Sự suy giảm thủy điện do biến đổi khí hậu có thể làm tăng giá thành khử cacbon cho lưới điện
Tác giả: Ioana Patringenaru, Đại học California - San Diego
Các mô hình không gian về việc mở rộng công suất vào năm 2050. Nguồn: Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-54162-9
Một nghiên cứu mới cảnh báo rằng các kế hoạch hiện tại nhằm đạt được mục tiêu không phát thải trên lưới điện vào năm 2050 đánh giá thấp rất nhiều các khoản đầu tư cần thiết vào cơ sở hạ tầng phát điện và truyền tải. Lý do: Các kế hoạch này không tính đến tác động của biến đổi khí hậu đối với tài nguyên nước.
Cụ thể, những thay đổi về khả năng cung cấp nước do biến đổi khí hậu có thể làm giảm sản lượng thủy điện tới 23% vào năm 2050, trong khi nhu cầu điện có thể tăng 2%. Cả hai hiện tượng này sẽ kết hợp vào mùa hè để làm trầm trọng thêm tác động lên lưới điện.
Để thích ứng với những tác động này, miền Tây Hoa Kỳ sẽ cần xây dựng tới 139 gigawatt công suất điện trong giai đoạn 2030-2050—tương đương với gần ba lần nhu cầu điện cao điểm của California, hoặc lên tới 13 gigawatt công suất truyền tải trong cùng thời kỳ. Tổng số tiền đầu tư bổ sung sẽ có giá lên tới 150 tỷ đô la.
Đó là kết luận của một nghiên cứu được công bố ngày 25 tháng 11 trên tạp chí Nature Communications và được đồng sáng tác bởi một nhóm các nhà nghiên cứu Canada và Hoa Kỳ, bao gồm cả Đại học California San Diego.
Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã tính đến tình trạng dễ bị tổn thương của miền Tây Hoa Kỳ trước những tác động của biến đổi khí hậu liên quan đến nước, chẳng hạn như nhiệt độ tăng, lượng mưa thay đổi và lượng tuyết rơi giảm. Họ đã xây dựng các mô phỏng liên kết hệ thống nước và điện của khu vực. Sau đó, họ đánh giá cách khu vực này có thể thích ứng với một loạt các tương lai tiềm năng về biến đổi khí hậu từ năm 2030 đến năm 2050, trong khi vẫn cố gắng chuyển đổi sang lưới điện sử dụng các nguồn năng lượng không phát thải carbon.
"Kết quả của chúng tôi cho thấy rằng nếu [phương Tây] bỏ qua tác động của biến đổi khí hậu và động lực liên quan đến ngành nước trong quá trình lập kế hoạch, lưới điện sẽ không có đủ nguồn lực để duy trì độ tin cậy của hệ thống và đáp ứng các mục tiêu khử cacbon", các nhà nghiên cứu viết.
Mất thủy điện bất kể kịch bản nào
Theo các mô hình mà các nhà nghiên cứu sử dụng, Tây Bắc Thái Bình Dương sẽ có một số lượng mưa tăng, trong khi Tây Nam sẽ tiếp tục bị khô hạn và hạn hán. Do đó, các lưu vực nước chính trong khu vực, chẳng hạn như Sông Colorado, sẽ tiếp tục thu hẹp.
Thủy điện, chiếm 20% sản lượng điện trung bình ở phương Tây, sẽ giảm do những điều kiện này. Các mô hình chỉ ra rằng cần phải kết hợp các nguồn năng lượng tái tạo, chẳng hạn như gió và mặt trời, để bù đắp cho những thiếu hụt thủy điện này. Trong các kịch bản khí hậu với tình trạng thiếu hụt thủy điện thấp hơn và mức tăng tiêu thụ năng lượng thấp hơn, năng lượng gió chủ yếu sẽ lấp đầy khoảng trống. Trong các kịch bản thiếu hụt lớn hơn, năng lượng mặt trời sẽ đóng vai trò lớn trong việc lấp đầy khoảng trống, được bổ sung bằng lưu trữ pin linh hoạt và năng lượng địa nhiệt.
Trong khi đó, nhu cầu làm mát các tòa nhà tăng lên sẽ thúc đẩy nhu cầu điện tăng cao, đặc biệt là ở Tây Nam—California, Nevada, Arizona và New Mexico. Ở Tây Bắc Thái Bình Dương—Oregon và Washington—việc giảm sử dụng điện để sưởi ấm có thể bù đắp một phần cho việc tăng sử dụng điện để làm mát.
Nhu cầu điện liên quan đến mức tiêu thụ nước dự kiến sẽ tăng ở vùng núi—Colorado, Montana, Wyoming, Idaho và Utah. Nhu cầu nước nông nghiệp và việc sử dụng điện liên quan để bơm nước ngầm cũng sẽ tiếp tục tăng ở Thung lũng Trung tâm California.
"Nếu không định lượng rõ ràng cách biến đổi khí hậu và sự phụ thuộc lẫn nhau của nước có thể cùng nhau ảnh hưởng đến cung và cầu điện trong tương lai, các nhà quy hoạch lưới điện có thể đánh giá thấp đáng kể quy mô và loại tài nguyên cần thiết để đạt được mục tiêu khử cacbon và duy trì độ tin cậy của lưới điện", các nhà nghiên cứu viết.
Các bước tiếp theo
Các bước tiếp theo trong nghiên cứu sẽ bao gồm đánh giá cách các chương trình tìm cách làm cho nhu cầu linh hoạt và phản ứng nhanh hơn có thể bù đắp cho tình trạng thiếu hụt nguồn cung. Ngoài ra, các nhà nghiên cứu muốn khám phá vai trò của quá trình chuyển đổi trong ngành điện, chẳng hạn như điện khí hóa rộng rãi các tòa nhà và hệ thống giao thông, cũng như sự tương tác của chúng với hoạt động của lưới điện. Cần nghiên cứu thêm để hiểu được hạn hán kéo dài và nghiêm trọng hơn sẽ tác động như thế nào đến hệ thống nước và điện ở phương Tây.
"Cuối cùng, chúng ta cần hiểu và vượt qua các rào cản chính trị đáng kể đối với việc mở rộng truyền tải trên khắp phương Tây, điều này có thể khiến việc bổ sung công suất trở nên khó khăn trong thực tế", các nhà nghiên cứu viết.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
