Hạn hán đang đe dọa năng lượng thủy điện ở Miền Tây Nam Hoa Kỳ

Tin tức về Hồ Powell, một hồ chứa trên biên giới của Arizona và Utah, đang từ từ khô cạn và lan rộng khắp nơi. Đằng sau Đập Glen Canyon công suất 1.320 megawatt và nhà máy điện, Hồ Powell đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp điện cho khoảng 3 triệu khách hàng ở Arizona, Colorado, New Mexico, Utah và Wyoming.
Nhưng trong năm nay, hồ chứa đã giảm xuống mức thấp lịch sử, do điều kiện hạn hán liên tục trong khu vực, mà ít nhất một phần được cho là do biến đổi khí hậu. Nếu tình hình tiếp tục trở nên tồi tệ, đập có thể ngừng sản xuất điện và vấn đề này không chỉ đơn thuần là ở Miền Tây Nam Hoa Kỳ.
Sông Colorado, một nguồn lớn cho nhiều con đập và nhà máy điện quan trọng trong khu vực, đã phải chịu đựng hạn hán trong 22 năm qua - một số nghiên cứu cho biết đó là loại hạn hán tồi tệ nhất mà khu vực này từng chứng kiến trong 1.200 năm. Ngoài ra, theo Máy theo dõi Hạn hán Hoa Kỳ, tính đến ngày 29 tháng 3, 88,75% miền Tây Hoa Kỳ đang trải qua hạn hán trung bình hoặc nghiêm trọng. Theo các nhân viên tại Cục Điều tiết nước Hoa Kỳ, các con đập khác ở phần đất khô cằn này của đất nước cũng đang gặp các hiệu ứng tương tự - mặc dù các quan chức cũng lưu ý rằng mỗi trường hợp là khác nhau.
Theo Becki Bryant, viên chức phụ trách công việc công chúng tại Lưu vực Colorado Thượng của Cục Điều tiết nước Hoa Kỳ, có hai yếu tố chính ảnh hưởng đến sản xuất năng lượng thủy điện. Thứ nhất là lượng nước đi qua các máy phát điện của đập. Thứ hai là độ sâu của lượng nước cung cấp cho các đập. Các hồ nước sâu hơn có lực lượng mạnh mẽ hơn trong việc đẩy nước qua và quay các tuabin của máy phát điện.
Hồ Powell và Đập Glen Canyon tạo thành một trường hợp cực đoan ở Mỹ. Mực nước tối thiểu của đập (MPP) - điểm mà năng lượng thủy điện không thể được sản xuất tại đập - là khoảng 1.064 mét. Hiện nay, nó đang ở mức 1.075 mét. Dự đoán cho thấy có 23 đến 27% khả năng đạt đến MPP mỗi năm từ 2023 đến 2026, theo Bryant. Các phần khác của Lưu vực sông Colorado, nơi có một số con đập khác, cũng đang bị ảnh hưởng bởi hạn hán. Hạn hán kéo dài 22 năm đã làm giảm lượng năng lượng sản xuất trong khu vực này đi 13,1% so với sản xuất năng lượng hàng năm trung bình trong 12 năm trước đó (từ 1988 đến 1999). “Dự đoán tác động thực sự sau năm 2023 là khó khăn, nhưng xu hướng này dự kiến sẽ tiếp tục,” Bryant nói.
Trong tin tức không gây sốc cho bất kỳ ai trong tiểu bang, California cũng khô. Tuy nhiên, bản chất của California - nơi có nhiều hoạt động thủy điện - khá khác biệt so với Arizona, theo Steven Melavic, trưởng nhóm vận hành năng lượng với Dự án Thung lũng Trung ương của Cục Điều tiết nước Hoa Kỳ. Cary Fox, trưởng nhóm với Cục Điều tiết nước Hoa Kỳ, cho biết nếu hồ chứa của Nhà máy điện Shasta đầy đủ nước, nó sẽ là nhà máy sản xuất 710 megawatt. Hiện tại, lượng nước trong hồ chứa của nó thấp đến mức dự kiến sản lượng thấp khoảng 380 megawatt vào cuối mùa thu.
