Khi trái đất tiếp tục ấm lên, các thách thức như việc suy giảm nguồn nước hoặc tăng nhu cầu sử dụng năng lượng sẽ ngày càng gia tăng. Nhưng nước và năng lượng có mối liên hệ chặt chẽ với nhau, ví dụ, để sản xuất thêm nước thông qua khử muối từ nước biển hoặc tái chế nước thì phải lựa chọn các quy trình sử dụng nhiều năng lượng hơn.
Vì vậy, trong việc thích ứng với hậu quả của biến đổi khí hậu, làm thế nào chúng ta có thể chắc chắn rằng chúng ta không làm cho các vấn đề trở nên tồi tệ hơn?
Giờ đây, các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley của Bộ Năng lượng (Phòng thí nghiệm Berkeley), Đại học California tại Berkeley (UC Berkeley) và Đại học California tại Santa Barbara (UC Santa Barbara) đã phát triển một nghiên cứu dựa trên khoa học để đánh giá các mối liên hệ phức tạp giữa nước và năng lượng, từ đó đưa ra các lựa chọn để thích ứng với biến đổi khí hậu. Nghiên cứu đó là: “Đánh giá khả năng thích ứng với biến đổi khí hậu và các tác động liên ngành giữa năng lượng và nước” – một nghiên cứu điển hình ở California đã được công bố gần đây trên tạp chí Environmental Research Letters .
Tác giả chính Julia Szinai, thuộc Phòng Khoa học Hệ sinh thái và Khí hậu của Phòng thí nghiệm Berkeley cho biết: “Đã có nhiều phân tích về cách biến đổi khí hậu có thể ảnh hưởng đến các ngành nước và năng lượng riêng biệt, nhưng những nghiên cứu đó thường không xét đến sự tương tác và phản hồi giữa hai bên. Nghiên cứu của chúng tôi phát triển một cách tổng quát xác định cách biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến các hệ thống điện, nước song song này và khả năng thích ứng với các cung, cầu trong tương lai”.
Đồng tác giả Daniel Kammen, giáo sư về lĩnh vực năng lượng và tài nguyên tại UC Berkeley, cho biết: “Trong quá trình phát triển dự án này, Julia đã nỗ lực để tích hợp các tác động và sự tương tác của khí hậu với các lĩnh vực năng lượng và nước. Điều quan trọng để lập kế hoạch cho tương lai của chúng ta trong điều kiện biến đổi khí hậu là nắm bắt – lựa chọn xây dựng cơ sở hạ tầng của chúng ta phụ thuộc lẫn nhau như thế nào”.
Khi áp dụng các điều kiện tại California, nơi mà nguồn nước chủ yếu là băng tuyết tan và phải sử dụng lượng năng lượng đáng kể để vận chuyển nước từ miền bắc đến miền nam của bang, họ phát hiện ra rằng có hai con đường thích ứng có thể xảy ra : một là tiêu tốn nhiều năng lượng; hai là thực sự có thể tiết kiệm cả nước và năng lượng.
Đồng tác giả, nhà khoa học khí hậu Andrew Jones cho biết: “Một trong những điểm quan trọng nhất của nghiên cứu là việc thích ứng hệ thống nguồn nước của chúng ta với biến đổi khí hậu, điều đó có thể làm tăng thêm tình trạng căng thẳng lưới điện hoặc cũng có thể giúp giảm bớt nó. Nếu chúng ta tập trung vào việc điều chỉnh hệ thống nguồn nước bằng cách sử dụng lượng nước lớn chuyển qua các lưu vực, hoặc dùng phương pháp khử muối tiêu tốn nhiều năng lượng, điều đó sẽ khiến vấn đề điện trở nên khó khăn hơn nhiều. Nhưng nếu chúng ta điều chỉnh hệ thống nước bằng cách bảo tồn nước, thì đó là một tình huống đôi bên cùng có lợi và cũng không làm giảm đi năng lượng tự nhiên của nước”. Hiện tại, đáng kinh ngạc là khoảng 19% mức tiêu thụ điện của California dành cho các hoạt động liên quan đến nước, chẳng hạn như xử lý nước, vận chuyển, bơm và sưởi ấm. Ngoài ra, khoảng 15% sản lượng điện trong bang là từ thủy điện. Sự phụ thuộc lẫn nhau như vậy được gọi là mối quan hệ năng lượng nước. Nhà nước đã nhìn thấy một số tác động mà biến đổi khí hậu có thể gây ra đối với các hệ thống năng lượng nước; ví dụ, hạn hán kéo dài và lượng băng tuyết giảm đã dẫn đến mức tiêu thụ điện tăng đột biến, nhu cầu sử dụng nước ngầm tăng lên, thiếu hụt lượng nước cho các công trình thủy điện, phải sản xuất điện bằng cách sử dụng các nhiên liệu hóa thạch bẩn không có lợi cho môi trường.
