Vị trí quan trọng trong bức tranh toàn cảnh về năng lượng điện toàn cầu

Từ giữa thế kỷ thứ 19 và suốt thế kỷ 20 là thời kỳ phát triển số lượng đập thủy điện và hồ chứa nước nhiều nhất trong lịch sử nhân loại. Hầu như chưa có hệ thống sông nào trên thế giới chưa được con người xây dựng đập thủy điện, khác nhau chỉ ở quy mô lớn nhỏ mà thôi. Thủy điện là nguồn năng lượng tái tạo, sạch và rẻ hơn điện than và điện khí, được coi như là một chìa khóa mấu chốt cho động lực phát triển kinh tế quốc gia. Hơn nữa, khi còn chưa có những mạng lưới ắc-quy điện đủ mạnh thì những con đập chính là các “viên pin” khổng lồ, có thể được sử dụng để lưu trữ lượng điện tái tạo rất lớn.

Không phải gió hay ánh sáng mà chính nguồn nước mới tạo ra nguồn năng lượng tái tạo lớn nhất trong những năm gần đây. Báo cáo về hiện trạng thủy điện thế giới năm 2020 của Hiệp hội Thủy điện Quốc tế (IHA), công suất lắp đặt của các nhà máy thủy điện trên thế giới năm 2019 đã đạt trên 1.300GW, sản sinh hơn 4.300TWh, qua đó đóng góp khoảng 15% sản lượng điện của thế giới và nhiều hơn sự đóng góp của tất cả các dạng năng lượng tái tạo khác kết hợp lại. Nói cách khác, năng lượng do thủy điện mang lại, nếu thay thế bằng than, sẽ dẫn đến việc tạo ra thêm 4 tỉ tấn khí thải nhà kính mỗi năm. Dẫn đầu về mức tăng công suất thủy điện so với năm 2018 là khu vực Đông Á và Thái Bình Dương với mức tăng 4,17GW, tiếp theo là Nam Mỹ, Trung và Nam Á, châu Phi, châu Âu.

Đập Tam Hiệp của Trung Quốc là đập thủy điện lớn nhất thế giới. Ảnh: Nikkei Asian Review

Trung Quốc và Canada là hai nước sản xuất điện từ năng lượng nước lớn nhất thế giới, lần lượt là 1.302TWh và 398TWh. Xét về tỉ lệ năng lượng thủy điện trên tổng sản lượng điện, Na Uy sản xuất 99% lượng điện của mình bằng sức nước, trong khi thủy điện ở Iceland đáp ứng tới 83% nhu cầu về điện của người dân. Con số này ở Canada là trên 70%, còn Áo sản xuất 67% lượng điện cả nước từ thủy điện. Uruguay đã đạt đến mức gần 100% là năng lượng tái tạo, phần lớn nhờ vào thủy điện.

Lợi thế của các đập thủy điện là khả năng dự trữ nước với chi phí thấp để biến thành điện sạch có giá trị cao. Chi phí trung bình của 1 trạm thủy điện công suất trên 10MW chỉ là 3-5 cent (khoảng 700-1.160 đồng)/kWh. Các nhà máy thủy điện không phải chịu cảnh tăng giá của nhiên liệu hóa thạch như: Dầu mỏ, khí thiên nhiên, than đá... và không phải nhập nhiên liệu. Các nhà máy thủy điện cũng có tuổi thọ lớn hơn các nhà máy nhiệt điện, một số nhà máy thủy điện đang hoạt động hiện nay đã được xây dựng từ 100 năm trước.

Năng lượng thủy điện là một trong những nguồn năng lượng tái tạo lớn nhất trong những năm gần đây. Ảnh: Climate You

Do các đập thủy điện không sử dụng nhiên liệu nên việc tạo ra điện không sinh ra CO2. Mặc dù CO2 ban đầu được sản xuất trong quá trình xây dựng dự án và một số khí metan được thải ra hằng năm bởi các hồ chứa, thủy điện có lượng phát thải khí nhà kính thấp nhất trong các ngành sản xuất điện. Hiệp định Paris về biến đổi khí hậu và Mục tiêu phát triển bền vững của Liên hợp quốc (LHQ) năm 2015 đều nhấn mạnh rằng thế giới bắt buộc phải chuyển từ nhiên liệu hóa thạch sang các nguồn năng lượng bền vững để giảm thiểu sự gia tăng nhiệt độ toàn cầu cũng như cắt giảm tác động của con người tới hành tinh và khí hậu. Điều đó cho thấy tầm quan trọng gia tăng của thủy điện đối với mạng lưới điện toàn cầu.

