Tiểu luận về thủy điện và môi trường

I.2 Ưu điểm và các tác động tiêu cực của thủy điện đến môi trường I.2.a Ưu điểm Lợi ích lớn nhất của thuỷ điện là giá thành nhiên liệu, đây là một nguồn năng lượng tái tạo được tính bền

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

KHOA MÔI TRƯỜNG

BÁO CÁO TIỂU LUẬN

TÌM HIỂU THỦY ĐIỆN VÀ CÁC VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG LIÊN QUAN

Nhóm Cao học Quản lý môi trường K19:

BÙI THỊ TÂM PHƯƠNG HOÀNG TRƯỜNG GIANG NGUYỄN THỊ BÍCH THỦY NGUYỄN HỮU TÂM

TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12– 2009

MỤC LỤC

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ THỦY ĐIỆN

I.1 Giới thiệu 3

I.2 Ưu điểm và tác động tiêu cực của thủy điện 4

I.2.a Ưu điểm 4

I.2.b Các tác động tiêu cực của thủy điện đến môi trường 5

CHƯƠNG II: TIỀM NĂNG VÀ VAI TRÒ CỦA THỦY ĐIỆN I.1 Tiềm năng của thủy điện trên thế giới và ở Việt Nam: 10

I.2 Vai trò của thủy điện trong cơ cấu năng lượng quốc gia 11

CHƯƠNG III: CÁC VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG LIÊN QUAN ĐẾN TÁC ĐỘNG CỦA THỦY ĐIỆN Ở VIỆT NAM 14

Kết luận 16

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THỦY ĐIỆN

I.1 Giới thiệu về thủy điện

Thủy năng (hydropower) là nhóm năng lượng gồm thủy điện và các loại hình tương lai như điện thẩm thấu, điện thủy triều, điện sóng, thủy nhiệt Trong đó, thủy điện có thể được xem là một trong những phương pháp sản xuất điện cổ xưa nhất: tận dụng dòng nước chuyển động để sản xuất điện

Khả năng sản xuất năng lượng này phụ thuộc vào thể tích và độ cao mà nước chảy (áp lực của luồng nước) Xây dựng đằng sau một con đập cao, nước có tiềm năng tích lũy năng lượng lớn Năng lượng này biến thành năng lượng cơ khí khi nước ồ ạt đổ xuống cửa cống và đập vào cánh tuabin Sự quay vòng của tuabin làm quay nam châm điện sản sinh ra dòng điện ở các cuộn dây tĩnh (nguyên lý cảm ứng từ) Cuối cùng, dòng điện đi qua một máy biến áp để truyền tải trên các đường dây điện lực

Các thành phần của một công trình thủy điện bao gồm:

1 Đập- hồ chứa

2 Cửa lấy nước

3 Bể lắng cát

4 Các đường dẫn nước

5 Đường ống áp lực

6 Tuốc-bin

7 Cửa xả đáy

8 Các tháp điều áp

9 Trạm biến áp -truyền tải

Hình 1: Các thành phần của nhà máy thủy điện

Hình 2: Cấu tạo của máy phát điện trong nhà máy thủy điện

I.2 Ưu điểm và các tác động tiêu cực của thủy điện đến môi trường

I.2.a Ưu điểm

Lợi ích lớn nhất của thuỷ điện là giá thành nhiên liệu, đây là một nguồn

năng lượng tái tạo được (tính bền vững): những trận mưa rào làm hồi phục lượng

nước trong hồ chứa, vì vậy không bao giờ sợ cạn kiệt Các nhà máy thuỷ điện không phải chịu cảnh tăng giá của nhiên liệu hóa thạch như dầu mỏ, khí thiên nhiên hay than đá, và không cần phải nhập nhiên liệu Các nhà máy thuỷ điện cũng có tuổi thọ lớn hơn các nhà máy nhiệt điện, một số nhà máy thuỷ điện đang hoạt động hiện nay đã được xây dựng từ 50 đến 100 năm trước Chi phí nhân công cũng thấp bởi vì các nhà máy này được tự động hoá cao và có ít người làm việc tại chỗ khi vận hành thông thường Ở Mỹ, giá thành sản xuất thủy điện là 0,85 cent/kWh, bằng 50% giá điện hạt nhân, 40% giá điện nhiên liệu hóa thạch và 25% giá điện khí tự nhiên

Do không sử dụng nhiên liệu hóa thạch, các nhà máy thủy điện không phát thải ra các chất khí, chất rắn gây ô nhiễm môi trường, không tiêu thụ ôxygen, không phát sinh nhiệt, không thải ra các khí gây hiệu ứng nhà kính Do đó, có thể coi đây

là dạng năng lượng sạch.

