Ánh sáng mặt trời và gió: Nguồn năng lượng ưu việt bền vững cho nhân loại trước biến đổi khí hậu

Kỹ sư Phạm Phan Long
Viet Ecology Foundation
California, tháng 8/2017
Năng lượng tái tạo từ gió và ánh sáng mặt trời đã nhanh chóng vượt qua các nguồn năng lượng hóa thạch, hạt nhân và cả thủy điện vì hiệu quả kinh tế cao và phát thải thấp. Bài này trình bày về hiện tượng biến đổi khí hậu và so sánh các nguồn năng lượng qua yếu tố y tế, môi sinh và kinh tế để kết luận: Ánh sáng mặt trời và gió là hai nguồn năng lượng ưu việt bền vững cho nhân loại trước biến đổi khí hậu.
Biến đổi khí hậu
Bài này tóm lược báo cáo đánh gía khoa học Fifth Assessment Report (AR5) của tổ chức Intergorvernmental Panel for Climate Change (IPCC), Liên Hiệp Quốc (LHQ) về biến đổi khí hậu (BĐKH) dưới nhiều kịch bản phát triển khác nhau. Báo cáo AR5 không do “bên này hay bên kia” làm theo khuynh hướng “bên mình” mà là báo cáo từ LHQ, nên có độ tin cậy khoa học khách quan. IPCC tích lũy công trình của hàng ngàn khoa học gia độc lập có thẩm quyền, chọn lọc từ 195 quốc gia cộng tác thực hiện và cập nhật liên tục từ năm 1988. Tường trình khoa học IPCC rất thận trọng, báo cáo cho từng kịch bản khác nhau cùng với độ tin cậy (cũng là độ ngờ vực) để lãnh đạo các nước dựa vào lập ra quy hoạch và hợp tác đối phó. IPCC tự giới hạn, không đề nghị dự thảo chính sách, giữ tư cách độc lập và yêu cầu các nước thành viên tôn trọng cương vị của họ.
Có một số tác giả và khoa học gia kể cả trong cộng đồng Việt còn ngờ vực kết luận, dữ kiện và cơ sở khoa học về biến đổi khí hậu (BĐKH) và thậm chí phản đối cả hiệp định khí hậu Paris (“HĐ Paris”). Dẫn giải sau đây từ IPCC giúp phần nào trả lời những ngờ vực đó. Tuy tác giả đã thận trọng chọn lựa những nguồn thông tin phụ khác, dựa theo tiêu chuẩn khách quan và tin cậy, nhưng tác giả không cho đây là những kết luận tuyệt đối. Phải tiếp tục theo dõi và tìm hiểu như IPCC, vì khí hậu địa cầu là sự việc vô cùng phức tạp, liên tục biến đổi nên cần cập nhật và điều chỉnh.
Theo tài liệu Chasing the Coral, công trình thám hiểm đáy biển đầy gian nan của các nhà nghiên cứu khí hậu, các rạn san hô, mất hàng trăm năm để hình thành, đây là nơi sinh vật biển sinh sôi và trú ngụ trong tình trạng mong manh. Thực vậy, rạn san hô sẽ bị bạch hóa (bleaching, white syndrome) và tiêu hủy trong vòng vài tháng nếu biển tăng nhiệt độ lên 2◦ C. Theo báo cáo trên tạp chí khoa học uy tín Nature các nhà khoa học vẫn cảnh giác cần phải giữ nhiệt độ không tăng quá 1,5◦C. Theo báo cáo AR5 của IPCC ghi nhận, khí hậu và môi trường đã biến đổi như sau:

• Nước biển đã dâng lên 180 mm từ năm 1900 đến năm 2000 (Hình 1).
• Nhiệt độ trung bình năm của biển và đất liền đã tăng lên 1 độ Celcius trong vòng 10 năm gần đây (Hình 2).
• Hàm lượng (CO2) carbon dioxide, khí thải gây hâm nóng địa cầu nhiều nhất, đã tăng từ 310 ppm (phần triệu) năm 1960 lên 390 ppm năm 2011.
• Khí CO2 cũng làm giảm độ pH của các đại dương từ 8,10 năm 1990 xuống 8,07 năm 2010.

