Sử dụng năng lượng tái tạo hiện nay đang trở thành một xu thế trên toàn cầu bởi những hiệu quả thu được như thân thiện với môi trường, có tính bền vững cao, vô tận về trữ lượng,… Bạn có thể ứng dụng nhiều loại năng lượng tái tạo vào cuộc sống như năng lượng mặt trời, năng lượng gió, thủy điện, sinh khối,…
Với bài viết nay, chúng ta hãy cùng GIAIDAPVIET.COM tìm hiểu về năng lượng thủy điện – nguồn năng lượng được đánh giá có thể là nguồn năng lượng tái tạo rẻ nhất và đáng tin cậy nhất tuy nhiên chưa đạt được hết giới hạn khai thác ở Việt Nam nói riêng và trên thế giới nói chung nhé.
Đập thủy điện là gì?
Đập thủy điện là loại công trình nhằm ngăn dòng nước mặn hoặc ngăn dòng giữ nước từ các con sông, suối nhằm khai thác sử dụng tài nguyên nước. Các nhà máy thủy điện, nhà máy thủy điện tích năng lợi thường đi cùng với đập.
Thủy điện là nguồn điện có được từ năng lượng nước. Đa số năng lượng thủy điện có được từ thế năng của nước được tích tại các đập nước làm quay một tuốc bin nước và máy phát điện. Kiểu ít được biết đến hơn là sử dụng năng lượng động lực của nước hay các nguồn nước không bị tích bằng các đập nước như năng lượng thuỷ triều.
Và thủy điện là nguồn năng lượng có thể hồi phục. Năng lượng lấy được từ nước phụ thuộc không chỉ vào thể tích mà cả vào sự khác biệt về độ cao giữa nguồn và dòng chảy ra. Sự khác biệt về độ cao được gọi là áp suất.
Lượng năng lượng tiềm tàng trong nước tỷ lệ với áp suất. Để có được áp suất cao nhất, nước cung cấp cho một turbine nước có thể được cho chảy qua một ống lớn gọi là ống dẫn nước có áp (penstock). Ngoài nhiều mục đích phục vụ cho các mạng lưới điện công cộng, một số dự án thủy điện được xây dựng cho những mục đích thương mại tư nhân.
trên thế giới, không nơi nào có nguồn thủy năng mà con người không tận dụng, vì đây là nguồn năng lượng sạch, có khả năng tái tạo và được ưu tiên phát triển, đặc biệt trong bối cảnh sản lượng điện từ than, dầu mỏ… đang dần cạn kiệt. Thủy điện chiếm khoảng 15-20% tổng sản lượng điện của thế giới và chiếm tới 95% tổng sản lượng năng lượng tái tạo. Và tại Việt Nam, thủy điện hiện vẫn chiếm khoảng 35% tổng sản lượng điện toàn hệ thống.
Không chỉ đóng góp sản lượng điện lớn cho việc đảm bảo cung ứng điện, thủy điện còn góp phần quan trọng trong việc tạo nguồn lực phát triển kinh tế – xã hội tại nhiều địa phương. Ví như ở các tỉnh Tây Bắc, miền Trung – Tây Nguyên, sản xuất điện đóng góp trên 30-40% giá trị sản xuất công nghiệp của tỉnh và mang lại nguồn thu cho ngân sách địa phương hàng nghìn tỉ đồng mỗi năm.
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA THỦY ĐIỆN
Các nhà máy thủy điện biến sự chênh lệch tiềm năng của nước thành điện năng bằng cách chuyển nó giữa hai điểm ở độ cao khác nhau.
Để làm được điều này, một dòng nước bị ép qua một mạch thủy lực nối hai điểm ở các độ cao khác nhau gọi là mớn nước, trong đó nước tăng tốc độ khi thế năng được chuyển hóa một phần thành động năng. Tua bin biến động năng này thành cơ năng, sau đó máy phát điện biến thành điện năng.
