Công nghệ tường tuabin gió mang tính đột phá của Nhật Bản có thể tăng gấp ba sản lượng điện ngoài khơi

Bước đột phá trong năng lượng gió ngoài khơi

Các nhà nghiên cứu Nhật Bản đã phát triển công nghệ tường tuabin gió tiên tiến, có thể làm thay đổi hoạt động sản xuất năng lượng đại dương và tăng sản lượng điện lên gấp ba lần so với tuabin gió ngoài khơi thông thường. Bước đột phá này đến từ Đại học Kyushu, đơn vị đã khẳng định vị thế là cơ sở hàng đầu Nhật Bản về phát triển tuabin gió nhờ kết hợp độc đáo giữa năng lực phần cứng và phần mềm. Trung tâm Nghiên cứu và Giáo dục về Điện gió Ngoài khơi (RECOW) của trường, thành lập vào tháng 4/2022, đi đầu trong việc thiết kế nhiều cấu hình tuabin gió ngoài khơi sáng tạo.

Nội dung

1. Bước đột phá trong năng lượng gió ngoài khơi
2. Nhu cầu cấp thiết chuyển đổi năng lượng của Nhật Bản
3. Tìm hiểu công nghệ tường tuabin gió
4. Bối cảnh toàn cầu của đổi mới điện gió nổi
5. Những thách thức của ngành điện gió ngoài khơi Nhật Bản
6. Nền tảng kỹ thuật và các công nghệ hỗ trợ
7. Những đổi mới rộng hơn của Nhật Bản trong năng lượng tái tạo
8. Chuỗi cung ứng và cơ sở hạ tầng
9. Góc nhìn quốc tế và chiến lược đầu tư
10. Con đường để Nhật Bản dẫn đầu về năng lượng tái tạo
11. Những điểm chính

Ju Tanimoto, Phó chủ tịch điều hành kiêm Phó chủ tịch cấp cao của Đại học Kyushu, đã nhấn mạnh vị thế đặc biệt của trường vào tháng 10/2024:

Đại học Kyushu là trường đại học duy nhất tại Nhật Bản có khả năng phát triển tuabin gió, kết hợp công nghệ tuabin gió và kết cấu nổi độc đáo (phần cứng) với công nghệ phân tích gió và phân tích kết cấu chất lưu (phần mềm).

Công nghệ tường tuabin gió được phát triển vào thời điểm then chốt, khi thế giới đối mặt với khủng hoảng khí hậu và nhu cầu về các giải pháp năng lượng sạch tăng nhanh. Từ năm 2000 đến năm 2023, tỷ trọng các nguồn năng lượng tái tạo trong sản lượng điện toàn cầu tăng từ 19% lên 30%, trong đó điện mặt trời dẫn đầu. Tuy nhiên, năng lượng gió cũng trở thành một thành tố quan trọng trong quá trình chuyển dịch khỏi nhiên liệu hóa thạch, đặc biệt là để đáp ứng nhu cầu năng lượng lớn của các hoạt động thương mại và công nghiệp.

Ngành năng lượng gió đã tăng trưởng đáng kể, với tốc độ tăng 11% và tổng công suất năng lượng đạt 1,2 terawatt vào cuối năm 2024. Điện gió ngoài khơi phát triển đặc biệt mạnh mẽ vì cho phép các nước khai thác nguồn gió mạnh và ổn định hơn trên các vùng biển khơi.

Nhu cầu cấp thiết chuyển đổi năng lượng của Nhật Bản

Nỗ lực theo đuổi công nghệ gió tiên tiến của Nhật Bản phản ánh nhu cầu cấp bách của quốc gia này về chuyển đổi năng lượng. Nhật Bản có một trong những bối cảnh năng lượng đầy thách thức nhất trong số các nước phát triển: tỷ lệ tự chủ năng lượng giảm mạnh từ 20,2% năm 2010 xuống chỉ còn 15,2% năm 2023, thấp thứ hai trong 38 quốc gia thành viên OECD. Nguyên nhân chính là việc đóng cửa các nhà máy điện hạt nhân sau trận động đất lớn ở miền Đông Nhật Bản năm 2011 và sự cố hạt nhân tiếp theo tại Fukushima.

