Hướng tới một tương lai triệt để sử dụng
năng lượng tái tạo?
Lượng khai thác kim loại hiếm neodymi quý hiếm trên toàn cầu sẽ phải tăng
gấp năm lần để chế ra hàng triệu tua-bin gió hòng cung cấp đủ 100% năng
lượng tái tạo trong tương lai, theo khẳng định mới đây của hai nhà nghiên
cứu. Nhưng theo quan điểm của họ thì sự thiếu đồng thuận về chính trị -
thay vì thiếu nguyên vật liệu - mới thực sự là trở ngại lớn nhất.
“Chúng tôi muốn chỉ cho các bạn biết rằng gió, nước và năng lượng mặt trời
là đủ để có thể đáp ứng nhu cầu sống của chúng ta”, Mark Delucchi, Viện
nghiên cứu Giao thông Vận tải tại Đại học California Davis nói. Ông và
Mark Jacobson của Viện Khoa Kỹ thuật Xây dựng và Môi trường tại Đại
học Stanford đã cùng nhau nghiên cứu phác thảo một mô hình cần thiết để
cung cấp nguồn năng lượng tái tạo cho tất cả các nhà máy, nhà ở, các cơ
quan, cũng như tất cả các phương tiện vận tải ô tô, máy bay, và tàu thủy.
Theo luận điểm của họ, cuộc cách mạng như vậy là sẽ khả thi và đủ rẻ để
đầu tư vào năm 2030. Luận điểm này đã được công bố mang tính sơ bộ lần
đầu tiên trên báo Scientific American trước cuộc đàm phán về khí hậu
Corpenhagen năm 2009, và được công bố chi tiết hồi tháng 12 trên tạp chí
Energy Policy.
Thép, bê tông và khoáng sản
Delucchi và Jacobson ước tính rằng một sự chuyển đổi sang sử dụng 100%
năng lượng tái sinh sẽ cần đến một khối lượng xây lắp hạ tầng rất lớn.
Chẳng hạn như Thế giới hiện nay sẽ cần gần 4 triệu tua-bin gió công suất
5MW, lớn gấp hai đến ba lần công suất so với các tua-bin hiện có trên thị
trường. Những chiếc tua-bin 5MW đã được đưa vào sử dụng ở bờ biển lần
đầu tiên tại Đức năm 2006, và năm ngoái Trung Quốc cũng vừa xây dựng
chiếc tua-bin gió 5 MW đầu tiên.
Hai nhà khoa học cũng ước tính rằng thế giới cần đến 90.000 nhà máy năng
lượng mặt trời quy mô lớn với công suất khoảng 300 MW, bao gồm những
nhà máy hoạt động nhờ vào các tấm quang điện để tạo ra điện trực tiếp và cả
những nhà máy hoạt động theo cơ chế tận thu nắng mặt trời để đun sôi nước
chạy máy phát điện. Hiện nay trên thế giới có khoảng 36 nhà máy năng
lượng mặt trời như vậy đang hoạt động, nhưng hầu hết là có quy mô công
suất nhỏ hơn.
Và các hệ thống năng lượng lớn này sẽ không thay thế được các hệ thống
thu năng lượng mặt trời cài đặt trên các mái nhà (hệ thống PV); các nhà
nghiên cứu tính toán rằng con người phải cần tới 1.73 tỉ hệ thống PV, mỗi
chiếc công suất 3 KW là không có hại. Như vậy, hãy hình dung rằng cứ bốn
đầu người trên hành tinh này thì có một hệ thống PV.
Xây dựng các tua-bin mới, các tấm năng lượng mặt trời, và các cơ sở vật
chất khác sẽ ngốn rất nhiều thép, bê tông, và các nguồn tài nguyên khác. Tuy
nhiên, Jacobson và Delucchi kết luận rằng không có trở ngại đáng kể nào
trên khía cạnh kinh tế nào trong việc sản xuất ra khối lượng lớn các nguyên
vật liệu phổ biến như bê tông và thép, vì vậy họ tập trung nhiều hơn cho
nghiên cứu về sử dụng những vật liệu ít phổ biến hơn.
Theo hai nhà khoa học thì khó khăn chủ đạo là ở khâu sản xuất các kim loại
hiếm như neodymi, thường được sử dụng để chế tạo ra nam châm.
Họ dự báo rằng, để lắp đặt các máy phát điện cho hàng triệu tua-bin gió thì
khối lượng sản xuất chất neodymi của Thế giới phải tăng gấp năm lần hiện
nay. Nhưng theo các nhà nghiên cứu thì nguồn dự trữ hiện tại trên Thế giới
về nguyên tố này đủ đáp ứng gấp gấp 6 lần so với nhu cầu sử dụng của con
người.
Cũng có cả những cách giải quyết khác cho vấn đề này, Delucchi và
Jacobson lập luận. Có những loại nam châm khác có thể được sử dụng trong
các tua-bin, và các kim loại hiếm cũng có thể được tái chế. Tuy nhiên hiện
nay chưa tồn tại một chương trình tái chế nào như vậy.
Các nhà nghiên cứu nhấn mạnh rằng, không có trở ngại nào đủ lớn để ngăn
cản con người chuyển sang hoàn toàn sử dụng năng lượng tái sinh vào năm
2030. Tuy nhiên, họ cũng thấy rằng sẽ khả thi hơn với phương án ngừng xây
dựng các nhà máy điện và sản xuất xe đốt nhiên liệu hoá thạch mới vào năm
2030, và sau đó thay thế từng bước bằng các nhà máy hiện có để đạt được
100% năng lượng xanh vào năm 2050.
“Về mặt kỹ thuật chúng ta có thể làm được”, Jacobson nói. “Nhưng vấn đề
chính là chúng ta có thực sự đủ ý chí hay không.”
Bỏ qua nhiên liệu sinh học
Trong quá trình nghiên cứu một lộ trình tới một tương lai không còn phải
dùng tới nhiên liệu hóa thạch, các nhà khoa học đã bỏ qua nhiên liệu sinh
học, nguồn nhiên liệu tái tạo phổ biến nhất hiện nay. Do mức độ ô nhiễm
không khí và tác động tiêu cực trong sử dụng đất bắt nguồn từ ethanol và
nhiên liệu sinh học mà các nhà nghiên cứu đã tìm cách xây dựng kế hoạch
cho một tương lai với 100% năng lượng tái tạo mà không bao gồm các loại
nhiên liệu trên đây. Và do những lo ngại về xử lý chất thải và phổ biến vũ
khí hạt nhân mà các nhà nghiên cứu cũng bỏ qua nguồn điện năng lượng hạt
nhân, hiện đang cung cấp khoảng 6% nguồn năng lượng trên thế giới và
hoàn toàn không gây ô nhiễm khí thải gốc carbon