tiểu luận môn năng lượng môi trương

Tiểu luận môn lượng môi trường TỔNG QUAN VỀ THỦY ĐIỆN 1.1 Thuỷ điện gì? Nước luôn di chuyển vòng tuần hoàn toàn cầu Nuớc bốc từ sông hồ biển, tạo thành mây, đất lại thẩm thấu nước mưa tuyết để trở thành nước ngầm rơi sông hồ, sông hồ lại chảy biển Người ta "khai thác" sức mạnh dòng chảy nước, chuyển động dòng chảy thành điện Dạng chuyển đổi lượng gọi thủy điện Đa số lượng thuỷ điện có từ nước tích đập nước làm quay tuốc bin nước máy phát điện Kiểu biết đến sử dụng lượng động lực nước hay nguồn nước không bị tích đập nước lượng thuỷ triều Thuỷ điện nguồn lượng hồi phục Năng lượng lấy từ nước phụ thuộc không vào thể tích mà vào khác biệt độ cao nguồn dòng chảy Lượng lượng tiềm tàng nước tỷ lệ với áp suất Để có áp suất cao nhất, nước cung cấp cho turbine nước cho chảy qua ống lớn gọi ống dẫn nước có áp (penstock) Chu kỳ tuần hoàn nước (hydrologic cycle) Chu kỳ tuần hoàn nước dòng chuyển động liên tục nước từ đại dương, song hồ bốc vào không khí thấm vào đất, từ lại quay trở lại sông hồ đại dương, tạo thành chu trình kín Mặt trời hun nóng bề mặt trái đất khiến nước HVTH: Hồ Thị Xuân Duyên – K23 Tiểu luận môn lượng môi trường bốc Hơi nước bốc lên tầng khí quyển, hạ nhiệt ngưng tụ lại thành giọt lỏng Các giọt tụ lại với nhau, phát triển rộng trở nên nặng rơi lại xuống mặt đất dạng mưa, tuyết Nước giữ tạm thời hồ, tảng băng, lòng đất sinh vật sống Từ đó, nước di chuyển từ nơi sang nơi khác dạng dòng chảy, suối, song ngòi để trở lại đại dương, hấp thụ cối động vật bốc trực tiếp trở lại khí Thuỷ điện dạng khai thác lượng dòng di chuyển nước từ đất liền trở đại dương (Nguồn: USGS) 1.2 Một số đặc điểm thuỷ điện HVTH: Hồ Thị Xuân Duyên – K23 Tiểu luận môn lượng môi trường Sơ đồ minh hoạ cấu sơ thuỷ điện Chú thích: Ống dẫn nước Turbin thuỷ lực Lưỡi quay turbin Trục quay turbin Máy phát điện Trạm biến Đường truyền Dòng chảy HVTH: Hồ Thị Xuân Duyên – K23 Tiểu luận môn lượng môi trường Ống xả thừa (Nguồn: GE Hydro & FWEE http://www.fwee.org/) - Dưới tác dụng trọng lực, nước đổ từ cao xuống thấp (thế năng) làm quay lưỡi turbin - Các lưỡi turbin kết nối với máy phát điện - Điện tạo từ turbin quay đưa qua trạm biến kết nối vào mạng luới phân phối điện Ống dẫn HVTH: Hồ Thị Xuân Duyên – K23 Turbin thuỷ lực Tiểu luận môn lượng môi trường Các lưỡi turbin Trục quay Máy phát điện HVTH: Hồ Thị Xuân Duyên – K23 Trạm biến Tiểu luận môn lượng môi trường Đường truyền: đường truyền tải điện trạm biến (hạ áp) địa phương để từ phân phối điện sinh hoạt đến hộ gia đình sơ sản xuất Dòng chảy • - Ống xả Các dạng nhà máy thuỷ điện phổ biến Dạng thuỷ điện hồ trữ HVTH: Hồ Thị Xuân Duyên – K23 Tiểu luận môn lượng môi trường a/ Một đập thuỷ điện song Columbia, tiểu bang Washington, Hoa Kỳ (trái) b/ Thuỷ điện chuyển hướng dòng chảy – Đập thuỷ điện Faraday chuyển hướng phần song Clackamas (Oregan, Hoa Kỳ) vào kênh dẫn dài gần 1km vào hồ trữ Faraday (phải) ( Nguồn: http://www.portlandgeneral.com/) - Thuỷ điện dạng bơm Bồn trũng thượng lưu (trái) bồn trũng hạ lưu dự án thuỷ điện sông Our (Luxembourg) (Nguồn: www.luxembourg.co.uk) 1.3 Tầm quan trọng thuỷ điện: Ngày thủy điện trở thành nguồn lượng quan trọng thứ nhì sau lượng hóa thạch (dầu mỏ, than đá, khí tự nhiên), chiếm gần 1/5 tổng lượng điện sản xuất toàn cầu Cho đến năm 1999, theo thống kê quan lượng quốc tế (IAEA), năm nước dẫn đầu khai thác thủy điện Hoa Kỳ (11%), Canada (9%), Trung Quốc (9%), Brazil (8%), Nga (6%) Na Uy sản xuất toàn lượng điện sức nước, Iceland sản xuất tới 83% nhu cầu họ (2004), Áo sản xuất 67% số điện quốc gia sức nước (hơn 70% nhu cầu họ) HVTH: Hồ Thị Xuân Duyên – K23 Tiểu luận môn lượng môi trường Canada nước sản xuất điện từ lượng nước lớn giới lượng điện chiếm 70% tổng lượng sản xuất họ Ngoài số nước có nhiều tiềm thuỷ điện, lực nước thường dùng để đáp ứng cho cao điểm tích trữ vào thấp điểm (trên thực tế hồ chứa thuỷ điện bơm – pumped-storage hydroelectric reservoir - dùng để tích trữ điện sản xuất nhà máy nhiệt điện để dành sử dụng vào cao điểm) Thuỷ điện lựa chọn chủ chốt nước phát triển đa số địa điểm nước có tiềm khai thác thuỷ điện theo cách bị khai thác hay khai thác lý khác môi trường 1.4 Ưu nhược điểm loại lượng 1.4.1 Ưu điểm: - Thủy điện không thải khí, hóa chất độc hại Nitơ, Sulfur oxides - khí nhà