Để bù đắp công suất điện hạt nhân bị mất, Nhật Bản phụ thuộc nhiều vào nhiệt điện. Tỷ trọng nhiệt điện trong cơ cấu năng lượng tăng từ 65,4% năm 2010 lên 72,8% năm 2022, cao nhất trong nhóm G7. Sự phụ thuộc lớn vào nhiên liệu hóa thạch nhập khẩu, gồm dầu mỏ, than đá và khí dầu mỏ hóa lỏng, khiến nguồn cung điện của Nhật Bản dễ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài như rủi ro địa chính trị, biến động giá tài nguyên và tỷ giá hối đoái.

Chính phủ Nhật Bản đã nhận thức được nguy cơ này và phê duyệt Kế hoạch Năng lượng Chiến lược vào tháng 2/2025, cùng với Tầm nhìn GX2040 về khử carbon. Các khuôn khổ chính sách này hướng tới mục tiêu đưa năng lượng tái tạo thành nguồn điện chủ đạo, đồng thời duy trì điện hạt nhân như một lựa chọn bổ trợ. Bộ trưởng Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp Muto cho biết kế hoạch nhằm xây dựng cơ cấu nguồn điện không phụ thuộc quá mức vào bất kỳ nguồn năng lượng hay nhiên liệu cụ thể nào.

Nhật Bản đặt mục tiêu đầy tham vọng, nâng tỷ lệ tự chủ năng lượng lên 30% vào năm 2030 và tăng tỷ trọng năng lượng tái tạo từ 20% lên 36-38%. Điện gió ngoài khơi giữ vai trò nổi bật trong chiến lược này, với mục tiêu nâng công suất lắp đặt từ chỉ 0,15 GW tính đến tháng 3/2024 lên 5,7 GW vào năm 2030. Chính phủ đã dành các vùng biển ngoài khơi cho thử nghiệm trình diễn, đồng thời đạt được thỏa thuận với các hiệp hội ngư nghiệp địa phương tại vùng biển ngoài khơi tỉnh Akita và khu vực ven biển thành phố Toyohashi, Tahara thuộc tỉnh Aichi.

Tìm hiểu công nghệ tường tuabin gió

Công nghệ tường tuabin gió tiên tiến do Đại học Kyushu phát triển đánh dấu sự khác biệt đáng kể so với thiết kế điện gió ngoài khơi thông thường. Dù các chi tiết kỹ thuật cụ thể vẫn đang được hoàn thiện, ý tưởng này về cơ bản định hình lại cách bố trí tuabin gió nhằm tối đa hóa khả năng thu năng lượng trong môi trường ngoài khơi. Đổi mới này kế thừa những nỗ lực rộng hơn của Nhật Bản nhằm thúc đẩy công nghệ điện gió nổi ngoài khơi, đặc biệt phù hợp với địa hình nước này, nơi đáy biển sâu nhanh chóng tính từ bờ.

Công nghệ tuabin gió nổi đã trở thành giải pháp thiết yếu để khai thác nguồn gió ở vùng biển sâu, nơi tuabin móng cố định không khả thi về mặt kinh tế. Khác với tuabin gió ngoài khơi thông thường có tháp dài cắm xuống đáy biển ở vùng nước nông, tuabin nổi đặt trên các kết cấu nổi bằng bê tông và thép, giúp chúng đứng thẳng trên mặt nước như phao câu cá. Các kết cấu này được cố định bằng dây neo nối với các mỏ neo dưới đáy biển.

Ưu điểm chính của tuabin nổi là khả năng tiếp cận những vùng biển rộng lớn xa bờ, có độ sâu tới nửa dặm, nơi có gió mạnh nhất và ổn định nhất thế giới. Ngoài ra, tuabin nổi có thể được lắp đặt ngoài đường chân trời, khuất tầm nhìn của cư dân ven biển, qua đó giải quyết những quan ngại về cảnh quan vốn cản trở phát triển điện gió gần bờ tại nhiều khu vực.

Frank Adam, chuyên gia về công nghệ năng lượng gió tại Đại học Rostock ở Đức, nhấn mạnh tiềm năng của công nghệ này:

Điện gió nổi có tiềm năng to lớn để trở thành công nghệ cốt lõi giúp đạt được các mục tiêu khí hậu ở châu Âu và trên toàn thế giới.