Cuối cùng, dòng nước rời tuabin và được xả trở lại sông, hầu như không có tốc độ và với thế năng tương ứng với độ cao của cửa xả.
lợi ích và tác động của thủy điện đem lại
Thông tin cho rằng, hồ thủy điện gây lũ lụt là hoàn toàn oan cho các dự án thủy điện. Dưới góc độ kỹ thuật, quản lý vận hành, hồ thủy điện chống lũ, chứ không gây ra lũ. Thủy điện không phải là nguyên nhân gây lũ, mà do quy hoạch sai, vận hành sai. Câu hỏi đặt ra là: Lũ do hồ thủy điện xảy ra khi nào, độ lớn bao nhiêu, biện pháp khống chế (điều tiết) ra sao? Theo chúng tôi, vấn đề này cần phải được xem xét một cách thận trọng, có căn cứ khoa học để đúc kết ra các bài học cho tương lai lâu dài.
Bất cứ một công trình xây dựng nào của con người đều tác động đến thiên nhiên, không nhiều thì ít, từ một tòa nhà, một con đường, cây cầu, một cái đập nước… Vì vậy, bổn phận của người xây dựng, cũng như cơ quan chức năng khi cấp giấy phép xây dựng, cần cân nhắc hai phương diện đối nghịch với nhau: (i) sự cần thiết và lợi ích mang lại cho con người của công trình sẽ được xây dựng, và (ii) tác hại trước mắt cũng như lâu dài của công trình đó.
Sự cân nhắc tính toán này phải được thực hiện đầy đủ và khoa học, trên cơ sở quyền lợi chung của cộng đồng, quốc gia và sử dụng các phương pháp phân tích tiên tiến nhất.
Xây dựng một cái đập trên một con sông cũng giống như xây một xa lộ qua một vùng hoang dã, nó sẽ chia cắt môi trường thiên nhiên thành hai không gian khác nhau. Trong trường hợp đập có hồ chứa để điều hòa dòng nước thì dòng chảy tự nhiên của con sông sẽ thay đổi. Sự thay đổi sẽ nhiều hay ít tùy theo hồ chứa được vận hành như thế nào. Khi dòng chảy tự nhiên của một con sông thay đổi, thì hệ sinh thái trong lưu vực con sông đó cũng bị ảnh hưởng và có thể mất một thời gian khá lâu mới tìm được sự cân bằng mới, hoặc thậm chí không tìm lại được lại cân bằng ban đầu.
Các dự án thủy điện thường nằm ở những vùng rừng núi nên khi xây dựng cần phải khai quang một diện tích lớn để xây các công trình như: đường sá, đập, nhà máy, đường dây dẫn điện… Phần lòng hồ sẽ bị ngập nước cũng phải được khai quang, và dân cư trong vùng phải được dời đi chỗ khác. Những hoạt động này sẽ ảnh hưởng lên môi trường thiên nhiên đã có sẵn trước đó và tác động lên hệ sinh thái của khu vực. Đời sống của dân cư trong vùng cũng như các giá trị văn hóa lịch sử của khu vực dự án cũng sẽ bị thay đổi hoặc biến mất hoàn toàn.
Lợi ích của thủy điện
Thủy điện xuất hiện cách đây trên 70 năm và trở thành niềm hy vọng của nhân loại trên nhiều phương diện, đặc biệt là cung cấp nguồn năng lượng tái tạo và tương đối sạch.
.
Thúc đẩy các khả năng kinh tế
Thông thường các công trình thuỷ điện có vốn đầu tư lớn, thời gian xây dựng kéo dài, song hiệu quả cao và tuổi thọ đến 100 năm hoặc hơn. Về lâu dài mà nói thì không có công nghệ năng lượng nào rẻ bằng thuỷ điện. Các chi phí vận hành và bảo dưỡng hàng năm là rất thấp, so với vốn đầu tư và thấp hơn nhiều các nhà máy điện khác.
