phí năng lượng gió vào năm 2030. NREL dự kiến sẽ đạt được những tiến bộ trong thiết kế tuabin gió, vật liệu và kiểm soát để mở khóa cải tiến hiệu suất và giảm chi phí. Theo khảo sát quốc tế, nghiên cứu này cho thấy cắt giảm chi phí dự kiến dao động từ 24% đến 30% vào năm 2030. Trong các trường hợp tích cực hơn, các chuyên gia ước tính giảm chi phí lên tới 40% nếu các chương trình nghiên cứu và phát triển và công nghệ đem lại hiệu quả bổ sung.^[25]

Ưu đãi và lợi ích cộng đồng

Hoa Kỳ chủ đất thường nhận được thu nhập cho thuê hàng năm từ 3.000 đến 5.000 đô la mỗi tua-bin gió, trong khi nông dân tiếp tục trồng trọt hoặc chăn thả gia súc đến chân các tuabin.^[26] Shown: the Brazos Wind Farm, Texas.

Một số trong số 6.000 tuabin tại Altamont Pass Wind Farm của California được hỗ trợ bởi các ưu đãi về thuế trong những năm 1980.^[27]

Ngành công nghiệp gió của Hoa Kỳ tạo ra hàng chục nghìn việc làm và hàng tỷ đô la hoạt động kinh tế.^[28] Các dự án gió cung cấp thuế địa phương, hoặc các khoản thanh toán thay cho thuế và tăng cường nền kinh tế của các cộng đồng nông thôn bằng cách cung cấp thu nhập cho nông dân với tuabin gió trên đất của họ.^[26][29] Năng lượng gió ở nhiều khu vực pháp lý nhận được hỗ trợ tài chính hoặc hỗ trợ khác để khuyến khích sự phát triển của nó. Năng lượng gió hưởng lợi từ trợ cấp ở nhiều khu vực pháp lý, hoặc để tăng tính hấp dẫn của nó, hoặc để bù đắp cho các khoản trợ cấp nhận được từ các hình thức sản xuất khác có ngoại tác tiêu cực đáng kể.

Tại Hoa Kỳ, điện gió nhận được tín dụng thuế sản xuất (PTC) là 1,5 ¢ / kWh vào năm 1993 đô la cho mỗi kW · h được sản xuất, trong mười năm đầu tiên; ở mức 0,022$ / kW · h vào năm 2012, tín dụng được gia hạn vào ngày 2 tháng 1 năm 2012, bao gồm cả việc xây dựng bắt đầu vào năm 2013.^[30] Tín dụng thuế 30% có thể được áp dụng thay vì nhận PTC.^[31][32] Một lợi ích về thuế khác là khấu hao nhanh. Nhiều tiểu bang của Hoa Kỳ cũng cung cấp các ưu đãi, chẳng hạn như miễn thuế tài sản, mua hàng uỷ thác và thị trường bổ sung cho “tín dụng xanh“.^[33] Cải tiến năng lượng và mở rộng hoạt động 2008 chứa phần mở rộng của các khoản tín dụng cho gió, bao gồm cả các tua bin nhỏ. Các quốc gia như Canada và Đức cũng khuyến khích xây dựng tuabin gió, chẳng hạn như tín dụng thuế hoặc giá mua tối thiểu để tạo gió, với lưới điện được đảm bảo (đôi khi được gọi là thuế suất ). Các mức thuế suất này thường được đặt cao hơn giá điện trung bình.^[34][35] Vào tháng 12 năm 2013, Thượng nghị sĩ Hoa Kỳ Lamar Alexander và các thượng nghị sĩ đảng Cộng hòa khác đã lập luận rằng “tín dụng thuế sản xuất năng lượng gió nên được phép hết hạn vào cuối năm 2013”^[36] và nó đã hết hạn ngày 1 tháng 1 năm 2014 cho các cài đặt mới.

