Mục lục bài họcĐang ở d07-b2
← IB ESS
0/32 bài đã học xong
Chương 7 · Climate Change and Energy Production · Bài 2/4 của chương · bài 26/32 của IB ESS

Impacts, Mitigation, Adaptation and Energy Choices

Tác động, giảm nhẹ, thích ứng và lựa chọn năng lượng
← Mục lục bài học
Lý thuyết · English

Impacts are unevenly distributed. Warming raises sea level through thermal expansion of ocean water and the melting of land ice; it shifts the distribution of precipitation so some regions become drier and others wetter; it increases the intensity of heatwaves, heavy rainfall and tropical cyclones; it moves the ranges of species and of disease vectors; and it acidifies the ocean, because dissolved carbon dioxide forms carbonic acid, which impairs the formation of calcium carbonate shells and coral skeletons. Ocean acidification is worth naming separately because it is caused by carbon dioxide directly rather than by warming, so it would continue even if temperature were somehow stabilised. The distributional point is central to an evaluation: the countries with the lowest emissions per capita, including small island states and much of sub-Saharan Africa, face the largest impacts and have the least capacity to adapt.

Mitigation and adaptation. Mitigation acts on the cause: reducing emissions or enhancing sinks. It includes low-carbon energy, efficiency, afforestation and forest protection, carbon capture and storage, and carbon pricing through taxes or tradable quotas. Adaptation acts on the consequences: sea walls, drought- and salt-tolerant varieties, early warning systems, water storage and reuse, and planned relocation. The quickest test in an exam is to ask whether the measure changes the concentration of greenhouse gases; if it does not, it is adaptation.

Why both are necessary. The climate system has large inertia, so a degree of further warming is already committed by past emissions; mitigation alone therefore cannot avoid all impacts. Equally, adaptation alone leaves the cause untouched, so its cost rises without limit as impacts intensify, and some impacts — the loss of a low-lying state, the collapse of a reef system — cannot be adapted to at all. A further caution is maladaptation: a measure that reduces one risk while increasing emissions or transferring risk elsewhere, such as widespread air-conditioning powered by coal, or an embankment that protects one bank of a river by raising flood levels on the other.

Energy choices and energy security. Energy security means reliable, affordable access to sufficient energy. It depends on the size and location of domestic resources, the diversity of the supply mix, the reliability of imports, and the resilience of the grid. Fossil fuels offer high energy density and dispatchable output but high emissions and, for importers, geopolitical exposure. Nuclear power has very low operating emissions and provides baseload, but faces high capital cost, long build times, waste storage and public acceptance. Wind and solar have very low operating emissions and falling costs, but are intermittent, need land and critical minerals, and require storage or flexible backup. Hydroelectricity is reliable and low-carbon but displaces communities, traps sediment and, in tropical reservoirs, can emit significant methane.

Reading energy figures correctly. An installed capacity figure is not an output figure. Actual output is capacity multiplied by the hours in a year multiplied by the capacity factor — roughly 0.25 to 0.35 for onshore wind, 0.10 to 0.20 for solar photovoltaics in temperate latitudes, 0.50 to 0.80 for coal, and 0.80 to 0.90 for nuclear. Comparing a wind farm to a coal station by nameplate capacity therefore overstates the wind farm by a factor of two or three, and this is the single most common quantitative error in energy essays.

Giải thích tiếng Việt

Tác động phân bố không đều. Nóng lên làm mực nước biển dâng do nước biển giãn nở nhiệt và do băng trên lục địa tan; nó làm dịch chuyển phân bố mưa nên có vùng khô đi và vùng ẩm lên; nó làm tăng cường độ các đợt nắng nóng, mưa lớn và bão nhiệt đới; nó dịch chuyển vùng phân bố của các loài và của vật trung gian truyền bệnh; và nó làm axit hoá đại dương, vì cacbon điôxit hoà tan tạo axit cacbonic, gây khó khăn cho việc tạo vỏ canxi cacbonat và bộ xương san hô. Axit hoá đại dương đáng nêu riêng vì nó do CHÍNH cacbon điôxit gây ra chứ không qua con đường nhiệt độ, nên nó vẫn tiếp diễn ngay cả khi nhiệt độ được ổn định. Điểm phân phối là trung tâm của mọi bài đánh giá: các nước có phát thải bình quân đầu người thấp nhất, gồm các quốc đảo nhỏ và phần lớn châu Phi hạ Sahara, lại chịu tác động lớn nhất và có năng lực thích ứng kém nhất.