Các dự án nhỏ và phân tán sẽ đóng vai trò quan trọng trong chương trình điện khí hoá nông thôn trên khắp thế giới. Khai phóng tiềm năng thủy điện sẽ mang lại nguồn lợi lớn cho địa phương và cả nước. Thông qua việc phát triển thủy điện, kết cấu hạ tầng khu vực cũng sẽ được đầu tư xây dựng đồng bộ, và hiện đại với tốc độ rất nhanh
Bảo tồn các hệ sinh thái
Thuỷ điện sử dụng năng lượng của dòng nước để phát điện, mà không làm cạn kiệt các nguồn tài nguyên thiên nhiên, cũng không làm biến đổi các đặc tính của nước sau khi chảy qua tua bin.
Linh hoạt
năng điều chỉnh công suất. Nhờ công suất phủ đỉnh của thủy điện, có thể tối ưu hóa biểu đồ phụ tải chạy nền bởi các nguồn kém linh hoạt hơn (như các nhà máy nhiệt điện hoặc điện hạt nhân).
Nhà máy thủy điện tích năng làm việc như acquy, trữ khổng lồ bằng cách tích và xả năng lượng theo nhu cầu hệ thống điện.
Một ưu điểm của thủy điện là có thể khởi động và phát đến công suất tối đa chỉ trong vòng vài phút, trong khi nhiệt điện (trừ tua bin khí – gas turbine) phải mất vài giờ hay nhiều hơn trong trường hợp điện nguyên tử. Do đó, thủy điện thường dùng để đáp ứng phần đỉnh là phần có yêu cầu cao về tính linh hoạt mang tải.
Giảm phát thải
Bằng cách sử dụng nguồn nước thay vì các loại nhiên liệu hoá thạch (đặc biệt là than), thuỷ điện giảm bớt ô nhiễm môi trường, giảm bớt các trận mưa axít, giảm axít hoá đất và các hệ thống thủy sinh. Thuỷ điện thải ra rất ít khí hiệu ứng nhà kính so với các phương án phát điện quy mô lớn khác, do vậy làm giảm sự nóng lên của trái đất.
Lượng khí nhà kính mà thuỷ điện thải ra nhỏ hơn 10 lần so với các nhà máy tua bin khí chu trình hỗn hợp và nhỏ hơn 25 lần so với các nhà máy nhiệt điện than. Nếu tiềm năng thuỷ năng thực tế còn lại mà được sử dụng thay cho các nhà máy nhiệt điện đốt nhiên liệu hoá thạch thì hằng năm còn có thể tránh được 7 tỷ tấn khí thải nữa. Điều này tương đương với việc mỗi năm tránh được 1/3 các chất khí do con người thải ra hiện nay, hoặc ba lần các khí thải của xe hơi trên hành tinh.
Cải thiện công bằng xã hội
Thuỷ điện có tiềm năng rất lớn trong việc cải thiện công bằng xã hội trong suốt thời gian dự án được triển khai và quản lý theo cách thức đẩy mạnh sự công bằng giữa các thế hệ hiện tại và tương lai, giữa các cộng đồng bản địa và trong khu vực, giữa các nhóm bị thiệt hại và toàn xã hội nói chung.
Do chi phí đầu tư ban đầu cao cho các nhà máy thủy điện đã được các thế hệ hiện tại trang trải, nên các thế hệ tương lai sẽ nhận được nguồn điện trong thời gian dài với chi phí bảo trì rất thấp.
Doanh thu của các nhà máy thủy điện thường “gánh thêm” phần chí phí cho các ngành sử dụng nước khác như: nước sinh hoạt, tưới và chống lũ, do vậy nó trở thành công cụ để chia sẻ nguồn tài nguyên chung một cách công bằng.
Các dự án thuỷ điện còn có thể là một công cụ để thúc đẩy sự công bằng giữa các nhóm người bị thiệt hại và toàn xã hội nói chung, khi thực hiện cả những chương trình di dân và tái định cư được quản lý tốt dẫn đến một sự chia sẻ lợi nhuận để bảo đảm rằng những người bị thiệt hại sẽ có cuộc sống tốt hơn sau khi dự án hoàn thành so với trước kia.
