Mối đe dọa nền năng lượng
Đập Tam Hiệp của Trung Quốc là một trong những công trình thuỷ điện lớn nhất thế giới. Công trình vĩ đại này trên sông Dương Tử có một hệ thống tuabin có thể cung cấp năng lượng điện đơn lẻ cho cả Philippines. Nhưng đến mùa hè năm nay, nhà máy thuỷ điện này lại im ắng một cách kỳ lạ.
Vào cuối tháng 8 vừa qua, nước ở cả hai bên con đập hơi cạn. Không có dấu hiệu nào cho thấy tia nước trắng thường bốc lên từ đập tràn hoặc nước chảy ầm ầm từ các tuabin. Nhiệt độ nóng như thiêu đốt và hạn hán ở thượng nguồn đã làm giảm mức tối thiểu hồ chứa, làm giảm mạnh khả năng phát điện của nhà máy.
Sông Dương Tử cạn kiệt nước, ngày 13.8.2022. (Ảnh: VCG)
Tình trạng cạn nước của con đập lớn mang tính biểu tượng của Trung Quốc là một phần của cuộc khủng hoảng thủy điện toàn cầu đang trở nên tồi tệ hơn do sự nóng lên toàn cầu. Từ California đến Đức, các đợt nắng nóng và hạn hán đã làm thu hẹp các con sông cung cấp cho các hồ chứa. Sản lượng thủy điện đã giảm 75 terrawatt/giờ ở châu Âu trong năm nay cho đến tháng và giảm 30% trên toàn Trung Quốc vào tháng trước. Ở Mỹ, dự kiến sản lượng điện sẽ giảm xuống mức thấp nhất trong sáu năm vào tháng 9 và tháng 10.
Thật là trớ trêu khi buộc các công ty tiện ích phải xem xét lại vai trò truyền thống của thủy điện như một nguồn năng lượng xanh đáng tin cậy và an toàn. Các con đập là nguồn cung cấp năng lượng sạch lớn nhất thế giới, tuy nhiên thời tiết khắc nghiệt đang khiến chúng kém hiệu quả trong cuộc chiến chống biến đổi khí hậu.
Vấn đề là rất ít lựa chọn thay thế có thể linh hoạt hoặc phổ biến hơn thuỷ điện. Trên toàn cầu, thủy điện tạo ra nhiều điện hơn điện hạt nhân gió và mặt trời cộng lại. Ở các nước như Na Uy và Brazil, các con đập tạo ra hơn một nửa tổng lượng điện. Hơn nữa, các đập lớn trước đây năng suất hơn, sản xuất điện năng trung bình tăng khoảng 42% thời gian, so với 25% cho gió và 12% cho năng lượng mặt trời. Theo dữ liệu của BloombergNEF và các nhà khai thác lưới điện cho rằng, có thể sử dụng chúng như một nguồn năng lượng có thể chuyển đổi - một nguồn năng lượng gần như có thể được đáp ứng ngay lập tức khi cần, tương tự như than hoặc khí đốt.
Xizhou Zhou - Giám đốc quản lý năng lượng và năng lượng tái tạo tại S&P Global Commodity Insights cho biết: “Tình trạng hạn hán tồi tệ hơn do một phần của biến đổi khí hậu sẽ bắt đầu hạn chế sự sẵn có và khả năng chuyển đổi của các hồ chứa thủy điện và làm giảm hệ số công suất ở những nơi như Tây Nam Trung Quốc và Tây Hoa Kỳ. Điều đó sẽ ảnh hưởng đến cả doanh thu mà các con đập tạo ra và độ an toàn của lưới điện mà công ty cung cấp”.
Giống như Trung Quốc, hạn hán tồi tệ nhất trong 1.200 năm ở miền Tây Hoa Kỳ có nghĩa là các hồ chứa khô cằn chỉ có thể cung cấp một nửa lượng điện mà chúng thường cung cấp cho California, làm tăng nguy cơ mất điện trên toàn tiểu bang. Theo Cơ quan thông tin năng lượng, sản lượng thủy điện trên toàn quốc đã giảm xuống còn 17,06 terrawatt/giờ vào tháng 9 và dự kiến sẽ giảm mạnh hơn nữa vào tháng 10.