Cũng trong báo cáo trên, IHA đã đưa ra một kịch bản là: Để giữ nhiệt độ Trái Đất tăng ở mức dưới 2 độ C đến cuối thế kỷ này, trong đó có đổi mới công nghệ và thay đổi lối sống để nhu cầu năng lượng giảm mạnh vào năm 2050 dù tăng trưởng kinh tế tăng, thì các nguồn năng lượng tái tạo như: Năng lượng gió, năng lượng mặt trời và năng lượng thủy điện, đều phải tăng 60% từ năm 2020 đến năm 2050, trong khi năng lượng từ than phải giảm 2/3. Trước mắt, nhằm đạt được mục tiêu kể trên, mỗi năm trung bình thủy điện cần phải tăng sản lượng trung bình lên 2%. Như vậy, thủy điện vẫn sẽ phát triển và giữ một vị trí quan trọng trong bức tranh toàn cảnh về năng lượng điện toàn cầu.

Trang bìa của báo cáo về hiện trạng thủy điện thế giới năm 2020 của Hiệp hội Thủy điện Quốc tế (IHA).

Nguồn năng lượng không thể thay thế trong quá trình phát triển kinh tế - xã hội của thế giới

Hơn 100 năm qua, thủy điện là nguồn năng lượng không thể thay thế trong quá trình phát triển kinh tế - xã hội của thế giới. Bên cạnh những lợi ích quá lớn, lịch sử phát triển thủy điện cũng ghi nhận nhiều thảm họa, gây nhiều thiệt hại về người và tài sản ở những quốc gia gặp nạn. Có thể kể đến các vụ vỡ đập Gleno ở Valle di Scalve, Italy năm 1923; Malpasset ở Frejus, Pháp năm 1959; Bản Kiều ở tỉnh Hà Nam, Trung Quốc năm 1975; Kelly Barnes ở bang Georgia, Mỹ năm 1977; Machchu-2 tại Morbi, Ấn Độ năm 1979... Bên cạnh đó, các nhà môi trường đã bày tỏ lo ngại rằng các dự án nhà máy thủy điện có thể phá vỡ sự cân bằng của hệ sinh thái xung quanh, sự phát điện của nhà máy điện cũng có thể ảnh hưởng đến môi trường của dòng sông bên dưới, việc tái định cư cho người dân bản địa sống trong vùng hồ chứa còn nhiều khó khăn, công tác trữ nước và xả lũ có thể chưa hợp lý khiến ngập lụt hoặc hạn hán ở vùng hạ du, các dự án thủy điện ảnh hưởng đáng kể đến sinh kế của người dân... Những điều này đã đặt ra yêu cầu cho các nước trong giải quyết, quản lý vấn đề về quy hoạch, thiết kế, xây dựng và vận hành thủy điện một cách an toàn, có lợi và bền vững.

Có thể nói, Trung Quốc là quốc gia phát triển nhanh về công nghệ xây dựng đập thủy điện, đặc biệt là loại lớn (công suất từ 500MW trở lên). Những khó khăn lớn nhất mà nước này phải đối mặt là tình hình địa chất và biến đổi khí hậu, điều kiện giao thông đi lại khó khăn, phức tạp. Trước tình hình đó, Bắc Kinh đã thực hiện một loạt giải pháp quản lý thủy điện như: Sử dụng phương pháp quản lý tổng hợp cho các dự án thủy điện lớn, áp dụng nguyên tắc tối ưu hóa phân bổ tài nguyên nước, lập kế hoạch trong tình huống thủy điện xả lũ... Tuy nhiên, xem xét tác động của các dự án thủy điện lớn lên đất, nước, thảm thực vật, sinh vật, khí hậu và hoạt động của con người, một số dự án thủy điện quy mô lớn không có lợi cho môi trường… cho thấy thủy điện lớn không thuận lợi cho phát triển bền vững. Từ kinh nghiệm đó, xu hướng phát triển thủy điện nhỏ và vừa được Trung Quốc cho là giải pháp tích cực. Nhờ thực hiện chủ trương “tự xây dựng, tự quản lý, tự sở hữu, tự chịu trách nhiệm”, Trung Quốc đã thúc đẩy phát triển thủy điện nhỏ và vừa, qua đó bổ sung sản lượng điện không nhỏ cho điện lưới quốc gia.