Vùng biển nằm ngoài phạm vi khai thác của tuabin ngoài khơi thông thường chiếm 80% diện tích vùng biển toàn cầu, mở ra cơ hội rộng lớn cho các cụm tuabin nổi. Công nghệ tường tuabin gió do Đại học Kyushu phát triển dường như là bước tiến tiếp theo của điện gió nổi ngoài khơi, với khả năng cải thiện đáng kể hiệu suất phát điện.

Bối cảnh toàn cầu của đổi mới điện gió nổi

Công nghệ tường tuabin gió của Nhật Bản nằm trong xu hướng toàn cầu rộng lớn hơn hướng tới điện gió nổi ngoài khơi. Cụm điện gió nổi đầu tiên, Hywind Scotland, bắt đầu hoạt động với năm tuabin cao 574 foot, đặt cách bờ 15 dặm. Dự án do công ty Na Uy Equinor sở hữu 75% này đã vận hành thành công trong điều kiện khắc nghiệt, bao gồm bão Ophelia và những cơn bão mùa đông với sức gió 100 dặm/giờ cùng sóng cao 27 foot.

Walt Musial, chuyên gia điện gió ngoài khơi tại Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia, cho biết gần 60% địa điểm có tiềm năng phát triển điện gió ngoài khơi tại Mỹ nằm ở vùng biển sâu hơn 200 foot, nơi tuabin ngoài khơi thông thường không khả thi. Điều này tạo ra cơ hội đáng kể cho công nghệ điện gió nổi, đặc biệt tại những nước có vùng biển ven bờ nông hạn chế.

Po Wen Cheng, trưởng một dự án nghiên cứu quốc tế về điện gió nổi tại Đại học Stuttgart, cho rằng tuabin nổi có thể sản xuất nhiều năng lượng hơn các công nghệ trên bờ hoặc ngoài khơi lớn nhất hiện nay. Ông giải thích rằng gió ở vùng nước sâu không chỉ mạnh hơn gió gần bờ mà đặc tính vật lý của các giàn linh hoạt được treo nổi còn cho phép lắp tuabin lớn hơn.

Tuabin càng lớn thì càng có thể tạo ra nhiều năng lượng trong điều kiện phù hợp,

Cheng nói.

Cheng cho rằng tuabin nổi có thể cao hơn cả những giàn ngoài khơi lớn nhất hiện nay, có lẽ sử dụng cánh dài 400 foot và tháp cao gần 1.000 foot, tương đương tháp Eiffel. Tuabin có kích thước như vậy có thể tạo ra lượng điện gấp ba lần tuabin trên bờ tiên tiến nhất hiện nay, tương ứng với tiềm năng tăng gấp ba sản lượng điện được công bố của công nghệ tường tuabin gió Nhật Bản.

Trang trại điện gió nổi ngoài khơi Hywind Tampen, được công nhận là lớn nhất thế giới, bắt đầu hoạt động vào tháng 8/2023 với công suất 88 MW. Những dự án khác, trong đó có dự án WindFloat Atlantic tại Bồ Đào Nha dự kiến cung cấp điện cho 60.000 hộ gia đình, cho thấy đà phát triển ngày càng mạnh của công nghệ điện gió nổi.

Những thách thức của ngành điện gió ngoài khơi Nhật Bản

Dù có những đổi mới công nghệ như tường tuabin gió, ngành điện gió ngoài khơi Nhật Bản vẫn đối mặt với nhiều trở ngại đáng kể. Ba vòng đấu thầu dự án điện gió ngoài khơi của nước này mang lại nhiều bài học cảnh báo hơn là tuabin được lắp đặt. Đơn vị thắng thầu duy nhất ở vòng 1 đã rút lui, còn các đơn vị thắng thầu vòng 2 và 3 đang vật lộn với những khó khăn tài chính nghiêm trọng. Tháng 10, chính phủ thậm chí đã hoãn vô thời hạn vòng đấu thầu thứ tư để đánh giá lại toàn bộ khuôn khổ.