kính Thủy điện có tầm hoạt động rộng, cần có lượng mưa định dòng - chảy ổn định sông ngòi Với khả quản lý hợp lý thời tiết tương đối ổn định, thủy điện không bị - cạn kiệt làm cạn kiệt nguồn tài nguyên Các trạm thủy điện nhỏ cực nhỏ đáp ứng nhu cầu điện vùng - sâu vùng xa với mức tác động lên môi trường nhỏ Về mặt kinh tế xã hội, thủy điện ngày phổ biến vì: Thủy nguồn lượng độc lập, dồi đáng tin cậy Công nghệ thủy điện phát triển ổn định, với mức giá phải lợi tức - xác định rõ (costs and benefits) Các nhà máy thủy điện nằm số nhà máy lượng có hiệu suất cao nhất, với - tuổi thọ lên đến 100 năm Thủy điện đáp ứng nhanh chóng (hầu tức thời) với thay đổi nhu cầu - điện Ngoài khả sản xuất điện, thủy có vai trò quan trọng việc quản lý nguồn nước, kiểm soát lũ lụt, dạng giải trí du lịch (thác nước) Lợi ích lớn thuỷ điện hạn chế giá thành nhiên liệu Các nhà máy thuỷ điện chịu cảnh tăng giá nhiên liệu hóa thạch dầu mỏ, khí thiên nhiên hay than đá, không cần phải nhập nhiên liệu Các nhà máy thuỷ điện có tuổi thọ lớn nhà máy nhiệt điện, số nhà máy thuỷ điện hoạt HVTH: Hồ Thị Xuân Duyên – K23 Tiểu luận môn lượng môi trường động xây dựng từ 50 đến 100 năm trước Chi phí nhân công thấp nhà máy tự động hoá cao có người làm việc chỗ vận hành thông thường Các nhà máy thuỷ điện hồ chứa bơm công cụ đáng ý để tích trữ lượng tính hữu dụng, cho phép phát điện mức thấp vào thấp điểm (điều xảy nhà máy nhiệt điện dừng lại hoàn toàn hàng ngày) để tích nước sau cho chảy để phát điện vào cao điểm hàng ngày Việc vận hành cách nhà máy thuỷ điện hồ chứa bơm cải thiện hệ số tải điện hệ thống phát điện Những hồ chứa xây dựng với nhà máy thuỷ điện thường địa điểm thư giãn tuyệt vời cho môn thể thao nước, trở thành điểm thu hút khách du lịch Các đập đa chức xây dựng để tưới tiêu, kiểm soát lũ, hay giải trí, xây thêm nhà máy thuỷ điện với giá thành thấp, tạo nguồn thu hữu ích việc điều hành đập 1.4.2 Nhược điểm: * Thủy điện chưa nguồn lượng sạch: Ngày có nhiều chứng khoa học cho thấy hồ chứa thủy điện, đặc biệt khu vực nhiệt đới, nguồn phát thải khí nhà kính đáng kể Các nhà khoa học Viện nghiên cứu Không gian Quốc gia Brazil ước tính đập lớn giới phát thải 104 triệu m khí methan năm từ mặt hồ chứa, tuốcbin, đập tràn hạ nguồn đập Từ nghiên cứu kết luận rằng, đập thủy điện chịu trách nhiệm khoảng 4% tác động người gây biến đổi khí hậu * Thủy điện nguồn lượng rẻ: Sản xuất thủy điện rẻ đập vận hành chi phí xây đập cao thời gian cần thiết để hoàn thành công trình dài Theo tính toán Ủy ban Đập Thế giới, trung bình chi phí xây dựng đập vượt 56% so với dự toán Đặc biệt, suất thiết kế đập thường cao lượng thực tế mà đập sản xuất Vì vậy, biến đổi khí hậu ngày khiến khô hạn tăng tần suất mức độ thủy điện nguồn lượng giá rẻ (International Rivers 2008) * Đập thủy điện kiểm soát lũ hiệu quả: Đập cắt lũ theo quy luật thường thất bại trước lũ lớn, bất thường Khi có lũ lớn, tác động thường lớn trường hợp đập, nhà vận hành hồ chứa cho xả HVTH: Hồ Thị Xuân Duyên – K23 Tiểu luận môn lượng môi trường lũ bất ngờ có lũ vượt khả chứa đập xảy cố vỡ đập Đặc biệt, biến đổi khí hậu làm tăng tính khắc nghiệt lũ với rủi ro lớn cho an toàn đập (International Rivers 2008) * Tính toàn vẹn đa dạng hệ sinh thái: Các dự án thủy điện có khả gây ngập lụt xung quanh hồ chứa, chuyển đổi phần lớn diện tích lưu vực hạ lưu sông thành hồ chứa với khả gây biến động nhanh đáng kể mực nước hạ lưu; gây suy giảm lớn vận chuyển trầm tích gây gián đoạn mùa sinh thá thủy văn Các dự án dòng dẫn đến tổn thất vĩnh viễn đa dạng sinh vật nước cạn có tầm quan trọng quốc tế Một phần diện tích đất ngập nước nằm dòng chảy sông khai thác thủy điện bị số loài quan trọng bị tuyệt chủng * Xã hội, sinh kế lối sống: Thủy điện xây dựng chắn ảnh hưởng bất lợi đến hàng triệu người sống ven sông, với sinh kế dựa vào nguồn tài nguyên thiên nhiên sông Sinh kế hàng triệu người chắn bị ảnh hưởng trực tiếp gián tiếp Trong số này, phần phải chịu tác động trực tiếp từ dự án thủy điện nhà cửa, đất đai buộc phải tái định cư Một số khác sống vùng hồ chứa, địa điểm xây đập phía hạ lưu đập dòng chịu rủi ro lớn * Xung đột khu vực: Từ tác động xác định đây, đưa vào thi công vận hành, dự án phát triển đề xuất có khả gây tác động xuyên biên giới gây căng thẳng quốc tế vùng hạ lưu sông diễn thủy điện Trên