Những hồ chứa dung tích lớn được xây dựng cùng với các nhà máy thuỷ điện

sẽ tích nước vào các tháng mùa mưa để có thể dùng để phát điện trong mùa khô

Như vậy, thủy điện giúp đồng bằng hạ du chống lũ về mùa mưa và hạn hán vào

mùa khô; cải thiện dòng chảy kiệt và xâm nhập mặn.

Các nhà máy thuỷ điện hồ chứa bằng bơm hiện là công cụ đáng chú ý nhất

để tích trữ năng lượng về tính hữu dụng, cho phép phát điện ở mức thấp vào giờ

thấp điểm (điều này xảy ra bởi vì các nhà máy nhiệt điện không thể dừng lại hoàn

toàn hàng ngày) để tích nước sau đó cho chảy ra để phát điện vào giờ cao điểm hàng ngày Việc vận hành cách nhà máy thuỷ điện hồ chứa bằng bơm cải thiện hệ

số tải điện của hệ thống phát điện

Những hồ chứa được xây dựng cùng với các nhà máy thuỷ điện thường là những địa điểm thư giãn tuyệt vời cho các môn thể thao nước, nuôi trồng thủy sản

và trở thành điểm thu hút khách du lịch, tạo nguồn thu hữu ích trong việc điều hành đập

I.2.b Các tác động tiêu cực của thủy điện đến môi trường

Việc xây dựng các hồ chứa làm mất đi một diện tích lớn đất đai và thông thường có cả đất rừng Theo tính toán, để có 1 MW điện phải mất ít nhất 7,5 – 10 ha rừng Những nhà môi trường đã bày tỏ lo ngại rằng các dự án nhà máy thuỷ điện

lớn có thể làm thay đổi dòng chảy về cả số lượng và chất lượng, phá vỡ sự cân

bằng của hệ sinh thái xung quanh Thứ nhất, các nghiên cứu đã cho thấy rằng đập

sẽ ngăn cản những con đường di cư của loài cá, biến những đoạn sông nước chảy xiết thành những cái ao tù đọng và gây nguy hiểm cho các khu vực cá đẻ và ấp trứng Điển hình các đập nước dọc theo bờ biển Đại Tây Dương và Thái Bình 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 chúng bơi ra biển bởi vì chúng phải chui qua các tuốc-bin Điều này dẫn tới việc một số vùng phải chuyển cá hồi con xuôi dòng ở một số khoảng thời gian trong năm Các thiết kế tuốc-bin và các nhà máy thuỷ điện có lợi cho sự cân bằng sinh thái vẫn còn đang được nghiên cứu

Thứ hai, các tua-bin thường mở không liên tục, có thể quan sát thấy sự thay đổi nhanh chóng và bất thường của dòng chảy làm mực nước sông dâng lên hoặc hạ xuống rất nhanh, đặc biệt là vùng hạ lưu ngay sát nhà máy Điều này có thể gây thiệt hại về người và của cho khu vực dưới chân đập

Cuối cùng, nước chảy ra từ tuốc-bin lạnh hơn nước trước khi chảy vào đập, điều này có thể làm thay đổi số lượng cân bằng của hệ động vật, gồm cả việc gây hại tới một số loài

Do lượng phù sa bị giữ lại trong lòng hồ, nước sau khi ra khỏi tuốc-bin thường chứa rất ít phù sa làm giảm độ phì nhiêu đối với vùng đồng bằng Phù sa cho phép sự hình thành bờ sông, châu thổ, phù sa, hồ, đê tự nhiên, đường bờ biển