Lực lượng thị trường thứ cấp cũng khuyến khích các doanh nghiệp sử dụng năng lượng phát điện từ gió, ngay cả khi có giá cao cấp cho điện. Ví dụ, các nhà sản xuất chịu trách nhiệm xã hội trả cho các công ty tiện ích một khoản phí bảo hiểm để trợ cấp và xây dựng cơ sở hạ tầng năng lượng gió mới. Các công ty sử dụng sức gió tạo ra, và bù lại họ có thể tuyên bố rằng họ đang thực hiện những nỗ lực “xanh” mạnh mẽ. Tại Hoa Kỳ, tổ chức Green-e giám sát việc tuân thủ doanh nghiệp với các khoản tín dụng năng lượng tái tạo này.^[37] Giá tuabin đã giảm đáng kể trong những năm gần đây do các điều kiện cạnh tranh gay gắt hơn như việc tăng sử dụng năng lượng đấu giá và loại bỏ trợ cấp ở nhiều thị trường. Ví dụ, Vestas, một nhà sản xuất tuabin gió có tua bin trên biển lớn nhất có thể bơm ra 4,2 megawatt điện, đủ để cung cấp điện cho khoảng 5.000 ngôi nhà, cho thấy giá tua bin giảm từ € 950.000 / megawatt vào cuối năm 2016, khoảng € 800,000 cho mỗi megawatt trong quý thứ ba của năm 2017.^[38]

Hiệu ứng môi trường

Tác động môi trường của năng lượng gió khi so sánh với tác động môi trường của nhiên liệu hóa thạch, là tương đối nhỏ. Theo IPCC, trong các đánh giá của tiềm năng hâm nóng toàn cầu của các nguồn năng lượng, các tuabin gió có giá trị trung bình 12 và 11 (g CO₂ eq / kWh) tùy thuộc vào việc tua-bin ngoài khơi hay đang được đánh giá.^[40][41] So với các nguồn carbon thấp khác, tuabin gió có một số tiềm năng nóng lên toàn cầu thấp nhất trên mỗi đơn vị năng lượng điện được tạo ra.^[42]

Trong khi một trang trại gió có thể bao phủ một diện tích đất lớn, nhiều sử dụng đất như nông nghiệp tương thích với nó, vì chỉ có các khu vực nhỏ của cơ sở tuabin và cơ sở hạ tầng không được sử dụng.^[43][44] Có báo cáo về tử vong chim và dơi ở tuabin gió vì có xung quanh các cấu trúc nhân tạo khác. Quy mô của tác động sinh thái có thể^[45] hoặc có thể không^[46] đáng kể, tùy thuộc vào hoàn cảnh cụ thể. Phòng ngừa và giảm thiểu các trường hợp tử vong động vật hoang dã, và bảo vệ than bùn,^[47] ảnh hưởng đến việc định vị và hoạt động của tuabin gió. Tua bin gió tạo ra một số tiếng ồn. Ở khoảng cách dân cư là 300 mét (980 ft), giá trị này có thể vào khoảng 45 dB, hơi to hơn tủ lạnh. Tại 1,5 km (1 mi) khoảng cách chúng trở nên không nghe được.^[48][49] Có những báo cáo giai thoại về những ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe từ tiếng ồn đối với những người sống rất gần với tuabin gió.^[50] Nghiên cứu được xem xét ngang hàng thường không ủng hộ những tuyên bố này.^[51][52][53]

Không quân Hoa Kỳ và Hải quân bày tỏ lo ngại rằng việc đặt các tuabin gió lớn gần các căn cứ “sẽ tác động tiêu cực đến radar đến mức các bộ điều khiển không lưu sẽ mất vị trí của máy bay.”^[54] Các khía cạnh thẩm mỹ của tuabin gió và kết quả thay đổi của cảnh quan trực quan là đáng kể.^[55] Xung đột phát sinh đặc biệt là trong cảnh quan bảo vệ danh lam thắng cảnh và di sản.

(Nguồn: WIKIPEDIA -https://vi.wikipedia.org/wiki/năng_lượng_gió)