Hệ thống thủy điện ở Ấn Độ: Kinh nghiệm và bài học rút ra

Năm 1947, thủy điện chiếm khoảng 37% tổng công suất phát điện và hơn 53% sản lượng điện của Ấn Độ. Đến cuối những năm 1960, việc sản xuất điện bằng than bắt đầu thay thế thủy điện và thị phần của thủy điện cả về công suất lẫn sản lượng điện đều đã giảm đáng kể. Vào tháng 8/2023, công suất thủy điện của Ấn Độ tương đương khoảng 46.865 megawatt (MW) chiếm khoảng 11% công suất phát điện. Trong giai đoạn 2022-2023, thủy điện chiếm 12,5% sản lượng điện ở nước này.

Trên toàn cầu, thủy điện là nguồn năng lượng tái tạo chiếm ưu thế, cung cấp hơn 2/3 tổng lượng điện tái tạo. Công suất thủy điện lắp đặt toàn cầu tăng 26 GW (Gigawatt) lên 1360 GW trong năm 2021. Tổng cộng, có 4.250 TWh (Terawatt giờ) điện sạch được tạo ra từ thủy điện, gấp 1,5 tổng lượng điện tiêu thụ của Liên minh châu Âu (EU) và nhiều hơn tất cả các nguồn năng lượng tái tạo cộng lại.

Tuy nhiên, con số này chưa thể so sánh với mức bổ sung công suất hàng năm 45 GW mà Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) cho biết là cần thiết để đáp ứng mục tiêu đưa phát thải về mức 0 vào năm 2050 và giữ cho nhiệt độ toàn cầu tăng dưới 1,5°C.

* Về những thách thức

Các dự án thủy điện lưu trữ lớn sản xuất điện có hàm lượng phát thải carbon thấp nhưng cũng gây ra chi phí môi trường và xã hội rất lớn. Những dự án này khiến hàng nghìn người phải di dời, phá vỡ hệ sinh thái sông, dẫn đến nạn phá rừng quy mô lớn, gây mất đa dạng sinh học dưới nước và trên cạn, làm thay đổi tiêu cực hệ thống lương thực, chất lượng nước và nông nghiệp.

Những chi phí môi trường và xã hội dẫn đến việc dỡ bỏ đập ở Bắc Mỹ và châu Âu, nơi từng là cơ sở xây dựng đập lớn cho đến những năm 1970. Hiện nay, số đập được dỡ bỏ ở Bắc Mỹ và châu Âu nhiều hơn số đập được xây dựng mới. Ngay cả ở các nước đang phát triển – nơi tiếp tục xây dựng đập, tốc độ đang chậm lại vì hầu hết các vị trí tốt nhất đã bị chiếm dụng và cũng vì các nguồn năng lượng tái tạo khác như năng lượng Mặt Trời và gió đang được quan tâm và đầu tư về mặt chính sách.

Tại vùng núi Himalaya, nơi hầu hết các dự án thủy điện mới của Ấn Độ đang được phát triển, lũ lụt và lở đất tàn khốc làm tăng mức độ rủi ro của các dự án thủy điện. Tháng 2/2021, lũ lụt bất ngờ trên sông Dhauliganga, Rishiganga và Alaknanda ở bang Uttarakhand đã cướp đi sinh mạng của nhiều người và làm hư hại nặng nề nhiều công trình thủy điện.

Theo cơ quan điện lực Ấn Độ (CEA), mưa lớn vào tháng 7/2023 đã khiến các dự án thủy điện phải ngừng hoạt động, khiến tổng doanh thu thất thoát hơn 1,6 tỷ rupee Ấn Độ (INR). Mặc dù có sự bất đồng về nguyên nhân gây ra lũ quét hồi năm 2021 (sụp băng, tuyết lở, lở đất), nhưng có một sự nhất trí chung đó là việc thực hiện các dự án phát triển bao gồm dự án thủy điện, đường cao tốc, đường sắt và khai thác mỏ (mà không có đánh giá đầy đủ cũng như coi thường tác động tích lũy và đánh giá tiềm năng thiên tai) góp phần làm tăng quy mô tổn thất.Nhà máy thủy điện Teesta-V tại Sikkim được đánh giá là một ví dụ điển hình về tính bền vững của thủy điện năm 2019. Nhà máy điện công suất 510 MW do NHPC Limited (Tập đoàn Thủy điện Quốc gia Ấn Độ) sở hữu và vận hành đáp ứng hoặc vượt thông lệ quốc tế trên khắp thế giới với tất cả 20 tiêu chí thực hiện.

Để quy hoạch thủy điện trở nên bền vững ở Ấn Độ, chính phủ và ngành công nghiệp phải ưu tiên tính minh bạch bằng cách thu hút sự tham gia của xã hội dân sự, đặc biệt là những người chịu ảnh hưởng trực tiếp bởi dự án. Nghiên cứu cho thấy giải pháp mô-đun kết hợp gió, Mặt Trời và thủy điện cung cấp các nguồn năng lượng thay thế phù hợp với môi trường, xã hội và tài chính.

Các công viên năng lượng tái tạo trên dòng chảy là giải pháp thay thế ít gây rối loạn hơn nhiều so với đập và có khả năng sản xuất năng lượng với chi phí thấp hơn. Các dự án thủy điện lớn, thông minh có thể được phát triển, có tính đến các mối quan tâm về kinh tế, môi trường và xã hội của cộng đồng địa phương và hạ lưu, bên cạnh các lợi ích kinh tế.