Giảm nhẹ và thích ứng. Giảm nhẹ tác động vào nguyên nhân: giảm phát thải hoặc tăng bể hấp thụ. Nó gồm năng lượng ít cacbon, nâng hiệu suất, trồng rừng và bảo vệ rừng, thu giữ và lưu trữ cacbon, và định giá cacbon bằng thuế hoặc hạn ngạch mua bán được. Thích ứng tác động vào hậu quả: đê biển, giống chịu hạn và chịu mặn, hệ thống cảnh báo sớm, dự trữ và tái sử dụng nước, và di dời có kế hoạch. Cách kiểm tra nhanh nhất trong phòng thi là hỏi biện pháp đó có làm thay đổi nồng độ khí nhà kính hay không; nếu không thì đó là thích ứng.

Vì sao cần cả hai. Hệ khí hậu có quán tính lớn, nên một mức nóng lên nữa đã bị khoá sẵn bởi lượng phát thải trong quá khứ; do đó chỉ giảm nhẹ thôi không tránh được mọi tác động. Ngược lại, chỉ thích ứng thì nguyên nhân không hề bị chạm tới, nên chi phí tăng không giới hạn khi tác động nặng dần, và một số tác động — mất một quốc đảo thấp, sụp đổ một hệ rạn san hô — không thể thích ứng được. Còn một cảnh báo nữa là thích ứng sai: biện pháp giảm một rủi ro nhưng lại làm tăng phát thải hoặc chuyển rủi ro sang nơi khác, chẳng hạn phổ cập điều hoà không khí chạy bằng điện than, hoặc đắp đê bảo vệ một bờ sông bằng cách nâng mực lũ ở bờ bên kia.

Lựa chọn năng lượng và an ninh năng lượng. An ninh năng lượng là khả năng tiếp cận đủ năng lượng một cách tin cậy và với chi phí chấp nhận được. Nó phụ thuộc vào quy mô và vị trí tài nguyên trong nước, mức đa dạng của cơ cấu nguồn, độ tin cậy của nguồn nhập khẩu, và khả năng chống chịu của lưới điện. Nhiên liệu hoá thạch có mật độ năng lượng cao và điều độ được, nhưng phát thải cao và với nước nhập khẩu thì kèm rủi ro địa chính trị. Điện hạt nhân có phát thải vận hành rất thấp và chạy nền được, nhưng vốn lớn, thời gian xây dài, vấn đề lưu trữ chất thải và mức chấp nhận của xã hội. Gió và mặt trời có phát thải vận hành rất thấp và chi phí đang giảm, nhưng gián đoạn, cần diện tích và khoáng sản thiết yếu, và cần lưu trữ hoặc nguồn dự phòng linh hoạt. Thuỷ điện tin cậy và ít cacbon nhưng phải di dời cộng đồng, giữ lại phù sa, và ở vùng nhiệt đới thì hồ chứa có thể phát thải mêtan đáng kể.

Đọc số liệu năng lượng cho đúng. Con số công suất lắp đặt không phải con số sản lượng. Sản lượng thực bằng công suất nhân số giờ trong năm nhân hệ số công suất — khoảng 0,25 tới 0,35 với điện gió trên bờ, 0,10 tới 0,20 với điện mặt trời ở vĩ độ ôn đới, 0,50 tới 0,80 với nhiệt điện than, và 0,80 tới 0,90 với điện hạt nhân. Vì vậy so sánh một trang trại gió với một nhà máy than bằng công suất danh định sẽ thổi phồng trang trại gió lên hai tới ba lần, và đây là lỗi định lượng phổ biến nhất trong các bài luận về năng lượng.

