Vấn đề sử dụng đất khi cộng đồng cắt giảm lượng khí thải carbon
bởi Sara Norman, Đại học Michigan
Hình ảnh hóa dữ liệu này so sánh đất cần thiết cho các loại sản xuất điện khác nhau. Năng lượng hạt nhân, với nhiên liệu cực kỳ giàu năng lượng, là năng lượng nhỏ nhất cho đến nay. Ảnh: Tập thể Năng lượng Tốt
Với những biển báo cấm tua-bin gió trên các con đường bên cạnh những cánh đồng ngô, không có gì ngạc nhiên khi sử dụng đất là một vấn đề hóc búa đối với năng lượng tái tạo. Nhưng các công nghệ không carbon khác nhau thực sự sử dụng bao nhiêu đất?
Jessica Lovering, một thành viên cấp cao của Sáng kiến Con đường tới 0 nhanh nhất tại khoa kỹ thuật hạt nhân và khoa học phóng xạ của U-M, đã tìm hiểu vấn đề này cùng với các đồng nghiệp tại Viện đột phá, Đại học California Santa Barbara và UC Berkeley. Cô ấy là tác giả đầu tiên của nghiên cứu trên PLoS One báo cáo kết quả và cô ấy đã nói với Kỹ sư Michigan về tầm quan trọng của những phát hiện của họ.
Tại sao các nhà phát triển năng lượng và các nhà hoạch định chính sách lại coi đất đai để sản xuất điện là quan trọng?
Hiện tại, hầu hết các mô hình hệ thống năng lượng đều tập trung vào việc duy trì độ tin cậy của lưới điện trong khi giảm phát thải và giảm thiểu chi phí - mà ít chú ý đến các tác động môi trường khác như sử dụng đất, phá vỡ hệ sinh thái, sử dụng nước và đầu vào nguyên liệu. Tuy nhiên, các nghiên cứu nghiêm ngặt về khử cacbon như Net-Zero America của Princeton và Hợp đồng tương lai về điện tái tạo của NREL dự đoán sẽ mở rộng đáng kể diện tích đất bị chiếm đóng bởi cơ sở hạ tầng năng lượng.
Ít nhất là ở Hoa Kỳ, chúng tôi dường như có rất nhiều đất đai sẵn có, vì vậy bạn có thể cho rằng đây thực sự không phải là một vấn đề như cách mà khí thải nhà kính. Nhưng chúng ta đang bắt đầu thấy sự gia tăng nhanh chóng của các địa phương đối với các dự án năng lượng tái tạo, và nó thực sự là về đất đai. Nếu một dự án chiếm nhiều đất, nhiều cộng đồng bị ảnh hưởng, nhiều cảnh quan bị phá vỡ và nhiều người có thể có động lực để cố gắng dừng dự án.
Sự đánh đổi trong việc sử dụng đất khi chúng ta chuyển đổi sang năng lượng sạch là gì?
Nói rộng ra, các công nghệ năng lượng tái tạo có diện tích đất rộng hơn so với hỗn hợp điện ngày nay, có nghĩa là chúng chiếm nhiều đất hơn để tạo ra một lượng điện nhất định so với nhiên liệu hóa thạch hoặc năng lượng hạt nhân. Nhưng mức độ mà chúng ta phải thay đổi đất đai cũng rất quan trọng. Chặt rừng để xây dựng công trình gió rất khác với việc xây dựng trên đất trồng trọt. Một mô hình hệ thống năng lượng có thể kết luận rằng một khu vực nhất định cần 100 gigawatt gió, nhưng đó là một câu hỏi hoàn toàn riêng biệt để biết những tuabin gió đó nên được xây dựng ở đâu, trên đất của ai.
Những điều bạn rút ra được chính trong quá trình học tập của bạn là gì?
Tôi nghĩ rằng hầu hết mọi người đều có cảm giác rằng các công nghệ tái tạo chiếm nhiều đất, nhưng điều đáng ngạc nhiên từ nghiên cứu của chúng tôi là sự khác biệt về cường độ sử dụng đất lớn như thế nào, cả trên các công nghệ khác nhau và trong các công nghệ nhất định. Chúng tôi đã thu thập dữ liệu về việc sử dụng đất và sản xuất điện từ các nhà máy điện đang vận hành — bao gồm than, khí đốt tự nhiên, hạt nhân, gió, điện mặt trời, năng lượng mặt trời tập trung, địa nhiệt, thủy điện và sinh khối — trên 73 quốc gia và 45 tiểu bang của Hoa Kỳ. Cường độ sử dụng đất trung bình cho mỗi công nghệ thay đổi khoảng mười nghìn lần, từ mức năng lượng hạt nhân thấp đến mức cao của sinh khối chuyên dụng (có nghĩa là trồng vật liệu đặc biệt cho quá trình đốt cháy để tạo ra điện). Nhưng ngay cả đối với một công nghệ đơn lẻ như thủy điện, cũng có sự khác biệt rất lớn: từ 1/10 hécta mỗi terawatt-giờ điện đến gần 3 triệu hécta.
Bạn có đề xuất về việc chọn hỗn hợp năng lượng không?
Sự kết hợp tối ưu sẽ khác nhau đối với mọi cộng đồng, dựa trên giá trị và sự sẵn có của họ. Ví dụ, thủy điện có thể là một nguồn cung cấp điện không phát thải với giá cả phải chăng, nhưng nó chỉ là một lựa chọn ở những địa điểm rất cụ thể, hầu hết trong số đó đã được phát triển ở Mỹ và Châu Âu. Một số cộng đồng có thể thực sự hào hứng với việc lưu trữ gió ngoài khơi, trong khi những cộng đồng khác muốn bảo tồn cảnh quan thiên nhiên của họ. Mục tiêu của chúng tôi với nghiên cứu này là cung cấp thông tin tốt hơn cho các nhà hoạch định chính sách, để họ có thể hiểu được quy mô của thách thức và đưa ra quyết định tốt hơn.
Có bất kỳ chiến lược nào chúng ta có thể sử dụng để giảm tác động của phát triển năng lượng đối với cảnh quan của chúng ta không?
Chắc chắn rồi. Đầu tiên, chúng ta nên hướng tới việc tái sử dụng một cách thích ứng các cảnh quan công nghiệp và thương mại hiện có. Ví dụ, năng lượng mặt trời quy mô tiện ích có thể được xây dựng trên các nhà kho lớn hoặc trên các bãi đậu xe. Hạt nhân mới có thể được đưa vào các nhà máy điện than đang nghỉ hưu.
Ở những khu vực quan tâm nhiều đến việc sử dụng đất, các nhà hoạch định hệ thống năng lượng có thể ưu tiên các công nghệ năng lượng carbon thấp, tiết kiệm đất như hạt nhân và địa nhiệt.
Lượng đất được sử dụng để sản xuất năng lượng có thể sẽ tăng lên đơn giản vì nhiên liệu hóa thạch khá dày đặc về năng lượng và các nhà máy điện đã được đặt gần các trung tâm nhu cầu. Nhưng lượng đất mới cần thiết sẽ phụ thuộc rất nhiều vào sự kết hợp của các công nghệ chúng ta sử dụng và nơi chúng ta xây dựng cơ sở hạ tầng năng lượng mới.