Đập Grand Coulee trên sông Columbia của Mỹ. Ảnh: Pinterest.

Mỹ là nước sở hữu nhiều đập trên sông thứ hai trên thế giới, chỉ sau Trung Quốc, với khoảng 79.000 đập, trong đó có 2.500 đập thủy điện. Từ khi Tổng thống Mỹ Theodore Roosevelt kêu gọi khai thác triệt để mọi dòng chảy, xứ sở cờ hoa đã biến thế kỷ 20 trở thành kỷ nguyên vàng của ngành xây đập thủy điện. Thời kỳ này đã cho ra đời 2 đập thủy điện tầm cỡ nhất và hiện vẫn là nguồn thủy điện lớn nhất ở Mỹ là đập Hoover trên sông Colorado hoàn thành năm 1936 và đập Grand Coulee trên sông Columbia hoàn thành năm 1942. Dù vậy, thủy điện hiện chỉ chiếm 7% trong cơ cấu năng lượng của chính quyền Washington, giảm rất nhiều so với con số 40% vào những năm 1930. Trong bối cảnh này, Mỹ ưu tiên hoạt động nâng cấp “trẻ hóa” các nhà máy thủy điện cũ để tăng công suất và hiệu suất của chúng.

Ấn Độ cũng là quốc gia có tiềm năng thủy điện rất lớn với tổng công suất lắp đặt khoảng 148.700MW. Để khai thác hiệu quả tiềm năng này, New Delhi đã xây dựng thành công phiên bản phần mềm DHARMA (Dam Health and Rehabilitation Monitoring Application) với các nguyên tắc an toàn bao gồm: Thiết lập mối quan hệ hợp tác cùng phát triển giữa các bên liên quan (chủ sở hữu đập, nhà điều hành, tư vấn, nhà thầu và nhà cung cấp vật tư, thiết bị); đảm bảo thông tin về đập được thu thập đầy đủ với độ chính xác cao kèm theo những đánh giá định kỳ về độ an toàn đập nhằm quản lý dữ liệu hoàn chỉnh. Thời gian qua, Ấn Độ đã tập trung khôi phục và cải tạo, nâng cấp khoảng 250 đập thủy điện trên toàn quốc.

Kỹ sư kiểm tra hệ thống vận hành tại một nhà máy thủy điện. Ảnh: My Plan.

Trong khi đó, Chính phủ Lào quy định các nhà máy thủy điện đang phát điện hoặc các dự án thủy điện đang xây dựng nhưng đã trữ đủ nước muốn xả nước phải có hệ thống thông báo đến người dân tại hạ lưu các đập thủy điện chậm nhất là 7 ngày trước khi tiến hành. Cùng với đó, các công trình thủy điện này còn phải chuẩn bị trước nhiều kế hoạch chi tiết để ứng phó kịp thời khi có tình hình khẩn cấp. Bộ Năng lượng và Mỏ của Lào cũng quy định các dự án cũng như nhà máy thủy điện phải báo cáo tình hình quản lý việc sản xuất điện, tình hình kỹ thuật của đập thủy điện, nhà máy thủy điện, các công trình phụ trợ, tình hình và tiến độ xây dựng cũng như kế hoạch trữ nước hằng tuần. Hiện, Lào đã có quy định về quy trình ứng phó khẩn cấp đối với việc xả nước phát điện của các nhà máy thủy điện thông qua quy trình vận hành liên hồ chứa.

Là quốc gia thiên về thủy điện, Na Uy có tới 99% tổng sản lượng điện sản xuất từ thủy điện với cơ sở hạ tầng thủy điện và đập nước này có “tuổi đời” trung bình khoảng 46 năm. Hiện nay, Na Uy đang chú trọng nâng cấp cơ sở hạ tầng thủy điện và cải thiện các tác động đến môi trường. Các điều khoản trong giấy phép hoạt động của các công trình thủy điện ở nước này sẽ được sửa đổi trước năm 2022, trong đó, bổ sung thêm các tiêu chuẩn chặt chẽ hơn về đánh giá tác động môi trường. Bên cạnh đó, do hậu quả của biến đổi khí hậu, chính quyền Oslo đang phải đối mặt với sự gia tăng dòng chảy trung bình tại các hệ thống sông. Trước tình hình đó, một số dự án tăng kích thước của các hồ chứa và turbine để phù hợp với dòng chảy tăng lên đã được triển khai.

