15/11/2019
Trang Đầu » Năng lượng thủy điện

Điện mặt trời Nam Ngum có thể thay thế Thủy điện trên dòng Mekong ở Lào?

Phạm Phan Long

Dòng sông Lan Thương–Mekong đang bị tàn phá bởi hàng trăm dự án thủy điện trên dòng chính và các phụ lưu của nó từ cao nguyên Tây Tạng ở Trung Quốc tới hạ lưu sông Sê san ở Campuchia. Riêng trên dòng chính Mekong, Chính phủ Lào đóng vai trò chính trong việc xây dựng những dự án này và thậm chí đang có kế hoạch xây thêm. Nhưng tại sao nước này lại chỉ tập trung vào các nhà máy thủy điện (hydroelectric power plants – HPPs)? Còn những nguồn năng lượng tái tạo khác thì sao? Liệu điện mặt trời Nam Ngum có thể thay thế thủy điện trên dòng Mekong ở đất nước này?

Hình 1. Sự nở rộ các nhà máy thủy điện trên lưu vực sông Lan Thương – Mekong

Nguồn: Phạm Phan Long soạn với Open Development Mekong

Tôi đã thực hiện một nghiên cứu khả thi đơn giản về kinh tế – kỹ thuật để trả lời câu hỏi quan trọng ở trên, và kết quả là có, hoàn toàn có thể. Một trang trại điện mặt trời nổi (floating solar-with-storage, FSS) với công suất thiết kế 11.400 MW là hoàn toàn khả thi về mặt kỹ thuật để sản xuất ra một lượng điện tương đương 15.000 GWh/năm và chi phí thấp hơn so với cả 3 dự án thủy điện hiện đang được lên kế hoạch xây dựng tại Lào – gồm Pak Lay, Pak Beng và Luang Prabang. Quy mô dự án FSS Nam Ngum là rất lớn nhưng có thể thực hiện trong 15 năm với công suất 760 MW/năm với sản lượng 1.000 GWh/năm.

Hình 1. Các dự án thủy điện của Lào trên dòng chính sông Mekong

Nguồn: Phạm Phan Long

Cho đến hiện tại, Lào đã có tổng cộng 9 dự án thủy điện trên dòng chính của sông Mekong. Chính phủ nước này đã triển khai hai dự án thủy điện Don Sahong và Xayaburi, và giờ đang hướng quan tâm tới 3 dự án thủy điện khác, gồm: Pak Lay, Pak Beng và Luang Prabang.

Bảng 1 dưới đây cho thấy 3 dự án thủy điện nói trên có tổng sản lượng là 15.418 GWh/năm với tổng mức đầu tư là 8,8 tỷ USD. Để khai thác được lượng điện này thì sẽ phải mất 143 km2 diện tích đất dùng cho hồ chứa nước và 41.767 người sẽ mất nhà cửa.

 

Bảng 1. Các dự án thủy điện đang chờ thực hiện của Lào
Dự án Công suất thiết kế

(MW)

Sản lượng

(GWh/năm)

Tổng vốn đầu tư

(tỷ USD)

Diện tích bề mặt

(km2)

Diện tích ngập nước

(km2)

Dung tích hồ chứa

(triệu m3)

Số người phải di dời

(người)

Cao trình

(m)

Chỉ số công suất
Pak Beng 912 4775 2,30 87 17,4 442 6700 31 59,77%
Pak Lay 770 4143 2,13 108 71,28 384 22101 26 61,42%
Luang Prabang 1460 6500 4,37 90 54 734 12966 68 50,82%
Tổng cộng 3142 15418 8,80 285 143 1560 41767

Các đánh giá tác động môi trường (EIA) đã được thực hiện bởi một số chuyên gia quốc tế, ICEM [1], Intralawan [2], Vietnam DHI Study [3], MRC Council Study [4]. Tất cả đều kết luận rằng chuỗi những HPP này sẽ dẫn đến sự phân bổ không cân bằng về thiệt hại và lợi ích giữa các nước trong lưu vực, điều này trái ngược với nguyên tắc công bằng (equitable) của Thỏa thuận Sông Mekong năm 1995 [5].