Một diễn biến gây chấn động cho thấy rõ những thách thức này: Mitsubishi Corporation đã từ bỏ ba dự án điện gió ngoài khơi quy mô lớn vào tháng 8 và chấp nhận trả khoản phạt 20 tỷ bảng Anh thay vì tiếp tục triển khai. Quyết định rút khỏi các dự án có tổng công suất 1,7 gigawatt, đủ cung cấp điện cho 1,3 triệu hộ gia đình, cho thấy cuộc khủng hoảng căn bản trong cách Nhật Bản định hình tương lai điện gió ngoài khơi.

Trong khi Nhật Bản đặt mục tiêu đạt công suất điện gió ngoài khơi 10 gigawatt vào năm 2030 và 45 gigawatt vào năm 2040, công suất lắp đặt hiện nay chỉ ở mức 0,3 gigawatt. Trái ngược rõ rệt, riêng năm 2024 Trung Quốc đã bổ sung 8 gigawatt điện gió ngoài khơi, trong khi Đài Loan, Hàn Quốc và Việt Nam đang chạy đua triển khai các dự án đầy tham vọng.

Takeshi Matsuki, Giám đốc phụ trách Nhật Bản của Hội đồng Năng lượng Gió Toàn cầu, nhấn mạnh tính cấp bách của tình hình:

Nhật Bản có tiềm năng điện gió ngoài khơi rất lớn và không thể để lỡ cơ hội trở thành nước dẫn đầu về điện gió ngoài khơi, đặc biệt trong khu vực châu Á - Thái Bình Dương.

Sách trắng của Hội đồng Năng lượng Gió Toàn cầu (GWEC) mang tên Khai phá tiềm năng điện gió ngoài khơi của Nhật Bản xác định ba lĩnh vực cải cách then chốt cần thiết để giải quyết những thách thức này. Khuôn khổ đấu thầu tạo ra sự bất định do tiêu chí đánh giá chú trọng giá, khiến các nhà phát triển đưa ra mức giá thầu thấp phi thực tế. Cơ chế doanh thu dựa vào hệ thống Phụ phí giá điện (FIP) gắn với giá thị trường biến động, trung bình ở mức 9-16 yen mỗi kilowatt giờ trong năm 2025, thấp hơn nhiều so với mức 12-15 yen/kWh cần thiết để các dự án điện gió ngoài khơi giai đoạn đầu khả thi về mặt kinh tế.

Ngoài các vấn đề mang tính cơ cấu này, các nhà phát triển còn phải đối mặt với quy trình cấp phép phức tạp, yêu cầu chứng nhận thiếu minh bạch và nguy cơ bị hạn chế hòa lưới tại những khu vực giàu tiềm năng mà không có cơ chế bồi thường. Những thách thức này khiến các nhà phát triển cảnh báo rằng họ đang đứng trước ngưỡng không biết liệu hoạt động kinh doanh này có thể tiếp tục hay không.

Nền tảng kỹ thuật và các công nghệ hỗ trợ

Trong khi Đại học Kyushu phát triển bản thân công nghệ tường tuabin gió, các công ty Nhật Bản khác đang phát triển những công nghệ hỗ trợ thiết yếu cho việc lắp đặt điện gió ngoài khơi. Tập đoàn Obayashi đã phát triển kết cấu biển mang tên Skirt Suction, ứng dụng cho móng và neo tuabin gió ngoài khơi, nhằm giải quyết một trong những thách thức lớn nhất của công tác xây dựng điện gió ngoài khơi.

Công nghệ Skirt Suction gồm một tấm đỉnh và một vách trụ đứng (gọi là váy) kéo xuống từ tấm đỉnh. Công nghệ này cố định tuabin gió ngoài khơi chắc chắn hơn các loại móng trước đây nhờ phần váy xuyên sâu vào nền đáy biển. Phương pháp lắp đặt không cần máy móc cỡ lớn như máy đóng cọc, có khả năng giảm khoảng 20% chi phí xây dựng và rút ngắn khoảng 40% thời gian thi công.