Nếu không làm gì, nước biển sẽ bị acid hóa, tác động vào sự hủy hoại san hô và sinh vật sống nhờ ở đó, tác động này chồng lên tác động hâm nóng. Do đó, việc giảm khí thải CO2 để địa cầu chậm hâm nóng và chậm acid hóa theo HĐ Paris là cấp thiết, không thể chờ 100 năm mà nhân loại cần hành động từ bây giờ để chuyển hướng biến đổi khí hậu và môi sinh trong thập niên này.

Hình 1: Biến đổi cao độ mặt biển trung bình

Hình 2: Biến đổi nhiệt độ trung bình của địa cầu

Theo báo cáo của IPCC (Hình 4) và National Renewable Energy Laboratory (NREL, Hình 5), nhiên liệu hóa thạch có nhiều khí thải nhất, than đá là nhiên liệu thải nhiều ô nhiễm 100 lần hơn điện mặt trời và 1000 lần hơn điện gió (Hình 3). Báo cáo của Commission for Environmental Cooperation of North America (Hình 6) so sánh các khí thải BĐKH. Khí thải từ nhiên liệu hóa thạch còn mang theo các độc tố có các chất gây ung thư như cadmium, chì, chromium, nickel, thủy ngân hay benzopyrene cần phải quan tâm vì sức khỏe cộng đồng tại các trung tâm điện than đang xây dựng. Việt Nam hầu như nhập cảng và đốt loại than non (lignite), loại than ít nhiệt năng và nhiều tro xỉ nhất.

Hình 4: Khí carbon thải ra từ các nguồn năng lượng (IPCC)

Hình 5: Khí carbon thải ra từ các nguồn năng lượng (NREL)

Hình 6: So sánh khí thải từ các nhiên liệu hóa thạch

Về mặt y tế cộng đồng
Theo báo cáo y học của PGS TS Julia M. Gohlke của National Institute of Environmental Health Sciences, Mỹ và các cộng sự khoa học quốc tế, sau khi sàng lọc các thống kê y tế về số thai nhi tử vong (infant morbility), tuổi thọ và hoạt động của nhiệt điện than, họ khẳng định việc sử dụng than đá đã gây ra hậu quả nghiêm trọng cho sức khỏe cộng đồng. Theo kế hoạch điện năng, Trung Quốc đã huỷ bỏ 100 dự án điện than, đầu tư 361 tỉ USD vào điện tái tạo từ 172 GW (2015) lên 300 GW vào năm 2020. Nhưng về đối ngoại, Trung Quốc (TQ) lại tài trợ, đầu tư và xuất cảng công nghệ điện than nhiều hơn họ bỏ lsang các nước chư hầu trong chiến lược kinh tế One Belt One Road (OBOR) của họ. TQ bất chấp tác động môi sinh các nơi này vì họ phải tìm cách cho công nghệ than Trung Quốc hạ cánh, giải quyết những đầu tư lầm lỡ và ứ đọng tồn kho thiết bị lỗi thời. Hơn thế nữa, họ lại ràng buộc được các nước láng giềng lệ thuộc vào ảnh hưởng tài chánh và kỹ thuật của họ, đồng thời thu hoạch lợi tức về để canh tân với điện năng tái tạo cho họ. TQ sẽ giảm số tử vong xuống vì ô nhiễm điện than giảm đi; theo luận án tiến sĩ của Koplitz thuộc Havard University, Mỹ Indonesia và Việt Nam thì ngược lại chủ yếu là dựa vào TQ và nhiệt điện than, đến năm 2030 số tử vong vì ô nhiễm điện than tại hai nước này sẽ gấp đôi và ba lần hơn cả Trung Quốc (Hình 7).    

Hình 7: Tiên liệu về số người chết sớm và chết hang năm do than tại Đông Nam Á.

Theo báo cáo của công ty tư vấn đầu tư quốc tế Lazard (Hình 7), LCOE của năng lượng tái tạo đã giảm nhanh trong thập niên qua và có hiệu quả kinh tế đủ khả năng cạnh tranh với năng lượng hóa thạch và thủy điện mà không cần trợ giá.
Về mặt kinh tế
Tính toán chi phí điện năng gồm hai khoản chi phí theo hai góc nhìn: Chi phí Sản xuất (Levelized Cost of Energy) và Chi phí Tiêu thụ (hay Chi phí ngoại biên do xã hội gánh chịu, External Cost):

• Chi phí quy dẫn (Levelized Cost of Energy, LCOE) hay Levelized Energy Cost (LEC) là tổng số chi phí cho mỗi MWh (hay KWh) gồm có vốn đầu tư xây dựng (capital cost), chi phí hoạt động và bảo trì (O&M cost), dựa vào theo công suất hữu dụng (capacity factor) và thời gian hoạt động hữu ích (useful life). Đây là còn được hiểu là các “chi phí nội bộ” (internal cost) dưới góc nhìn kinh tế của giới đầu tư, LCOE không tính thiệt hại xã hội và các tác động môi trường.