Tuy nhiên, các hồ chứa của California có thể nhanh chóng được bổ sung lại, nhờ các trận bão ẩm từ Đại Tây Dương. "Các hồ chứa có thể phục hồi nhanh chóng. Đó là một động lực khác nhau," Melavic nói với Ars.
Nhưng Fox lưu ý rằng các hồ chứa thực sự chỉ có mùa đông và mùa thu để được bổ sung lại bằng lượng mưa tuyết. “Nếu không mưa hoặc tuyết vào mùa đông, thì đó là hết. Chúng ta có một mùa duy nhất... Năm nay, điều đó không xảy ra,” Fox nói.
Melavic nói thêm rằng trong thập kỷ qua, California đã có nhiều năm khô hơn là ẩm. Khó nói điều gì sẽ xảy ra với hồ chứa và đập của tiểu bang này trong tương lai, nhưng ít nhất trong năm nay, không ai mong đợi điều tốt hơn cho tiểu bang. “Các chỉ số trung bình đã không ủng hộ chúng ta trong 10 năm qua - khá khô,” Melavic nói.
Đập Hoover, một công trình đánh dấu của Hoa Kỳ ở biên giới giữa Arizona và Nevada, cũng không hoạt động hiệu quả. Nevada, giống như các khu vực khác của Miền Tây Nam nước Mỹ, đang chịu đựng nạn hạn hán. Đến tháng Hai, Hồ Mead, cung cấp nước cho đập, đang ở độ cao 325 mét. Theo Cục Điều tiết nước Hoa Kỳ, dự kiến đập sẽ ngừng sản xuất điện ở mức khoảng 289,56 mét.
Công suất bình thường của Đập Hoover là 2.074 megawatt, theo một email từ Cục Điều tiết nước Hoa Kỳ. Đến tuần trước, nó đang ở mức khoảng 1.500 megawatt - giảm khoảng 25%. Một năm bình thường cho đập sẽ sản xuất 4,5 tỷ kilowatt-giờ. Năm ngoái, sản xuất giảm 22% xuống còn 3,5 tỷ kilowatt-giờ, theo Cục Điều tiết nước Hoa Kỳ nói.
Dominique Bain là cộng tác viên chính của một bài báo năm 2018 về tác động của hạn hán và biến đổi khí hậu đối với thủy điện ở Miền Tây Nam nước Mỹ. (Cô viết nó khi là sinh viên tiến sĩ tại Trường Khoa học Trái đất và Bền vững Môi trường của Đại học Bắc Arizona.)
Bài báo sử dụng mô hình hóa và dữ liệu của Hội đồng Điện lực Miền Tây để trả lời một câu hỏi: Nếu Miền Tây Nam mất Hồ Mead và Hồ Powell, sản xuất điện sẽ như thế nào? Nghiên cứu dựa trên những gì chúng ta biết vào năm 2016 và 2017, nhưng Bain lưu ý rằng có một số thay đổi kể từ đó. Một số nhà máy than đá đã nghỉ hưu, khí tự nhiên rẻ hơn dự kiến, và có nhiều nguồn năng lượng mặt trời hơn. Ngoài ra, công nghệ pin không phát triển nhiều như dự kiến.
Dù sao, nếu Hoa Kỳ mất Hồ Mead và Hồ Powell, Miền Tây Nam vẫn sẽ có điện, nhưng sẽ có sự đánh đổi, Bain nói. Một điều thủy điện làm rất tốt là ổn định các hình thức sản xuất điện khác phụ thuộc vào các yếu tố bên ngoài - năng lượng mặt trời chỉ hoạt động khi trời sáng; gió chỉ hoạt động khi có gió.
Ví dụ, Đập Hoover thường được sử dụng để cân bằng các hoạt động năng lượng mặt trời lớn ở California và Arizona. Khi mặt trời cao vào ban ngày và tải trọng tương đối thấp, Hoover không sản xuất nhiều điện. Nhưng khi mặt trời bắt đầu lặn và tải trọng tăng khi mọi người trở về nhà, xem TV và chuẩn bị bữa tối, năng lượng mặt trời không cung cấp nhiều điện, và đập sản xuất nhiều hơn. Điều này sẽ mất đi với Hồ Mead.