thực tế, việc sử dụng nước tích trữ phức tạp yêu cầu tưới tiêu xảy không trùng với thời điểm yêu cầu điện lên mức cao Những thời điểm hạn hán gây vấn đề rắc rối, mức bổ sung nước tăng kịp với mức yêu cầu sử dụng Nếu yêu cầu mức nước bổ sung tối thiểu không đủ, gây giảm hiệu suất việc lắp đặt turbine nhỏ cho dòng chảy không kinh tế Những nhà môi trường bày tỏ lo ngại dự án nhà máy thuỷ điện lớn phá vỡ cân hệ sinh thái xung quanh Trên thực tế, nghiên cứu cho thấy đập nước dọc theo bờ biển Đại Tây Dươngvà Thái Bình HVTH: Hồ Thị Xuân Duyên – K23 10 Tiểu luận môn lượng môi trường Dương Bắc Mỹ làm giảm lượng cá hồi chúng ngăn cản đường bơi ngược dòng cá hồi để đẻ trứng, chí đa số đập lắp đặt thang lên cho cá Cá hồi non bị ngăn cản chúng bơi biển chúng phải chui qua turbine Điều dẫn tới việc số vùng phải chuyển cá hồi xuôi dòng số khoảng thời gian năm Các thiết kế turbine nhà máy thuỷ điện có lợi cho cân sinh tháivẫn nghiên cứu Sự phát điện nhà máy điện ảnh hưởng đến môi trường dòng sông bên Thứ nhất, nước sau khỏi turbine thường chứa cặn lơ lửng, gây tình trạng xói lòng sông làm sạt lở bờ sông Thứ hai, turbine thường mở không liên tục, quan sát thấy thay đổi nhanh chóng bất thường dòng chảy Tại Grand Canyon, biến đổi dòng chảy theo chu kỳ bị cho nguyên nhân gây nên tình trạng xói mòn cồn cát ngầm Lượng oxy hoà tan nước thay đổi so với trước Cuối cùng, nước chảy từ turbine lạnh nước trước chảy vào đập, điều làm thay đổi số lượng cân hệ động vật, gồm việc gây hại tới số loài Các hồ chứa nhà máy thuỷ điện vùng nhiệt đới sản sinh lượng lớn khí methane carbon dioxide Điều xác thực vật bị lũ quét vùng tái bị lũ bị tràn ngập nước, mục nát môi trường kỵ khí tạo thành methane, khí gây hiệu ứng nhà kính mạnh Methane bay vào khí khí nước xả từ đập để làm quay turbine Theo báo cáo Uỷ ban Đập nước Thế giới (WCD), nơi đập nước lớn so với công suất phát điện (ít 100 watt km2 diện tích bề mặt) việc phá rừng vùng tiến hành trước thi công đập nước, khí gas gây hiệu ứng nhà kính phát từ đập cao nhà máy nhiệt điện thông thường Ở hồ chứa phương bắc Canada Bắc Âu, phát sinh khí nhà kính tiêu biểu đến 8% so với nhà máy nhiệt điện Một hại đập thuỷ điện việc tái định cư dân chúng sống vùng hồ chứa Trong nhiều trường hợp không khoản bồi thường bù đắp gắn bó họ tổ tiên văn hoá gắn liền với địa điểm chúng có giá trị tinh thần họ Hơn nữa, mặt lịch sử văn hoá địa điểm quan trọng bị biến mất, dự án Đập Tam Hiệp Trung Quốc, đập Clyde New Zealand đập Ilisu đông nam Thổ Nhĩ Kỳ Một số dự án thuỷ điện sử dụng kênh, thường để đổi hướng dòng sông tới độ dốc nhỏ nhằm tăng áp suất có Trong số trường hợp, toàn dòng HVTH: Hồ Thị Xuân Duyên – K23 11 Tiểu luận môn lượng môi trường sông bị đổi hướng để trơ lại lòng sông cạn Những ví dụ thấy Sông Tekapo Sông Pukaki Những người tới giải trí hồ chứa nước hay vùng xả nước nhà máy thuỷ điện có nguy gặp nguy hiểm thay đổi mực nước, cần thận trọng với hoạt động nhận nước điều khiển đập tràn nhà máy Ví dụ: Việc xây đập vị trí địa lý không hợp lý gây thảm hoạ vụ Đập Vajont Ý, gây chết 2001 người năm 1963 1.5 Các nhà máy thuỷ điện lớn giới: Tổ hợp La Grande Québec, Canada, hệ thống nhà máy thuỷ điện lớn giới Bốn tổ máy phát điện tổ hợp có tổng công suất 16.021 MW Chỉ riêng nhà máy Robert Bourassa có công suất 5.616 MW Tổ máy thứ chín (Eastmain1) xây dựng cung cấp thêm 480 MW Một dự án khác Sông Rupert, trải qua trình đánh giá môi trường, có thêm hai tổ máy với tổng công suất 888 MW Mọi người cho Nhà máy thuỷ điện cổ Hoa Kỳ nằm Claverack Creek, Stottville, NY 11721 Chiếc tuốc bin, Morgan Smith sản xuất, hoàn thành năm 1869 lắp đặt năm sau Đây việc lắp đặt bánh xe nước sớm lịch sử Hoa Kỳ Ngày thuộc sở hữu Edison Hydro STT Nhà máy Quốc gia Năm thành Itaipú Brasil/Paraguay 1984/1991/2003 Guri Venezuela 1986 Grand Coulee Hoa Kỳ 1942/1980 Nga 1983 Canada 1981 5,616 MW Thác Churchill Canada 1971 5,429 MW 35 TW-hours Yaciretá Argentina/Paragua 1998 y Sayano Shushenskaya RobertBourassa HVTH: Hồ Thị Xuân Duyên – K23 12 hoàn Công suất 14,000 MW 10,200 MW 93.4 hours 46 TW-hours 22.6 hours 23.6 6,721 MW hours 6,809 MW 4,050 MW TW- 19.1 hours TWTW- TW- Tiểu luận môn lượng môi trường Iron Gates Romania/Serbia 1970 2,280 MW Aswan Ai Cập 1970 2,100 MW 11.3 hours Các nhà máy xếp hạng theo công suất tối đa Biểu