Thử nghiệm tại các vùng biển có nền cát phổ biến quanh Nhật Bản cho thấy Skirt Suction có lực chống nhổ cao gấp khoảng ba lần so với móng thông thường. Khi được ứng dụng làm neo cho tuabin gió nổi ngoài khơi, đặc biệt là loại giàn chân căng (TLP), công nghệ này có thể giảm khoảng 20% chi phí lắp đặt và khoảng 30% chi phí thi công móng.

Những đổi mới về công nghệ móng này bổ trợ cho tường tuabin gió bằng cách giải quyết các khía cạnh khác nhau trong những thách thức phát triển điện gió ngoài khơi. Trong khi tường tuabin tập trung tối đa hóa hiệu suất phát điện, các công nghệ như Skirt Suction giải quyết những khó khăn trong lắp đặt và bảo trì, vốn từ trước đến nay khiến điện gió ngoài khơi quá tốn kém ở nhiều địa điểm.

Bối cảnh phát triển công nghệ điện gió ngoài khơi rộng hơn bao gồm nhiều thiết kế giàn nổi như bán chìm, trụ nổi và giàn chân căng (TLP). Mỗi thiết kế có ưu điểm riêng trong những điều kiện đại dương và độ sâu khác nhau; địa hình đặc thù cùng hoạt động địa chấn của Nhật Bản đòi hỏi các giải pháp phù hợp riêng.

Những đổi mới rộng hơn của Nhật Bản trong năng lượng tái tạo

Công nghệ tường tuabin gió chỉ là một khía cạnh trong nỗ lực rộng lớn hơn của Nhật Bản nhằm thúc đẩy đổi mới năng lượng tái tạo. Các kỹ sư Nhật Bản cũng đang phát triển những công nghệ điện mặt trời mang tính cách mạng, thách thức các cách tiếp cận truyền thống trong sản xuất năng lượng tái tạo.

Công ty Kyosemi đã phát triển Sphelar, dòng tế bào năng lượng mặt trời hình cầu siêu nhỏ, được thiết kế để thu ánh sáng từ nhiều hướng. Các tế bào này thường có đường kính từ một đến hai milimét, được nối với nhau thành mô-đun. Hình cầu giúp chúng thu ánh sáng từ nhiều góc độ trong ngày, khắc phục hạn chế của các tấm phẳng vốn chỉ hoạt động hiệu quả khi hướng trực tiếp về phía mặt trời.

Quá trình phát triển các tế bào hình cầu này bắt đầu từ quan sát của kỹ sư Shuji Nakata rằng ánh sáng mặt trời hiếm khi truyền theo đường thẳng. Quan sát đó dẫn đến việc ứng dụng sáng tạo điều kiện vi trọng lực tại Trung tâm Vi trọng lực Nhật Bản (JAMIC) để tạo ra các hạt silicon gần như hình cầu hoàn hảo. Công nghệ này mở ra khả năng tích hợp điện mặt trời vào vật liệu trong suốt và bề mặt cong, phù hợp với các ứng dụng tại đô thị đông đúc.

Những đổi mới khác của Nhật Bản gồm công nghệ lưu trữ nhiệt bằng đá do Toshiba Energy Systems và Công ty Điện lực Chubu phát triển. Hệ thống này sử dụng đá để hấp thụ và tỏa nhiệt hiệu quả, lưu trữ năng lượng nhiệt có thể dùng sau đó để tạo điện bằng cách đun nóng nước và vận hành tuabin. Lưu trữ nhiệt bằng đá có ưu điểm là không cần các kim loại hiếm như coban và niken vốn thiết yếu trong hệ thống lưu trữ bằng pin, tuổi thọ dài và ít bị hạn chế về địa điểm lắp đặt.

Nhật Bản cũng chú trọng mở rộng quy mô các nguồn năng lượng tái tạo sản xuất trong nước, trong đó có pin mặt trời thế hệ tiếp theo có thể lắp trên mái và tường các tòa nhà. Nước này có lợi thế chiến lược trong sản xuất pin mặt trời perovskite vì chiếm 30% sản lượng iốt toàn cầu, nguyên liệu chủ chốt để chế tạo loại pin này. Chính phủ đã phân bổ 64,8 tỷ yen cho Dự án Phát triển Pin Mặt trời Thế hệ tiếp theo, nhằm đưa các loại pin tiên tiến này vào sử dụng rộng rãi vào năm 2030.