Theo tổ chức nghiên cứu khí hậu Ember tại châu Âu, các con sông khô cạn đã làm giảm lượng thủy điện trong tháng 9 xuống mức thấp nhất kể từ năm 2015. Điều đó buộc các công ty tiện ích phải phụ thuộc nhiều hơn vào than và khí đốt. Việc sử dụng hết nguồn nhiên liệu mà lục địa này đang cố gắng bảo tồn để tránh tình trạng suy giảm nguồn điện vào mùa đông do gián đoạn nguồn cung từ Nga.
Tại Brazil, quốc gia thường phụ thuộc vào thủy điện với hơn 60% sản lượng điện, một đợt hạn hán năm ngoái đã đưa quốc gia này đến bờ vực cạn kiệt điện và buộc nước này phải phụ thuộc vào việc tăng nhập khẩu từ các nước láng giềng Uruguay và Argentina, hoặc mua nhiên liệu hóa thạch đắt đỏ để bù đắp thâm hụt.
Các nhà điều hành đập cũng phải cân bằng các nhu cầu cạnh tranh về nước của họ. Các con đập lớn cung cấp nước tưới cho cây trồng, cung cấp nước cho các thành phố và giao thông thủy cho tàu bè. Ví dụ, mục đích chính của đập Tam Hiệp là để kiểm soát lũ lụt hàng năm của sông Dương Tử tàn phá định kỳ các thị trấn và trang trại ở hạ lưu. Vào mùa hè năm nay, do hạn hán làm giảm lượng nước chảy vào sông, con đập phải giữ đủ nước để duy trì giao thông đến Trùng Khánh, thành phố lớn nhất miền Trung Trung Quốc, cách biển gần 2.000 km.
Hồ Mead, hồ chứa phía sau đập Hoover trên sông Colorado ở miền Tây Hoa Kỳ, cung cấp 90% nguồn nước cho Las Vegas cũng như cung cấp cho các thành phố như Los Angeles và tưới hàng trăm nghìn mẫu cây trồng. Mực nước hồ xuống thấp vào mùa hè này đến nỗi xương người đã được khai quật từ lòng hồ, khiến cảnh sát tiến hành các cuộc điều tra.
Không quốc gia nào xây dựng nhiều đập hơn Trung Quốc. Ở Tứ Xuyên - nơi xảy ra đợt hạn hán tồi tệ nhất trong ít nhất 60 năm đã cắt giảm 50% lượng điện trong tháng 8 do nhu cầu điều hòa không khí tăng cao để chống lại đợt nắng nóng. Các quan chức đã phải đóng cửa nhiều nhà máy địa phương trong gần hai tuần, làm gián đoạn nguồn cung cấp cho các công ty sản xuất khổng lồ bao gồm Apple Inc. và Tesla Inc.
Không sử dụng nhiều than hoặc khí đốt hơn, các quốc gia đang vật lộn với nguồn cung cấp kém sạch hơn từ các tuabin thủy điện có thể đầu tư vào năng lượng hạt nhân hoặc tích trữ pin cho gió và năng lượng mặt trời. Một phương án khác là xây dựng thêm đường dây điện để phân tán phụ tải trên nhiều nguồn điện hơn ở các vùng khác nhau.
Lei Xie, giám đốc chính sách năng lượng tại Hiệp hội Thủy điện Quốc tế cho biết, các tấm pin mặt trời nổi trên các hồ chứa thủy điện cũng có thể giúp tạo ra điện khi trời nắng và làm chậm quá trình bốc hơi. Bà nói: “Sự kết hợp của thủy điện cùng với năng lượng mặt trời hoạt động hiệu quả và chính phủ Trung Quốc đã áp dụng chiến lược để tăng tính linh hoạt của các hệ thống lắp đặt thủy điện.