Ngoài ra, điều này cùng việc thay đổi lưu lượng có thể gây ra tình trạng sạt lở bờ

sông và thay đổi hình thái lòng sông, nhất là vùng cửa sông Đáy sông bị tụt xuống

kéo theo mực nước ngầm dọc sông xuống thấp

Trên thực tế, việc sử dụng nước tích trữ thỉnh thoảng khá phức tạp bởi vì yêu cầu tưới tiêu có thể xảy ra không trùng với thời điểm yêu cầu điện lên mức cao nhất Trong mùa cạn, nhiều hồ chứa thuỷ điện tăng cường việc tích nước để dự trữ

phát điện, nên giảm lượng nước xả xuống hạ lưu, gây xâm nhập mặn sâu và thiếu

nước tưới Ngoài ra, các nhà máy thuỷ điện hiện nay đều vận hành phát điện hàng ngày theo chế độ phù đỉnh Trong đó, để tạo ra hiệu quả sản xuất điện năng cao nhất nên vào ban đêm, lượng nước qua tuốc bin xả xuống hạ lưu giảm đến mức tối thiểu,

hoặc có khi ngừng hẳn

Một số dự án thuỷ điện cũng sử dụng các kênh, thường để đổi hướng dòng sông tới độ dốc nhỏ hơn nhằm tăng áp suất có được, trong một số trường hợp, toàn

bộ dòng sông có thể bị đổi hướng để trơ lại lòng sông cạn Bên cạnh đó, nhiều

công trình thuỷ điện dùng đường ống áp lực để dẫn nước từ hồ chứa đến nhà máy thuỷ điện bố trí ở cao trình thấp để tạo đầu nước lớn, nâng cao hiệu quả phát điện, nên đoạn sông từ đập đến nhà máy không có nước trở thành một đoạn sông chết có chiều dài từ vài km đến hàng chục km ngay sau tuyến đập chính

Việc thu dọn lòng hồ trước khi tích nước lần đầu nếu không tốt sẽ ô nhiễm nước hồ do quá trình phân huỷ thực vật trong lòng hồ Các hồ chứa của các nhà máy

thuỷ điện ở các vùng nhiệt đới có thể sản sinh ra một lượng lớn khí metan và

carbon dioxid Điều này bởi vì các xác thực vật mới bị lũ quét và các vùng tái bị lũ

bị tràn ngập nước, mục nát trong một môi trường kỵ khí và tạo thành methan, một khí gây hiệu ứng nhà kính mạnh Metan bay vào khí quyển khí nước được xả từ đập

để làm quay turbin Theo bản báo cáo của Uỷ ban Đập nước Thế giới (WCD), ở nơi nào đập nước lớn so với công suất phát điện (ít hơn 100 watt trên mỗi km2 diện tích

bề mặt) và không có việc phá rừng trong vùng được tiến hành trước khi thi công đập nước, khí gas gây hiệu ứng nhà kính phát ra từ đập có thể cao hơn những nhà máy nhiệt điện thông thường Ở các hồ chứa phương bắc Canada và Bắc Âu, sự

phát sinh khí nhà kính tiêu biểu chỉ là 2 đến 8% so với bất kỳ một nhà máy nhiệt điện nào

Với các công trình thủy điện, do mất rất nhiều đất ở và đất canh tác để làm

hồ chứa nên sản xuất nông nghiệp và đời sống của người dân có thể gặp khó khăn

Vấn đề di dân -tái định cư cho dân cư nông nghiệp sống trong vùng hồ chứa không

đơn giản, tác động về mặt xã hội sẽ rất lớn và lâu dài Vấn đề là phải dành một diện tích canh tác rất lớn để phân chia và xây chỗ ở cho các người tái định cư Đối với trường hợp người nông dân sau định cư sẽ phải kiếm sống bằng những ngành nghề phi nông nghiệp nếu không có chính sách hỗ trợ dạy nghề, kiếm việc làm thì thất nghiệp là chắc chắn và Nhà nước lại phải tiếp tục hỗ trợ đời sống lâu dài Trong nhiều trường hợp không một khoản bồi thường nào có thể bù đắp được sự gắn bó của họ về tổ tiên và văn hoá gắn liền với địa điểm đó vì chúng có giá trị tinh thần đối với họ Hơn nữa, về mặt lịch sử và văn hoá các địa điểm quan trọng có thể bị biến mất, như dự án Đập Tam Hiệp ở Trung Quốc, đập Clyde ở New Zealand và đập Ilisu ở đông nam Thổ Nhĩ Kỳ