đồ sản lượng tiềm châu lục giới (Nguồn: WEC, 1999) 1.6 Các nước có công suất thuỷ điện lớn giới STT Quốc gia Canada Hoa Kỳ Brasil Trung Quốc Nga Na Uy Nhật Bản Ấn Độ Pháp Công (GWh) 341.312 319484 285.603 204.300 169.700 121.824 84.500 82.237 77.500 suất Đã lắp đặt (MW) 69.954 79.511 57.517 65.000 46.100 27.528 27.229 22.083 25.335 Đây số liệu năm 1999 gồm nhà máy thuỷ điện tích HVTH: Hồ Thị Xuân Duyên – K23 13 TW- Tiểu luận môn lượng môi trường VẤN ĐỀ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG THỦY ĐIỆN 2.1 Trên giới: Trên toàn bề mặt Trái Đất, tổng lượng nước hấp thụ lượng nước quay trở lại khí thông qua trình bốc Trên đất liền, lượng hấp thu vượt lượng nước bốc Tuy nhiên chênh lệch bù trừ lượng nước sông (và nước ngầm) đổ lại biển Ngoài đại dương, trình ngược lại diễn Tiềm thủy điện đánh giá dựa theo khối lượng độ dài quãng đường chảy nước sông (nước ngầm) biển Tuy nhiên, điểm cần ý trình hấp thu, bốc nước sông đổ biển (runoff) không phân bố đồng lục địa khác Ví dụ giá trị trung bình độ hấp thu, bốc nước sông đổ biển Nam Mỹ lớn gấp hai lần lục địa lại, Châu Á lục địa có tổng lượng nước sông đổ biển lớn Tiềm năng lượng thủy điện đánh giá dựa vào khối lượng nước sông đổ biển, khoảng cách độ cao trước chúng đổ biển Chính tổng lượng nước sông đổ biển không phân bố đồng lục địa, việc tính toán giá trị lý thuyết tiềm thủy điện dựa vào giá trị trung bình độ cao địa hình dẫn đến sai số lớn Sự dao động theo mùa lượng nước sông đổ biển tác động đến tiềm lý thuyết Giá trị ước tính tiềm giới dao động khoảng 36.000-44.000 TWh Tuy nhiên giá trị lớn nhiều so với khả khai thác lý thuyết theo tính toán kỹ thuật, giá trị thật tiềm nhỏ nhiều lần Sự bất ổn tiềm kinh tế tăng lên cao tính đến yếu tố hạn chế địa chất yếu tố môi trường môi sinh Do đó, với nguyên lý kỹ thuật tương đối đơn giản, thủy điện đôi lúc nguồn tài nguyên tương đối khó tiên đoán Việc đánh giá tiềm thủy điện ngày đòi hỏi yêu cầu loạt khảo sát chi tiết Đây vấn đề mà nước phát triển cần trọng đánh giá phân tích kế hoạch từ ngắn hạn đến dài hạn Theo thống kê World Energy Council (WEC) vào năm 2001, thủy điện cung cấp 19% (~2.650 TWh/năm) sản lượng điện toàn cầu Theo tính toán WEC liệu khác, tiềm thủy điện có tính khả thi kỹ thuật đạt đến 14.400 TWh/năm, HVTH: Hồ Thị Xuân Duyên – K23 14 Tiểu luận môn lượng môi trường 8.000 TWh/năm xem hoàn toàn có khả khai triển mang lại lợi tức kinh tế Cũng theo số liệu năm 2001 tổng công suất lắp đặt thủy điện toàn cầu 692 GW dự án khai triển đạt công suất lắp đặt 100 GW Vậy so với số thống kê năm 2001, tiềm khả thi kinh tế thủy điện khai triển 5.400 TWh, tức tương ứng với mức công suất lắp đặt cần thiết 1.400 GW (tương ứng với khoảng 20 ngàn nhà máy thủy điện công suất từ 50-100 MW), đòi hỏi vốn đầu tư 1.500 tỷ USD Ngoài nhiều mục đích phục vụ cho mạng lưới điện công cộng, số dự án thuỷ điện xây dựng cho mục đích thương mại tư nhân Ví dụ, việc sản xuất nhôm đòi hỏi tiêu hao lượng điện lớn, thông thường bên cạnh nhà máy nhôm có công trình thuỷ điện phục vụ riêng cho chúng Ở nhiều vùng Canada( tỉnh bang British Columbia, Manibota, Ontario, Québec Newfoundland Labrador) thuỷ điện sử dụng rộng rãi tới mức từ "hydro" dùng để nguồn điện phát từ nhà máy điện Những nhà máy phát điện thuộc sở hữu nhà nước tỉnh gọi BC Hydro, Manitoba Hydro, Hydro One (tên thức "Ontario Hydro"),HydroQuébec Newfoundland Labrador Hydro Hydro-Québec công ty sản xuất thuỷ điện lớn giới, với tổng công suất lắp đặt năm 2005 đạt 31.512 MW 2.2 Ở Việt Nam Đánh giá điều kiện địa hình khí hậu, Việt Nam có tiềm lớn thủy điện Có tất 2.860 sông ngòi loại toàn lãnh thổ Việt Nam, phân bố dọc từ Bắc xuống Nam, với hai hệ thống sông lớn sông Cửu Long Nam Bộ sông Hồng Bắc Bộ Lượng mưa trung bình năm 1.861 mm, Bắc Bộ 1.842 mm Nam Bộ 1.880 mm Một số khu vực có tổng lượng mưa lên đến 5.000 mm/năm Do đó, lưu tốc sông tương đối cao, dao động từ 10-90 l/s.km Tổng lưu lượng trung bình toàn hệ thống sông ngòi nước ta 275.000 m3/giây Với địa hình đồi núi, sông Bắc Bộ có sức nước lớn, đặc biệt vào mùa mưa Theo ước lượng, tổng tiềm thủy điện Việt Nam lý thuyết đạt sản lượng đến 300 TWh/năm (tương đương với 34.700 MW) Hơn 50% sản lượng ước tính đến từ hệ thống sông chính: sông Hồng Bắc Bộ (41%), sông Đồng Nai HVTH: Hồ Thị Xuân Duyên – K23 15 