Tác động bất lợi của thủy điện
Nhấn chìm rừng đầu nguồn
Theo các chuyên gia, để tạo 1MW công suất thủy điện, phải mất đi từ 10 – 30 ha rừng, và để có 1.000 ha hồ chứa nước cũng cần san phẳng, giải phóng từ 1.000 – 2.000 ha đất ở phía thượng nguồn.
Như chúng ta đã biết, những chức năng sinh thái quan trọng nhất của rừng là điều hoà khí hậu, giữ và điều tiết nguồn nước, bảo vệ đất. Rừng được xem là nhân tố tự nhiên quan trọng, góp phần bảo vệ và cải thiện môi trường sống của cả hành tinh. Việc phá rừng trong những thập kỉ gần đây đã gây ra những hậu quả sinh thái nghiêm trọng trên phạm vi toàn cầu. Biểu hiện rõ rệt nhất là sự gia tăng của nhiệt độ trái đất, hoạt động của bão lụt, hạn hán, cháy rừng, dịch bệnh… Bên cạnh đó, diện tích rừng ngày càng thu hẹp, dẫn đến đa dạng sinh học (ĐDSH) rừng ngày càng bị suy giảm, các giống loài động, thực vật quí hiếm có nguy cơ bị tuyệt chủng đã và đang là nguyên nhân chính thức dẫn đến sự tàn phá của thiên tai ngày càng khốc liệt.
Đối với các sản phẩm hàng hóa thông thường, có thể dễ dàng xác định giá trị thông qua thị trường. Tuy nhiên, đối với các công trình lớn, có nhiều ý nghĩa kinh tế, xã hội và môi trường như công trình thủy điện, việc xác định giá trị của nó thường gặp nhiều khó khăn. Hơn nữa, nhiều tài sản môi trường là tài sản công cộng và đây là một đặc tính gây khó khăn cho việc vận dụng yếu tố thị trường để đánh giá các tài sản đó.
Để đo lường tổng giá trị kinh tế, các nhà kinh tế học bắt đầu bằng việc phân biệt giữa giá trị sử dụng và giá trị không sử dụng. Theo định nghĩa, giá trị sử dụng hình thành từ việc thực sự sử dụng môi trường. Việc xác định giá trị không sử dụng gặp nhiều vấn đề hơn. Nó thể hiện các giá trị phi phương tiện nằm trong bản chất thật của sự vật, nhưng nó không liên quan đến việc sử dụng thực tế hoặc thậm chí việc chọn lựa sử dụng sự vật này.
Như vậy, tổng giá trị kinh tế có được (hoặc mất đi nếu phá hoại một công trình môi trường) được hình thành từ giá trị sử dụng thực tế cộng với giá trị nhiệm ý cộng với giá trị tồn tại.
Giá trị sử dụng, bao gồm giá trị sử dụng trực tiếp và gián tiếp. Giá trị sử dụng trực tiếp được hiểu là giá trị hàng hoá, dịch vụ môi trường phục vụ trực tiếp cho con người, hoặc hoạt động kinh tế mà có thể nhìn thấy, cảm nhận được và thông thường có giá trên thị trường.
Giá trị sử dụng trực tiếp bao gồm: Giá trị tiêu thụ, được đánh giá dựa trên các sản phẩm được sử dụng hàng ngày trong cuộc sống của con người như: củi đun, động thực vật rừng và các sản phẩm khác sử dụng tại địa phương. Nhiều sản phẩm này không được trao đổi trên thị trường nên hầu như chúng không đóng góp gì vào GDP nhưng nếu không có những tài nguyên này thì cuộc sống của người dân sẽ gặp những khó khăn nhất định.