Tuy nhiên, thời tiết khắc nghiệt có thể ảnh hưởng đến tất cả các nguồn năng lượng sạch. Bão bụi và khói cháy rừng làm mờ các tấm pin mặt trời, trong khi nhiệt độ mùa đông giảm mạnh có thể đóng băng các tuabin gió. Cũng tương tự, hạn hán của châu Âu đã hạn chế sản lượng từ các nhà máy hạt nhân dựa vào nước sông để làm mát.
Những trở ngại đó có nghĩa là thủy điện khó có thể giữ được vai trò dẫn đầu về nguồn điện sạch trong thời gian dài. BloombergNEF dự kiến công suất thủy điện toàn cầu sẽ tăng 18% từ nay đến năm 2050, so với mức tăng hơn 8 lần đối với năng lượng mặt trời và tăng ít nhất 3 lần đối với năng lượng gió.
|
Thực tế, phát triển thủy điện có thể đang chuyển sang lĩnh vực đã từng là một vai trò thích hợp trong ngành: tích trữ nước máy bơm. Đối với những thứ này, nước được đẩy ngược lại vào hồ chứa trong thời gian phát điện dư thừa và sau đó được phép chảy xuống các tuabin khi cần thêm điện. Công nghệ này có thể được kết hợp với năng lượng gió và năng lượng mặt trời để cung cấp điện không có carbon suốt ngày đêm. Theo hiệp hội thủy điện, vì các hệ thống máy bơm hoạt động theo chu trình khép kín, chúng ít bị ảnh hưởng bởi hạn hán. |
Đẩy mạnh phát triển nguồn năng lượng thay thế
Để đối phó với tình trạng biến đổi khí hậu, sự nóng lên của Trái Đất và sự cạn kiệt của các nguồn hóa thạch như than đá, dầu mỏ… phát triển các nguồn năng lượng sạch trở thành xu thế chung của toàn cầu. Nhiều nước trên thế giới đang đẩy mạnh đầu tư cơ sở hạ tầng, nghiên cứu – chế tạo các công nghệ, thiết bị hiện đại để khai thác tiềm năng vô tận của các nguồn năng lượng này. Dưới đây là 5 nguồn năng lượng sạch đang được khai thác, phát triển mạnh mẽ trên toàn cầu và được kỳ vọng sẽ là nguồn thay thế hoàn hảo trong tương lai:
Năng lượng mặt trời
Mặt trời là nguồn năng lượng sạch dồi dào mà con người có thể khai thác thoải mái trong tương lai rất xa – khoảng 5 tỷ năm tới. Theo tính toán của nhiều nhà khoa học, khi lắp kín những tấm pin năng lượng mặt trời vào một tòa nhà cao 1km thì sản lượng điện mà nó tạo ra sẽ lên tới 200 MWp, đủ cung cấp cho khoảng 200.000 hộ gia đình. Từ những năm 50 của thế kỷ trước, nguồn năng lượng mặt trời đã bắt đầu được sử dụng rộng rãi. Hiện nay, các nước đang dẫn đầu trong lĩnh vực năng lượng mặt trời phải kể đến Đức, Trung Quốc, Nhật Bản, Ý, Mỹ, Pháp, Tây Ban Nha… Tại nước ta, năng lượng mặt trời cũng đang được khai thác và phát triển, trong đó phổ biến nhất là nhiệt mặt trời (dùng để đun nước nóng, sưởi ấm/làm mát không gian…) và điện mặt trời.
