Thế giới và vấn đề phát triển thủy điện

Theo Hội đồng Năng lượng Quốc tế (WEC), thủy điện đang đóng góp 20% tổng công suất điện năng trên toàn thế giới, tương đương 2.600 TWh/năm. Với các lợi thế như: không tiêu thụ nhiên liệu, không xả ra khí thải độc hại, tuổi thọ các nhà máy thuỷ điện lớn… Tuy nhiên, sau một thời gian dài phát triển, nguồn năng lượng vốn được đánh giá là sạch này đang dần bộc lộ những tác hại khôn lường cho cả môi trường tự nhiên lẫn con người.

Nguồn điện quan trọng và đầy tiềm năng của con người

Từ hơn 2.000 năm trước, người Hy Lạp cổ đại đã biết khai thác sức nước bằng việc sử dụng các bánh xe guồng nước để xay gạo. Năm 1880, nhà phát minh người Mỹ Lester A. Pelton khám phá ra nguyên lý phát điện từ sức nước trong một chuyến thăm mỏ khai thác vàng gần nhà. Những người thợ mỏ đã đặt các guồng quay bằng gỗ bên dòng suối. Nước chảy làm quay trục guồng, từ đó làm quay những chiếc cối xay đá sa khoáng chứa vàng.

Do nắm rõ nguyên lý phát điện từ những chiếc trục quay, không khó để nhà khoa học này thay chiếc guồng gỗ bằng mộtmáy phát điện. Chỉ hai năm sau, nhà máy thủy điện đầu tiên trên thế giới được H.J. Rogers xây dựng tại bang Wisconsin (Hoa Kỳ), mở ra một kỷ nguyên thủy điện cho nhân loại.

Nếu như nhiệt điện phải đốt nhiên liệu hóa thạch (dầu mỏ, than đá, khí đốt) gây ô nhiễm môi trường, còn điện hạt nhân luôn khiến con người vừa dùng vừa run vì lý do an toàn, thì thủy điện được coi là nguồn năng lượng sạch nhất và an toàn nhất. Lợi dụng sức mạnh của dòng nước đổ xuống từ trên cao để làm quay các tua bin, từ đó sản sinh ra điện, thủy điện không cần đến nhiên liệu hay chất phóng xạ. Do đó, những quốc gia có địa hình thuận lợi cho việc phát triển thủy điện đều tận dụng tối đa cơ hội của mình. Các nhà máy thủy điện được xây dựng khắp nơi trên thế giới, với đủ mọi loại công suất từ lớn đến nhỏ.

Theo Hội đồng Năng lượng Quốc tế (WEC), thủy điện đang đóng góp 20% tổng công suất điện năng trên toàn thế giới, tương đương 2.600 TWh/năm. Na Uy là nước mà 100% điện năng được sản xuất từ thủy điện. Những nước có thủy điện chiếm hơn 50% cũng rất nhiều, như: Icela (83%), Áo (67%). Canada hiện là nước sản xuất thủy điện lớn nhất thế giới, với tổng công suất gần 400 nghìn GWh, đáp ứng hơn 70% nhu cầu nước này. Tiềm năng của nguồn điện xanh này còn rất lớn, bởi WEC đã ước tính, trên toàn cầu, công suất thủy điện có thể đạt đến 14.400 TWh/năm.

Lợi ích lớn nhất của thuỷ điện là không tiêu thụ nhiên liệu và xả ra khí thải độc hại. Điều đó khiến chúng không hề bị ảnh hưởng bởi sự tăng giá không ngừng của nhiên liệu hóa thạch như dầu mỏ, khí thiên nhiên hay than đá. Các nhà máy thuỷ điện cũng có tuổi thọ lớn hơn các nhà máy nhiệt điện.

Một số nhà máy thuỷ điện đang hoạt động hiện nay trên thế giới đã được xây dựng từ 50 - 100 năm trước. Chi phí nhân công thấp vì các nhà máy này được tự động hoá gần như hoàn toàn, có rất ít người làm việc tại chỗ trong quá trình vận hành thông thường.