Chuỗi cung ứng và cơ sở hạ tầng

Dù có những đổi mới công nghệ, ngành điện gió ngoài khơi Nhật Bản vẫn đối mặt với những thách thức đáng kể về chuỗi cung ứng, có nguy cơ làm suy yếu tiến độ. Việc chế tạo tuabin gió cần nhiều loại vật liệu, trong đó có thép, sợi thủy tinh và đất hiếm; tất cả đều chịu tác động của những diễn biến phức tạp trên thị trường và các yếu tố địa chính trị.

Thép là nền tảng của hoạt động phát triển điện gió, chiếm tới 90% khối lượng tuabin. Chuỗi cung ứng thép toàn cầu biến động mạnh, trầm trọng thêm bởi diễn biến địa chính trị và căng thẳng thương mại. Trung Quốc thống trị sản xuất thép và chế tạo thiết bị điện gió toàn cầu, gây sức ép lên đối thủ trên thị trường quốc tế bằng hàng xuất khẩu giá rẻ được trợ cấp lớn.

Markus Zeitzen, Giám đốc phát triển kinh doanh cấp cao về ESG tại nhà cung cấp dịch vụ năng lượng gió Det Norske Veritas (DNV), nhấn mạnh sự cần thiết phải đa dạng hóa chuỗi cung ứng:

Lựa chọn hai hoặc ba nhà cung cấp từ các khu vực khác nhau có thể giúp chuỗi cung ứng của bạn vững vàng hơn nhờ cạnh tranh.

Đất hiếm là một thách thức khác. Trong số 17 nguyên tố đất hiếm được phân loại, có bốn nguyên tố chủ yếu được sử dụng trong tuabin gió: neodymium, praseodymium, dysprosium và terbium. Chúng thiết yếu để sản xuất nam châm vĩnh cửu tạo ra điện và duy trì độ bền của tuabin. Trung Quốc kiểm soát 60% sản lượng khai thác đất hiếm toàn cầu và khoảng 90% sản lượng chế biến, tạo ra những điểm dễ tổn thương đáng kể trong chuỗi cung ứng.

Tháng 12/2023, Trung Quốc bắt đầu cấm xuất khẩu công nghệ tách và chiết xuất dùng để sản xuất nam châm vĩnh cửu; biện pháp này sau đó được mở rộng thành kiểm soát xuất khẩu đối với bảy nguyên tố đất hiếm. Diễn biến này thúc đẩy các quốc gia trên thế giới chủ động quản lý rủi ro chuỗi cung ứng, trong đó EU đầu tư vào các sáng kiến nhằm bảo đảm nguồn nguyên liệu thô thiết yếu.

Những thách thức chuỗi cung ứng ảnh hưởng trực tiếp đến tính khả thi của dự án. Tháng 12/2024, nhà phát triển điện gió Ørsted viện dẫn các nút thắt chuỗi cung ứng là lý do chính khiến công ty rút khỏi đợt đấu thầu trang trại điện gió ngoài khơi của Đan Mạch, vốn không nhận được hồ sơ dự thầu nào. Tương tự, vào tháng 2, Mitsubishi tạm dừng kế hoạch phát triển các dự án điện gió ngoài khơi tại Nhật Bản, với lý do chuỗi cung ứng gặp khó khăn.

Góc nhìn quốc tế và chiến lược đầu tư

Trong khi Nhật Bản gặp khó khăn trong triển khai điện gió ngoài khơi trong nước, các công ty Nhật ngày càng đầu tư vào các dự án năng lượng tái tạo quốc tế để tích lũy kinh nghiệm và tạo chỗ đứng tại những thị trường đang phát triển. Các nhà đầu tư Nhật Bản đặc biệt hướng tới châu Âu và Na Uy để tăng trưởng chiến lược trong lĩnh vực năng lượng và bền vững.