Tiểu luận môn lượng môi trường Nam Bộ (9%) sông Sê San Cao Nguyên Trung Bộ (5%) Xét tính khả thi kỹ thuật, tiền thủy điện VN vào khoảng 80-100 TWh/năm (~17.700 MW), Bắc Bộ chiếm phần lớn (51 TWh/năm), sau đến Trung Bộ (19 TWh/năm) Nam Bộ (10,5 TWh/năm) Cho đến năm 2005, tổng công suất lý thuyết nhà máy thủy điện vận hành 4.160 MW, tương đương với 11% tiềm lý thuyết 23% tiềm xét tính khả thi kỹ thuật Năm 2001, thủy điện chiếm 53% tổng công suất điện nước chiếm 58,7 % tổng sản lượng điện Dự đoán cho giai đoạn 2000-2020, tổng công suất thủy điện vào năm 2020 (9000 MW) giữ mức khoảng 32-33% tổng công suất điện (30.000-35.000 MW, tùy vào nhu cầu điện theo mức tăng trưởng kinh tế) Biểu đồ sản lượng tiềm nước dẫn đầu châu Á (Nguồn: WEC, 1999) Có thể nhận thấy Châu Á có tiềm to lớn thuỷ điện, Trung Quốc chiếm 1/3 sản lượng tiềm thuỷ điện châu lục Việt Nam xếp thứ 10 nước dẫn đầu tiềm thuỷ điện, vơi sản lượng ước tính 300TWh/năm (Nguồn: WEC, 1999) Việt Nam thuộc nhóm nước có tiềm thủy điện cao giới Hiện nước xây dựng gần 2.000 hồ chứa có dung tích hồ từ 0,5 triệu m3 với tổng HVTH: Hồ Thị Xuân Duyên – K23 16 Tiểu luận môn lượng môi trường lượng dung tích trữ nước gần 35 tỷ m3, khai thác 4.500 MW điện, chiếm 40% tổng công suất lắp máy toàn hệ thống điện quốc gia Dự đoán phân bố cấu trúc lượng Việt Nam vào năm 2020 (Nguồn: Bộ kế hoạch đầu tư) HVTH: Hồ Thị Xuân Duyên – K23 17 Tiểu luận môn lượng môi trường Biểu đồ công suất lắp đặt công trình thuỷ điện hoàn tất hoạt động Biểu đồ công suất lắp đặt công trình thuỷ điện giai đoạn xây dựng ẢNH HƯỞNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG 3.1 Tác động đến nguồn lợi đất hệ sinh thái: HVTH: Hồ Thị Xuân Duyên – K23 18 Tiểu luận môn lượng môi trường Khi xây dựng hồ chứa nước nhà máy thuỷ điện, Nhà nước phải trưng dụng vùng đất để ngập nước, gia cố bờ chắn sóng, đưa số công trình khu vực sinh hoạt cho cán bộ, công nhân xây dựng, xây dựng khu tái định cư cho người dân sinh sống từ trước khu vực hồ chứa nước Hiện nay, diện tích hồ chứa nước công trình thuỷ điện Nga chiếm khoảng 0,3% quỹ đất nước này, Canada 0,6% Mỹ 0,8% Tỷ lệ diện tích đất ngập nước triệu kWh thuỷ điện Nga ha, Mỹ 6,5 Canada 6,9 ha/1 triệu kWh Chỉ số có xu tiếp tục giảm xuống 3.2 Tác động đến giới động vật Hồ chứa nước công trình thuỷ điện chiếm diện tích đáng kể đất ngập nước, làm hệ quần thể thực vật, vốn thức ăn nuôi sống động vật Hậu nhiều loại động vật bị tiêu diệt phải di cư đến nơi khác sinh sống Vì vậy, thiết kế xây dựng hồ chứa nước bắt buộc phải có tính toán thiệt hại giới động vật, tính toán thiệt hại kinh tế Và phải tính đến biện pháp hoàn bù đất, cải tạo, tăng độ phì nhiêu đất, cải thiện điều kiện cho thực vật phát triển áp dụng biện pháp công nghệ sinh học khác để cải tạo đất 3.3 Tác động đến hệ sinh thái nước Tác động hồ chứa nước hoạt động nhà máy thuỷ điện làm thay đổi hệ sinh thái nước khu vực có công trình thuỷ điện Hệ sinh thái sông phải nhường vị trí cho hệ sinh thái hồ khu vực hồ chứa nước Trong dự án hồ chứa nước, người ta tiến hành dự báo chất lượng nước, phải tính đến đặc điểm thoát nước tự nhiên, ảnh hưởng nguồn gây ô nhiễm môi trường, trình lưu chuyển nước vùng Kết dự báo chất lượng trình bày dạng tiêu thuỷ hoá thuỷ sinh học Việc đánh giá chất lượng nước thực cách so sánh kết dự báo với nồng độ giới hạn cho phép thành phần khác nhau, quy định tài liệu tiêu chuẩn – quy phạm 3.4 Tác động đến ngư trường Xây dựng công trình thuỷ điện hạn chế luồng di cư/ bán di cư loài cá, làm thay đổi điều kiện sinh sản, có nguy làm kiệt quệ nguồn thức ăn cá HVTH: Hồ Thị Xuân Duyên – K23 19 Tiểu luận môn lượng môi trường công trình lấy nước nhà máy thuỷ điện Kết nguồn thuỷ sản bị giảm, đặc biệt loại cá quý hiếm, số trường hợp bị tuyệt chủng 3.5 Tác động đến tài nguyên rừng Xây dựng công trình thuỷ điện xâm hại lớn đến diện tích rừng tự nhiên khu vực xây dựng đập thuỷ điện 3.6 Tác động đến vi khí hậu Các hồ chứa nước lớn tác động đến vi khí hậu vùng lân cận, giảm nhiệt độ cực trị khí Nhiệt độ cao mùa hè giảm xuống 2-3 oC, mùa đông tăng lên 1- 2oC, độ ẩm không khí thay đổi Ví dụ: Vùng hạ lưu công trình thuỷ điện lớn Sibiri chịu tác dụng tiêu cực vi khí hậu Tại khu vực mùa đông, nước nóng chảy dài không gian lớn không đóng băng hoàn toàn, nguyên nhân gây tượng sương mù, gây