Sử dụng năng lượng tái tạo hiện nay đang trở thành một xu thế trên toàn cầu bởi những hiệu quả thu được như thân thiện với môi trường, có tính bền vững cao, vô tận về trữ lượng,… Bạn có thể ứng dụng nhiều loại năng lượng tái tạo vào cuộc sống như năng lượng mặt trời, năng lượng gió, thủy điện, sinh khối,…

Với bài viết này, chúng ta hãy cùng nhau tìm hiểu về năng lượng thủy điện – nguồn năng lượng được đánh giá có thể là nguồn năng lượng tái tạo rẻ nhất và đáng tin cậy nhất tuy nhiên chưa đạt được hết giới hạn khai thác ở Việt Nam nói riêng và trên thế giới nói chung.

1. Năng lượng thủy điện là gì?

Năng lượng thủy điện, còn được gọi thủy điện hoặc thủy năng, là một dạng năng lượng khai thác sức mạnh của nước trong chuyển động, chẳng hạn như nước chảy qua thác, để tạo ra điện.

Con người đã sử dụng lực lượng này trong nhiều thiên niên kỷ. Hơn hai nghìn năm trước, người dân ở Hy Lạp đã sử dụng nước chảy để quay bánh xe của nhà máy xay lúa mì thành bột. Vào đầu thế kỷ 21, thủy điện là dạng năng lượng tái tạo được sử dụng rộng rãi nhất; vào năm 2019, nó chiếm hơn 18% tổng công suất phát điện của thế giới.

Thủy điện mang lại tiềm năng đáng kể trong việc giảm phát thải carbon, vì lượng phát thải khí nhà kính (GHG) nói chung là rất thấp, thường dưới 1% lượng phát thải từ các nhà máy điện than. Thủy điện có thể cung cấp cả dịch vụ quản lý năng lượng và nước, đồng thời cũng giúp hỗ trợ các nguồn năng lượng tái tạo biến đổi khác như gió và mặt trời, bằng cách cung cấp các dịch vụ lưu trữ và cân bằng tải.

2. Nguyên lý hoạt động của thủy điện

Các nhà máy thủy điện biến sự chênh lệch tiềm năng của nước thành điện năng bằng cách chuyển nó giữa hai điểm ở độ cao khác nhau.

Để làm được điều này, một dòng nước bị ép qua một mạch thủy lực nối hai điểm ở các độ cao khác nhau gọi là mớn nước, trong đó nước tăng tốc độ khi thế năng được chuyển hóa một phần thành động năng. Tua bin biến động năng này thành cơ năng, sau đó máy phát điện biến thành điện năng.

Cuối cùng, dòng nước rời tuabin và được xả trở lại sông, hầu như không có tốc độ và với thế năng tương ứng với độ cao của cửa xả.

3. ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA NĂNG LƯỢNG THỦY ĐIỆN

3.1. Ưu điểm
- Nguồn tài nguyên này đến từ nước mưa và tốt hơn hết là nước được sử dụng trong quá trình này có thể được tái sử dụng
- Nhiên liệu không bị đốt cháy nên có thể giúp giảm ô nhiễm môi trường
- Các công trình thủy điện có thời gian sử dụng lâu dài
- Là nguồn năng lượng có tính bền vững khi giúp giảm phát thải khí nhà kính
- Hạn chế được giá thành nhiên liệu cũng như chi phí thuê nhân công
- Tính linh động cao: Nguồn thủy điện có thể đáp ứng nhu cầu thời gian cao điểm bằng cách sử dụng linh hoạt nước trong các hồ chứa
- Các hồ chứa đặc biệt hữu ích để kiểm soát dòng chảy của các con sông để ngăn chặn lũ lụt nguy hiểm
- Chi phí vận hành thấp so với chi phí lắp đặt
- Các nhà máy linh hoạt này là nguồn bổ sung và dự phòng cần thiết cho các công nghệ phát điện tái tạo gián đoạn khác như năng lượng mặt trời quang điện và năng lượng gió.
- Với khu vực các nhà máy thủy điện, có rất nhiều cơ hội để phát triển các hoạt động giải trí ngoài trời: chèo thuyền, câu cá, trượt nước, bơi, câu cá, chèo thuyền, trượt nước,… hay các hoạt động văn hóa và giáo dục, leo đồi, cắm trại,…
- Là một trong những nguồn năng lượng hiệu quả nhất trên thế giới. Xem xét rằng điện mặt trời chỉ đạt hiệu suất tối đa 30-36%, điện gió chỉ hiệu quả 25-45% và điện than chỉ đạt hiệu suất 33-40%. Tất cả các phương pháp này đều nhạt nhòa so với năng lượng thủy điện, có hiệu quả chuyển đổi nước thành điện lên đến 90%.
3.2. Nhược điểm
- Chi phí đầu tư cao
- Phụ thuộc thủy văn (lượng mưa)
- Gây ngập lụt đất và môi trường sống của động vật hoang dã, mất hoặc thay đổi môi trường sống của cá
- Gây ra những quan ngại về độ an toàn của đập thủy điện:
- Người dân sống dọc theo các khu vực trũng thấp thường gặp nguy cơ lũ lụt vì các khu vực này có thể bị cuốn trôi khi nước được xả hết sức từ đập
- Làm thay đổi chất lượng nước hồ chứa và suối
- Làm thay đổi cảnh quan thiên nhiên
- Nhấn chìm rừng đầu nguồn
- Làm cạn kiệt dòng chảy, từ đó xảy ra xâm thực, ảnh hưởng lớn đến đời sống sản xuất và sinh hoạt do nước biển dâng cao
- Khiến nhiều bờ sông suy yếu và sụt đáy sông do ngăn dòng trầm tích chảy xuống hạ lưu
- Nhiều hồ chứa chỉ tập trung vào yếu tố sản lượng dẫn đến việc tích trữ nước dùng cho mục đích phát điện do 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,…Việc xây dựng các con đập quy mô lớn có thể góp phần gây ra thiệt hại địa chất nghiêm trọng.

