Trên thế giới, thủy điện nhỏ lên ngôi

Xây dựng thủy điện làm mất rừng, gây lũ lụt: Đâu là sự thật?

Tiếp tục phát triển mạnh thủy điện

Nếu nhìn vào lịch sử, thập niên hiện tại đạt kỷ lục về khối lượng vận hành các công suất mới (xem biểu đồ dưới).

Hình 1. Tăng trưởng của thủy điện trên thế giới qua các thập kỷ.

Năm 2018, công suất thủy điện mới được được lắp đặt bổ sung ở Đông Á và Thái Bình Dương khoảng 9,2 GW (trong đó 8,5 GW ở Trung Quốc); 4,9 GW ở Nam Mỹ (trong đó 3,9 GW ở Brazil); 4 GW ở Nam và Trung Á (trong đó 2,5 GW ở Pakistan); và 2,2 GW ở châu Âu (chủ yếu ở Thổ Nhĩ Kỳ). Cụ thể, xem đồ thị sau:

Hình 2. Công suất thủy điện được bổ sung mới năm 2018 trên thế giới.

Tính đến cuối năm 2018, tổng công suất thủy điện toàn cầu đạt gần 1.292 GW, trong đó hơn một phần tư nằm ở Trung Quốc (352 GW), tiếp theo là Brazil (104 GW), Mỹ (103 GW) và Canada (81 GW). Bốn quốc gia này chiếm một nửa công suất của thế giới vào cuối năm 2018. Năm 2018, thủy điện toàn cầu tạo ra khoảng 4.200 TWh điện. Biểu đồ sau đây cho thấy các năng lực này được phân bổ như thế nào giữa các quốc gia:

Hình 3. Phân bổ công suất đặt của thủy điện trên thế giới.

Sự kiện lớn nhất trong lĩnh vực thủy điện: Brazil đã vượt qua Mỹ, trở thành nước có công suất lắp đặt lớn thứ hai sau khi hơn 3 GW được bổ sung vào tổ hợp thủy điện 11 GW Belo Monte.

Hiệp hội Thủy điện Quốc tế đã đưa ra 10 nước dẫn đầu thế giới năm 2018 về thủy điện tích năng như sau:

Hình 4. Các nước dẫn đầu thế giới về thủy điện tích năng.

Thủy điện nhỏ với vũ điệu samba

Theo dự báo của IEA, tăng trưởng sản lượng điện trung bình hàng năm tại các nhà máy thủy điện trong giai đoạn 2007 ÷ 2030 sẽ lên tới 2%. Đến năm 2030, sản lượng của thủy điện thế giới sẽ vượt quá 4.380 TWh. Đồng thời, thị phần của các nhà máy thủy điện lớn trên thị trường năng lượng toàn cầu sẽ giảm: Thủy điện nhỏ sẽ thế chỗ. [Theo định nghĩa của Hiệp hội Thủy điện nhỏ châu Âu (ESHA), nhà máy thủy điện nhỏ (SHPP) là nhà máy thủy điện có công suất đến 10 MW].

Tại sao như vậy? Thực tế là do việc xây dựng các nhà máy thủy điện, theo quy luật, gắn liền đáng kể với các vấn đề môi trường, ở các nước có tiêu chuẩn môi trường cao, điều này đã trở thành rào cản đối với sự phát triển của thủy điện. Kết quả là, có sự “di cư” thủy điện sang các nước đang phát triển - nơi có tiềm năng thủy điện lớn chưa được khai thác và có các tiêu chuẩn môi trường thấp hơn. Nhưng ở các nước đang phát triển, hy vọng được đặt vào thủy điện nhỏ, vì các công trình thủy điện lớn ảnh hưởng đến toàn bộ lưu vực sông, trong hầu hết các trường hợp bao gồm lãnh thổ của nhiều quốc gia, điều này làm phát sinh các vấn đề phức tạp về sử dụng chung nguồn nước.

Nhìn chung, thủy điện nhỏ không có nhiều nhược điểm như các thủy điện lớn và được công nhận là một trong những cách sản xuất điện tiết kiệm và thân thiện với môi trường. Thông thường, các nhà máy thủy điện nhỏ hiện đại sử dụng công nghệ hiệu quả hơn các nhà máy thủy điện lớn. Trong thập kỷ trước, các nhà máy thủy điện nhỏ thường không có khả năng cạnh tranh do đơn giá cao hơn đáng kể so với các thủy điện lớn. Tuy nhiên, gần đây, khả năng cạnh tranh của thủy điện nhỏ đã tăng lên đáng kể nhờ hỗ trợ được cho điện gió và điện mặt trời, do giá nhiên liệu cao hơn và nhờ sự phát triển của công nghệ. Tất cả những điều này đã làm tăng sức hấp dẫn đầu tư của các thủy điện nhỏ và dẫn đến sự phát triển mạnh thủy điện nhỏ, chủ yếu bằng các khoản đầu tư ngoài nhà nước.