Theo Bain, có một số điều có thể được thực hiện để bù đắp cho sự giảm sức mạnh thủy điện. Khí tự nhiên có thể giúp điền vào những khoảng trống, mặc dù điều này đi kèm với những vấn đề rõ ràng. Cô nói rằng, ít nhất với Đập Hoover, việc lắp ráp hệ thống lưu trữ thủy điện bơm có thể hoạt động. Điều này sẽ liên quan đến việc sử dụng năng lượng mặt trời (thường có thể được sản xuất với số lượng lớn) vào ban ngày để đưa nước ở dưới đáy đập lên đỉnh để chạy qua đó một lần nữa. Điều này tuy sử dụng năng lượng và có thể dẫn đến mất nước do bay hơi, nhưng nó có nghĩa là nước có thể được tái sử dụng để sử dụng sau vào những thời điểm sau khi năng lượng mặt trời không hoạt động ở đỉnh cao nhất.
Một lựa chọn khác sẽ là đầu tư nhiều hơn vào việc phát triển pin lưu trữ tiện ích tốt hơn, có thể lưu trữ điện mà đập tạo ra để sử dụng sau này. Bain lưu ý rằng vào năm 2012 đến 2014, pin lưu trữ cấp lưới được dự kiến sẽ là một điều quan trọng, nhưng chúng vẫn chưa xuất hiện, mặc dù đã có nỗ lực. Bain thêm rằng pin thường có tuổi thọ hạn chế, 10 năm hoặc ít hơn, và chúng thường rất nhỏ. Có khả năng rằng trong tương lai, chúng ta sẽ có bộ nhớ pin tốt hơn, nhưng hiện tại, “Chúng ta vẫn chưa thấy điều đó,” Bain nói với Ars.
Theo Bryant tại USBR, đã có nhiều biện pháp được thực hiện trong Lưu vực Sông Colorado. Mặc dù nhiều trong số đó là phần của việc bảo dưỡng và sửa chữa thường xuyên, nhưng một số được thực hiện trực tiếp để đáp ứng với hạn hán. Tại Đập Glen Canyon, bộ truyền động của turbine (phần của máy tạo điện bằng cách quay với sự chuyển động của nước) đã trải qua một bản cập nhật thiết kế để làm cho chúng hiệu quả hơn, ví dụ. USBR cũng tiếp tục theo dõi hệ thống sông.
“Bảo vệ độ cao của Hồ Mead và Hồ Powell vẫn là ưu tiên hàng đầu trong khi làm việc một cách hợp tác với các Bang lưu vực và các nhà quản lý nước để tìm giải pháp bảo vệ sức sống của Sông Colorado,” Bryant nói.
Câu chuyện này ban đầu xuất hiện trên Ars Technica.
- 📩 Tin tức mới nhất về công nghệ, khoa học và nhiều hơn nữa: Nhận bản tin của chúng tôi!
- Giống như GPT-3 nhưng dành cho mã code—vui vẻ, nhanh chóng và đầy nhược điểm
- Bạn (và hành tinh) thực sự cần một bơm nhiệt
- Một khóa học trực tuyến có thể giúp Big Tech tìm thấy linh hồn của mình?
- Những người sửa chữa iPod mang lại sự sống mới cho máy nghe nhạc
- NFT không hoạt động như bạn có thể nghĩ
- 👁️ Khám phá Trí tuệ Nhân tạo như chưa bao giờ có với cơ sở dữ liệu mới của chúng tôi
- 🏃🏽♀️ Muốn có các công cụ tốt nhất để khỏe mạnh? Xem xét sự lựa chọn của nhóm Gear của chúng tôi về các thiết bị theo dõi sức khỏe tốt nhất, trang thiết bị chạy bộ (bao gồm giày và tất), và tai nghe tốt nhất
