Biến đổi khí hậu đe dọa năng lượng thủy điện ở lưu vực sông amazon

Khoa học Môi trường

18/10
Lưu Nguyễn
Môi trường
0
690

Một nghiên cứu mới cảnh báo rằng trong những thập kỷ tới, việc giảm lượng mưa và lưu lượng sông do biến đổi khí hậu sẽ làm giảm công suất thủy điện của Amazon.

Thủy điện là nguồn năng lượng chủ đạo ở vùng Amazon, lưu vực sông lớn nhất thế giới và là điểm nóng phát triển thủy điện trong tương lai. Tuy nhiên, một nghiên cứu về Thay đổi Môi trường Toàn cầu mới cảnh báo rằng trong những thập kỷ tới, việc giảm lượng mưa và lưu lượng sông do biến đổi khí hậu sẽ làm giảm công suất thủy điện của Amazon.
Phát hiện của nghiên cứu trên 351 dự án thủy điện lưu vực sông Amazon cho thấy rằng sự thay đổi thủy văn vào giữa thế kỷ sẽ làm giảm sản lượng thủy điện ở nhiều địa điểm. Khi lưu lượng sông ngày càng thay đổi và sản lượng thủy điện giảm, các nguồn năng lượng thay thế như năng lượng mặt trời và gió được cho là sẽ trở nên quan trọng hơn bao giờ hết.

Hiện trạng thủy văn ở Amazon

Các dự án thủy điện ở lưu vực Amazon được thiết kế để hoạt động theo chế độ dòng chảy dựa trên mực nước sông lịch sử. Biến đổi khí hậu đang phá vỡ các mô hình này, có nghĩa là nhiều dự án thủy điện đang tồn tại và các dự án được đề xuất khó có thể đạt được hiệu quả trong các điều kiện trong tương lai.

Sử dụng một số kịch bản biến đổi khí hậu IPCC, nhóm nghiên cứu đã lập mô hình những thay đổi trên quy mô lục địa về lượng mưa và lưu lượng sông để xem sản lượng thủy điện có khả năng chuyển dịch ở đâu và như thế nào. Họ cũng ước tính những thay đổi trong chi phí năng lượng, so sánh chi phí thủy điện với năng lượng mặt trời và năng lượng gió ở vùng Amazon.

Những thay đổi ở quy mô lục địa về lượng mưa và dòng chảy, ảnh hưởng đến lưu lượng sông, được ước tính bằng cách sử dụng các mô hình hoàn lưu chung sử dụng dữ liệu khí hậu để dự đoán xu hướng lượng mưa trong tương lai. Đầu vào bao gồm thông tin về nhiệt độ không khí, độ ẩm, tốc độ gió, bức xạ mặt trời, áp suất và lượng mưa. Sản lượng điện tại các điểm đập đề xuất được ước tính bằng cách sử dụng thông tin về lưu lượng sông tối đa và tối thiểu tại mỗi điểm trong điều kiện khí hậu cả hiện tại và tương lai.

Chi phí cần thiết để một dự án sản xuất năng lượng hòa vốn được sử dụng để xác định xem biến đổi khí hậu sẽ làm thay đổi chi phí năng lượng và tính khả thi của dự án như thế nào, bao gồm chi phí xây dựng, vận hành và bảo trì các nhà máy năng lượng được đề xuất. Nhóm nghiên cứu đã theo các kịch bản biến đổi khí hậu hiện tại, trung bình và trường hợp xấu nhất. Họ cũng so sánh chi phí dự kiến của thủy điện với chi phí thực hiện các dự án điện gió hoặc điện mặt trời.

Họ phát hiện ra rằng vào giữa thế kỷ 19, lưu lượng sông tại các địa điểm xây đập được đề xuất trên lưu vực sông Amazon được dự báo sẽ giảm tổng thể 13-20%, với sự thay đổi đáng kể trong khu vực. Mức giảm ở phía đông (Amazon của Brazil) dao động từ 18-23%. Ở phía tây (các quốc gia thuộc vùng Andean Amazon), nơi lượng mưa có khả năng tăng lên, dòng chảy có thể tăng 1,5-2,5%. Sản lượng năng lượng được dự báo sẽ phản ánh những thay đổi này trong lưu lượng sông. Các dòng chảy ngày càng thay đổi trong các nhánh sông Amazon của Brazil có nghĩa là khu vực này có khả năng bị ảnh hưởng nghiêm trọng nhất.

