Hậu trường năng lượng sạch

• Diều phát điện - nguồn năng lượng sạch lý tưởng

Nguy cơ từ năng lượng truyền thống

Trong cuốn sách “Green Illusions” (Những ảo tưởng xanh), tác giả người Mỹ Ozzie Zehner, thành viên thuộc Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC) thuộc Liên Hiệp Quốc, đã nêu những luận điểm hạ bớt “uy lực” vốn bị thổi phồng của các nguồn năng lượng thay thế.

Cuốn sách cũng cho rằng nếu thực sự quan tâm tới môi trường, chúng ta nên tập trung vào việc thay đổi cách sử dụng năng lượng quá mức. Đó là giải pháp khả thi duy nhất giúp nhân loại thoát khỏi cuộc khủng hoảng năng lượng.

Thực tế là năng lượng thay thế có mối liên hệ rất chặt với năng lượng truyền thống, như năng lượng hóa thạch và năng lượng hạt nhân.

Trong hơn một trăm năm qua, nhu cầu năng lượng của loài người đã được đáp ứng chủ yếu thông qua việc khai thác các nguồn này. Tuy nhiên trong khi các nguồn tài nguyên này là hữu hạn mà nhu cầu năng lượng của con người là vô hạn. Vì thế mới cần các giải pháp thay thế.

Trong số các nguồn năng lượng truyền thống, than đá tới nay bị coi là “tội đồ” số một trong việc phá hủy môi trường vì là nguồn phát thải lớn nhất khí nhà kính carbon dioxide (CO2) làm cho trái đất nóng lên. Đốt than đá là làm ô nhiễm không khí, gây vô số nguy cơ sức khỏe cho con người. Việc lắp đặt các hệ thống lọc là vô ích vì chúng lại sản sinh bùn độc làm ô nhiễm nguồn nước ngầm. Và vì than đá cần phải được khai thác trước khi đem đốt nên nó còn phá hủy hoàn toàn cảnh quan xung quanh.

Bất kể hậu quả tiêu cực này, một nửa nguồn điện sử dụng ở Mỹ và 80% nguồn điện của Trung Quốc là khai thác từ than đá vì nó rẻ hơn dầu mỏ.

Một nguồn năng lượng truyền thống nổi trội khác nữa là uranium trong công nghệ điện hạt nhân. Tuy nhiên, nó cũng không tốt hơn nhiều so với than đá vì quá nguy hiểm. Mặc dù các tai nạn trong lĩnh vực điện hạt nhân ít có nguy cơ xảy ra hơn so với các sự cố khác, kiểu như tràn dầu, song tổn thất của nó nếu có tai nạn thì khủng khiếp hơn nhiều, được tính theo cấp lũy thừa.

Những thảm họa như thế có thể xảy ra do lỗi vận hành của con người như tại nhà máy điện hạt nhân Chernobyl, nhưng cũng có thể do thiên tai như thảm họa kép động đất, sóng thần tại Fukushima. Chưa kể, vì nguy cơ gây hại của nó quá lớn nên các nhà máy hạt nhân cũng là các mục tiêu dễ bị khủng bố.

Việc lưu chứa chất thải phóng xạ của nhà máy điện hạt nhân vừa tốn kém vừa đầy rẫy bất trắc. Các kỹ sư vẫn chưa tìm ra phương pháp lưu chứa an toàn, không rò rỉ phóng xạ từ rác thải này. Việc khai thác năng lượng từ than đá và hạt nhân thực sự không kinh tế. Chúng chỉ có lãi khi được hưởng các chính sách ưu đãi về thuế của nhà nước.

“Tác dụng phụ” của năng lượng tái tạo

Các công nghệ khai thác năng lượng thay thế như gió, mặt trời, nước, hydro và năng lượng sinh học đều nhằm giảm bớt phát thải CO2, hạ nhiệt cho trái đất. Một mục tiêu nữa là giảm việc sử dụng và lệ thuộc vào các nguồn năng lượng hóa thạch, hạ bớt các ảnh hưởng tai hại của chúng.

Căn cứ vào đặc thù, các nguồn năng lượng tái tạo có thể chia thành 2 nhóm chính: các nguồn năng lượng có thể tái tạo (regrowable energy sources) và các nguồn năng lượng có thể làm mới (renewable energy sources), còn được gọi là các regrowable và renewable. Nhưng có thực cả hai loại này đều bền vững?

Thoạt tiên những loại regrowable có vẻ là sự thay thế tuyệt vời các nguồn năng lượng truyền thống. Chẳng hạn ta nói về than củi. Bạn đốt than củi lấy nhiệt và trồng thêm cây thế vào chỗ những cây bị đốn hạ. Miễn là còn cây, bạn không bao giờ hết củi dùng.