khó khăn cho sinh hoạt nhân dân vùng làm thay đổi theo hướng tiêu cực hệ sinh thái khu vực 3.7 Là nguyên nhân làm biến đổi khí hậu Một số tài liệu gần cho biết thủy điện có khả sinh khí nhà kính, đặc biệt mê tan Việc sinh khí mê tan thực vật, tảo lắng bể chứa, phân rã môi trường yếm khí lòng hồ Khí mê tan thải vào khí nước xả từ bể chứa quay turbin Theo báo cáo World Comission on Dams (WCD), hồ trữ xem vượt công suất vận hành đập (dưới 100 W/m2) việc nạo vét lòng hồ cách tích cực, lượng khí nhà kính thải từ đập thủy điện ngang với lượng khí thải từ nhà máy điện nhiên liệu hóa thạch có công suất Các nhà môi trường thời gian gần nhấn mạnh mối lo ngại họ việc đập thủy điện cỡ lớn gây phân đoạn hệ thống sinh thái môi trường xung quanh Các nghiên cứu cho thấy đập thủy điện dọc theo bờ Thái Bình Dương Đại Tây Dương Bắc Mỹ nguyên nhân sụt giảm lượng cá hồi đường di chuyển lên môi trường sinh sản thượng nguồn bị chặn đứt turbin, đường dẫn cá (fish-ladder) thiết lập hầu hết đập Cá hồi nạn nhân turbin thủy điện đường di chuyển chúng hạ lưu Chính lý mà người ta cố gắng tập HVTH: Hồ Thị Xuân Duyên – K23 20 Tiểu luận môn lượng môi trường trung vào nghiên cứu thiết kế turbin nhà máy thủy điện có khả giảm thiểu ảnh hưởng tiêu cực lên môi trường Như rõ ràng rằng, việc xây dựng đập thủy điện lớn thượng nguồn gây xáo động lớn quần thể sinh thái, cảnh quan, tác động lớn đến ngành đánh cá tưới tiêu nông nghiệp Trước nhất, nước sông chảy qua turbin chứa phù sa, từ có khả gây tượng sục bùn lòng sông gây lở bờ phía hạ lưu Thứ hai, turbin thường đóng mở cách gián đoạn, dẫn đến dao động bất thường đột xuất lưu lượng sông Cuối cùng, nước chảy turbin thường có nhiệt độ thấp nhiều so với nhiệt độ bình thường sông, điều dẫn đến thay đổi quần thể động thực vật, có loài bị nguy tuyệt chủng Theo thống kê Quĩ Hoang Dã Quốc Tế (WWF), 60% số 227 sông lớn bị phân đoạn nặng nề, đập nước (gồm có đập thủy điện) xem có trách nhiệm lớn Theo dự án nghiên cứu khí nhà kính Hiệp hội Thủy điện quốc tế phối hợp với Tổ chức UNESCO thực hiện, phân hủy chất hữu nước phát thải khí nhà kính Các hồ chứa nơi thu gom vật liệu đến từ toàn lưu vực sông Chất hữu dồn vào nơi thu gom từ hệ sinh thái cạn bao quanh Ngoài ra, chất thải sinh hoạt, chất thải công nghiệp ô nhiễm nông nghiệp dồn vào hệ sinh thái phát thải khí nhà kính Tiến hành đo đạc số đập thủy điện, dự án kết luận thủy điện phát thải khí nhà kính CH4, CO2 – hai loại khí nhà kính hàng đầu Trong đó, Viện Khoa học Không gian quốc gia Brazil đưa số ước tính đập lớn giới phát thải khoảng 104 triệu m CH4 năm từ hồ chứa, tua bin, đập tràn hạ nguồn đập Từ đó, kết luận đập thủy điện đóng góp 4% nguyên nhân gây biến đổi khí hậu • Tăng nguy lũ lụt • Thay đổi dòng chảy ô nhiễm nguồn nước 3.8 Hậu môi trường xã hội Tác động tài chính: Các nhà máy thủy điện thường tốn chi phí vận hành vốn đầu tư cao Nhìn chung, lợi nhuận từ kinh doanh điện cách để HVTH: Hồ Thị Xuân Duyên – K23 21 Tiểu luận môn lượng môi trường hoàn trả lại vốn ban đầu Vì kinh doanh điện bị giảm sút ảnh hưởng đến sống nhà máy Nhiều công trình thuỷ điện lớn nước phát triển xây dựng để kích thích phát triển kinh tế dựa vào nguồn vốn nước Lợi nhuận giảm ảnh hưởng đến khả hoàn trả nợ khó khăn khiến kinh tế suy yếu trầm trọng Thêm vào đó, nguồn điện nước giảm gây khó khăn cho phủ hỗ trợ phát triển kinh tế Tác động công trình thuỷ điện đến tình hình xã hội khu vực xây dựng công trình, trước hết phải di dời dân khỏi khu vực công trình vùng bị ngập nước Tác động tiêu cực thứ hai thay đổi điều kiện khí hậu, sinh thái gây ảnh hưởng đến sức khoẻ hoạt động đời sống nhân dân Ngoài ra, có thay đổi điều kiện tác động công trình thuỷ điện đến môi trường thiên nhiên Quá trình di dời, tái định cư cho người dân sống khu vực công trình thuỷ điện vấn đề phức tạp Để di dời dân, cần phải xây dựng điểm tái định cư thuận tiện cho sinh hoạt, phải xây dựng công trình kỹ thuật, tạo thành tổ hợp công trình văn hoá – xã hội Ngoài ra, dự án công trình thuỷ điện phải xem xét phù hợp với quy định luật pháp hành đền bù giá trị công trình 3.9 Tác động khác: Tác động lên ngành lượng khác: Biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến nguồn cung cầu điện Nhiệt độ không khí cao giảm nhu cầu sưởi ấm mùa đông tăng nhu cầu làm mát mùa hè Các nhà máy nhiệt