Những nhược điểm của thủy điện

Cùng với những lợi ích to lớn, qua thời gian, các mặt trái của thủy điện cũng liên tục được bộc lộ. Thật nực cười là đặc điểm được ca ngợi nhiều nhất của thủy điện cũng lại chính là nhược điểm lớn nhất của nó: Môi trường. Thủy điện không tiêu thụ nhiên liệu, không xả ra khí thải độc hại với môi trường, nhưng nó cũng tàn phá nặng nề môi trường sinh thái ở một số phương diện khác.

Do hoạt động nhờ biến thế năng của nước thành động năng, từ đó chuyển thành điện năng, nên nhà máy thủy điện thường được đặt trên phía thượng nguồn, thuộc vùng đồi núi và phải có hồ chứa nước. Những hồ chứa bao la này nhấn chìm rất nhiều diện tích rừng đầu nguồn. Đặc điểm sinh thái, cảnh quan thiên nhiên của cả khu vực bị biến đổi theo hướng xấu đi.

Môi trường sống của các loài động thực vật bị phá hủy hoặc thay đổi khiến chúng cũng dần biến mất. Yếu tố đa dạng sinh học gần như không còn. Các con đập khiến nước không còn được lưu thông một cách tự do từ thượng nguồn xuống hạ lưu, tạo nên các đoạn sông chết trước con đập. Thảm thực vật bị phân hủy trong tình trạng ngập nước dưới đáy hồ khiến sản sinh ra khí metan, một loại khí nhà kính nguy hiểm.

Nếu cá không chết bởi những loại khí độc như thế, thì chúng cũng chết khi đi qua các tua bin nước. Theo thống kê của Quỹ Hoang dã Quốc tế (WWF), 60% trong số 227 con sông lớn nhất đã bị phân đoạn nặng nề, trong đó các đập nước (gồm có đập thủy điện) được xem là có trách nhiệm lớn nhất.

Từ cách xa công trình hàng trăm kilomet, những người dân vùng hạ lưu cũng trở thành nạn nhân. Các con đập đã ngăn chặn mất của họ dòng phù sa màu mỡ và các loài thủy sản. Mặc dù có chức năng điều tiết lũ và chống hạn hán, nhưng các nhà máy thủy điện thường tích xả nước trước tiên là vì lợi nhuận và sự an toàn của chính bản thân mình.

Những vụ xả hồ chứa bất ngờ để chống quá tải đập trước một cơn lũ bất ngờ (hoặc do dự báo kém chính xác) gây lũ lụt cho toàn vùng hạ lưu, cuốn trôi nhà cửa, tài sản, hoa màu và cướp đi sinh mạng của nhiều người. Đối với người dân vùng hạ lưu, các hồ chứa hàng triệu, trăm triệu, thậm chí hàng tỷ mét khối nước trên thượng nguồn thực sự là những trái bom lơ lửng trên đầu. Ngược lại, vào những năm hạn hán, nước đầu nguồn bị tích lại trong các hồ chứa khiến vùng hạ lưu cạn khô nước sinh hoạt và sản xuất, đẩy người dân đối mặt với vô vàn khó khăn.

Danh sách tội trạng của thủy điện mỗi năm một dài thêm. Ngày 12/5/2008, một trận động đất mạnh 7,8 độ richter xảy ra tại tỉnh Tứ Xuyên (Trung Quốc) khiến gần 100 nghìn người chết hoặc mất tích. Hai phần ba tỉnh thủ phủ vùng Tây Nam Trung Quốc này bị phá hủy hoàn toàn. Thảm họa này một lần nữa củng cố cho quan điểm của các nhà khoa học về việc thủy điện là nguyên nhân gây ra động đất. Tâm chấn của trận động đất Tứ Xuyên nằm khá gần 2 nhà máy thủy điện lớn của nước này là Tam Hiệp và Zipingpu. Hàng tỉ mét khối nước trong hồ chứa của các thủy điện này đã tạo áp lực cực lớn lên địa tầng khu vực, khiến đới đứt gẫy địa chất hoạt động, gây ra trận động đất kinh hoàng.