Cũng như nhiều quốc gia khác, thủy điện đang ngày càng đóng vai trò quan trọng đối với Malaysia. Tuy nhiên, nếu như các quốc gia khác cần quản lý sao cho có thể tiết giảm hoặc giữ vững ổn định thì mục tiêu của Malaysia là tăng năng suất, có thể cung cấp điện rẻ hơn cho các doanh nghiệp và người dân trước nhu cầu ngày càng tăng. Năm 2008, Kuala Lumpur đã thiết lập chương trình SCORE (Sarawak Corridor of Renewable Energy) nhằm tận dụng các nguồn tài nguyên thiên nhiên và đa dạng hóa nền kinh tế của mình bằng cách cung cấp điện năng giá rẻ, đáng tin cậy cho các cơ sở sản xuất. SCORE tìm cách tận dụng 51 địa điểm thủy điện tiềm năng mà chính phủ đã xác định có thể cung cấp khoảng 20GW. Nhà máy Bakun với công suất 2.400MW trở thành nhà máy thủy điện lớn nhất Malaysia.

Nhà máy thủy điện nhỏ Siikakoshi ở Kouvola, Phần Lan. Ảnh: Hydro Review.

Mặt khác, ở một số nước, khi mà các phong trào chống xây dựng đập thủy điện (chủ yếu chống các đập thủy điện lớn) diễn ra, mô hình đập thủy điện nhỏ và vừa được xem là phương án thay thế. Từ những năm 2000, Ủy ban châu Âu (EC) đã có chủ trương thúc đẩy ngành thủy điện nhỏ, coi đây vừa là một phần trong cơ cấu nguồn điện chung của Liên minh châu Âu (EU), vừa là một phương pháp để lục địa già cắt giảm phát thải CO2. Chính sách của EC về ngành năng lượng nêu rõ: Các trạm thủy điện nhỏ có công suất dưới 10MW là bộ phận hợp thành trong hệ thống nguồn điện của EU. Là giải pháp lý tưởng cho việc điện khí hóa các vùng xa xôi cách trở, thủy điện nhỏ cũng có phần đóng góp thêm trong trường hợp mức tiêu thụ vọt lên mức đỉnh điểm. EU mong muốn đến năm 2020, năng lượng tái tạo sẽ chiếm ít nhất 20% tổng năng lượng sử dụng của khối này. Tuy nhiên, EC cũng lưu ý việc phát triển thủy điện nhỏ cần phù hợp với nhu cầu mỗi nước, phải đáp ứng tốt những ràng buộc về quy định và cân bằng yếu tố môi trường. Hội đồng Năng lượng Tái tạo châu Âu (EREC) cũng cho rằng EU cần các chỉ tiêu cụ thể hơn trong ngành năng lượng để khuyến khích đầu tư vào thủy điện nhỏ và các dạng năng lượng tái tạo khác.

Một nghiên cứu về tiềm năng thủy điện ở châu Phi bởi Chính phủ Senegal và LHQ phối hợp thực hiện đã nhận định, nguồn thủy điện khổng lồ của “Lục địa Đen” từ lâu đã được thừa nhận nhưng vẫn còn tương đối ít được khai thác. Châu Phi nắm giữ khoảng 12% tiềm năng thủy điện của thế giới, với sản lượng khả thi khoảng 1.800TWh/năm. Tuy nhiên, châu lục này chỉ sản xuất khoảng 3% tổng lượng thủy điện toàn cầu và khai thác ít hơn 10% tiềm năng kể trên. Đây là những tỷ lệ thấp nhất so với bất kỳ khu vực nào trên thế giới. Một lý do chính đó là không tìm ra các nguồn tài chính. Trong khi đó, châu Phi lại đang thiếu hụt năng lượng lớn để phát triển. Hơn 30 quốc gia châu Phi đã tham gia “Sáng kiến Paris - Nairobi năng lượng sạch cho châu Phi” để phát triển năng lượng tái tạo tại những nước nghèo. Bên cạnh một số dự án thủy điện lớn trên các sông chính ở châu Phi như: Sông Congo, sông Nile, sông Zambezi..., các nhà khoa học cho rằng thủy điện nhỏ và vừa, đặc biệt là thủy điện nhỏ, sẽ phát huy được hiệu quả trước thực trạng thiếu vốn đầu tư, tình hình chính trị và môi trường đầu tư chưa ổn định, và quy mô hạn hẹp của thị trường địa phương ở đa phần các nước châu Phi. Đi đôi với đó sẽ là triển khai nghiêm túc các giải pháp, bổ sung các quy định để quản lý, vận hành an toàn, hiệu quả công trình thủy điện.  