Năng lượng gió
Những cối xay gió dùng để xay bột, bơm nước… đã là chuyện của quá khứ. Giờ đây, các nhà khoa học đã “nâng cấp” cối xay gió thành những nhà máy điện với độ cao hơn 5km, đón những cơn gió lộng trên không trung để tạo ra nguồn điện siêu lớn. So với năng lượng mặt trời, năng lượng gió được khai thác hiện nay vẫn còn khá khiêm tốn, mới chỉ chiếm khoảng 1% nhu cầu điện khắp thế giới. Tuy nhiên, đây là nguồn năng lượng sạch dồi dào và phong phú, lại có mặt ở khắp mọi nơi nên con số này được dự kiến sẽ tăng nhanh. Các “cường quốc” điện gió trên thế giới phải kể đến Trung Quốc, Mỹ, Đức. Tại Việt Nam, với bờ biển dài, lượng gió nhiều và phân bổ đều quanh năm, đây đang là dạng năng lượng được khuyến khích phát triển bên cạnh điện mặt trời.
Năng lượng sóng biển
Một nguồn năng lượng sạch khác cũng đầy hứa hẹn và đang được nhiều nước đầu tư nghiên cứu, khai thác đến từ sóng biển. Mỗi trạm điện sóng biển có các phao nổi, di chuyển theo tác động của sóng biển; chuyển động lên xuống của chúng được sử dụng để chạy máy phát điện. Đây là nguồn năng lượng cực lớn và trường tồn với thời gian. Theo ước tính, sản lượng điện được khai thác chỉ từ 0,1% năng lượng sóng biển trên toàn cầu cũng sẽ đủ cung cấp cho cả nhân loại. Tại Mỹ, nhiều nghiên cứu chỉ ra năng lượng sóng ở Mỹ có thể tạo ra sản lượng điện bằng 1/3 tổng điện năng sử dụng của nước này. Vì thế, Bộ Năng lượng Mỹ (DOE) đang đầu tư rất lớn vào năng lượng sóng. Ngoài Mỹ, nhiều quốc gia khác cũng đang tích cực nghiên cứu việc chuyển đổi năng lượng từ đại dương bao la thành điện năng.
Năng lượng sinh khối
Sinh khối bao gồm cây cối, tảo và các loài thực vật khác; bã nông nghiệp và lâm nghiệp, giấy vụn, mêtan từ các bãi chôn lấp, trạm xử lý nước thải, phân từ các trại chăn nuôi… Năng lượng sinh khối có thể tạo nhiệt, sản xuất điện năng, làm nguyên liệt cho giao thông vận tải. Trên quy mô toàn cầu, năng lượng sinh khối đang chiếm khoảng 14-15% tổng năng lượng tiêu thụ, đứng thứ 4 trong các nguồn năng lượng được khai thác. Ở các nước đang phát triển, nguồn năng lượng sạch này đóng góp khoảng 35% trong tổng cung cấp năng lượng. Riêng trong lĩnh vực điện kinh khối, Mỹ, Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc… đang là những nước phát triển các nhà máy điện sinh học, thị trấn sinh khối cho công suất rất lớn.
Năng lượng địa nhiệt
Theo các nhà khoa học về Trái Đất, địa cầu của chúng ta là một cỗ máy sinh nhiệt; cứ xuống sâu 33m, nhiệt độ trong lòng đất sẽ tăng 1 độ C. Ở độ sâu 60km, nhiệt độ có thể đạt tới 1.800 độ C và ở độ sâu từ khoảng 30km trở xuống, bất kỳ chỗ nào cũng có đủ nhiệt để sản xuất điện phục vụ cho toàn thế giới. Vì thế, đây chính là một năng lượng sạch vô cùng dồi dào mà con người có thể khai thác trong tương lai. Để khai thác địa nhiệt ở vùng 200 độ C, người ta sẽ khoan các giếng sâu 3-5km rồi đưa nước xuống; nhiệt độ trong lòng đất sẽ khiến nước sôi lên, hơi nước bốc lên theo ống dẫn làm quay tuabin máy phát điện. Năng lượng địa nhiệt đã được khai thác và sử dụng từ đầu thế kỷ 20 và các quốc gia hiện đang dẫn đầu về sản xuất điện địa nhiệt là Mỹ, Philippines, Indonesia.