Phương pháp luận

Hướng tới đề xuất để Lào có một giải pháp thay thế thực sự cho thủy điện, tôi đã đưa ra ý tưởng về FSS có công suất 11.400 MW đặt trên diện tích 370 km2 của Hồ chứa Nam Ngum – nơi có diện tích bề mặt thoáng và phẳng nhất ở Lào. FSS có thể tạo ra điện lượng 15.000 GWh/năm, tương đương với điện lượng của cả 3 dự án thủy điện nói trên cộng lại. Nghiên cứu này được thực hiện với những công cụ phân tích dưới đây:

  • Bảng tính Global Solar Atlas [6] của Ngân hàng Thế giới/Solaris.
  • Bảng tính Chi phí Năng lượng (LCOE) đơn giản của Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia (NREL) [7].
  • Diện tích bề mặt FSS được tính toán dựa trên FSS Đa Mi ở Việt Nam sau khi hiệu chỉnh phù hợp với chỉ số Bức xạ Nghiêng Toàn cầu (GTI) tương ứng [8].
  • Dự toán chi phí dựa vào Bộ Năng lượng Hoa Kỳ [9] và các dự án FSS đã hoàn thành gần đây [10] với quy mô tương tự và một vài trong số đó đã đi vào vận hành ở lưu vực sông Mekong.

Thủy điện trên dòng Mekong

Tôi đã chạy nhiều mô hình tài chính để ước tính chi phí vận hành của 3 dự án thủy điện sắp tới của Lào gồm Pak Lay, Pak Beng và Luang Prabang. Dựa trên giá trị vốn [11] và chi phí, Bảng 2 ở dưới cho thấy chỉ số LCOE là 0,0257 USD/kWh, chưa kể những chi phí ngoại vi của 3 dự án thủy điện nói trên.

Bảng 2: Chi phí Năng lượng (LCOE) cho thủy điện chưa kể chi phí ngoại vi

 

Bảng 2: Chi phí Năng lượng (LCOE) cho thủy điện chưa kể chi phí ngoại vi
Vốn đầu tư ban đầu 8,80 Tỷ USD
Chi phí vận hành và bảo dưỡng (O&M) trong 50 năm 11,00 TỶ USD
Tổng vốn đầu tư 19,80 Tỷ USD
Tổng sản lượng điện 770900 GWh
Chỉ số LCOE 0,0257 USD/kWh

Bảng 3 ở dưới cho thấy chỉ số LCOE là 0,0581 USD/kWh dựa trên tổng vốn đầu tư có tính đến chi phí ngoại vi (lưu ý: Chi phí ngoại vi được ước tính dựa trên báo cáo của Viện Di sản Thiên nhiên [12] cho dự án thủy điện Sambor, với giả định rằng 3 dự án thủy điện tiếp theo của Lào sẽ có cùng chi phí ngoại vi nếu được thực hiện).

 

Bảng 3: Chi phí Năng lượng (LCOE) cho thủy điện có tính đến chi phí ngoại vi
Vốn đầu tư ban đầu 8,80 Tỷ USD
Chi phí vận hành và bảo dưỡng (O&M) trong 50 năm 11,00 TỶ USD
Chi phí ngoại vi (ẩn) 25,000 Tỷ USD
Tổng vốn đầu tư 44,80 Tỷ USD
Tổng sản lượng điện 770900 GWh
Chỉ số LCOE 0,0581 USD/kWh

Điện Mặt trời nổi Nam Ngum – Giải pháp thay thế

Hình 3. Vị trí Hồ chứa Nam Ngum

 

Nguồn: Phạm Phan Long

Hồ chứa Nam Ngum kéo dài trên 60 km ở phía Bắc của Thủ đô Viêng Chăn. Hiện tại có một đường dây 500 kV tới Viêng Chăn và sang cả Thái Lan, trong tương lai sẽ có một đường dây 500 kV sang Việt Nam [13]. Nam Ngum là địa điểm lý tưởng nhất cho FSS, và đối với mục đích của nghiên cứu này.

Hình 4: Trang Global Solar Atlas trực tuyến cho thấy chỉ số PVOUT (lượng điện năng có thể được sản xuất trên mỗi kWp công suất đỉnh) cho khu vực này là 1.399 kWh/kWp. Trong Phụ lục 1 của Báo cáo của Global Solar Atlas có thể thấy rằng một hệ thống điện mặt trời công suất 760 MW thì có thể sản xuất ra 1.006 GWh/năm.