Ngày nay các loại nhiên liệu sinh học như năng lượng sinh khối (biomass), khí sinh học (biogas), cồn sinh học (bioalcohol) và diesel sinh học (biodiesel) đều được khai thác trên nguyên lý chuyển hóa thực vật và chất thải động vật thành năng lượng, sau đó tái tạo nguồn nguyên liệu. Hiện tại, các nguồn nhiên liệu sinh học chỉ đáp ứng được khoảng 5% nhu cầu năng lượng của Mỹ.

Tuy nhiên, bất kể những lợi ích này, việc sản xuất nhiên liệu sinh học gây nguy cơ cho cả phương diện an ninh lương thực lẫn biến đối khí hậu. Nhiều nông dân đã chuyển từ trồng cây lương thực sang sản xuất nhiên liệu sinh học. Giới khoa học đã cảnh báo tình trạng này sẽ đẩy cao giá lương thực toàn cầu, gây tổn thương trước hết tới những người nghèo trên thế giới.

Thêm nữa, việc sản xuất nhiên liệu sinh học cũng thực sự đẩy nhanh biến đổi khí hậu. Điều này ngay từ đầu đã đi ngược lại hiệu quả mong muốn của nhiên liệu sinh học.

Một ví dụ cụ thể như tại Brazil, nông dân vì quá hào hứng với việc sản xuất nhiên liệu sinh học đã phát quang nhiều vùng rừng để có thêm đất trồng mía, nguyên liệu sản xuất ethanol. Nhưng mía không hấp thụ ánh sáng mặt trời hiệu quả như các khu rừng nhiệt đới, theo đó tình trạng biến đổi khí hậu sẽ tăng lên.

Năng lượng làm mới cũng không hoàn hảo

Nhóm các nguồn năng lượng có thể làm mới, renewable, như thủy điện, điện mặt trời và điện gió, dường như là vô tận. Song đi vào từng loại, ta lại thấy những khía cạnh không hề bền vững.

Để khai thác năng lượng mặt trời cần có các tấm pin tích điện. Việc sản xuất các tấm pin này cũng sản sinh một lượng rất lớn khí nhà kính gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới môi trường là nitrogen trifluoride (NF3). Loại khí này có cường độ ảnh hưởng tới môi trường lớn gấp 17.000 lần so với khí CO2 và nồng độ của loại khí này trong khí quyển cũng đang tăng với mức độ báo động, khoảng 11% mỗi năm.

Thủy điện trên thực tế lại là cách sản xuất năng lượng có độ bền vững cao. Nguyên lý của nó là xây dựng các đập thủy điện trên sông, lợi dụng sức nước làm động lực chạy các tuabin phát điện. Căn cứ vào chu kỳ khép kín của nước trong thiên nhiên, sau khi đã xây dựng đập và nhà máy phát điện, chúng sẽ cung cấp năng lượng cho mãi tới sau này. Hiện tại khoảng 15% lượng điện trên thế giới được khai thác từ các nhà máy thủy điện.

Tuy nhiên, thủy điện cũng không hoàn hảo, bởi nó có thể làm phát sinh những xung đột quốc tế. Các dòng sông thường chảy xuyên qua nhiều biên giới. Những sông như Congo, Nile, Rhine và Niger, mỗi dòng chảy qua khoảng mười quốc gia. Hay sông Mekong chảy qua 6 nước gồm Trung Quốc, Lào, Myanmar, Thái Lan, Campuchia và Việt Nam.

Khi một nước ở thượng nguồn xây đập làm thủy điện, những nước ở hạ nguồn có thể rơi vào cảnh thiếu nước, có nguy cơ bị hạn hán hoặc thậm chí thiếu đói. Tình trạng này có thể làm phát sinh xung đột như những gì đã và đang diễn ra giữa Pakistan và Ấn Độ, giữa Uzbekistan và Tajikistan.

Năng lượng bền vững, thiết bị thì không

Có lẽ cái “bẫy” chính trong những nguồn năng lượng thay thế là mặc dù renewable hay regrowable có thể bền vững nhưng các trang thiết bị và quá trình cần thực hiện để tạo ra chúng thì không.

Chúng ta cùng xem thử 2 ví dụ tiêu biểu. Chiếc xe hơi chạy bằng hydro. Đây dường như là phương tiện giao thông “xanh” hoàn hảo vì nó chạy bằng pin nhiên liệu hydro và khi hoạt động không phát thải ra thứ gì khác ngoài nước sạch.

Tuy nhiên, việc sản xuất hydro cho pin nhiên liệu luôn “ngốn” năng lượng lớn hơn rất nhiều so với mức năng lượng mà quả pin đó cung cấp. Vì khí hydro phải được hóa lỏng dưới điều kiện áp suất cao và làm lạnh, quá trình này đòi hỏi nguồn năng lượng “khủng” thường phải cung cấp bằng các nguồn năng lượng truyền thống.