Ngoài ra, trên thị trường thiết bị thủy điện nhỏ đã xuất hiện nhiều người bán hơn so với thị trường thiết bị thủy điện lớn, do đó nhà đầu tư có nhiều lựa chọn hơn về giải pháp kỹ thuật và nhà cung cấp. Ngày nay, việc đầu tư một nhà máy thủy điện nhỏ là tương đối rẻ. Không giống như các thủy điện lớn, các thủy điện nhỏ không yêu cầu hồ chứa, chỉ cần một dòng chảy tự nhiên và một diện tích nhỏ đủ để đặt thiết bị. Vì vậy, các thủy điện nhỏ bảo tồn được cảnh quan thiên nhiên, thực tế không gây áp lực lên hệ sinh thái. Lợi thế của thủy điện nhỏ còn có thể kể đến là chi phí vận hành thấp, tuổi thọ dài, thay thế thiết bị đơn giản v.v...

Tương lai của các con sông xuyên quốc gia thuộc về các thủy điện nhỏ

Theo ước tính của Cơ quan Năng lượng Quốc tế, trong một thập kỷ rưỡi tới, khoảng 80% mức tăng công suất phát của thủy điện sẽ thuộc về các nước đang phát triển và sự gia tăng này chủ yếu nhờ thủy điện nhỏ. Chẳng hạn, theo dự báo của cơ quan này, đến năm 2030, Brazil sẽ trở thành một trong những quốc gia dẫn đầu thế giới về số lượng thủy điện nhỏ.

Theo ESHA, nếu cách đây 10 năm (năm 2010), tổng công suất lắp đặt của các nhà máy thủy điện nhỏ (SHPP) trên thế giới là 87 GW, thì sau 10 năm nữa (năm 2030), với mức tăng trưởng 4,5 ÷ 4,7%/năm, tổng sản lượng điện từ các thủy điện nhỏ sẽ đạt 770 ÷ 780 TWh, chiếm hơn 2% tổng sản lượng điện của thế giới. Có thể nói, thủy điện nhỏ trong tương lai là một trong những nguồn năng lượng tái tạo quan trọng và có tính cạnh tranh nhất.

Nam Mỹ đang trở thành một trong những khu vực đi đầu trong phát triển thủy điện nhỏ. Sông ngòi là một trong những nguồn tài nguyên thiên nhiên quan trọng nhất của Nam Mỹ: Về tài nguyên nước, lục địa này chiếm khoảng 1/4 lưu lượng sông của thế giới, đứng đầu 5 châu lục về lưu lượng dòng chảy trên 1 km2 lãnh thổ và bình quân đầu người. Tuy nhiên, ban đầu các nước Nam Mỹ đã đi theo chiến lược của các nước đang phát triển bằng việc bắt đầu xây dựng các nhà máy thủy điện lớn và tuân thủ chiến lược này cho đến gần đây.

Sự phát triển của thủy điện ở Nam Mỹ đã mang một hương vị đặc trưng riêng. Ban đầu, danh từ ‘Southern Cone’ (Nón phía Nam) được dùng để chỉ phần của Nam Mỹ nằm ở phía Nam vĩ độ 18, gồm miền Nam của Bolivia, miền Nam của Brazil, phần chính của Chile, Paraguay, Uruguay và Argentina. Sau đó, các quốc gia này đã hình thành Tổ chức kinh tế Thị trường ‘Nón phía Nam’ (Mercosur). Sau này, Venezuela cũng tham gia Mercosur, còn Colombia, Ecuador và Peru là thành viên liên kết.

Tiềm năng thủy điện chính của Mercosur tập trung ở lưu vực La Plata - trên sông Parana (Brazil, Paraguay và Argentina) và sông Uruguay (Uruguay và Argentina). Các sông này có chế độ thủy văn khác nhau: Mùa cạn trên sông này không trùng với mùa cạn trên sông khác. Do đó, các quốc gia trong khu vực luôn quan tâm đến việc sử dụng các lưu vực của những con sông xuyên quốc gia này và đã thành lập một Ủy ban điều phối liên Chính phủ (ICC). Từ năm 1970, một hiệp định về lưu vực sông La Plata đã được ký giữa Argentina, Bolivia, Brazil, Paraguay và Uruguay. Theo đó, nhiều nhà máy thủy điện lớn đã được xây dựng cùng một lúc, thuộc đồng thời của hai quốc gia, như: Nhà máy Thủy điện Argentina-Uruguay "Salto Grande" trên sông Uruguay (2.500 MW), nhà máy "Itaipu" của Brazil-Paraguay trên sông Parana (12.600 MW) và Argentina -Paraguay “Yasireta” cũng thuộc Paran (3.200 MW; công suất thiết kế - 4.050 MW). Bậc thang thủy điện trên sông Parana (Itaipu, Yasireta và Akarai) được coi là lớn nhất trên thế giới.