Hình 4. Dự án điện mặt trời nổi ở Hồ chứa Nam Ngum

Nguồn: Phạm Phan Long

Bảng 4 dưới đây cho thấy dự án FSS trên Hồ chứa Nam Ngum có thể được thực hiện theo 15 bước trong vòng 15 năm, với tuổi thọ 25 năm. Toàn bộ dự án sẽ cần 111 km2 hay 30% tổng diện tích bề mặt của hồ chứa. Đây là dự án đầy tham vọng và lớn hơn nhiều lần so với trang trại FSS lớn nhất thế giới hiện nay.

Bảng 4. Dự án FSS trên Hồ chứa Nam Ngum – Các bước triển khai

 

Bảng 4. Dự án FSS trên Hồ chứa Nam Ngum – Các bước triển khai
Năm Công suất Điện lượng từng năm Điện lượng tích lũy Điện lượng trong 25 năm Mật độ năng lượng Diện tích che phủ mặt hồ mỗi năm Diện tích che phủ mặt hồ tích lũy Độ che phủ mặt hồ
MW GWh/năm GWh/năm GWh GWh/km2 km2 km2 %
1 760 1000 1000 25000 135 7,41 7,41 2
2 760 1000 2000 25000 7,41 14,82 4
3 760 1000 3000 25000 7,41 22,23 6
4 760 1000 4000 25000 7,41 29,64 8
5 760 1000 5000 25000 7,41 37,05 10
6 760 1000 6000 25000 7,41 44,46 12
7 760 1000 7000 25000 7,41 51,87 14
8 760 1000 8000 25000 7,41 59,28 16
9 760 1000 9000 25000 7,41 66,69 18
10 760 1000 10000 25000 7,41 74,10 20
11 760 1000 11000 25000 7,41 81,51 22
12 760 1000 12000 25000 7,41 88,92 24
13 760 1000 13000 25000 7,41 96,33 26
14 760 1000 14000 25000 7,41 103,74 28
15 760 1000 15000 25000 7,41 111,15 30
Total 11400   Total 375000

Bảng 5. Dự án FSS trên Hồ chứa Nam Ngum – Sử dụng pin lưu trữ 4 giờ

 

Bảng 5. Dự án FSS trên Hồ chứa Nam Ngum – Sử dụng pin lưu trữ 4 giờ
Năm Công suất Điện lượng tích lũy Chi phí trên công suất Chi phí trên dự án Điện lượng trong 25 năm Chi phí đơn vị pin Chi phí mua pin 4 giờ dự trữ Chi phí vận hành hàng năm Chi phí vận hành trong 25 năm Tổng vốn đầu tư LCOE
MW GWh/năm Triệu USD/MW Triệu USD GWh Triệu USD/MW Triệu USD Triệu USD/MW Triệu USD Triệu USD USD/kWh
1 760 1000 0,77 585 25000 300 912 10 190 1687 0,067
2 760 2000 0,75 573 25000 294 894 10 182 1649 0,066
3 760 3000 0,74 561 25000 288 876 10 175 1612 0,064
4 760 4000 0,72 550 25000 282 858 10 167 1575 0,063
5 760 5000 0,71 539 25000 277 841 10 160 1540 0,062
6 760 6000 0,70 528 25000 271 824 10 152 1504 0,060
7 760 7000 0,68 518 25000 266 808 10 144 1470 0,059
8 760 8000 0,67 508 25000 260 792 10 137 1437 0,057
9 760 9000 0,65 497 25000 255 776 10 129 1402 0,056
10 760 10000 0,64 487 25000 250 760 10 122 1369 0,055
11 760 11000 0,63 478 25000 245 745 10 114 1337 0,053
12 760 12000 0,62 468 25000 240 730 10 106 1304 0,052
13 760 13000 0,60 459 25000 235 716 10 99 1274 0,051
14 760 14000 0,59 450 25000 231 701 10 91 1242 0,050
15 760 15000 0,58 441 25000 226 687 10 84 1212 0,048
Chi phí năng lượng LCOE trung bình, USD/kWh 0,58

 

Bảng 6. Dự án FSS trên Hồ chứa Nam Ngum – Sử dụng pin lưu trữ 2 giờ

 