Những giải pháp chuyển đổi khác dường như kém khả thi. Như năm 1994 người ta đã xây dựng nhà máy sản xuất hydro hoạt động bằng năng lượng mặt trời tại California. Song, phải mất 10 tiếng đồng hồ nó mới làm ra được 1 kg hydro, tương đương với 1 gallon xăng (3,78 lít).

Điện gió cũng có những hạn chế tương tự. Mặc dù gió là nguồn tài nguyên renewable, nhưng các tuốc-bin để biến nó thành điện lại không phải vậy. Chúng ta có thể căn cứ vào những tính toán về chu kỳ vòng đời của thiết bị này để kiểm tra mức độ ảnh hưởng môi trường của chúng. Từ khâu sản xuất, vận chuyển, bảo dưỡng tới vứt bỏ, việc sản xuất tuốc-bin điện gió tiêu tốn rất nhiều năng lượng truyền thống.

Chúng ta cũng có thể kiểm tra “dấu chân carbon” của các nhà máy điện gió, tức là xem chúng đã phát thải tổng cộng bao nhiêu khí CO2. Nếu bạn nghĩ lượng carbon chúng thải ra thấp hơn so với năng lượng truyền thống vì bản thân các tuốc-bin không phát thải khí CO2 thì bạn đã nhầm. Lượng phát thải khí CO2 trong quá trình sản xuất tuốc-bin điện gió còn cao tới mức khiến cho những lợi ích của điện gió trở nên “kém cạnh” hơn nhiều so với các nguồn năng lượng truyền thống.

Theo nghiên cứu của Anh, 2/3 số tuốc-bin điện gió được lắp đặt tại thành phố Manchester sẽ gây ra mức tăng thuần (net increase) khí carbon. Cách duy nhất để giảm bớt tình trạng này là đặt các tuốc-bin ở những vị trí có gió nhiều, song hầu hết những tuốc-bin điện gió đã được sử dụng cũng chỉ mới đáp ứng được 1% nhu cầu năng lượng toàn thế giới.

Hãy thay đổi hành vi

Tác giả Ozzie Zehner cũng giải thích cho mọi người hiểu việc chúng ta đặt quá nhiều kỳ vọng vào các giải pháp công nghệ chỉ là cách bao biện để tiếp tục duy trì lối sống lãng phí năng lượng. Nếu thực sự quan tâm đến môi trường, ta phải cắt giảm chủ nghĩa tiêu dùng.

Trên thực tế, con người có xu hướng phớt lờ những phương diện tiêu cực của năng lượng thay thế để “vùi đầu” hoặc cổ súy ồn ào cho năng lượng sạch, hy vọng nó sẽ giải quyết mọi vấn đề môi trường của chúng ta. Vì sao vậy?

Câu trả lời nằm ở những động lực sâu xa trong tâm thức mỗi người. Trước hết, ý tưởng có thể duy trì cách sống thoải mái sử dụng năng lượng hiện tại nhờ vào công nghệ sản sinh năng lượng mới thật hấp dẫn. Nếu giới khoa học và các kỹ sư có thể giải quyết vấn đề đó, chúng ta sẽ không phải cắt giảm chủ nghĩa tiêu dùng theo ý thích của mình. Hiện tượng này còn được gọi là “lương tâm xanh” (green conscience), cho phép ta tận hưởng cuộc đời mà không hề lo sợ về tương lai trái đất.

Thứ hai, nhiều người tin tưởng chắc chắn rằng tiến bộ công nghệ sẽ là giải pháp cho mọi vấn đề của chúng ta. Kể từ năm 1970 chủ nghĩa môi trường tại châu Âu và Mỹ đã ngập tràn ý tưởng cho rằng sự tiến bộ, đổi mới công nghệ sẽ đưa tới sự hiện đại hóa về mặt sinh thái, theo đó mang lại lợi ích cho cả kinh tế lẫn môi trường.

Tuy nhiên, nhiều nhà nghiên cứu đã khẳng định đó chỉ là ảo tưởng. Cho tới nay, thực tế rõ ràng là khủng hoảng năng lượng không bắt nguồn từ việc thiếu năng lượng, mà từ mức độ tiêu thụ năng lượng quá “hào phóng” của chúng ta. Cách hiệu quả nhất để thay đổi hành vi con người là giúp họ nhận ra những hiệu quả thiết thực, rõ ràng (được đo đếm bằng thời gian, tiền bạc chẳng hạn) và cả những hậu quả tiêu cực nhãn tiền mà không phải đợi tới vài thập niên sau.

Dĩ nhiên, chính phủ các nước cũng cần có chính sách khuyến khích người dân và các doanh nghiệp giảm tiêu thụ năng lượng. Chẳng hạn, việc đánh thuế có thể chuyển từ mức thu nhập sang mức tiêu thụ năng lượng. Tới nay, giá cả nhiều loại hàng hóa đã không thực sự phản ánh đúng phương diện ảnh hưởng môi trường liên quan tới quá trình làm ra món hàng đó và điều này cần phải thay đổi.