4. Vai trò của thủy điện đối với môi trường, xã hội
4.1. Tác động về môi trường
Các nhà máy thủy điện không thải các khí độc hại,(chủ yếu từ các hồ trữ),không thải ra các khí ô nhiễm bắt nguồn từ việc đốt nhiên liệu như ở các nhà máy nhiệt điện, các chất khí độc hại khác như SO2, NO­2 mà chỉ thải ra một lượng rất nhỏ các khí CO2 và metan. Tuy nhiên, thủy điện đem đến một số tác động tiêu cực khác cho môi trường như:

- Các con đập cần có hồ chứa. Trên thực tế, chúng biến đổi hệ sinh thái sông thành hệ sinh thái hồ, đồng thời ăn mòn những vùng đất rộng lớn. Hơn nữa, chúng ngăn chặn sự di cư của cá, chẳng hạn như cá hồi ở Tây Bắc Thái Bình Dương. Chúng cũng ngăn cản sự di chuyển xuống dòng của phù sa, vốn thường giàu chất dinh dưỡng.
- Việc xây dựng và vận hành các cơ sở như vậy có thể có tác động nghiêm trọng đến các hệ sinh thái biển và ven biển, nghề cá, và những thứ tương tự. Chúng có thể làm xáo trộn phù sa dưới đáy đại dương, gây ra những hậu quả khôn lường. Hơn nữa, họ có thể chuyển đổi các khu vực tự nhiên đẹp đẽ thành lỗ chân lông.
- Một nhược điểm tiềm ẩn khác đối với các đập thủy điện – hoặc bất kỳ dự án năng lượng nước nào – liên quan đến quyền sở hữu. Các con sông thường chảy qua nhiều quốc gia. Điều này sẽ cung cấp cho một quốc gia thượng nguồn động cơ để chặn dòng chảy của con sông, từ chối nguồn nước và sức mạnh cho các quốc gia thượng nguồn. Kết quả có thể là xung đột khu vực nghiêm trọng.

4.2. Tác động về xã hội
- Nảy sinh những vấn đề vấn đề di dời dân cư trong vùng xây dựng bể chứa cũng như chuyển hóa đất sử dụng trong khu vực khai triển thủy điện.
- Yêu cầu việc tái định cư cho người dân sống trong khu vực quy hoạch hồ nước: đây không đơn giản là vấn đề tài chính mà còn liên quan đến các vấn đề như các địa điểm gắn liền với các tín ngưỡng, truyền thống tôn giáo, di tích lịch sử,…
5. Tình hình khai thác thủy điện ở Việt Nam
Việt Nam là nước có tiềm năng lớn về thủy điện: Đất nước ta có nguồn tài nguyên thủy năng tương đối lớn do điều kiện địa hình và khí hậu Việt Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, nóng ẩm mưa nhiều. Sở hữu 2860 sông ngòi lớn nhở trên khắp lãnh thổ với hai hệ thống sông lớn nhất là sông Cửu Long ở Nam Bộ và sông Hồng ở Bắc Bộ. Nguồn thế năng to lớn do chênh lệch địa hình dài từ Bắc vào Nam với bờ biển hơn 3400 km cùng với sự thay đổi cao độ từ hơn 3100m cho đến độ cao mặt biển.

Theo nghiên cứu đánh giá, Việt Nam có thể khai thác được nguồn công suất thủy điện vào khoảng 25.000 – 26.000 MW, tương ứng với khoảng 90 -100 tỷ kWh điện năng. Trên thực tế, tiềm năng về công suất thủy điện có thể khai thác còn nhiều hơn với ước tính từ 30.000 MW đến 38.000 MW.

Đến năm 2018, đã có tổng số 80 dự án thủy điện lớn và thủy điện vừa vào vận hành với tổng công suất lắp máy là 15.999 MW. 

Có thể thấy rằng, năng lượng thủy điện đã, đang và sẽ là một nguồn năng lượng tái tạo phát triển nhanh, tác động mạnh đến môi trường, kinh tế, xã hội. Mong rằng, bài viết trên đã cung cấp cho bạn một cái nhìn tổng quan cũng như những thông tin hữu ích về một nguồn năng lượng tái tạo xanh – năng lượng thủy điện.