điện vốn cần đến sông để làm nguội nước vấp phải lỗi vận hành lưu lượng dòng chảy giảm Nước sông biển ấm làm giảm hiệu suất bốc nước, khiến sản phẩm đầu bị giảm phải tiêu tốn nhiều nhiên liệu CÁCH XỬ LÝ, GIẢM THIỂU TÁC HẠI MÔI TRƯỜNG CỦA THỦY ĐIỆN VÀ ĐỀ XUẤT TRONG TƯƠNG LAI 4.1 Cách xử lý giảm thiểu tác hại đến môi trường - Để đối phó với hậu tiêu cực thay đổi vi khí hậu, xuất vùng hạ lưu hồ chứa nước, người ta nghiên cứu xây dựng kết cấu đặc biệt cho công trình lấy nước, cho phép điều hoà chế độ nhiệt nước vùng hạ lưu cách làm HVTH: Hồ Thị Xuân Duyên – K23 22 Tiểu luận môn lượng môi trường tường vây che nước độ sâu khác hồ chứa nước, làm giảm khoảng cách không gian ảnh hưởng nước sông Trong tương lai, kết cấu đặc biệt công trình dẫn nước nóng áp dụng cho công trình thuỷ điện khác - Trong dự án công trình thuỷ điện đại, người ta xem xét toàn biện pháp có liên quan với trình bày phần đặc biệt gọi “Chương trình xã hội xây dựng” Mục tiêu chương trình nhằm giảm nhẹ căng thẳng xã hội, giảm tác động tiêu cực công trình đến đời sống xã hội, cải thiện điều kiện sống cho người dân địa phương - Yêu cầu phải tuân thủ quy định Luật Bảo vệ môi trường làm tăng chi phí chuẩn bị khu vực xây dựng hồ chứa nước Khoản chi phí thông thường chiếm từ 20 đến 50% tổng chi phí cụm công trình thuỷ điện, số công trình đặc biệt, khoản chi phí chiếm tới 70% tổng chi phí Liên quan đến yêu cầu bảo vệ môi trường khai thác công trình thuỷ điện, gần xuất khái niệm “An toàn sinh thái” An toàn sinh thái trạng thái bảo vệ lợi ích sinh thái quan trọng đời sống người, trước hết tạo trạng thái sạch, đảm bảo thuận lợi cho sức khoẻ người môi trường thiên nhiên Nếu xem xét theo tiêu chí này, nhà máy thuỷ điện hồ chứa nước không thải chất độc hại, gây ô nhiễm không khí, mộ số chất thải nhà máy thuỷ điện xả nằm phạm vi cho phép quy định hành Đây điều kiện để nhà máy thuỷ điện tiếp tục phát triển phạm vi toàn giới - Để ngăn ngừa hậu tiêu cực đến ngư trường, dự án thuỷ điện nay, người ta cho áp dụng biện pháp đặc biệt, có biện pháp xây dựng công trình bảo vệ cá, cho cá qua lại tạo lập sở thức ăn cho cá - Các biện pháp giảm tác động đến nguồn lợi đất xây dựng vận hành công trình thuỷ điện bao gồm: + Chia nhỏ kênh xả nước theo mức sử dụng lượng Xây dựng công trình đầu mối nước dân mức thấp trung bình thay cho đầu mối mức nước cao Biện pháp cho phép giảm diện tích ngập nước nhiều lần + Xây dựng hệ thống xả/thoát nước, giảm lưu lượng xử nước, đảm bảo chế độ tối ưu nước - không khí đất tạo tiền đề cho vụ thu hoạch nông sản lượng cao, bảo vệ an toàn đô thị gần công trình HVTH: Hồ Thị Xuân Duyên – K23 23 Tiểu luận môn lượng môi trường 4.2 Đề xuất tương lai thuỷ điện - Vẫn sử dụng dạng lượng cần có sách phát triển phù hợp Mỗi dự án thuỷ điện trước triển khai cần có nghiên cứu toàn diện đặc biệt hưởng đến môi trường, xã hội… - Việc xây dựng sách sử dụng tiềm thủy điện hợp lý kế hoạch chi tiết cẩn trọng đóng vai trò vô quan trọng Việc đầu tư phát triển cho hệ thống thủy điện phân tán - Decentralized Hydro Power (các hệ thống micro pico hydro) cho vùng sâu vùng xa (không có khả kết nối vào lưới điện quốc gia) giải pháp vô hiệu so với việc đầu tư vào xây dựng nhà máy thủy điện lớn tốn với giá phải trả lâu dài môi trường KẾT LUẬN Thuỷ điện có tiềm dồi khắp giới, cụ thể tiềm thủy điện xác định 150 quốc gia, 1/3 có tính khả thi kinh tế cần phát triển, phần lớn tiềm thủy điện cần khai thác tập trung nước phát triển vốn có nhu cầu lớn lượng; Thủy điện trải qua kỷ phát triển, kỹ thuật chín mùi ngày đại, với hiệu suất chuyển đổi lượng ngày cao; Thủy điện đóng vai trò quan trọng việc giảm thiểu khí thải hiệu ứng nhà kính, công trình thủy điện thải khí thải độc hại so với nhà máy điện lượng hóa thạch; Với khả đáp ứng nhu cầu điện cách nhanh chóng, đáng tin cậy, linh hoạt, thủy điện công cụ liên kết vô hữu dụng quan trọng hệ thống điện lưới, thời điểm nhu cầu điện tăng đột ngột nguồn HVTH: Hồ Thị Xuân Duyên – K23 24 Tiểu luận môn lượng môi trường sản xuất điện khác bị dao động Chi phí vận hành thấp tuổi thọ hoạt động cao, so với nhà máy điện dung nhiên liệu hóa thạch Thủy điện thường tích hợp vào dự án đa mục đích, đáp ứng nhu cầu người (tưới tiêu phục vụ nông nghiệp, điều lũ, ngư nghiệp, lưu thông hàng hải, cải thiện môi trường, giải trí ) Nước nguồn lượng tái tạo, không phụ thuộc vào dao động thị trường, thủy điện góp phần củng cố vào an ninh lượng quốc gia Thuỷ điện nguồn lượng quan trọng giới Việt Nam Thủy điện đem lại nguồn lợi kinh tế lớn biết khai thác hợp lý TÀI LIỆU THAM KHẢO HVTH: Hồ Thị Xuân Duyên – K23 25 [...]