Sắp tới, các nhà nghiên cứu đã tích hợp dữ liệu qua một số nghiên cứu phân mảnh để ước tính phạm vi tổng thể của tương lai về nước và năng lượng có thể có trong các kịch bản khí hậu khác nhau cho tiểu bang vào cuối thế kỷ này. Phân tích của họ cho thấy tác động trực tiếp lớn nhất của biến đổi khí hậu đối với ngành điện ở California có thể đến từ hai yếu tố: sử dụng điều hòa không khí nhiều hơn và nguồn cung cấp thủy điện giảm. Trong lĩnh vực nước, tác động lớn nhất và không chắc chắn nhất của biến đổi khí hậu chính là nguồn cung cấp nước trong tương lai. Trong trường hợp xấu nhất, nguồn cung cấp nước sẵn có có thể giảm 25% và trong trường hợp tốt nhất có thể tăng 46%. Áp dụng khuôn khổ của họ cho tương lai năng lượng nước của California, họ phát hiện ra rằng, nếu bang thích ứng với tình huống xấu nhất về nước bằng cách chọn các công nghệ sử dụng nhiều năng lượng nhất, thì điều đó có thể dẫn đến sự mất cân bằng năng lượng lớn do khí hậu gây ra (tăng sử dụng điều hòa không khí và giảm khả năng cung cấp thủy điện là những yếu tố biến đổi khí hậu có tác động trực tiếp lớn nhất đến mất cân bằng năng lượng). Jones nói: “Tôi nghĩ đây là nghiên cứu đầu tiên chỉ ra rằng thích ứng của ngành nước có thể có tác động lớn đến ngành điện cũng như tác động trực tiếp của chính biến đổi khí hậu.
Đồng tác giả Ranjit Deshmukh, giáo sư nghiên cứu môi trường tại UC Santa Barbara và là nhà khoa học tại Berkeley Lab, lưu ý: “Trong tương lai, có thể cân bằng giữa ngành điện với ngành nước bằng cách gia tăng sản xuất năng lượng gió và năng lượng mặt trời khi mà ở bang California đang cố gắng đáp ứng được mục tiêu phát thải lượng khí carbon thấp. Ví dụ: nếu có lượng nước dự trữ đầy đủ, thiết bị sử dụng nhiều năng lượng như máy bơm nước hoặc nhà máy khử muối có thể hoạt động trong thời gian có hoặc không có năng lượng mặt trời và năng lượng gió”.
Tiếp theo, Szinai, một sinh viên tốt nghiệp UC Berkeley, cho biết cô có kế hoạch phát triển các mô hình chi tiết của cả hệ thống điện và nước để các nhà nghiên cứu có thể chạy mô phỏng trong các kịch bản thích ứng với biến đổi khí hậu khác nhau, cuối cùng là hỗ trợ các nhà quy hoạch quản lý tài nguyên nước và xây dựng hệ thống lưới điện.
“Nghiên cứu này đã nêu bật lợi ích của việc lập kế hoạch thích ứng phối hợp giữa hai ngành, vì vậy chúng tôi hiện đang liên kết mô hình quản lý tài nguyên nước chi tiết hơn và mô hình quy hoạch điện có thể đưa ra các lộ trình thích ứng để xây dựng cơ sở hạ tầng điện ở Tây Hoa Kỳ”, Szinai nói.
Nguồn: https://www.sciencedaily.com/releases/2021/01/210111094250.htm
