Tổng quan
Trong một thời gian dài trước đây, thủy điện được coi là nguồn năng lượng không phát thải. Giờ đây, người ta biết rằng tất cả các phương án lựa chọn sản xuất năng lượng, trong chu kỳ sống của chúng, đều phát thải khí nhà kính, do quá trình xây dựng, vận hành và, đối với trường hợp nhiệt điện còn là do đốt nhiên liệu. Mặc dù là nguồn năng lượng tái tạo, nhưng thủy điện có thể là nguồn phát thải khí nhà kính vì các hồ chứa thủy điện có thể phát thải cả cacbon điôxit (CO2) và mêtan (CH4), là hai loại khí nhà kính hàng đầu. Mức độ phát thải thực tế này, như là một phần trong chu kỳ cacbon toàn cầu, còn chưa được đề cập một cách đầy đủ.
Tất cả các hệ thống nước ngọt đều bốc ra khí nhà kính do sự phân hủy các chất hữu cơ. Hồ, sông, cửa sông, đầm lầy, các vùng bị lũ lụt theo mùa và các hồ chứa đều phát thải khí nhà kính. Trong một khu vực nhất định có cùng điều kiện sinh thái, hồ chứa và hệ thống nước tự nhiên tạo ra một mức phát thải như nhau tính theo một đơn vị diện tích. Trong một vài trường hợp, các khối nước tự nhiên và các hồ chứa nước ngọt hấp thụ nhiều khí nhà kính hơn là chúng thải ra.
Hồ chứa nước ngọt là nơi thu gom các vật liệu đến từ toàn bộ lưu vực sông. Như là một phần của chu kỳ tự nhiên, chất hữu cơ được dồn vào nơi thu gom này từ các hệ sinh thái trên cạn bao quanh. Ngoài ra, chất thải sinh hoạt, chất thải công nghiệp và ô nhiễm nông nghiệp cũng dồn vào hệ sinh thái này và phát thải khí nhà kính. Khi ước tính lượng phát thải khí nhà kính nguồn gốc con người từ một hồ chứa, chỉ cần tính đến thay đổi ròng về lượng phát thải, bằng cách trừ đi lượng hấp thụ/phát thải tự nhiên từ các vùng đất bị ngập, đầm lầy, sông và hồ nằm trong khu vực này trước khi ngăn nước, cũng như phát thải gây ra bởi hoạt động của con người ở xa trong lưu vực.
Các phép đo CO2 và CH4 từ bề mặt và hạ lưu của một vài hồ chứa cho thấy cần phải điều tra nhiều hơn về lượng phát thải. Khi điều tra, cần phải xác định mức độ tăng hoặc giảm phát thải do việc tạo ra và vận hành hồ chứa. Cho đến nay vẫn chưa có đủ thông tin hoặc công cụ để hỗ trợ cho những quyết định đúng đắn về các hồ chứa hiện tại và mới. Kinh nghiệm còn ít về các biện pháp giảm nhẹ có thể thực hiện, đặc biệt liên quan tới bản thống kê toàn cầu về lượng phát thải khí nhà kính.
Dữ liệu từ các hồ chứa vùng nhiệt đới cho thấy có sự khác biệt về lượng phát thải mêtan không chỉ giữa các hồ chứa với nhau mà còn trong phạm vi từng hồ chứa, vì chúng phụ thuộc vào chủng loại và mật độ của thực vật trong đất bị ngập, sự phát triển của thực vật thuỷ sinh, nhiệt độ, độ bão hòa ôxy, mực nước và các nhân tố khác.
Mới chỉ có một số giới hạn các vị trí trong vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới được điều tra. Trên thế giới chỉ có rất ít hồ chứa được nghiên cứu chi tiết. Phương pháp luận về phương pháp đo còn chưa được tiêu chuẩn hoá. Cho đến nay, phần lớn các điều tra mới chỉ sử dụng các phép đo lưu lượng bề mặt, độ chính xác và phạm vi chưa đủ để ước tính mức độ tăng hoặc giảm phát thải do hồ chứa gây ra.
Đã có những nỗ lực nhằm so sánh giữa phát thải khí nhà kính từ các nhà máy thủy điện và nhiệt điện. Một số nghiên cứu vin vào những trường hợp cực đoan để dẫn tới kết luận rằng các hồ chứa phát ra một lượng đáng kể khí nhà kính (ví dụ 7% tổng lượng phát thải nguồn gốc con người). Tuy nhiên, hầu hết đều lập luận rằng, trong tuyệt đại đa số các trường hợp, thủy điện về cơ bản rút bớt được lượng phát thải khí nhà kính lẽ ra đã tạo ra nếu sản xuất điện bằng nhiên liệu hóa thạch.
Khi đánh giá lượng phát thải khí nhà kính của thủy điện, cần phải tính đến lượng phát thải tự nhiên trước khi ngăn nước. Việc đánh giá lượng phát thải tự nhiên này, kể cả các hệ sinh thái bị ngập định kỳ trong điều kiện tự nhiên, là quan trọng. Một số công bố đã bỏ qua không xét đến phát thải tự nhiên, thổi phồng vai trò của phát thải khí nhà kính từ thủy điện.