GIẢM NHẸ, THÍCH ỨNG VÀ LỰA CHỌN NGUỒN NĂNG LƯỢNG GIẢM NHẸ — tác động vào NGUYÊN NHÂN chuyển sang năng lượng ít cacbon nâng hiệu suất sử dụng năng lượng trồng rừng và bảo vệ rừng — tăng BỂ HẤP THỤ thu giữ và lưu trữ cacbon định giá cacbon bằng thuế hoặc hạn ngạch Kết quả đến CHẬM vì hệ khí hậu có quán tính lớn. THÍCH ỨNG — tác động vào HẬU QUẢ đê biển và công trình chống ngập giống cây chịu hạn và chịu mặn hệ thống cảnh báo sớm và quy hoạch sơ tán dự trữ nước và tái sử dụng nước di dời dân cư khỏi vùng rủi ro cao Kết quả đến NHANH nhưng không giảm được nguyên nhân. Phải làm CẢ HAI: một lượng nóng lên đã bị khoá sẵn do quán tính, nên chỉ giảm nhẹ thôi thì không tránh được tác động; nhưng chỉ thích ứng thì chi phí tăng vô hạn vì nguyên nhân không hề dừng lại. nguồn phát thải vận hành ổn định nguồn cấp hạn chế chính than rất cao cao, chạy nền CO₂, SO₂, bụi, khai mỏ khí tự nhiên bằng khoảng một nửa than cao, linh hoạt rò rỉ mêtan xoá bớt lợi thế hạt nhân rất thấp cao, chạy nền chất thải, vốn lớn, chấp nhận xã hội gió và mặt trời rất thấp gián đoạn cần lưu trữ, cần diện tích, cần khoáng sản
Hình chia làm ba phần. Hai ô trên là phân biệt phải thuộc nằm lòng: giảm nhẹ tác động vào NGUYÊN NHÂN, tức giảm phát thải hoặc tăng bể hấp thụ; thích ứng tác động vào HẬU QUẢ, tức giảm tổn thất khi tác động đã xảy ra. Cách phân loại nhanh trong phòng thi là hỏi biện pháp này có làm nồng độ khí nhà kính thay đổi không — có thì là giảm nhẹ, không thì là thích ứng. Vì vậy đê biển là thích ứng, trồng rừng là giảm nhẹ, và điều hoà không khí chạy bằng điện than là thích ứng nhưng lại làm nguyên nhân nặng thêm. Dải giữa là câu trả lời cho dạng đề hỏi nên chọn cái nào: phải làm cả hai, vì quán tính của hệ khí hậu đã khoá sẵn một lượng nóng lên nên không thể tránh hết tác động, còn nếu chỉ thích ứng thì chi phí tăng không giới hạn vì nguyên nhân vẫn tiếp diễn. Bảng dưới dùng cho câu so sánh nguồn năng lượng: hãy chú ý cột ổn định nguồn cấp, vì đó là lý do một hệ thuần gió và mặt trời vẫn cần lưu trữ hoặc nguồn chạy nền, và chú ý dòng khí tự nhiên, nơi rò rỉ mêtan có thể xoá phần lớn lợi thế phát thải so với than.
Ví dụ — Ví dụ 1 — cần bao nhiêu tuabin gió để thay một nhà máy than

Một nhà máy nhiệt điện than có công suất 1 000 MW và hệ số công suất 0,75. Một tuabin gió trên bờ có công suất 3 MW và hệ số công suất 0,30. Hãy tính số tuabin cần để tạo ra cùng sản lượng điện năm, rồi nêu ba lý do vì sao con số này vẫn chưa trả lời được câu hỏi liệu có thay thế được hay không.

Giải.

Bước 1 — sản lượng nhà máy than. 1 000 MW × 8 760 giờ × 0,75 = 6 570 000 MWh mỗi năm.

Bước 2 — sản lượng một tuabin. 3 MW × 8 760 giờ × 0,30 = 7 884 MWh mỗi năm.

Bước 3 — số tuabin. 6 570 000 ÷ 7 884 ≈ 833 tuabin. Nếu so sánh bằng công suất danh định thì chỉ ra 1 000 chia 3 bằng 334 tuabin — tức thấp hơn thực tế hai lần rưỡi. Đây chính là lỗi phổ biến nhất khi đọc số liệu năng lượng.

Lý do 1 vì sao chưa đủ — sản lượng bằng nhau không có nghĩa là dịch vụ bằng nhau. Nhà máy than điều độ được, tức phát đúng lúc cần. Gió phát khi có gió. Hai nguồn cho cùng số MWh trong năm nhưng phân bố theo thời gian hoàn toàn khác nhau, và lưới điện phải cân bằng cung cầu theo từng giây chứ không theo năm.

Lý do 2 — phải tính hệ thống chứ không tính thiết bị. Muốn thay thế thật sự thì cần thêm lưu trữ, nguồn dự phòng linh hoạt như khí đốt hoặc thuỷ điện tích năng, và đường dây truyền tải mới vì nơi có gió thường xa nơi tiêu thụ. Chi phí và phát thải của các thành phần đó phải được cộng vào so sánh.

Lý do 3 — không gian và vật liệu. 833 tuabin cần diện tích rất lớn, dù đất giữa các tuabin vẫn canh tác được, và cần thép, bê tông cùng một số khoáng sản thiết yếu. Phát thải vòng đời vì vậy không bằng không, dù vẫn thấp hơn than nhiều bậc.

Kết luận cần viết. Phép tính cho thấy quy mô của việc chuyển đổi là khả thi về mặt vật lý nhưng lớn hơn nhiều so với cảm nhận từ con số công suất danh định, và câu trả lời đầy đủ phải so sánh HỆ THỐNG với hệ thống chứ không so sánh thiết bị với thiết bị.

