Nguồn năng lượng sạch lớn nhất thế giới đang dần bốc hơi nhanh chóng

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.

Trong một chuyến thăm cuối tháng 8 tới nhà máy thuỷ điện này, 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.

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.

Ngay cả sau khi hạn hán ở Tứ Xuyên kết thúc vào cuối tháng 8, những ảnh hưởng vẫn còn kéo dài. Tại tỉnh Vân Nam lân cận, các nhà máy luyện nhôm đang bị buộc phải giảm công suất hoạt động để tiết kiệm điện và tạo cơ hội cho các hồ chứa được nạp đầy nước trước khi tới những tháng mùa đông khô hạn hơn, khi nguồn cung điện có thể được kiểm tra lại do nhu cầu cao. Để đáp ứng tình trạng thiếu hụt năng lượng, Trung Quốc đã phải phụ thuộc nhiều hơn vào than và khí đốt, gây ô nhiễm môi trường, ngay cả khi chi phí nhiên liệu toàn cầu tăng lên mức kỷ lục.

David Fishman, một nhà phân tích có trụ sở tại Thượng Hải của The Lantau Group, cho biết: “Một đợt hạn hán nghiêm trọng kéo dài như chúng ta đã thấy trong năm nay có thể gây tê liệt và các hồ chứa sẽ mất nhiều thời gian hơn để nạp đầy và sẵn sàng tạo điện năng lại.”

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.

Trên 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.