Các tranh cãi vẫn còn tiếp tục, nhưng có một thực tế không thể phủ nhận rằng, cho dù không gây ra động đất, nhưng một khi động đất xảy ra, các đập thủy điện vỡ sẽ khiến toàn vùng hạ lưu biến thành biển nước trong vài giờ. Không nhiều người có cơ may sống sót trong những thảm họa như thế.

KEYTECH
Theo NLVN

Công nghệ thông tin và truyền thông cho phép giảm 30% lượng điện tiêu thụ

Công nghệ thông tin và truyền thông (ICT) cho phép giảm 30% lượng điện tiêu thụ tại các thành phố. Đây là một dự án nghiên cứu của Trường Đại học Universidad Carlos III of Madrid (UC3M). Các kết quả đã được trình bày sau khi phân tích sự tối ưu hóa việc sử dụng điện của người dân và cơ sở hạ tầng.  

Dự án có tên ENERsip được thực hiện bởi liên minh 10 đối tác đến từ 5 quốc gia ở châu Âu do Công ty Tecnalia, Tây Ban Nha đứng đầu. Các nhà nghiên cứu đã thiết kế, phát triển và thông qua một nền tảng công nghệ thông tin cho phép người sử dụng điện tiết kiệm đến 30% lượng điện tiêu thụ, bên cạnh đó họ cũng tích hợp các ứng dụng cài đặt để sử dụng năng lượng tái tạo, chẳng hạn như các tấm quang điện năng lượng mặt trời được lắp đặt trên mái nhà.

Chìa khóa để có được những kết quả này nằm ở hai chiến lược: giảm lượng điện tiêu thụ trong nhà (khoảng 15 đến 20%) và điều chỉnh mức tiêu thụ, phát điện trong các thành phố, quận, huyện (khoảng 15 đến 20%). Đầu tiên, hệ thống cung cấp cho người sử dụng các thông tin liên quan đến việc tiêu thụ điện của họ, cho phép họ xác định các thiết bị sử dụng nhiều năng lượng nhất, sau đó đề xuất các giải pháp khả thi, cố gắng thay đổi một số hành vi và hướng dẫn thực hành tốt việc sử dụng điện; điều đó cho phép người sử dụng tiết kiệm hóa đơn tiền điện hàng tháng.

Giáo sư José Ignacio Moreno của UC3M giải thích: “Bằng cách này, nền tảng ENERsip cho phép các thiết bị tiêu thụ điện được theo dõi bởi mạng lưới cảm biến và cơ cấu chấp hành để người sử dụng có thể điều khiển từ xa bằng các ứng dụng trên internet”.

Ngoài ra, hệ thống mà các nhà nghiên cứu đã thiết kế có khả năng tự động chuyển đổi sang sử dụng nguồn năng lượng tái tạo trong phạm vi thành phố, quận, huyện; do đó làm giảm dòng năng lượng và kết quả làm giảm năng lượng tổn thất và chi phí.

Dự án này cũng nhằm mục tiêu hướng đến việc quản lý lưới điện thông minh và hiệu quả bằng cách sử dụng công nghệ thông tin, tiết kiệm lượng điện tiêu thụ lên đến 30%. Để có được những kết quả này, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm trên các hệ thống máy tính mô phỏng khác nhau và thí điểm trong ba tòa nhà khác nhau ở Israel.

Theo báo cáo của dự án 2020 SMART, người ta ước tính rằng các ứng dụng công nghệ thông tin nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng có thể giúp tiết kiệm được khoảng 600 tỷ Euro trên toàn cầu trong năm 2020.

