Trong hàng ngàn năm, con người đã khai thác năng lượng có trong nước đang chảy và sử dụng nó để thực hiện các công việc hữu ích. Bánh xe nước và máy xay nước để chế biến ngũ cốc đã được sử dụng rộng rãi hơn 2000 năm trước cho đến thời Hy Lạp cổ đại. Chúng cũng được sử dụng trong thời nhà Hán ở Trung Quốc và ở Đế quốc La Mã. Cùng chúng tôi tìm hiểu rõ hơn về thủy điện và những lợi ích mà thủy điện đem lại qua bài viết dưới đây bạn nhé!
Vai trò năng lượng của thủy điện
Hiện nay, thủy điện là nguồn năng lượng chính đáp ứng nhu cầu điện quốc gia. Đến nay, các công trình thuỷ điện đã khai thác được khoảng 4.238 MW, chiếm hơn 40% tổng công suất lắp máy của toàn hệ thống điện quốc gia (khoảng 10.445 MW). Lượng nước sử dụng để phát điện từ dung tích hữu ích của các hồ chứa thuỷ điện khoảng 13,6 tỉ m3.
Theo quy hoạch thuỷ điện trên 9 lưu vực sông chính, dự kiến thuỷ điện sẽ cung cấp khoảng 16.200MW, chiếm 62% trong tổng số 26.000MW cần bổ sung đến năm 2020. Trong giai đoạn sau đó, tỷ trọng, khi tiềm năng thủy điện đã cơ bản được sử dụng, thì tỷ trọng thủy điện sẽ giảm xuống.
Cách thức hoạt động của thủy điện
Các nhà máy thủy điện là một nguồn cung cấp điện quan trọng của Hoa Kỳ.
Các nhà máy điện nước ngày nay có nhiều kích cỡ, từ Đập Hoover khổng lồ đến các dự án quy mô nhỏ khai thác dòng nước chảy trong các rãnh thoát nước hoặc các công trình thủy lợi.
Trong nhà máy thủy điện, các dòng nước tự nhiên cung cấp một nguồn năng lượng có thể chuyển hóa thành điện năng. Mặc dù điều kiện khô hạn, nơi nước chảy liên tục, thủy điện là một nguồn tài nguyên tái tạo. Có một số loại công trình thủy điện khác nhau, tất cả đều dựa trên động năng của nước chuyển động:
Cơ sở tích lũy
Cơ sở vật chất xử lý hồ chứa nước nhân tạo sử dụng một con đập để trữ nước từ một con sông. Khi nước được giải phóng từ hồ chứa này, nó chảy qua và quay và tuabin, kích hoạt máy phát điện tạo ra điện.
Công trình chuyển hướng
Loại công trình thủy điện này dẫn một phần của sông chảy qua kênh, có hoặc không có đập đi kèm.
Lưu trữ có bơm Thủy điện
Các thiết bị lưu trữ có bơm được thiết kế để lưu trữ điện năng lấy từ các nguồn năng lượng khác, chẳng hạn như nhà máy điện hạt nhân hoặc trang trại gió. Nước được bơm lên dốc từ hồ chứa này sang hồ chứa thứ hai ở độ cao hơn.
Khi nhu cầu sử dụng điện của địa phương thấp, việc bơm từ thấp hơn lên cao hơn sẽ tích trữ năng lượng. Khi nhu cầu tăng lên, nước được giải phóng trở lại bể chứa phía dưới, nơi chuyển động của nó cung cấp năng lượng cho một tuabin tạo ra điện. Giống như pin, bộ lưu trữ được bơm cho phép sử dụng năng lượng chưa sử dụng sau này.
Thủy điện có sạch không?
Năng lượng thủy điện là một nguồn năng lượng tái tạo. Là một phương thức sản xuất điện, thủy điện có một số lợi thế chính góp phần vào việc sử dụng rộng rãi :
- Năng lượng thủy điện không góp phần gây ô nhiễm không khí. Vì nó lấy năng lượng từ nước chảy và không yêu cầu đốt bất kỳ nhiên liệu hóa thạch nào nên nó không thải ra khí nhà kính và các chất ô nhiễm không khí có hại khác.
- Năng lượng thủy điện mang tính địa phương cao, giảm sự phụ thuộc vào các nguồn nhiên liệu bên ngoài.
- Năng lượng thủy điện có thể tái tạo.
- Đặc biệt, các nhà máy thủy điện tích nước tạo ra các khu vui chơi giải trí như một sản phẩm phụ. Các hồ chứa do các dự án này tạo ra có thể được người dân sử dụng để bơi lội, câu cá và chèo thuyền.
- Các nhà máy thủy điện phát điện lên lưới ngay lập tức. Điều này có nghĩa là chúng có thể rất nhanh chóng đi từ không có đầu ra đến sản lượng tối đa. Trong thời gian mất điện và thiếu điện, chúng cung cấp một dự phòng quan trọng.
- Các công trình thủy điện có thể có lợi cho việc kiểm soát lũ lụt, tưới tiêu và duy trì nguồn cung cấp nước.
Những 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
Trong cung cấp điện năng, thủy điện là nguồn cung ứng linh hoạt, bởi khả 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.
Góp phần vào phát triển bền vững
Về khía cạnh bền vững, thuỷ năng có tiềm năng rất lớn về bảo tồn hệ sinh thái, cải thiện khả năng kinh tế và tăng cường sự công bằng xã hội.
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.
Sử dụng nước đa mục tiêu
Thuỷ điện không tiêu thụ lượng nước mà nó đã dùng để phát điện, mà xả lại nguồn nước quan trọng này để sử dụng vào những việc khác.
Hơn nữa, các dự án thuỷ điện còn sử dụng nước đa mục tiêu. Trên thực tế, hầu hết các đập và hồ chứa đều có nhiều chức năng như: cung cấp nước cho sản xuất lương thực. Hồ chứa còn có thể cải thiện các điều kiện nuôi trông thủy sản và vận tải thủy.
Tuy nhiên, lợi ích cục bộ của một nhà máy thủy điện đôi lúc mâu thuẫn với chức năng căn bản của một hồ chứa. Ví dụ, trong mùa khô hạn, nhà máy có thể quyết định ngưng phát điện trong một thời gian nào đó (nghĩa là không xả nước về hạ lưu) vì nhiều lý do khác nhau (ví dụ để sửa chữa tua bin). Tương tự trong mùa lũ, nhà máy có thể giữ mực nước hồ cao (để tăng công suất phát điện) do đó làm giảm khả năng điều tiết lũ của hồ chứa.
Góp phần phát triển cơ sở hạ tầng
Ngoài ra, thu nhập nhờ bán điện còn cho phép tài trợ cho các nhu cầu hạ tầng cơ sở cơ bản khác, cũng như để xoá đói giảm nghèo cho những người dân bị ảnh hưởng bởi việc xây dựng thuỷ điện, và cộng đồng dân cư nói chung.
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.
Những hạn chế của việc xây dựng 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.
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.
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.
Trên đây là những thông tin về năng lượng thủy điện do itgate.com.vn đã tổng hợp và chia sẻ đến các bạn. Hy vọng rằng với những chia sẻ trên đây sẽ giúp bạn có thêm nhiều thông tin hơn về những ưu điểm hạn chế của việc xây dựng hồ thủy điện nhé!