Nick Wall, đối tác tại văn phòng Tokyo của A&O Shearman, giải thích xu hướng này:

Na Uy mang lại cho nhà đầu tư Nhật Bản sự ổn định mà họ tìm kiếm: quyền sở hữu tài sản vững chắc, hệ thống pháp lý minh bạch và khả năng tiếp cận thị trường chung EU thông qua Khu vực Kinh tế châu Âu (EEA). Khi bất ổn địa chính trị và quy định gia tăng tại những thị trường như Mỹ và một số nơi ở châu Á, chúng tôi nhận thấy các nhà đầu tư Nhật Bản ngày càng đa dạng hóa sang những khu vực pháp lý ổn định ở châu Âu như Na Uy để giảm thiểu rủi ro pháp lý và vận hành.

Đầu tư của Nhật Bản tại Na Uy tập trung vào lĩnh vực dầu khí và tiện ích, chiếm tám trong tổng số 23 thương vụ từ năm 2020 đến năm 2025. Các công ty thăm dò và khai thác của Nhật nhìn thấy tiềm năng tăng trưởng mạnh trong lĩnh vực điện gió ngoài khơi tại châu Âu, đặc biệt là điện gió nổi, giải pháp cấp điện từ bờ và thu giữ, lưu trữ carbon (CCS).

INPEX Corp, công ty thăm dò và khai thác dầu khí lớn nhất Nhật Bản, xác định châu Âu là khu vực kinh doanh cốt lõi và đang tìm kiếm cơ hội phát triển tại đây. Một người phát ngôn của INPEX cho biết công ty tham gia dự án Hywind Tampen, một trong những trang trại điện gió nổi ngoài khơi lớn nhất thế giới, có công suất 88 MW và cung cấp điện cho các cơ sở dầu khí. Dự án này giúp giảm khoảng 200.000 tấn CO2 mỗi năm.

Chiến lược đầu tư quốc tế giúp các công ty Nhật Bản tích lũy kinh nghiệm với những công nghệ điện gió ngoài khơi đã được ứng dụng, đồng thời tiếp tục phát triển các sáng kiến trong nước như tường tuabin gió. Kiến thức thu được từ các khoản đầu tư quốc tế này có thể định hướng cho việc triển khai trong nước sau này, khi Nhật Bản nỗ lực giải quyết những thách thức về quy định và cơ sở hạ tầng.

Chính phủ Nhật Bản cũng nhấn mạnh hợp tác với cộng đồng địa phương thông qua các sáng kiến của Bộ Nông nghiệp, Lâm nghiệp và Thủy sản (MAFF). Những nỗ lực này kết hợp các nguồn năng lượng tái tạo với từng ngành cụ thể: gắn lâm nghiệp với năng lượng sinh khối, ngư nghiệp với điện gió ngoài khơi, chăn nuôi với khí sinh học và nông nghiệp với điện mặt trời. Các cách tiếp cận phù hợp này hướng tới giảm thiểu tác động môi trường, mang lại lợi ích năng lượng cho cộng đồng địa phương và ngăn ngừa những khó khăn do các nhà phát triển bên ngoài không có mối liên hệ với khu vực gây ra.

Con đường để Nhật Bản dẫn đầu về năng lượng tái tạo

Công nghệ tường tuabin gió của Nhật Bản không chỉ là một cải tiến nhỏ trong lĩnh vực năng lượng gió mà còn tượng trưng cho quyết tâm của đất nước trong việc vượt qua các thách thức về an ninh năng lượng bằng đổi mới. Tuy nhiên, chỉ riêng những đột phá công nghệ không thể bảo đảm thành công cho quá trình chuyển đổi năng lượng tái tạo.

Masataka Nakagawa, Giám đốc phụ trách Nhật Bản của OWC, nhấn mạnh tính toàn diện của những thay đổi cần thiết:

Để triển khai ổn định và mở rộng quy mô, Nhật Bản cần giải quyết ba lĩnh vực then chốt: khuôn khổ đấu thầu, cơ chế tiêu thụ điện và các nút thắt khác của thị trường.

Thời cơ để Nhật Bản khẳng định vị thế dẫn đầu về công nghệ điện gió ngoài khơi đang thu hẹp. Các thị trường khác ở châu Á đang nhanh chóng xây dựng hạ tầng năng lượng sạch, còn nhà đầu tư quốc tế có thể dịch chuyển vốn đến những thị trường có khuôn khổ rõ ràng, ổn định. Các đối tác chuỗi cung ứng cần có tầm nhìn rõ về nhu cầu để biện minh cho khoản đầu tư vào sản xuất trong nước.

