Một nghiên cứu mới của MIT nhấn mạnh sự cần thiết phải kiểm tra sự đánh đổi trước khi lựa chọn các công nghệ năng lượng.
Khi quyết định cách tốt nhất để đáp ứng nhu cầu năng lượng ngày càng tăng của thế giới, các câu trả lời phụ thuộc rất nhiều vào cách câu hỏi được đóng khung. Tìm kiếm đường dẫn hiệu quả nhất về chi phí cung cấp một bộ câu trả lời; bao gồm cả nhu cầu cắt giảm khí thải nhà kính mang đến một bức tranh khác. Thêm vào đó, nhu cầu giải quyết tình trạng thiếu nước lờ mờ, dẫn đến một loạt các lựa chọn rất khác nhau.
Tín dụng hình ảnh: kevin dooley
Đó là một kết luận của một nghiên cứu mới do Mort Webster, phó giáo sư hệ thống kỹ thuật tại MIT, công bố trên tạp chí Nature Climate Change. Nghiên cứu, ông nói, làm rõ rằng điều quan trọng là phải kiểm tra các nhu cầu này cùng nhau trước khi đưa ra quyết định đầu tư vào cơ sở hạ tầng năng lượng mới, nơi mà các lựa chọn ngày nay có thể tiếp tục ảnh hưởng đến cảnh quan nước và năng lượng trong nhiều thập kỷ tới.
Sự giao thoa của những vấn đề này đặc biệt quan trọng vì sự đóng góp mạnh mẽ của ngành sản xuất điện vào phát thải khí nhà kính nói chung và sự phụ thuộc mạnh mẽ của hầu hết các hệ thống sản xuất hiện nay vào nguồn cung cấp nước dồi dào. Hơn nữa, trong khi các nhà máy điện đóng góp mạnh mẽ cho biến đổi khí hậu, một kết quả được mong đợi của biến đổi khí hậu đó là sự thay đổi đáng kể của mô hình mưa, có khả năng dẫn đến hạn hán và thiếu nước trong khu vực.
Đáng ngạc nhiên, Webster nói, nexus này là một lĩnh vực nghiên cứu gần như chưa được khám phá. Khi chúng tôi bắt đầu công việc này, anh ấy nói rằng, chúng tôi cho rằng công việc cơ bản đã được thực hiện và chúng tôi sẽ làm một cái gì đó tinh vi hơn. Nhưng sau đó chúng tôi nhận ra không ai đã làm điều đơn giản, ngu ngốc đó - đó là, nhìn vào câu hỏi cơ bản về việc đánh giá ba vấn đề song song sẽ tạo ra một loạt các quyết định giống như nhìn chúng một cách cô lập.
Câu trả lời, họ tìm thấy, là một tiếng vang không. Bạn có thể xây dựng những thứ tương tự, cùng một công nghệ, để có lượng khí thải carbon thấp và sử dụng nước thấp không? Không, bạn sẽ không.
Ảnh tín dụng: Nrbelex
Để cân bằng các nguồn nước đang cạn kiệt với nhu cầu sử dụng điện ngày càng tăng, cần phải có một loạt các lựa chọn khác nhau, và một số lựa chọn có thể cần nghiên cứu sâu rộng trong các lĩnh vực hiện ít được chú ý, như sự phát triển của các hệ thống làm mát nhà máy sử dụng ít nước hơn hoặc không có gì cả.
Ngay cả khi có các công nghệ cần thiết tồn tại, các quyết định sử dụng cho sản xuất điện vẫn bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi các dự báo về chi phí và quy định trong tương lai về khí thải carbon, cũng như các giới hạn trong tương lai về nguồn nước. Ví dụ, năng lượng mặt trời hiện không cạnh tranh về chi phí với các nguồn điện khác ở hầu hết các địa điểm - nhưng khi được cân bằng với nhu cầu giảm khí thải và tiêu thụ nước, nó có thể trở thành lựa chọn tốt nhất, ông nói.
Bạn cần phải sử dụng các hệ thống làm mát khác nhau, và có khả năng nhiều năng lượng gió và mặt trời hơn, khi bạn bao gồm sử dụng nước hơn là sự lựa chọn chỉ do khí thải carbon dioxide đơn thuần, chanh Webster nói.
Nghiên cứu của ông tập trung vào sản xuất điện vào năm 2050 theo ba kịch bản khác nhau: lựa chọn hoàn toàn dựa trên chi phí; với yêu cầu giảm 75% lượng khí thải carbon; hoặc với yêu cầu kết hợp để giảm phát thải và giảm 50% sử dụng nước.
Để đối phó với sự không chắc chắn lớn trong nhiều dự đoán, Webster và các đồng tác giả đã sử dụng một mô phỏng toán học trong đó họ đã thử 1.000 khả năng khác nhau cho mỗi trong ba kịch bản, thay đổi ngẫu nhiên từng biến trong phạm vi không chắc chắn dự kiến. Một số kết luận cho thấy trên hàng trăm mô phỏng, mặc dù không chắc chắn.
Chỉ dựa trên chi phí, than sẽ tạo ra khoảng một nửa số điện, trong khi theo kịch bản giới hạn phát thải sẽ giảm xuống còn khoảng một phần năm, và theo các giới hạn kết hợp, nó sẽ giảm về cơ bản bằng không. Mặc dù năng lượng hạt nhân sẽ chiếm khoảng 40% hỗn hợp theo kịch bản giới hạn khí thải, nhưng nó hầu như không có vai trò gì trong các kịch bản chỉ có chi phí hoặc nước thải cộng với nước thải.
Cấm chúng tôi thực sự nhắm mục tiêu không chỉ các nhà hoạch định chính sách, mà cả cộng đồng nghiên cứu, trực tuyến, Web Webster nói. Các nhà nghiên cứu đã nghĩ rất nhiều về cách chúng tôi phát triển các công nghệ carbon thấp này, nhưng họ đã nghĩ ít hơn về cách làm như vậy với lượng nước thấp, ông nói.
Mặc dù đã có một số nghiên cứu về tiềm năng của các hệ thống làm mát không khí cho các nhà máy điện, cho đến nay vẫn chưa có nhà máy nào được xây dựng và nghiên cứu về chúng đã bị hạn chế, Webster nói.
Bây giờ họ đã hoàn thành nghiên cứu ban đầu này, Webster và nhóm của ông sẽ xem xét các kịch bản chi tiết hơn về cách làm thế nào để đi từ đây đến đó. Trong khi nghiên cứu này xem xét sự pha trộn của các công nghệ cần thiết vào năm 2050, trong nghiên cứu trong tương lai họ sẽ kiểm tra các bước cần thiết trên đường để đạt đến điểm đó.
Những gì chúng ta nên làm trong 10 năm tới? Chúng ta phải xem xét tất cả các hàm ý cùng nhau.