Quản lý rủi ro, hạn chế tác động tiêu cực 

Trong báo cáo về tình hình phát triển thủy điện, Hội đồng Năng lượng Thế giới (WEC) khẳng định hoàn toàn không có một chuyên gia thủy lợi, thủy điện nào có thể chắc chắn về sự an toàn tuyệt đối cho các công trình thủy điện. Chính vì vậy, cơ quan này khuyến nghị tất cả các hiện tượng bất thường xảy ra ở mọi bộ phận trong hệ thống vận hành, quản lý của nhà máy thủy điện phải được đánh giá và giải quyết nghiêm túc. Các nhà máy thủy điện phải bảo đảm có quy trình tích nước, xả lũ an toàn. Chính quyền địa phương và nhà quản lý các nhà máy thủy điện cần phải xây dựng kịch bản ứng phó thiên tai khi xảy ra sự cố. 

Thời gian qua, phát triển thủy điện bị chỉ trích là phải đánh đổi quá nhiều về môi trường, người dân bản địa và các vấn đề khác. Ảnh minh họa. Nguồn: NS Energy 

Đối với các công trình đang và sẽ được thực hiện, Hội đồng Năng lượng Thế giới nhấn mạnh đến cơ chế chia sẻ lợi ích giữa nhà đầu tư - cộng đồng trong suốt quá trình vận hành. Thiết kế và thi công công trình thủy điện cần xét đến yếu tố biến đổi khí hậu khi xác định cấp công trình, tính toán kỹ thuật công trình; duy trì và phục hồi rừng đầu nguồn. Cùng với việc kiểm soát chặt chẽ tác động của việc xây dựng các công trình thủy điện thông qua các chỉ số kỹ thuật cần phải đặc biệt chú ý đến chính sách tái định cư cho người dân khu vực bị di dời. Việc đầu tư xây dựng hệ thống thông tin hỗ trợ vận hành hồ chứa theo thời gian thực cho các lưu vực sông, nhằm sử dụng hợp lý nguồn nước và bảo đảm an toàn chống lũ cho hạ du cũng là giải pháp tối ưu trong vận hành các nhà máy thủy điện hiện nay.

Thời gian qua, phát triển thủy điện bị chỉ trích là phải đánh đổi quá nhiều về vấn đề môi trường, hệ sinh thái và đời sống dân cư bản địa. Hậu quả tiềm tàng của các dự án thủy điện đã được IHA xác định là những thay đổi về chất lượng môi trường và chất lượng cuộc sống đối với những người bị ảnh hưởng trực tiếp. Để giải quyết các tác động này, IHA và đối tác đã đưa ra Nghị định thư đánh giá về sự bền vững của thủy điện, bao gồm các hướng dẫn và thông lệ quốc tế nhằm giúp thủy điện giảm nhẹ tác động hơn đối với môi trường và cộng đồng địa phương. Tại Hội nghị quốc tế & Triển lãm về Phát triển Thủy lợi và Năng lượng tái tạo tại châu Á lần thứ 7 diễn ra tại Đà Nẵng vào tháng 3-2018, Tập đoàn Tài chính Quốc tế (IFC) cũng đã công bố cẩm nang phương pháp tiếp cận môi trường, sức khỏe và an toàn đối với các dự án thủy điện, theo đó cung cấp các nguyên tắc để dự đoán, tránh và giảm thiểu rủi ro cho môi trường và tác động của việc phát triển thủy điện. Các quốc gia có thể áp dụng những văn bản này tùy theo tình hình thực tế ở mỗi nước.

MINH ANH