... tổng HVTH: Hồ Thị Xuân Duyên – K23 16 Tiểu luận môn năng lượng môi trường lượng dung tích trữ nước gần 35 tỷ m3, khai thác được trên 4.500 MW điện, chiếm hơn 40% tổng công suất lắp máy của toàn hệ thống điện quốc gia Dự đoán phân bố cấu trúc năng lượng của Việt Nam vào năm 2020 (Nguồn: Bộ kế hoạch đầu tư) HVTH: Hồ Thị Xuân Duyên – K23 17 Tiểu luận môn năng lượng môi trường Biểu đồ công suất lắp đặt... nhà máy thuỷ điện tích năng HVTH: Hồ Thị Xuân Duyên – K23 13 TW- Tiểu luận môn năng lượng môi trường 2 VẤN ĐỀ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG THỦY ĐIỆN 2.1 Trên thế giới: Trên toàn bề mặt Trái Đất, tổng lượng nước hấp thụ bằng lượng nước quay trở lại khí quyển thông qua quá trình bốc hơi Trên đất liền, lượng hấp thu vượt quá lượng nước bốc hơi Tuy nhiên sự chênh lệch này được bù trừ bởi lượng nước sông (và nước... trình HVTH: Hồ Thị Xuân Duyên – K23 23 Tiểu luận môn năng lượng môi trường 4.2 Đề xuất trong tương lai đối với thuỷ điện - Vẫn sử dụng dạng năng lượng này nhưng cần có chính sách phát triển phù hợp Mỗi một dự án thuỷ điện trước khi được triển khai cần có những nghiên cứu toàn diện đặc biệt là những hưởng đến môi trường, xã hội… - Việc xây dựng chính sách sử dụng tiềm năng thủy điện hợp lý và kế hoạch chi... Energy Council (WEC) vào năm 2001, thủy điện cung cấp 19% (~2.650 TWh/năm) sản lượng điện toàn cầu Theo tính toán của WEC và các dữ liệu khác, tiềm năng thủy điện có tính khả thi kỹ thuật đạt đến 14.400 TWh/năm, HVTH: Hồ Thị Xuân Duyên – K23 14 Tiểu luận môn năng lượng môi trường trong đó 8.000 TWh/năm được xem là hoàn toàn có khả năng khai triển mang lại lợi tức kinh tế Cũng theo số liệu năm 2001 thì tổng... thải độc hại so với các nhà máy điện năng lượng hóa thạch; Với khả năng đáp ứng nhu cầu điện một cách nhanh chóng, đáng tin cậy, và linh hoạt, thủy điện là công cụ liên kết vô cùng hữu dụng và quan trọng trong hệ thống điện lưới, nhất là đối với các thời điểm nhu cầu điện tăng đột ngột trong khi các nguồn HVTH: Hồ Thị Xuân Duyên – K23 24 Tiểu luận môn năng lượng môi trường sản xuất điện khác bị dao... 10,200 MW 93.4 hours 46 TW-hours 22.6 hours 23.6 6,721 MW hours 6,809 MW 4,050 MW TW- 19.1 hours TWTW- TW- Tiểu luận môn năng lượng môi trường 8 9 Iron Gates Romania/Serbia 1970 2,280 MW Aswan Ai Cập 1970 2,100 MW 11.3 hours Các nhà máy trên được xếp hạng theo công suất tối đa Biểu đồ sản lượng tiềm năng tại các châu lục trên thế giới (Nguồn: WEC, 1999) 1.6 Các nước có công suất thuỷ điện lớn trên thế... giảm lượng cá hồi do đường di chuyển lên môi trường sinh sản ở thượng nguồn bị chặn đứt bởi các turbin, dù rằng các đường dẫn cá (fish-ladder) đã được thiết lập tại hầu hết các đập này Cá hồi con cũng là nạn nhân của các turbin thủy điện trên đường di chuyển của chúng về hạ lưu Chính vì những lý do này mà hiện nay người ta đang cố gắng tập HVTH: Hồ Thị Xuân Duyên – K23 20 Tiểu luận môn năng lượng môi. .. trình thuỷ điện đã hoàn tất và đang hoạt động Biểu đồ công suất lắp đặt của các công trình thuỷ điện đang trong giai đoạn xây dựng 3 ẢNH HƯỞNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG 3.1 Tác động đến nguồn lợi đất và hệ sinh thái: HVTH: Hồ Thị Xuân Duyên – K23 18 Tiểu luận môn năng lượng môi trường Khi xây dựng hồ chứa nước và nhà máy thuỷ điện, Nhà nước sẽ phải trưng dụng vùng đất để ngập nước, gia cố bờ chắn sóng, đưa một số.. .Tiểu luận môn năng lượng môi trường Dương của Bắc Mỹ đã làm giảm lượng cá hồi vì chúng ngăn cản đường bơi ngược dòng của cá hồi để đẻ trứng, thậm chí ngay khi đa số các đập đó đã lắp đặt thang lên cho cá Cá hồi non cũng bị ngăn cản khi... Tăng nguy cơ lũ lụt • Thay đổi dòng chảy và ô nhiễm nguồn nước 3.8 Hậu quả đối với môi trường xã hội Tác động về tài chính: Các nhà máy thủy điện thường tốn ít chi phí vận hành nhưng vốn đầu tư cao Nhìn chung, lợi nhuận từ kinh doanh điện là cách duy nhất để HVTH: Hồ Thị Xuân Duyên – K23 21 Tiểu luận môn năng lượng môi trường hoàn trả lại vốn ban đầu Vì vậy nếu kinh doanh điện bị giảm sút sẽ ảnh hưởng