Với một quốc gia từng đi tiên phong trong lĩnh vực ô tô lai và dẫn đầu triển khai điện mặt trời trước khi các chương trình giá mua điện ưu đãi hết hiệu lực, việc không tận dụng tiềm năng điện gió ngoài khơi sẽ không chỉ là bỏ lỡ cơ hội công nghiệp. Đó sẽ là thất bại chiến lược đúng vào thời điểm an ninh năng lượng, năng lực cạnh tranh kinh tế và vị thế dẫn đầu về khí hậu đòi hỏi hành động quyết đoán.

Công nghệ tường tuabin gió do Đại học Kyushu phát triển mang đến cho Nhật Bản cơ hội vượt lên đối thủ và giữ vị trí dẫn đầu công nghệ điện gió ngoài khơi. Kết hợp với những đổi mới bổ trợ như móng Skirt Suction và pin mặt trời hình cầu, Nhật Bản đã chứng minh năng lực đáng kể trong lĩnh vực đổi mới năng lượng tái tạo.

Liệu những đột phá công nghệ này có thể chuyển thành thành công thương mại hay không phụ thuộc vào khả năng giải quyết các thách thức cơ cấu trong ngành điện gió ngoài khơi của Nhật Bản. Sách trắng của GWEC đã đưa ra những khuyến nghị cải cách rõ ràng, còn các cơ quan chính phủ bày tỏ sự quan tâm mạnh mẽ. Câu hỏi vẫn là liệu Nhật Bản có hành động đủ quyết liệt và đủ nhanh để tạo điều kiện cần thiết cho những sáng kiến này phát triển hay không.

Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế, khi thế giới chạy đua hướng tới khử carbon, riêng điện gió ngoài khơi về lý thuyết đã có thể đáp ứng nhu cầu điện của châu Âu, Mỹ và Nhật Bản nhiều lần. Công nghệ tường tuabin gió của Nhật Bản có thể đóng vai trò then chốt trong việc khai phá tiềm năng này, giúp tăng mạnh sản lượng điện đồng thời giải quyết những hạn chế về đất đai và tài nguyên.

Những điểm chính

• Đại học Kyushu đã phát triển công nghệ tường tuabin gió tiên tiến, có khả năng tăng sản lượng điện lên gấp ba lần so với tuabin gió ngoài khơi thông thường.
• Nhật Bản đối mặt với những thách thức năng lượng cấp bách: tỷ lệ tự chủ chỉ đạt 15,2% và nhiên liệu hóa thạch chiếm 72,8% cơ cấu năng lượng.
• Công nghệ tường tuabin gió kế thừa công nghệ điện gió nổi, có thể khai thác vùng nước sâu với gió mạnh và ổn định hơn.
• Ngành điện gió ngoài khơi Nhật Bản gặp nhiều trở ngại đáng kể, bao gồm vấn đề trong khuôn khổ đấu thầu, bất định về doanh thu và thách thức chuỗi cung ứng.
• Các sáng kiến bổ trợ của Nhật Bản gồm móng Skirt Suction, pin mặt trời hình cầu và công nghệ lưu trữ nhiệt bằng đá.
• Các công ty Nhật Bản đang đầu tư vào các dự án điện gió ngoài khơi quốc tế, đặc biệt tại châu Âu và Na Uy, để tích lũy kinh nghiệm.
• Nhật Bản đặt mục tiêu nâng tỷ trọng năng lượng tái tạo từ 20% lên 36-38% vào năm 2030, trong đó điện gió ngoài khơi giữ vai trò then chốt.
• Chính phủ đã dành các vùng biển ngoài khơi cho thử nghiệm trình diễn và đầu tư 123,5 tỷ yen thông qua Quỹ Đổi mới Xanh.
• Tính đến tháng 10/2024, công suất điện gió nổi toàn cầu đạt 245 MW, với danh mục dự án tương lai lên tới 266 GW trên toàn thế giới.
• Chiến lược năng lượng của Nhật Bản nhấn mạnh hợp tác với cộng đồng và cách kết hợp năng lượng tái tạo phù hợp với từng ngành.