Điện gió không ‘sạch’ như ta tưởng

Sản xuất năng lượng không có “bữa ăn miễn phí”. Hai nhà nghiên cứu Đại học Harvard phát hiện rằng, sự phát triển năng lượng gió với quy mô lớn sẽ làm nóng lên thêm 0,24 độ C nhiệt độ bề mặt, xét trên điều kiện ở nước Mỹ.

“Gió rõ ràng là tốt hơn than trên khía cạnh môi trường, nhưng điều đó không có nghĩa là tác hại của nó có thể bỏ qua”, David Keith, Giáo sư Vật lý Ứng dụng tại Trường Kỹ thuật Ứng dụng và Khoa học Ứng dụng Harvard, cũng đồng thời là tác giả của nhiều bài nghiên cứu nói.

Trong nghiên cứu trước đây, Keith và các đồng tác giả đã mô hình hóa công suất phát điện của các trang trại gió quy mô lớn và kết luận rằng năng lượng gió đã bị đánh giá quá cao vì họ bỏ qua tương tác giữa các tuabin và khí quyển.

Theo David Keith: “Các tác động trực tiếp tới khí hậu của năng lượng gió xảy ra ngay lập tức, trong khi những lợi ích của việc giảm lượng khí thải lại diễn biến chậm.”

Trong nghiên cứu năm 2013, Keith đã mô tả cách mỗi tuabin gió tạo ra một "bóng gió" (wind shadow) đằng sau nó, nơi không khí bị cản lại bởi các lưỡi tuabin. Các trang trại gió quy mô thương mại ngày nay đã cẩn thận sắp xếp tuabin để giảm tác động của các “bóng gió” này, nhưng theo đà mở rộng các trang trại gió do nhu cầu về điện gió phát sinh, các tương tác và tác động khí hậu liên quan là không thể tránh khỏi.

Sử dụng bộ dữ liệu này, kết hợp với nhiều cơ sở dữ liệu khác của chính phủ Mỹ, Keith và đồng nghiệp Lee Miller đã có thể định lượng mật độ năng lượng của 411 các trang trại gió và 1.150 nhà máy quang điện mặt trời hoạt động ở Mỹ trong năm 2016.

"Đối với điện gió, chúng tôi thấy rằng mật độ năng lượng trung bình - có nghĩa là tốc độ phát năng lượng chia cho diện tích bao quanh của nhà máy gió - thấp hơn 100 lần so với ước tính của một số chuyên gia năng lượng hàng đầu", Miller nói.

“Hầu hết các ước tính này đều bỏ qua việc xem xét tương tác giữa tuabin với khí quyển. Đối với một tuabin gió bị cô lập, các tương tác là không đáng kể, nhưng một khi quy mô trang trại tăng lên, những tương tác này bắt đầu có ảnh hưởng lớn hơn.”

Đối với năng lượng mặt trời, mật độ công suất trung bình (tính bằng watt trên mét vuông) cao gấp 10 lần so với năng lượng gió, nhưng cũng thấp hơn nhiều so với ước tính của các chuyên gia năng lượng hàng đầu.

Nghiên cứu này cho thấy rằng các trang trại gió không chỉ đòi hỏi nhiều diện tích đất hơn để đạt được các mục tiêu năng lượng tái tạo được đề xuất mà còn trở thành một phần của hệ thống khí hậu (đối với các trang trại quy mô lớn.) Câu hỏi ở đây: quy mô như thế nào được cho là lớn để ảnh hưởng đến khí hậu?

Theo David Keith: “Trong vòng 10 năm tới, năng lượng gió nhiều khả năng sẽ có tác động đến khí hậu nhiều hơn than đá hoặc khí đốt. Nhưng nếu xem xét qua 1.000 năm tới, năng lượng gió chắc chắn có ít tác động tới khí hậu hơn nhiều.”

Để ước tính tác động của năng lượng gió, Keith và Miller đã thiết lập một đường cơ sở cho khí hậu Mĩ giai đoạn 2012-2014 bằng cách sử dụng một mô hình dự báo thời tiết tiêu chuẩn. Sau đó, họ bao phủ một phần ba lục địa Mĩ với đủ tuabin gió để đáp ứng nhu cầu điện ngày nay của Hoa Kỳ.

Các nhà nghiên cứu nhận thấy kịch bản này sẽ làm tăng nhiệt độ bề mặt của lục địa Hoa Kỳ lên 0,24 độ C, với những thay đổi lớn nhất xảy ra vào ban đêm khi nhiệt độ bề mặt tăng lên đến 1,5 độ. Sự nóng lên này là kết quả của việc các tuabin gió chủ động hoà trộn không khí gần mặt đất và trên cao cộng hưởng với chuyển động của khí quyển.

Các nhà nghiên cứu Harvard nhận thấy rằng ảnh hưởng của hiện tượng ấm lên đến từ các tuabin gió thực sự lớn hơn ảnh hưởng của việc giảm phát thải.

"Những nghiên cứu trên không nhằm mục đích phê phán năng lượng gió", David Keith nói. “Những nghiên cứu này đóng vai trò là bước đầu tiên trong việc đánh giá nghiêm túc hơn những tác động của năng lượng gió. Tôi hi vọng nghiên cứu này đánh dấu một bước ngoặt mà tác động khí hậu của gió bắt đầu được quan tâm và đánh giá trong các quyết định chiến lược về mặt năng lượng.”

Hiệp (Theo News.harvard)