Ảnh hưởng của những sự thay đổi

Tác giả chính Rafael Almeida, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Đại học Cornell, người trước đây là nghiên cứu sinh tại Cary, giải thích, "Các đập thủy điện trên sông được thiết kế để hoạt động trong một phạm vi lưu lượng cụ thể. Dòng chảy quá thấp sẽ không tạo ra năng lượng và dòng chảy quá cao phải bị 'tràn', gây ra sự cố và không tạo ra năng lượng bổ sung. Vì Amazon của Brazil trải qua nhiều biến động hơn về lượng mưa, với 'mức cao' cao hơn, 'mức thấp hơn' và ít khoảng thời gian tối ưu hơn dòng chảy, điều đó có nghĩa là các nhà máy thủy điện được đề xuất sẽ ít hoạt động hết công suất hơn. "

Ở những khu vực mà sản lượng năng lượng thủy điện được dự báo sẽ giảm, chi phí năng lượng sẽ tăng lên - ở một số khu vực, rất đáng kể. Ở Brazil, chi phí năng lượng bình đẳng cho các đập được đề xuất có thể tăng 52-105%.

Khả năng cạnh tranh về năng lượng thay thế của thủy điện Amazon giảm do biến đổi khí hậu, nhưng cường độ dự kiến là đáng kinh ngạc. Nhìn vào các con đập được đề xuất cho Brazil, chi phí mà điện sẽ cần được bán để hoàn vốn đầy đủ các khoản đầu tư có thể nhiều hơn gấp đôi cho một phần tư số địa điểm được đề xuất.

Các nhà máy thủy điện mất nhiều thời gian để lập kế hoạch và xây dựng. Nhiều dự án được đề xuất, nếu hoàn thành, sẽ đi vào hoạt động gần giữa thế kỷ. Vào thời điểm những con đập này được xây dựng, nhiều dự án sẽ không đáng tin cậy hoặc hiệu quả về chi phí. Trong khi đó, năng lượng mặt trời và năng lượng gió được dự đoán sẽ trở nên cạnh tranh hơn về mặt kinh tế, mang lại an ninh cao hơn với chi phí môi trường ít hơn so với thủy điện. Các con đập ngăn chặn sự di cư của cá, lũ lụt ở thượng nguồn và thay đổi mô hình dòng chảy của sông ở hạ lưu, tất cả đều gây ra các tác nhân sinh thái nghiêm trọng và các tác động xã hội.

Giải pháp năng lượng thủy điện

Thủy điện cần được thiết kế để vận hành kết hợp với các nguồn năng lượng thay thế như năng lượng mặt trời và gió để các giai đoạn dòng chảy sông thấp không làm gián đoạn các lưới điện cung cấp năng lượng quan trọng cho các thành phố và các ngành công nghiệp. Các cơ sở thủy điện mới nên được bố trí cẩn thận ở những vị trí có dòng chảy đáng tin cậy hơn và được thiết kế để vận hành trên phạm vi dòng chảy rộng hơn..

Năng lượng thủy điện đang dần mất đi sự cạnh tranh

Các nhà hoạch định năng lượng cần tập trung vào khả năng chống chịu với khí hậu. Brazil, chẳng hạn, có hơn 200 triệu dân và thủy điện là nguồn năng lượng chủ đạo. Năm nay, các hồ chứa thủy điện của Brazil đang ở mức thấp kỷ lục do hạn hán khắc nghiệt; kết quả là, Brazil có thể cần phải bắt đầu phân chia nguồn điện. Việc đảm bảo an ninh năng lượng trong tương lai sẽ đòi hỏi phải đa dạng hóa các nguồn năng lượng bao gồm năng lượng mặt trời và gió, đồng thời điều chỉnh các kế hoạch thủy điện cho phù hợp với các dòng chảy của sông trong tương lai.