Bảng 6. Dự án FSS trên Hồ chứa Nam Ngum – Sử dụng pin lưu trữ 2 giờ
Năm Công suất Điện lượng tích lũy Chi phí trên công suất Chi phí trên dự án Điện lượng trong 25 năm Chi phí đơn vị mua pin Chi phí mua pin 2 giờ dự trữ Chi phí vận hành hàng năm Chi phí vận hành trong 25 năm Tổng vốn đầu tư LCOE
MW GWh/năm Triệu USD/MW Triệu USD GWh Triệu USD/MW Triệu USD Triệu USD/MW Triệu USD Triệu USD USD/kWh
1 760 1000 0,58 441 25000 300 456 10 190 1087 0,0435
2 760 2000 0,57 432 25000 294 447 10 190 1069 0,0428
3 760 3000 0,56 423 25000 288 438 10 190 1051 0,0420
4 760 4000 0,55 415 25000 282 429 10 190 1034 0,0414
5 760 5000 0,53 406 25000 277 421 10 190 1017 0,0407
6 760 6000 0,52 398 25000 271 412 10 190 1000 0,0400
7 760 7000 0,51 390 25000 266 404 10 190 984 0,0394
8 760 8000 0,50 382 25000 260 396 10 190 968 0,0387
9 760 9000 0,49 375 25000 255 388 10 190 953 0,0381
10 760 10000 0,48 367 25000 250 380 10 190 937 0,0375
11 760 11000 0,47 360 25000 245 373 10 190 923 0,0369
12 760 12000 0,46 353 25000 240 365 10 190 908 0,0363
13 760 13000 0,45 346 25000 235 358 10 190 894 0,0358
14 760 14000 0,45 339 25000 231 351 10 190 880 0,0352
15 760 15000 0,44 332 25000 226 344 10 190 864 0,0345
Chi phí năng lượng LCOE trung bình, USD/kWh 0,388

 Thảo luận

Nghiên cứu này tuân theo các phương pháp kỹ thuật tiêu chuẩn và chỉ ra tất cả các yếu tố kỹ thuật quan trọng dựa trên nguồn dữ liệu cụ thể tại vị trí dự án nghiên cứu. Các yếu tố về chi phí là những ước tính và dùng cho mục đích cạnh tranh thương mại nên chỉ có thể kiểm chứng qua cuộc đấu thầu. Điều đáng ngạc nhiên là các kết quả mở thầu không chỉ ở Mỹ mà cả ở Việt Nam và Campuchia đều nhận được các gói bỏ thầu năng lượng tái tạo với giá thấp hơn dự đoán.

  • Chỉ số LCOE của 3 dự án thủy điện nói trên trong hai kịch bản không tính chi phí ngoại vi và có tính chi phí ngoại vi lần lượt là 0,026 và 0,058 USD/kWh (Bảng 2 và 3).

  • FSS Nam Ngum sử dụng pin lưu trữ 4 giờ có thể sản xuất một lượng điện tương đương với các dự án thủy điện với chỉ số LCOE trung bình là 0,058 USD/kWh.

  • FSS Nam Ngum sử dụng pin lưu trữ 2 giờ có thể sản xuất một lượng điện tương đương với các dự án thủy điện với chỉ số LCOE trung bình là 0,039 USD/kWh.

  • Hai lựa chọn FSS trên không gây ra tổn thất xã hội nên không có chi phí ngoại vi.

Cả hai lựa chọn FSS đều ưu việt hơn bộ 3 dự án thủy điện nói trên. Ngoài ra các dự án FSS này còn mang đến những ích lợi đáng kể như sau:

  • FSS giúp bảo tồn một phạm vi rất lớn lưu vực sông Mekong, giữ lại 143 km2 diện tích đất lưu vực sông và hàng vạn ngôi nhà của 41.767 người dân đang cư ngụ tại khu vực này.

  • Nhờ các tấm thu điện mặt trời che phủ 30% bề mặt nước hồ, trữ lượng nước của Hồ chứa Nam Ngum sẽ giảm thất thoát do bay hơi, đời sống thủy sinh giảm hiện tượng tảo nở hoa nên hồ sẽ tránh bị nhiễm độc.

  • FSS sẽ không tạo ra những tác động xuyên biên giới tới các nước láng giềng và người dân của họ. Điều này có nghĩa là Lào có thể đàm phán để có được những khoản vay ưu đãi với mức lãi suất thấp hơn để thực hiện dự án FSS.