Cuối cùng, các đập nước lớn làm thay đổi kết cấu địa chất dữ dội đến mức

đó có thể là nguyên nhân dẫn đến các thảm họa kinh khủng như động đất hay lũ lụt Một nghiên cứu của các nhà khoa học thuộc Đại học Columbia (Mỹ) cho thấy trận động đất kinh hoàng làm 80.000 người chết và mất tích ở tỉnh Tứ Xuyên, Trung Quốc tháng 5/2008 có thể khởi nguồn sâu xa từ việc tích trữ 320 triệu tấn nước ở

hồ chứa Zipingpu, cách nơi xảy ra động đất hơn 1,5km Lời giải thích là việc nén một lượng nước quá lớn ở một khu vực chật hẹp có thể gây ra những nứt gãy bên dưới các lớp địa chất mới hình thành

Tóm lại, thay đổi dòng chảy là một trong những hậu quả chính của việc xây đập Tối đa hóa công suất điện của một nhà máy thủy điện theo nhu cầu có thể gây

ra những hậu quả nghiêm trọng với cả các hệ sinh thái và những người sử dụng nguồn nước Đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu, tài nguyên nước ngày càng khan hiếm, việc xây dựng nhiều thủy điện trên cùng một lưu vực sông quốc tế sẽ dễ xảy ra một cuộc chiến tranh về tài nguyên nước giữa các quốc gia Tuy nhiên, trong

nhiều trường hợp có thể điều chỉnh chế độ hoạt động của đập, tạo ra Dòng chảy môi

trường đáp ứng và hài hòa các nhu cầu khác nhau Dòng chảy môi trường có đóng

góp quan trọng tới “sức khỏe” của con sông, tới phát triển kinh tế và giảm nghèo Dòng chảy môi trường không phải là dòng chảy tự nhiên mà là một chế độ nước tạo

ra sự cân bằng nhằm đáp ứng các nhu cầu khác nhau về nguồn nước, trong đó có nhu cầu của hệ sinh thái và cộng đồng dân cư

CHƯƠNG II: TIỀM NĂNG VÀ VAI TRÒ CỦA THỦY ĐIỆN

II.1 Tiềm năng của thủy điện trên thế giới và ở Việt Nam

Hiện nay, từ bắc tới nam, từ đông sang tây, tất cả các quốc gia trên thế giới đều sử dụng thủy điện thủy điện là nguồn năng lượng dễ khai thác và không mấy tốn kém Vì vậy, trên thế giới hiện có 45.000 con đập thủy điện lớn (còn đập thủy điện nhỏ thì không thống kê chính xác được) Hiện nay, nó được coi là một nguồn năng lượng không thể thiếu, góp phần vào công cuộc phát triển của mọi quốc gia trên thế giới Theo Ủy ban Năng lượng Thế giới (WEC), thủy điện cung cấp 19% nhu cầu năng lượng toàn cầu và hiện vẫn chưa được khai thác hết, đặc biệt tại các quốc gia đang phát triển WEC dự báo, để khai thác được 2/3 tiềm năng còn lại của thủy điện, cần xây dựng thêm 20.000 nhà máy thủy điện với tổng công suất lên tới

1400 kW và chi phí 1500 tỉ USD

Việt Nam có 2360 con sông với chiều dài từ 10 km trở lên, trong đó có 9 hệ thống sông có diện tích lưu vực trên 10.000 km2 Mật độ sông suối trung bình trên toàn lãnh thổ là 0,6 km/km2 Hàng năm, mạng lưới sông suối Việt Nam vận chuyển

ra biển lượng nước 870 km3/năm, tương ứng với lưu lượng dòng chảy bình quân khoảng 37.500 m3/s Tổng kết các nghiên cứu về quy hoạch thủy điện ở nước ta cho thấy thấy tổng trữ năng lý thuyết của các con sông đựơc đánh giá đạt 300 tỷ kWh/năm, công suất lắp máy đựợc đánh giá khoảng 34.647 MW Trữ năng kinh tế – kỹ thuật đựơc đánh giá khoảng 80-84 tỷ kWh/năm, công suất lắp máy đựợc đánh giá khoảng 19.000 - 21.000 MW

Bảng 1: Tiềm năng thủy điện của Việt Nam

Hệ thống sông Diện tích lưu vực

km2

Số công trình Công suất lắp máy

MW

II.2 Vai trò của thủy điện trong cơ cấu năng lượng quốc gia

Hơn nửa thế kỷ qua, công cuộc phát triển thủy điện ở nước ta đã trải qua một chặng đường dài đầy khó khăn, gian khổ nhưng đã mang lại hiệu quả vô cùng to lớn cho nền kinh tế quốc dân