Chi tiết về Dự án nghiên cứu
Mục tiêu của Dự án nghiên cứu IHA/UNESCO là đánh giá phát thải cacbon (thay đổi về phát thải khí nhà kính trong lưu vực sông do xây dựng hồ chứa nước ngọt) cũng như các biện pháp giảm bớt tiềm năng. Bốn mục tiêu là:
1) Xây dựng văn bản hướng dẫn về phép đo khí nhà kính ròng trong các hồ chứa nước ngọt;
2) Xúc tiến thực hiện các phép đo chính xác về mặt khoa học và tính toán lượng phát thải ròng từ một nhóm đại diện các hồ chứa nước ngọt;
3) Phát triển các công cụ mô hình dự đoán để đánh giá tình trạng khí nhà kính của các hồ chứa được theo dõi và các vị trí hồ chứa mới tiềm năng; và
4) Xây dựng văn bản hướng dẫn và các công cụ đánh giá để giảm bớt lượng phát thải khí nhà kính.
Mục tiêu kỳ vọng của dự án này gồm: hướng dẫn để đảm bảo thực hiện các phép đo khí nhà kính tiêu chuẩn hóa trong các hồ chứa nước ngọt; bộ dữ liệu đã được tiêu chuẩn hóa, đáng tin cậy từ các hồ chứa điển hình; phương pháp luận và bộ các công cụ để dự đoán lượng phát thải mà hồ chứa tạo ra, gồm một mô hình dựa theo kinh nghiệm và một mô hình dựa trên cơ sở xử lý dữ liệu để dự đoán quĩ cacbon và phát thải khí nhà kính của các hồ chứa nước ngọt; và hướng dẫn về các phương án giảm thiểu áp dụng cho các vị trí dễ bị tổn thương.
Điểm mấu chốt trong sáng kiến này là xây dựng văn bản hướng dẫn về phương pháp luận đo đạc, và lựa chọn một tập hợp các tiêu chí thiết thực trong việc lựa chọn các hồ chứa để tiến hành đo.
Để có được các phép đo tin cậy các biến số và tham số thì phải có văn bản hướng dẫn để xây dựng một một qui tắc chuẩn cần tuân thủ khi thực hiện các phép đo mới. Cũng cần phải xây dựng văn bản hướng dẫn về cách sử dụng các phép đo và các đánh giá hiện có.
Có thể dựa vào một số chỉ số, ví dụ như các vùng địa lý và građien các đặc tính để lựa chọn địa điểm đo đạc, xây dựng và thử nghiệm mô hình. Các địa điểm sẽ bao gồm tất cả các kiểu khí hậu, nhưng nhấn mạnh đến các vùng nhiệt đới như châu Mỹ La Tinh, châu Phi và châu Á. Việc xác định chi tiết các tiêu chí lựa chọn địa điểm sẽ dựa vào hội thảo chuyên gia. Các tiêu chí quan trọng có thể sẽ bao gồm: tải cacbon (gồm các phần đóng góp của thiên nhiên và con người); diện tích hồ chứa; độ sâu hồ chứa; thời gian giữ nước hồ chứa; tuổi của hồ chứa; các vấn đề về công trình như cao trình điểm nhận nước và vị trí của các cửa nhận nước; đất và thảm thực vật bị ngập; khí hậu; và điều kiện về hồ.
Do không thể thể hiện được tất cả các kiểu tổ hợp các građien nên khuyến nghị lựa chọn một hoặc hai tham số làm các tiêu chí ưu tiên và xác định mức độ đại diện của các hồ chứa đã chọn dựa theo các tiêu chí khác. Các vấn đề thực tiễn, ví dụ như khả năng tiếp cận hồ chứa, tình hình chính trị tại địa phương, các phương tiện tại địa phương, khả năng huy động nhân lực, và khả năng hỗ trợ/nguồn lực của cơ quan chủ quản – cũng sẽ ảnh hưởng đến quá trình lựa chọn.
Quan điểm của IHA
Thủy điện là một trong những nguồn năng lượng sẵn có quan trọng nhất. Đây là một dạng năng lượng tái tạo, không phát thải giống như từ các nhà máy điện chạy bằng nhiên liệu hóa thạch, như khí axit, kim loại nặng và bụi. Nguồn thủy điện cũng làm giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu nhập khẩu và giá nhiên liệu leo thang. Nguồn thủy điện cũng có thể khởi động hoặc dừng tùy theo nhu cầu, mang lại cơ hội hỗ trợ phát triển các nguồn năng lượng tái tạo không liên tục và đồng thời là phương tiện giúp các nhà máy nhiệt điện vận hành hiệu quả hơn (giảm phát thải hơn nữa). Thêm vào đó, hồ chứa giúp tích trữ nước để cung cấp cho các cộng đồng dân cư, nông nghiệp, công nghiệp, và giúp bảo vệ khỏi lũ lụt và hạn hán. Do đó, đây là một trong những lựa chọn năng lượng hiện nay thân thiện nhất với khí hậu.
Vẫn còn nhiều câu hỏi chưa được giải đáp liên quan đến vai trò thực của thủy điện như là một nguồn phát thải khí nhà kính do con người. Dự án Nghiên cứu khí nhà kính của IHA/UNESCO nhằm đánh giá tốt hơn về mức tải cacbon, giúp hiểu rõ hơn về ảnh hưởng của thủy điện lên phát thải tự nhiên khí nhà kính.