Ngoài ra, gần 2/3 công suất của tất cả các nhà máy thủy điện của Brazil được lắp đặt trên lưu vực Parana. Ngoài sông Parana, chảy từ cao nguyên Brazil xuống phía Nam, Brazil đã gần như sử dụng toàn bộ tiềm năng thủy điện của sông São Francisco, chảy từ cao nguyên về phía Bắc. Các bậc thang thủy điện không chỉ được tạo ra trên sông San Francisco, mà còn trên các nhánh của nó. Và mọi thứ vẫn ổn cho đến khi người ta nhận thấy rằng việc phát điện ở những khu vực này chịu sự biến động khá lớn, đặc biệt là vào những năm khô hạn.

Vào mùa xuân - hè năm 2001, khi một đợt hạn hán nghiêm trọng và kéo dài, mực nước trong các sông và hồ chứa ở Brazil xuống thấp nhất trong sáu mươi năm. Do thời gian dài không có mưa, các hồ chứa nước của các nhà máy thủy điện ở phía Đông Nam (trên sông Paran là nhà máy Ilya-Solteira với công suất 3200MW, Zupia - 1.400 MW, Furnas - 1.200 MW) và Đông Bắc Brazil (trên São Francisco - bậc thang thủy điện "Paulo Afonso" với công suất 2.600 MW, "Sobradinho" - 3.000 MW), có mực nước chỉ bằng một nửa mức cần thiết cho hoạt động bình thường của các nhà máy thủy điện. Ở một số hồ chứa, mực nước giảm xuống còn 15 ÷ 30% so với mức bình thường. Hậu quả là trong 8 tháng liên tục, các khu vực Đông Nam và Đông Bắc của Brazil chìm trong bóng tối - mất điện liên tục 4 ÷ 5 giờ/ngày. Do thiếu điện, tăng trưởng GDP của Braxin năm 2001 chỉ đạt 2,6% thay vì 4% dự kiến, GDP giảm 10 tỷ USD về giá trị, thâm hụt thương mại tăng lên, dòng vốn FDI giảm mạnh và sản xuất công nghiệp giảm.

Vào năm 2012, cũng do khô cạn, 53 triệu dân không có điện. Khi đó, người ta lo ngại rằng tình trạng thiếu điện có thể khiến Brazil không thể đăng cai hai sự kiện thể thao lớn toàn cầu là World Cup 2014 và Thế vận hội Olympic 2016.

Khi nhận thấy khả năng xây dựng các nhà máy thủy điện lớn trên sông Parana và sông São Francisco đã cạn kiệt, chính phủ Brazil đã lên kế hoạch xây dựng các nhà máy thủy điện lớn ở vùng đất thấp, ở Amazon. Từ 2008, Brazil đã bắt đầu xây dựng nhà máy thủy điện lớn thứ ba trên thế giới - "Belo Monte" (11 GW) trên sông Xingu ở bang Para. Giá thành điện được kỳ vọng thấp nhất thế giới (so với các nhà máy thủy điện). Đây là một dự án rất táo bạo và tạo ra nhiều vấn đề, vì đó là nhà máy thủy điện lớn nhất trong rừng rậm Amazon (vùng ngập - 400 km2).

Người da đỏ ở lưu vực sông Amazon phản đối nhà máy thủy điện khổng lồ này. Đạo diễn James Cameron đã lấy tình hình ở Brazil làm cốt truyện trong bộ phim "Avatar" nổi tiếng của ông. Cư dân địa phương cho rằng sau khi xây dựng đập và nhà máy thủy điện, họ sẽ không thể sống theo truyền thống của mình. Nhưng, theo Tổng thống Brazil Dilma Rousseff, nhà máy này có công suất 11 GW cần được xây dựng để đáp ứng nhu cầu điện ngày càng tăng của người dân trong cả nước. Kết quả là, Tòa án tối cao Brazil, bất chấp sự phản đối của thổ dân, vẫn ủng hộ ý tưởng xây dựng Nhà máy Thủy điện Belo Monte trong rừng rậm Amazon.

Tuy nhiên, không thể nói rằng, các cuộc biểu tình là vô ích: Chúng đã khiến Chính phủ Brazil phải suy nghĩ và sau nhiều cân nhắc, tuyên bố rằng trong tương lai chỉ có các nhà máy thủy điện nhỏ được lên kế hoạch xây dựng trên Amazon. Đồng thời, người ta còn quyết định xây dựng các nhà máy thủy điện nhỏ trên các con sông khác của Brazil. Quyết định được giải thích chính xác bởi mối quan tâm đến môi trường. Trong quá trình xây dựng các nhà máy thủy điện nhỏ của Brazil, những vùng lãnh thổ rộng lớn sẽ không bị ngập lụt, và công nhân được lên kế hoạch đưa đến đó bằng trực thăng để giảm thiểu ảnh hưởng đến hệ sinh thái.