Hình 7: LCOE Năng lượng tái tạo

Theo đơn vị USD/MWh: Ví dụ nhiệt điện than có LCOE là 57 USD/MWh hay 5,7 US Cent/kWh.

Hình 8: Chi phí quy dẫn (LCOE) năng lượng tái tạo

• Chi phí ngoại vi (External cost) là chi phí vì thiệt hại xã hội và suy thoái môi trường, là những phí tổn về y tế, sức khỏe, tuổi thọ, và môi trường trong toàn bộ vòng đời sử dụng kể từ khai thác tài nguyên, chế biến, phân phối, sử dụng và chôn thải.

Hình 9: Tổn thất y tế (đỏ) và môi trường (xanh) do ô nhiễm từ các nguồn năng lượng khác nhau theo nghiên cứu khách quan và độc lập của Ủy ban liên chính phủ của Liên Hiệp Quốc về biến đổi khí hậu (Intergorvernmental Panel on Climate Change, IPCC). 

Bảng 1 Cộ E so sánh tổng số chi phí sản xuất giữa các nguồn năng lượng, không kể trợ giá (unsubsidized) cho thấy năng lượng tái tạo (điện gió và điện mặt trời) là 3,38 xu đến 4,8 xu US /Kwh là các nguồn điện ưu việt kinh tế và bền vững hơn so với năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch (khí đốt thiên nhiên, than đá) từ 7,4 xu đến 11,7 xu USD / Kwh.
Kết luận
Tiếp cận đề tài BĐKH tự nó là đề tài khoa học vô cùng phức tạp đòi hỏi trình độ kiến thức và đầu tư trí tuệ tham khảo cập nhật và chọn lọc ra cho mình kết luận độc lập. Việc này khó khăn vì thông tin báo chí và báo cáo để tranh chấp sôi nổi và gây hoang mang, thúc đẩy bởi mâu thuẫn chính trị, quyền lợi và kể cả âm mưu bằng  khoa học.
Về Hiệp Định Paris chẳng hạn, trên thực tế, để hai nước đạt thoả thuận một điều gì đã rất khó khăn; khi 195 nước cùng đồng thuận trên một Hiệp định (HĐ) như HĐ Paris là một thành quả có tính lịch sử nhân loại. Do đó phản bác một vài khuyết điểm hay đòi HĐ này phải đầy đủ chặt chẽ như khế ước vũ khí nguyên tử là không thực tế và sẽ mãi bế tắc.
Nếu phủ nhận tương quan nhân quả của khí thải carbon và BĐKH, thì vẫn còn nên xét góc nhìn nhân ái, việc cắt giảm carbon trên thế giới những năm gần đây đã mang lại hiệu quả tốt, nếu cứ thế đầu tư tiếp vào để giúp những dân tộc sống trong những lưu vực bị đe dọa nặng nề nhất như Bangladesh và Đồng bằng sông Cửu Long nhằm làm bớt đi thảm trạng khốc liệt là một nghĩa vụ cao qúy. Cũng nên xem xét tác động của năng lượng hoá thạch lên sức khoẻ và thiệt hại kinh tế xã hội trình bày trong bài này đồng thời nhận thức đúng đắn năng lượng tái tạo là lộ trình tối ưu nhất và an toàn nhất cho nhân loại.
Ngay bây giờ, chính phủ Việt Nam cần phải chuyển đổi quy hoạch điện năng theo hướng ngưng các dự án nhiên liệu hóa thạch và phát triển các dự án năng lượng tái tạo, từ đó góp phần giảm thiểu ô nhiễm, suy thoái môi trường và bảo vệ sức khoẻ cộng đồng dân cư. Đó cũng là chiến lược khôn ngoan tránh đầu tư vào những công nghệ đã lỗi thời, để khỏi phải “ôm hận” vì những chi phí đắt đỏ cho xã hội và môi trường mà thế giới đã thẳng tay loại bỏ