  • Dự án FSS với công suất 11.400 MW này sẽ tạo ra hơn 320.000 việc làm cho người dân địa phương trong nhiều năm [14].

Khuyến nghị

Lào đã xây dựng nhiều dự án thủy điện ở những khu vực thuận lợi nhất họ có trên dòng Mekong và xuất khẩu điện sang các nước láng giềng trong hai thập kỷ qua. Những khu vực còn lại với sản lượng ước tính ở mức thấp hơn, chi phí xây dựng cao hơn và này càng tăng lên, bên cạnh đó những tác động tiêu cực xuyên biên giới của hai nhà máy thủy điện Don Sahong và Xayaburi tới người dân Campuchia và Việt Nam phải hứng chịu đã được báo cáo và công bố [15]. Nếu tiếp tục xu hướng này, Lào có thể tự mình mắc kẹt trong một thế giới mà thủy điện không phải là nguồn năng lượng sạch với chi phí đang ngày càng tăng lên. Thái Lan đã hoãn nhập khẩu điện từ thủy điện Pak Beng của Lào [16]. Điều gì đang xảy ra vậy? Thế giới đã thay đổi, các nguồn năng lượng tái tạo phi thủy điện tiên tiến tốt hơn, rẻ hơn, sạch hơn và cho đến thời điểm này là thân thiện hơn với khí hậu của chúng ta.

Ngay cả những cường quốc xuất khẩu dầu khí cũng đang đưa ra những thay đổi mang tính chiến lược. Ả rập Xê út đã xây dựng những trang trại điện mặt trời với tổng công suất 2,6 GW tại hai thánh địa linh thiêng của đất nước này, và có kế hoạch nâng tổng công suất điện mặt trời lên 57 GW cho tới năm 2030. Úc – cường quốc xuất khẩu than đá – lên kế hoạch xây dựng Trung tâm Năng lượng Tái tạo Châu Á có công suất 15 GW [17] với 3.800 km cáp dưới biển để cung cấp 3 GW cho Indonesia và Singapore. Ngay Nam Phi cũng đã lên kế hoạch sẽ thực hiện 6,4 GW điện gió và 14 GW điện mặt trời vào 2030. Chính phủ Hoa Kỳ không thể ngăn các công ty điện chuyển đổi các nhà máy năng lượng từ đốt khí tự nhiên và than đá qua điện mặt trời và điện gió vì chi phí chúng đã giảm xuống dưới 2 cent/kWh [18]. Trung Quốc trong khi gia tăng đầu tư các nhà máy thủy điện và điện than ở các nước khác thì bản thân lại dẫn đầu thế giới về sản xuất tấm thu điện mặt trời [19] và pin dự trữ  [20] – một tín hiệu Trung Quốc sẽ từ bỏ nhiên liệu hóa thạch. Còn Ấn Độ là quốc gia tích cực nhất trong việc áp dụng điện mặt trời với kế hoạch đạt tới 100 GW công suất điện mặt trời cho tới năm 2022.

Người dân Lào nên chất vấn chính phủ của mình về kế hoạch đầu tư thủy điện trong khi cuộc cách mạng năng lượng tái tạo đang lan rộng nhanh chóng trên khắp thế giới. Đến lượt mình, Chính phủ Lào nên yêu cầu hãng tư vấn Poyres làm rõ là tại sao hãng này không khảo sát và báo cáo về các nguồn năng lượng phi thủy điện. Nghiên cứu này cho thấy không chỉ Lào có thể thay thế tất cả 3 dự án HPP bằng dự án Nam Ngum FSS. Tôi đã làm  nghiên cứu sơ bộ và thấy rằng Campuchia cũng có thể thực hiện FSS trên Hồ Tonle Sap thay cho thủy điện Sambor và Stung Treng. Còn Việt Nam có thể loại bỏ 20% nhà máy điện than trên Đồng bằng Sông Cửu Long với chỉ một dự án FSS lắp đặt trên Hồ Trị An.