KEYTECH
Theo NLVN

Những suy nghĩ sai lầm về năng lượng thay thế

 Chúng ta đang được sống trong một thời đại mà công nghệ, khoa học phát triển mạnh hơn bao giờ hết. Nhưng cùng với đó là những vấn đề về môi trường năng lượng cũng nóng hổi và có vẻ có nhiều điều cần suy xét. Hiện tại chúng ta đang đứng trước một thời kì chuyển đổi khi giữa việc phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch như than đá, dầu mỏ và sự thay thế của các nguồn năng lượng tái tạo. Sự chuyển đổi đang diễn ra nhanh chóng nhưng cũng cần có hiểu biết và chọn lựa. Bài viết này sẽ cung cấp đến bạn 5 quan niệm chưa được đúng về các nguồn năng lượng thay thế.  

>> Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều 3 pha

1. Than sạch là câu trả lời ?

Than đá có nhiều vấn đề, chúng bẩn và làm hại môi trường. Một vài thông số cho biết các nhà máy điện đốt than chiếm khoảng 59% tổng ô nhiễm sulfur dioxide của Hoa Kì, 40% tổng lượng khí CO2 thái ra môi trường. Ngoài ra vấn đề của than còn là khói, làm hại tầng ozone, sức khỏe con người… Và còn chưa kể đến những vấn đề tiêu cực trong lao động khi khai thác than đá.

Mặc dù là như vậy nhưng than đá vẫn đóng một vai trò cực kì quan trọng trong việc sản xuất ra năng lượng cho toàn cầu. Và việc yêu cầu dừng tất cả lại là bất khả thi. Tuy nhiên dường như chúng ta đã có cách giải quyết vấn đề là than sạch – về mặt lý thuyết thì nó có thể giảm thiểu tác hại tới môi trường.

Tưởng chừng như tất cả đã ổn thoải nhưng thực sự không phải vậy. Vì chúng vẫn gây ô nhiễm, chỉ là có giảm thiểu so với than đá. Thêm vào đó, các nhà môi trường cũng chỉ ra việc khai thác than vẫn còn phụ thuộc nhiều đến biến động địa chất, cơ cấu đất … Quan điểm than sạch hoàn hảo là sai lầm, nó có thể là một giải pháp thay thế ổn hơn so với than đá nhưng không hoàn toàn loại bỏ được tác động xấu cũng như việc khai thác tinh chế chưa thể phục vụ được cho nhu cầu lớn của thế giới.

2. Năng lượng mặt trời sẽ không cung cấp đủ điện

Năng lượng mặt trời cho đến thời điểm này có lẽ đã không còn quá xa lạ với chúng ta. Có không ít những ứng dụng nguồn năng lượng này thông dụng trong cuộc sống như bình nóng lạnh, một vài loại xe ô tô, …

Điện mặt trời nghĩa là phát điện dựa trên động cơ nhiệt và pin quang điện. Công nghệ năng lượng mặt trời được mô tả rộng rãi như là hoặc năng lượng mặt trời thụ động hoặc năng lượng mặt trời hoạt động tùy thuộc vào cách chúng nắm bắt, chuyển đổi và phân phối năng lượng mặt trời. Kỹ thuật năng lượng mặt trời hoạt động bao gồm việc sử dụng các tấm quang điện và năng lượng mặt trời nhiệt thu để khai thác năng lượng. Kỹ thuật năng lượng mặt trời thụ động bao gồm các định hướng một tòa nhà về phía Mặt trời, lựa chọn vật liệu có khối lượng nhiệt thuận lợi hoặc tài sản ánh sáng phân tán, và thiết kế không gian lưu thông không khí tự nhiên (nguồn : Wikipedia).

Tuy nhiên rằng chúng ta có vẻ chưa thực sự khai thác triệt để nguồn năng lượng này và có suy nghĩ rằng năng lượng mặt trời sẽ không bao giờ có thể cung cấp đủ lượng điện năng cần thiết. Người ta thường chỉ nghiên cứu và đưa ra những ứng dụng nho nhỏ, cổ vũ cho phong trào sống xanh … hầu như chúng không có ảnh hưởng mấy đến lượng tiêu thụ năng lượng toàn cầu và chúng ta vẫn phải phụ thuộc gần như hoàn toàn vào những nguồn năng lượng hóa thạch là chính.