Giá trị sản xuất: Là giá bán các sản phẩm thu được từ thiên nhiên trên thị trường trong và ngoài nước như: củi, gỗ, cây làm thuốc, hoa quả, thịt và da động vật… Giá trị sản xuất của các nguồn tài nguyên thiên nhiên là rất lớn, ngay cả những nước công nghiệp.
Giá trị sử dụng gián tiếp: Được hiểu là những giá trị mà ta có thể nhìn thấy, cảm nhận được, nó ảnh hưởng đến hoạt động kinh tế và liên quan đến chức năng của hệ sinh thái hay môi trường trong việc hậu thuẫn cho các hoạt động kinh tế, xã hội, cũng như khả năng ngăn chặn các thiệt hại gây ra cho môi trường. Thông thường đối với giá trị loại này khó xác định giá trên thị trường và nhiều khi chúng là vô giá.
Giá trị không sử dụng: Thể hiện các giá trị phi phương tiện nằm trong bản chất thật của sự vật nhưng nó không liên quan đến việc sử dụng thực tế, hoặc thậm chí việc chọn lựa sử dụng sự vật này. Giá trị không sử dụng về cơ bản có hai loại: Giá trị tồn tại và giá trị lưu truyền.
Giá trị tồn tại: Liên quan đến việc xem xét về nhận thức của các nguồn tài nguyên dưới bất cứ hình thức nào. Trong thực tế giá trị này của hoạt động môi trường khó qui đổi ra tiền tệ do đó giá trị này được đánh giá dựa trên khả năng sẵn sàng chi trả của các cá nhân cho nguồn tài nguyên sau khi họ đã hiểu rất kỹ về nguồn tài nguyên đó.
Giá trị lưu truyền: Đây là giá trị dịch vụ môi trường được xem xét không chỉ cho thế hệ trước mắt mà còn cho các thế hệ mai sau. Do đó, việc đánh giá loại giá trị này không thể dựa trên cơ sở giá của thị trường mà còn phải dự đoán khả năng sử dụng chúng cho tương lai. Để đánh giá loại giá trị này, người ta phải lập các phương pháp dự báo.
Dòng chảy cạn kiệt
Về phía hạ lưu, do dòng chảy cạn kiệt, nhiều vùng bị xâm thực, nước biển dâng cao đã ảnh hưởng tiêu cực đến sản xuất và đời sống.
Thay đổi dòng chảy
Việc xây dựng đập làm thay đổi dòng chảy đến các cửa sông, được coi là nguyên nhân làm sụt giảm nghiêm trọng nguồn cá. Cũng theo các nhà sinh học, khoảng 20% loài sinh vật nước ngọt trên bờ vực tuyệt chủng do tác động của những con đập ngăn các dòng sông.
Tác động trước tiên của các dự án thủy điện đó là làm biến đổi số lượng và chế độ dòng chảy của sông, ảnh hưởng không tốt đến hệ sinh thái thủy sinh trong sông ở hạ lưu các công trình.
Bên cạnh đó, nhiều công trình thuỷ điện dùng đường ống áp lực để dẫn nước từ hồ chứa đến nhà máy thuỷ điện, để tạo nguồn nước lớn, nâng cao hiệu quả phát điện, nên đoạn sông từ đập đến nhà máy không có nước trở thành một đoạn sông chết, có chiều dài từ vài km đến hàng chục km ngay sau tuyến đập chính. Ví dụ, sau tuyến đập của hồ sông Ba Hạ đoạn sông chết dài 8km, của hồ Đồng Nai 3 dài 4km, hồ thuỷ điện Nậm Chiến dài hơn 16km và nhiều hồ thuỷ điện nhỏ khác.
Ngăn dòng trầm tích
Ngoài gây sụt giảm sinh vật, đập chặn còn ngăn dòng trầm tích chảy xuống hạ lưu, khiến nhiều bờ sông suy yếu và sụt đáy sông.