Ví dụ — Ví dụ 2 — phân loại biện pháp và nhận diện thích ứng sai

Xếp mỗi biện pháp sau vào nhóm giảm nhẹ hay thích ứng, và chỉ ra biện pháp nào là thích ứng sai: (1) xây đê biển; (2) trồng rừng ngập mặn ven biển; (3) trợ giá điều hoà không khí ở một nước có lưới điện chạy bằng than; (4) đánh thuế cacbon; (5) chuyển sang giống lúa chịu mặn; (6) thu giữ và lưu trữ cacbon ở nhà máy điện.

Giải.

Nguyên tắc phân loại. Hỏi một câu duy nhất: biện pháp này có làm thay đổi nồng độ khí nhà kính trong khí quyển không. Có thì là giảm nhẹ; không thì là thích ứng.

(1) Đê biển — thích ứng. Nó giảm thiệt hại do nước biển dâng nhưng không chạm tới nguyên nhân.

(2) Trồng rừng ngập mặn — CẢ HAI, và đây là câu đáng giá nhất. Rừng ngập mặn hấp thụ và lưu trữ cacbon trong sinh khối và trong bùn đáy với mật độ rất cao, nên đó là giảm nhẹ; đồng thời hệ rễ chống tiêu tán năng lượng sóng và giữ trầm tích, nên đó là thích ứng. Những biện pháp làm được cả hai vai trò thường được ưu tiên vì hiệu quả trên mỗi đồng chi cao hơn.

(3) Trợ giá điều hoà chạy bằng điện than — thích ứng, và là THÍCH ỨNG SAI. Nó giảm rủi ro tử vong do nắng nóng, tức có tác dụng thật và không nên bác bỏ đơn giản. Nhưng nó làm tăng nhu cầu điện than, tức tăng phát thải, tức làm nguyên nhân nặng thêm — vòng lặp tự làm hại chính mình. Cách xử lý đúng là gắn nó với việc khử cacbon lưới điện, với tiêu chuẩn hiệu suất thiết bị và với các biện pháp làm mát thụ động như cây xanh đô thị và mái phản xạ.

(4) Thuế cacbon — giảm nhẹ. Nó nội hoá chi phí ngoại ứng và làm giảm lượng phát thải qua cơ chế giá.

(5) Giống lúa chịu mặn — thích ứng. Nó giữ được sản lượng khi nước mặn xâm nhập nhưng không giảm phát thải.

(6) Thu giữ và lưu trữ cacbon — giảm nhẹ. Nó ngăn CO₂ đi vào khí quyển. Cần nêu giới hạn để bài cân bằng: nó tiêu tốn một phần đáng kể sản lượng của chính nhà máy, chi phí cao, và có rủi ro rò rỉ dài hạn từ kho chứa.

Câu tổng quát. Phân loại không phải mục đích tự thân. Giá trị của nó là chỉ ra rằng thích ứng KHÔNG thay thế được giảm nhẹ, và rằng một biện pháp thích ứng phải được kiểm tra xem nó có làm nguyên nhân nặng thêm hay không trước khi được coi là giải pháp.

Bẫy hay mất điểm — Bẫy 1 — lẫn giảm nhẹ với thích ứng. Dùng đúng một câu hỏi kiểm tra: biện pháp có làm thay đổi nồng độ khí nhà kính không. Trồng rừng là giảm nhẹ; đê biển là thích ứng.
Bẫy 2 — so sánh nguồn điện bằng công suất danh định. Phải nhân với HỆ SỐ CÔNG SUẤT. Bỏ bước này làm sai kết quả hai tới ba lần và là lỗi định lượng bị bắt nhiều nhất.
Bẫy 3 — coi axit hoá đại dương là hệ quả của nóng lên. Nó do cacbon điôxit hoà tan gây ra trực tiếp, nên nó vẫn tiếp diễn ngay cả khi nhiệt độ được ổn định — đây là lý do nó được nêu như một lý lẽ riêng để giảm phát thải.
Phải nhớ — Chốt bài 2. Bốn thứ mang vào phòng thi. Một, một câu hỏi phân loại giảm nhẹ với thích ứng, và biết rằng có biện pháp làm được cả hai như rừng ngập mặn. Hai, phải làm cả hai vì quán tính khoá sẵn một phần nóng lên, còn chỉ thích ứng thì chi phí tăng vô hạn. Ba, nhận diện thích ứng sai, tức biện pháp giảm rủi ro này nhưng làm nguyên nhân nặng thêm. Bốn, luôn nhân hệ số công suất khi so sánh nguồn điện, và so sánh hệ thống với hệ thống chứ không thiết bị với thiết bị.

Đọc xong rồi — làm thử ngay

Bài tập của chương Climate Change and Energy Production gồm 14 câu trắc nghiệm và 5 đề tự luận. Đáp án hiện ngay khi chọn, miễn phí.

Làm bài tập chương →