Nhưng có lẽ quan niệm này cần phải xem xét lại một chút vì năng lượng mặt trời hoàn toàn có khả năng cung cấp đủ lượng điện năng chúng ta cần. Bộ Năng Lượng Hoa Kì (DOE) đã ước tính rằng nguồn năng lượng mặt trời chỉ trong khu vực 229km vuông trong bang Nevada có thể cung cấp đủ điện cho Hoa Kỳ, ước tính con số là 800 gigawat điện. Và điều đó chứng minh rằng mặt trời hoàn toàn có khả năng cung cấp đủ điện năng. Vấn đề chỉ là cách chúng ta khai thác nó mà thôi. Tất nhiên là điều này phụ thuộc vào nhiều yếu tố.

Trong tương lai, chắc chắn rằng chúng ta sẽ phải chú trọng hơn đến công nghệ điện mặt trời nếu muốn có một nguồn thay thế đáng kể và đủ lớn.

3. Năng lượng gió : đắt đỏ, gây ồn và hại đến loài chim?

Ngoài năng lượng mặt trời ra thì năng lượng gió cũng là một nguồn năng lượng thay thế đáng để trông đợi. Tuy nhiên rằng loại hình sản xuất năng lượng này được cho là quá ồn ã, đắt đỏ và chúng được ví như một lò xay chim (?).Những tin đồn này là thất thiệt hay thực là vậy ???

Công bằng mà nói thì chúng có làm chết loài chim. Nhưng hãy nhìn nhận một chút là mọi hoạt động khác của con người như xây dựng, công nghiệp … tất cả đều làm chết loài này và thậm chí còn nhiều loài khác nữa. Và cũng theo thống kê của Bộ Năng Lượng Hoa Kì thì lượng chim bị chết do các tubin gió chẳng là gì so với những lý do khác.

Nhưng ngay cả không phải vấn đề liên quan đến loài chim thì vẫn có một cái nhìn tiêu cực khác về các tua bin gió – chúng phát ra tiếng ồn. Nhưng đó chỉ là trong quá khứ mà thôi vì với công nghệ hiện đại, chúng cơ bản chạy tương đối êm và ổn dịnh. Theo Bộ Năng Lượng Mỹ, nếu bạn đứng cách khoảng 229 mét từ một trang trại tua bin gió thì tiếng ồn chỉ như một chiếc tủ lạnh trong bếp. Nếu 0 decibel là ngưỡng trần và 140 là ngưỡng đau đớn, âm thanh từ trang trại gió nằm trong mức 35 đến 45, kẹp giữa một phòng ngủ yên tĩnh (35 decibel) và một chiếc xe hơi đi với vận tốc 64 km/giờ (55 decibel).

Vấn đề cuối cùng chính là chi phí. Giống như mọi loại năng lượng khác, chúng ta phải chấp nhận một khoản đầu tư lớn ban đầu để đi vào thu hoạch. Theo các thống kê thì các trang trại gió trung bình sẽ trả lại được năng lượng dùng cho sản xuất trong từ 3 -5 tháng. Từ khi các trang trại gió phụ thuộc vào mô hình thời tiết biến thiên, chi phí hoạt động có xu hướng tăng lên. Lý do đơn giản là gió sẽ không thổi với tốc độ cao trong cả một năm, tức là không sản xuất được điện năng tối đa theo lý thuyết. Nhưng tất nhiên rằng so với số đầu tư ban đầu thì về lâu dài lợi nhuận vẫn là đáng kể. Và vì nó là nguồn năng lượng thay thế nên so với những tài nguyên cũ thì chúng ta phải có sự đánh đổi nhất định ban đầu. Năng lượng gió rất hứa hẹn với môi trường và lâu dài thì cả với túi tiền của người tiêu thụ nữa.