Mạng lưới NGO quốc tế “Cứu lấy Mekong” đã gửi tới Chính phủ Lào một bản khuyến nghị [21] để hủy bỏ tất cả các nhà máy thủy điện trên dòng Mekong và thay thế bằng những lựa chọn năng lượng tái tạo phi thủy điện. Nghiên cứu này cung cấp cho Chính phủ Lào chìa khóa để thực hiện kế hoạch này.

Chính phủ Lào sẽ bỏ lỡ một cơ hội tuyệt vời nếu thất bại trong việc hướng tới một phương án thay thế thủy điện bằng một dự án FSS trên Hồ Nam Ngum. Đó cũng sẽ là một sai lầm và thiếu sót nghiêm trọng nếu các đơn vị tư vấn và tác giả của Báo cáo Đánh giá Tác động Kinh tế- Xã hội cho HPP không đưa lựa chọn FSS vào báo cáo này.

Tài liệu tham khảo

[1] http://icem.com.au/portfolio-items/strategic-environmental-assessment-of-hydropower-on-the-mekong-mainstream/

[2] http://www.mrcmekong.org/assets/Uploads/Final-report-Mekong-Study-March-2017-8.pdf

[3] http://www.mrcmekong.org/highlights/the-study-on-sustainable-management-and-development-of-the-mekong-river-including-impacts-of-mainstream-hydropower-projects/

[4] http://www.mrcmekong.org/highlights/the-study-on-sustainable-management-and-development-of-the-mekong-river-including-impacts-of-mainstream-hydropower-projects/

[5] https://en.wikipedia.org/wiki/Mekong_River_Commission

[6] https://globalsolaratlas.info/

[7] https://www.nrel.gov/analysis/tech-lcoe.html

[8]https://elevenmyanmar.com/news/hydro-floating-solar-farms-new-opportunity-for-vietnams-renewable-energy-sector

[9] https://www.energy.gov/eere/solar/articles/solar-plus-storage-101

[10] https://bigthink.com/technology-innovation/uae-solar-power?rebelltitem=1

[11] Capital cost is projected by FORECAST tool from cost data of Xayaburi, Pak Beng and Pak Lay by author.

[12] https://n-h-i.org/programs/restoring-natural-functions-in-developed-river-basins/mekong-river-basin/cambodia-sambor/

[13] https://www.google.com/search?q=adb+%2B+electrical+transmission+network+in+laos&rlz=1C9BKJA_enUS676US676&hl=en-US&prmd=nimv&sxsrf=ACYBGNT-cR2sViniCsIrtdOdfbDZuFBY_g:1570600175930&ei=73SdXbmsOIXm_QbIjJioCA&start=10&sa=N&biw=1024&bih=728#imgrc=ueyclWl3ZM4pwM

[14] http://stalix.com/Solar%20Energy%20Job%20Creation.pdf

[15] https://www.internationalrivers.org/programs/southeast-asia

[16] https://www.internationalrivers.org/resources/press-release-thailand-delays-decision-on-power-purchase-from-pak-beng-dam-16784

[17] https://asianrehub.com/

[18] https://www.utilitydive.com/news/los-angeles-solicits-record-solar-storage-deal-at-199713-cents-kwh/558018/

[19] https://news.energysage.com/best-solar-panel-manufacturers-usa/

[20] https://www.forbes.com/sites/rrapier/2019/08/04/why-china-is-dominating-lithium-ion-battery-production/#54133f113786

[21] https://savethemekong.net/category/news/

P.P.L.

Tác giả gửi BVN

Nguồn: http://vietecology.org/Article/Article/1344

Về tác giả

Kỹ sư Phạm Phan Long có 40 năm kinh nghiệm với tư cách là một kỹ sư cơ khí chuyên nghiệp ở California, và là người sáng lập Quỹ Sinh thái Việt (Viet Ecology Foundation) – một tổ chức phi chính phủ (NGO) có trụ sở tại Hoa Kỳ. Ông cũng sáng lập Hãng Moraes/Pham và Cộng sự, Công ty Tư vấn Công nghệ Tiên tiến (Advanced Technologies Consultant Inc.) với tư cách là Giám đốc phụ trách, trực tiếp điều hành các dự án về Tuân thủ Quy tắc, An toàn và Cơ sở cho các công ty dược và sản xuất thiết bị bán dẫn như Hughes Aircraft Co, Genentech, ASML Cymer, AMCC, ABOTT và Solar Turbines.

P.P.L.

Tác giả gửi BVN