Từ khi quyết định về việc xây dựng các nhà máy thủy điện nhỏ được đưa ra, đã có 405 nhà máy thủy điện nhỏ được xây dựng ở Brazil với tổng sản lượng điện chiếm 3,1% tổng sản lượng điện của cả nước. Tất cả các nhà máy thủy điện nhỏ này đều được nhà nước trợ giá. Và để đáp ứng nhu cầu điện ngày càng tăng, Chính phủ Brazil có kế hoạch xây dựng thêm 48 nhà máy thủy điện vừa và nhỏ vào năm 2020.

Các nước Nam Mỹ khác cũng học tập Brazil. Trong khuôn khổ Mercosur, các khu vực biên giới có triển vọng đã được xác định để xây dựng các thủy điện đa quốc gia. Vụ việc không chỉ liên quan đến sông Parana và Uruguay (nơi các dự án thủy điện chung đã được thực hiện), mà còn liên quan đến các con sông khác trong khu vực, như Bermejo, Pilcomayo, Tarija. Hàng chục dự án nhà máy thủy điện xuyên quốc gia mới trên những con sông này đã được nghiên cứu tiền khả thi. Công suất lớn nhất trong số đó là nhà máy thủy điện của Argentina-Paraguay "Korpus" (2.880 MW) và "Itati-Itachora" (1.660 MW) trên Parana, "Garabi" của Argentina-Brazil (1.800 MW), "Roncador" (2.700 MW) và "San -Pedro” (745 MW) trên sông Uruguay.

Đặc biệt, bên cạnh những dự án lớn, trong những năm gần đây các nước Nam Mỹ cũng lên kế hoạch xây dựng nhiều nhà máy thủy điện nhỏ, các nhà máy này cũng được quản lý chung.

Không có gì ngạc nhiên khi các nhà lãnh đạo của các quốc gia này đã chú ý đến thủy điện, và trước hết là thủy điện nhỏ. Xét cho cùng, thủy điện cho phép sử dụng hiệu quả hơn tiềm năng của không chỉ các con sông lớn mà còn cả các con sông nhỏ, và cũng hiệu quả cho việc điện khí hóa tại chỗ các vùng sâu vùng xa, nơi không có lợi khi phải kéo đường dây tải điện dài.

Ngoài ra, các thủy điện nhỏ không có tác động đáng kể đến toàn bộ lưu vực sông, do đó, khi xây dựng chúng trên các sông xuyên biên giới, không cần phải giải quyết các vấn đề phức tạp giữa các quốc gia về sử dụng chung nguồn nước, như trường hợp của các đập lớn.

Cuối cùng, khi phát triển các dự án thủy điện ở các nước trong khu vực (ngoài Brazil), ưu thế cũng thuộc các nhà máy thủy điện nhỏ vì chúng xây dựng rẻ hơn và hoàn vốn nhanh hơn. Các nhà máy thủy điện nhỏ thường được xây dựng bằng nguồn vốn tư nhân, bao gồm cả tư nước ngoài. Ở Uruguay và Paraguay, một số nhà máy thủy điện nhỏ đã được đưa vào vận hành trong những năm gần đây. Ở Argentina, tiềm năng thủy điện còn lớn hơn (đặc biệt ở phía Nam). Vì vậy, trên sông Santa Cruz ở Patagonia, ngoài hai nhà máy thủy điện với tổng công suất hơn 2 GW, Chính phủ Argentina cũng quyết định xây dựng một số nhà máy thủy điện nhỏ. Ecuador và Chile cũng có kế hoạch xây dựng nhiều nhà máy thủy điện nhỏ để đáp ứng tới một phần ba nhu cầu điện của các nước này.

Tóm lại, các quốc gia Nam Mỹ trong thập kỷ tới sẽ trở thành những quốc gia dẫn đầu thế giới trong việc sử dụng các nguồn thủy điện. Và ở nhiều khía cạnh, điều này sẽ đạt được thông qua việc tích cực xây dựng các nhà máy thủy điện nhỏ./.

(Đón đọc kỳ tới: "Thủy điện nhỏ tại Việt Nam: Nhiều nhận định, đánh giá thiếu khách quan" của TS. Nguyễn Huy Hoạch)

TS. NGUYỄN THÀNH SƠN - HỘI ĐỒNG KHOA HỌC TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM
 

[1] https://renen.ru/the-results-of-the-development-of-world-hydropower-in-2018/

[2] https://www.eprussia.ru/epr/215/14701.htm