4. Chính phủ chưa quan tâm đúng mức nên năng lượng mới không phát triển được mấy

Chính phủ, tất nhiên là chính phủ luôn là vấn đề. Họ là những người cầm quyền, việc khuyến khích hay không khuyến khích thứ gì đó sẽ đem lại ảnh hưởng lớn. Vấn đề năng lượng mới dường như cũng phụ thuộc vào thái độ của chính phủ. Nhiều người đã ngao ngán cho rằng không có biện pháp khuyến khích của chính phủ thì những loại năng lượng thay thế sẽ chẳng đi đâu về đâu. Chúng tôi không bác bỏ quan niệm này, nhưng nó cũng không hoàn toàn chính xác.

Đối với một số đất nước không chú trọng lắm thì việc đầu tư vào năng lượng thay thế có vẻ như chưa cần thiết. Vấn đề của họ là cần phân phối nguồn tiền vào nhiều lĩnh vực khác để phát triển.

Trong năm 2007, Hoa Kỳ đã cấp 724 triệu USD trợ cấp cho dự án phát triển năng lượng gió, 174 triệu USD cho năng lượng mặt trời và 14 triệu USD cho năng lượng địa nhiệt. Tuy nhiên, cùng thời gian đó số tiền đầu tư vào sản xuất than là 854 triệu USD và 1,267 tỉ USD cho năng lượng hạt nhân. Những thông số trên cho chúng ta cái nhìn toàn cảnh. Nếu so sánh với số tiền đầu tư vào than hay hạt nhân thì rõ ràng năng lượng thay thế đã bị bỏ xó. Nhưng khi nhìn riêng biệt thì năng lượng mới đã được đầu tư một số tiền lớn phù hợp. Điều này cho thấy có thể chính phủ không quan tâm đến lĩnh vực này nhiều nhưng chắc chắn rằng nó vẫn phát triển và trong tương lai sẽ còn hơn thế, ngoài ra thì chúng ta nên nhìn nhận riêng biệt chứ không nên nhìn trên cục diện quá lớn bởi hiện nay thế giới vẫn phụ thuộc vào năng lượng hóa thạch là chính. Quá trình xây dựng nền tảng mới chỉ bắt đầu và không cần phải đổ nguồn tài chính quá lớn vào đó.

5. Năng lượng thay thế không thể thay thế hoàn toàn nhiên liệu hóa thạch

Chúng ta đã trải qua quá nhiều thế kỉ bị phụ thuộc vào nguồn máu đen của trái đất – dầu mỏ. Và đây là nguồn tài nguyên không tái tạo nên có lẽ chúng ta sẽ phải sớm tạm biệt nó thôi. Và liệu nền văn minh của chúng ta liệu có thể tiếp tục bằng cách chỉ dựa vào các nguồn năng lượng tái tạo như là gió và mặt trời.

Trong năm 2007, nhiên liệu hóa thạch chiếm gần 72 % sản xuất điện của Hoa Kỳ , trong khi thuỷ điện cung cấp chỉ có 5,8% và năng lượng tái tạo khác cung cấp chỉ 2,5% (nguồn: Manhattan Institute). Ước tính rằng đến năm 2030 thì nhiên liệu hóa thạch và uranium vẫn sẽ là nguồn cung cấp chính.

Và với sự phát triển tương đối từ từ của năng lượng thay thế thì suy nghĩ rằng chẳng bao giờ nguồn năng lượng này thay thế được nhiên liệu hóa thạch cũng là dễ hiểu. Nhưng vấn đề là chúng ta đang phải đối mặt với nhiều nguy cơ và đòi hỏi cần một hướng đi mới. Và điều không thể cũng sẽ phải trở thành điều có thể.

Điều cần thiết chính là thúc đẩy sự phát triển của những nguồn năng lượng này. Việc chuyển đổi sẽ mất nhiều thời gian nhưng không phải là không thể. Chúng ta có nhiều loại năng lượng thay thế như gió, mặt trời, thủy triều, … sự thay thế trong tương lai là hoàn toàn có thể trông chờ.

KEYTECH
Theo Petrotimes