- Trước năm 1945: Các trạm thủy điện nhỏ do Pháp xây dựng phục vụ nhu cầu khai khoáng và nghỉ dưỡng

- Giai đoạn 1945-1975: Đã xây dựng thủy điện Thác Bà Nlm=108MW, thủy điện Đa Nhim Nlm=160MW

- Từ năm 1975 đến nay: Thủy điện Trị An: Nlm=400MW (1989)

Thủy điện Hòa Bình: Nlm=1920MW (1994) Thủy điện Thác Mơ: Nlm=150MW (1994) Thủy điện Ialy: Nlm=720MW( 2001)

Thủy điện Hàm Thuận – Đa Mi: Nlm=475MW (2001) Thủy điện Sê San 3: Nlm=260MW (2007)

Thủy điện Tuyên Quang: Nlm=342MW (2008) v.v

Và hàng loạt các công trình thủy điện khác đang xây dựng như thủy điện Sơn

La (Nlm=2400MW), Bản Vẽ (Nlm=320MW), Sê San 4 (Nlm=360MW)v.v…

Nếu như năm 1982 thủy điện chỉ chiếm 20% công suất trong hệ thống điện Việt Nam thì đến năm 1992, tức là thời kỳ nền kinh tế nước ta mở cửa và hội nhâp, thủy điện đóng góp tới 60,4% trong tổng sản lượng điện quốc gia Còn hiện tại, năm

2009, thủy điện cũng chiếm tới 1/3 sản lượng điện sản xuất Trong quy hoạch đến năm 2025, Việt Nam vẫn phải tiếp tục xây dựng thêm các nhà máy thủy điện mới để tăng gấp đôi sản lượng so với năm 2010 Như vậy, tính đến năm 2025, dù đã khai thác hết công suất lắp máy, thủy điện cũng chỉ đáp ứng được gần ¼ nhu cầu năng lượng của nền kinh tế Để giải quyết nhu cầu thiếu hụt, theo quy hoạch, Việt Nam

sẽ phát triển mạnh các nguồn nhiệt điện Còn điện nguyên tử dù suất đầu tư ban đầu rất cao nhưng cũng đã được tính đến, hiện Quốc hội đã thông qua Nghị quyết về chủ trương đầu tư dự án 2 nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận 1 và 2 với công suất trên 4.000 MW

Bảng 2: Công suất các nguồn điện tại Việt Nam

Nguồn điện Năm 1982 Năm 1992 Năm 2010 Năm 2025

Thủy điện 268 21,8 2.120 60,4 9.412 35,9 20.178 22,7

Nhiệt điện than 205 16,7 645 15,4 6.595 25,2 36.290 40,8 Nhiệt điện diesel &

dầu 638 51,2 588 16,7 472 1,8 2.400 27,0 Nhiệt điện khí 120 9,7 157 4,5 9.072 34,6 17.224 19,4

Trong khi đó, thống kê của Cơ quan Thông tin năng lượng Mỹ (EIA) cho thấy ở hầu hết các nước phát triển, năng lượng thủy điện chỉ chiếm vai trò thứ yếu

Ví dụ với Nhật Bản, thủy điện chỉ chiếm 3% nguồn cung cấp năng lượng trong năm

2005, so với 20% từ năng lượng than đá và 13% năng lượng nguyên tử

Ở các nước có nhiều điểm tương đồng với VN như Indonesia và Malaysia, theo số liệu của EIA năm 2009, thủy điện chỉ chiếm 2% nhu cầu năng lượng quốc gia Còn Trung Quốc, mặc dù các nhà máy thủy điện đã được xây dựng khá rầm rộ, nhưng thống kê của EIA cho thấy trên thực tế năng lượng thủy điện chỉ chiếm 6% tổng nguồn cung cấp năng lượng của nước này

Vậy các nước dựa vào nguồn năng lượng nào để thay thế thủy điện? Chúng

ta hãy tham khảo người láng giềng Trung Quốc: năm 2007, quốc gia này đã khởi động chiến dịch đầy tham vọng là đến năm 2010, họ sẽ đáp ứng 10% nhu cầu năng lượng cả nước từ các nguồn năng lượng sạch (gió, thủy triều, năng lượng sinh học

và các năng lượng có thể tái chế khác) và năm 2015 sẽ là 15%