Hạn chế cấp nước cho các mục tiêu khác
Trong mùa cạn, do chủ yếu chú ý đến sản lượng điện, nhiều hồ chứa thuỷ điện tăng cường việc tích nước để dự trữ phát điện, nên lượng nước xả xuống hạ lưu không đáng kể, đôi khi ngừng hoàn toàn. Từ đó, gây ảnh hưởng bất lợi đến việc cung cấp nước cho các mục đích sử dụng khác ở hạ du như: cấp nước sinh hoạt, tưới tiêu, giao thông, thuỷ sản… đồng thời làm biến đổi chế độ dòng chảy và suy thoái hệ sinh thái thủy sinh.
Thay đổi xấu chất lượng nước
Ngoài ra, việc sử dụng nước của thuỷ điện làm biến đổi rất nhiều chất lượng nước trong thời gian đầu tích nước vào lòng hồ do quá trình phân huỷ thực vật trong lòng hồ. Do thay đổi chế độ dòng chảy nên lượng các chất hữu cơ trong nước của các công trình thuỷ điện bị giảm, sự đa dạng và số lượng các loài cá và các loài thuỷ sinh bị thay đổi rõ rệt, đặc biệt là những loại di trú theo mùa, hoặc làm mất đi các bãi đẻ trong mùa sinh sản.
Một trong những nguyên nhân gây lũ lụt
Ngoài lý do thiên nhiên là mưa nhiều tạo nên lũ lụt, đôi lúc tác động của con người lại là nguyên nhân chính.
Gần đây, thông tin cho rằng, cứ xây hồ thủy điện là gây lũ lụt là hoàn toàn oan cho các dự án thủy điện. Dưới góc độ kĩ thuật, quản lí vận hành, hồ thủy điện chống lũ được nhiều hơn là gây nên lũ lụt. Có thể khẳng định, thủy điện không phải là nguyên nhân gây lũ lụt, mà quy hoạch sai, vận hành sai các công trình thủy điện mới là một trong những nguyên nhân gây ra lũ lụt. Đó là chưa kể đến “công lao” của thủy điện trong khả năng điều tiết giảm thiểu nguy cơ lũ lụt.
Ở Việt Nam, lượng điện do thủy điện mang lại chiếm tỷ trọng khá lớn, nhu cầu dùng điện còn gia tăng trong khi phát triển các nguồn điện khác còn nhiều khó khăn do vốn, do trình độ kĩ thuật chưa cho phép… Thời gian qua, một số hồ thủy điện đã có những ảnh hưởng nhất định về môi trường như: gia tăng tình hình lũ ở hạ du, làm một số thác nước bị cạn kiệt, ảnh hưởng đến cảnh quan môi trường.
Trong các đợt lũ lớn xảy ra, đặc biệt ở miền Trung, Tây Nguyên, dư luận rộ lên nguyên nhân lũ lớn, do hồ thủy điện (HTĐ). Về chuyên môn đơn thuần, đầu tiên phải nói là thời tiết ngày càng phức tạp, tình hình rừng đầu nguồn bị chặt phá nên nước về nhiều, tiếp đó là có thể có nơi nào đó, do vận hành lũ của các hồ thủy điện chưa chính xác, dẫn đến lũ lớn (lớn hơn trường hợp nếu không có hồ thủy điện). Trước khi có những ý kiến cụ thể công và tội của công trình thủy điện có thể đưa ra một số luận giải như sau.
Trước khi có hồ chứa nước Hòa Bình (trên Sông Đà), cứ tháng 5 tháng 6 hàng năm, các tỉnh phía hạ du, đặc biệt Hà Nội đã phải lo chống lũ. Khi có hồ chứa nước thủy điện Hòa Bình thì tình lũ lụt phía hạ du gần như được loại trừ.
Lũ do hồ thủy điện chỉ xảy ra khi nào, độ lớn bao nhiêu, biện pháp khống chế (điều tiết) lũ ra sao…? cần được xem xét một cách thận trọng và có căn cứ khoa học để đúc kết ra các bài học cho tương lai lâu dài.