Các quy định kỹ thuật trong dự án thông minh có thể giúp giảm tác động đến đời sống thủy sinh và hệ sinh thái trên cạn. Để hỗ trợ dự án thủy điện, Chính phủ Ấn Độ đưa các dự án công suất lớn trên 25 MW vào danh mục năng lượng tái tạo và thông báo nghĩa vụ mua thủy điện (HPO) là nghĩa vụ mua năng lượng tái tạo phi năng lượng Mặt Trời (RPO).

Chính phủ cũng hợp lý hóa thuế quan bằng cách giảm gánh nặng thuế quan sau khi tăng tuổi thọ dự án lên 40 năm, tăng thời gian trả nợ lên 18 năm và đưa ra mức thuế leo thang 2%, hỗ trợ ngân sách xây dựng cơ sở hạ tầng thuận lợi như đường và cầu, cũng như các dịch vụ kiểm soát lũ lụt.

* Những đóng góp cho sự ổn định của lưới điện

Ưu điểm quan trọng nhất của thủy điện so với các nguồn năng lượng tái tạo khác như gió và Mặt Trời là có thể được điều động nhanh chóng bất cứ lúc nào, cho phép công ty điện lực cân bằng sự biến đổi phụ tải trên hệ thống phân phối điện. Ở Ấn Độ, tính linh hoạt của thủy điện được thể hiện rõ nhất ngày 5/4/2020 khi các nhà vận hành của nước này khôi phục sự ổn định của lưới điện sau khi nhu cầu giảm 31 GW (gigawatt) do hầu hết các hộ gia đình tắt đèn điện trong 9 phút từ 21 giờ đến 21 giờ 9 phút. Khi sự kiện này diễn ra, sản lượng điện từ thủy điện giảm hơn 68% trong một thời gian ngắn.

Các cơ sở lưu trữ thủy điện (PHS) lưu trữ năng lượng dưới dạng nước ở hồ chứa phía trên, được bơm từ hồ chứa khác ở độ cao thấp hơn. Trong thời kỳ nhu cầu điện cao, điện được tạo ra bằng cách giải phóng nước lưu trữ qua các tua-bin theo cách tương tự như một nhà máy thủy điện thông thường.Trong thời gian nhu cầu thấp, hồ chứa phía trên được nạp lại bằng cách sử dụng điện có chi phí thấp hơn từ lưới điện bơm nước trở lại hồ chứa phía trên. Các dự án PHS không giống như các nhà máy thủy điện truyền thống ở chỗ đây là nguồn tiêu thụ điện ròng do tổn thất điện và thủy lực phát sinh trong chu trình bơm từ hồ chứa hạ lưu lên hồ chứa thượng nguồn.

Tuy nhiên, những nhà máy này thường có hiệu suất cao và có lợi trong việc cân bằng tải trong toàn bộ hệ thống điện. Các cơ sở bơm tích năng có thể tiết kiệm do chênh lệch giá vào giờ cao điểm và thấp điểm cũng như tiềm năng cung cấp dịch vụ lưới điện phụ trợ quan trọng. Trên toàn cầu, khoảng 161 GW PHS đóng vai trò “pin nước” lớn nhất thế giới, chiếm hơn 94% công suất lưu trữ năng lượng được lắp đặt trên toàn cầu.

Điều này hỗ trợ sự ổn định của lưới điện, giảm chi phí hệ thống tổng thể và lượng khí thải của ngành. Ấn Độ có 8 nhà máy PHS với tổng công suất 4.745 MW và 4 nhà máy PHS với công suất 2.780 MW đang được xây dựng. Hiện trong tổng số 4.745 MW công suất, chỉ có 5 nhà máy có tổng công suất khoảng 2.600 MW đang vận hành. 63 địa điểm được xác định cho PHS với tổng tiềm năng khoảng 96.500 MW.

Năm 2020, Tập đoàn Năng lượng Mặt trời Ấn Độ (SECI) kết thúc gói thầu mua năng lượng lưu trữ kiêm năng lượng tái tạo lớn nhất thế giới thông qua phương thức đấu giá ngược. Tập đoàn Greenko thắng cuộc đấu giá với mức giá điện cao nhất là 6,12 INR/kWh (kilowatt giờ) khi kết hợp năng lượng Mặt Trời với PHS.

* Tính kinh tế của PHS

Không có giải pháp năng lượng nào có thể tồn tại mà không chịu áp lực thực tế và cạnh tranh của thị trường và PHS không thể chỉ cần tồn tại về mặt kỹ thuật và lợi ích môi trường để thành công trong dài hạn. Nguồn doanh thu truyền thống của PHS là kinh doanh chênh lệch giá: Tận dụng tối đa việc tạo ra khi giá cao và bơm khi giá thấp. Nhưng điều này phụ thuộc vào mức độ biến động nhất định có thể dự đoán được trong thị trường điện và khả năng biến động tiếp tục diễn ra trong tương lai.

PHS cung cấp các dịch vụ hỗ trợ mạng như điều khiển tần số, quán tính và kiểm soát mức độ sự cố có giá trị ngày càng tăng trong lưới điện có lượng phát điện gió và Mặt Trời không đồng bộ đáng kể. Cho đến nay, không có thị trường cho các dịch vụ hỗ trợ mạng này ở Ấn Độ, nhưng trong tương lai, nhu cầu về những dịch vụ như vậy có thể sẽ tăng đến mức thị trường sẵn sàng trả tiền./.