Vì sao lưới điện của Mỹ lại thất thủ trước băng giá?

Nước Mỹ đã thoát khỏi trận bão tuyết lịch sử trong gang tấc nhưng hậu quả nó để lại vô cùng nặng nề khi nguồn cung cấp khí đốt và năng lượng tự nhiên ở một số bang bị thiếu hụt. Điều này cho thấy lưới điện của nước này dễ bị tổn thương đến mức nào trước thảm họa thiên nhiên. 

Cơn bão tuyết này gợi lại những ký ức về vụ giá rét kỷ lục xảy ra vào mùa đông năm 2021 đã gây ra tình trạng mất điện trên diện rộng ở Texas (Mỹ). Việc hơn 3 triệu người Texas bị mất điện trong cái lạnh thấu xương, tại một bang vốn tự hào về sản xuất năng lượng, nhấn mạnh mức độ nghiêm trọng của một vấn đề đang xảy ra ở Mỹ với tần suất ngày càng tăng.

Texas là bang vốn có khí hậu khá ôn hòa, nắng nóng vào mùa hè nhưng không quá lạnh vào mùa đông. Đây là lý do bang này sản xuất khoảng 86.000 MW vào mùa hè, nhưng giảm xuống 67.000 MW vào mùa đông, khi một số nhà máy điện ngừng hoạt động để bảo trì trong những tháng thường có nhu cầu ít hơn và không có nhiều điện đến từ nguồn năng lượng gió và mặt trời. 

Nhưng những người lập kế hoạch cấp điện cho mùa đông năm đó đã không hình dung được nhiệt độ giảm đến mức đóng băng các đường ống khí đốt tự nhiên và khiến các tuabin gió ngừng quay. Texas bị hụt 46.000 MW so với công suất thông thường, trong đó 28.000 MW đến từ nhà máy nhiệt điện sử dụng khí đốt, than và điện hạt nhân, 18.000 MW từ điện gió và năng lượng mặt trời, theo Hội đồng Đảm bảo điện Texas (ERCOT), cơ quan điều hành lưới điện của bang.

Thực tế này cũng làm nổi bật những thiếu sót của một hệ thống đang phải đối mặt với nguồn cung cấp khí đốt tự nhiên hạn chế, cùng tính toán không thể đoán trước của năng lượng mặt trời và gió.

Michael Webber, Giáo sư tài nguyên năng lượng tại Đại học Texas ở Austin (Mỹ) cho biết: "Những trận bão tuyết này phơi bày sự mong manh của hệ thống năng lượng của chúng ta. Mặc dù việc đa dạng hóa các nguồn năng lượng từ gió và mặt trời đã được thảo luận rất nhiều, lần đóng băng này cũng cho thấy sự mong manh của hệ thống khí đốt". 

Nguồn cung cấp khí đốt tự nhiên - nhiên liệu sưởi ấm và phát điện chính của Mỹ đã giảm mạnh nhất trong hơn một thập niên do các giếng đóng băng và đường ống dẫn bị hỏng, khiến giá tăng chóng mặt. Lưới điện lớn nhất của Mỹ đang trên bờ vực bị bắt buộc cắt điện luân phiên, trong khi điện bị cắt ít nhất trong thời gian ngắn đối với một số khách hàng ở ít nhất 24 bang. 

Chính quy mô của cơn bão tuyết đã khiến nó trở nên bất thường, cùng với nhiệt độ lạnh tới âm 50F (-46C) ở một số nơi. Số liệu đăng trên trang web PowerOutage cho thấy bão tuyết hoành hành đã khiến hơn 1,4 triệu hộ gia đình trên toàn nước Mỹ rơi vào cảnh mất điện trong dịp lễ Giáng sinh. Tại bang Georgia, người dân sinh sống tại thành phố Atalanta và nhiều khu vực ở phía bắc bang này đang phải đối mặt với tình trạng "đông cứng" do không có điện để chạy các thiết bị sưởi ấm.

Phần lớn khu vực Trung Nam cùng hai bang North Carolina và South Carolina phải triển khai kế hoạch cắt điện để ngăn ngừa sự cố. Trong đó, chính quyền vùng thung lũng Tennessee đã tiến hành cắt điện luân phiên. Thời tiết lạnh giá bất thường khiến các lưới điện không thể dựa nhiều vào hệ thống lân cận để giúp tăng cường nguồn cung cấp.

Vào ngày 23.12, sản lượng khí đốt tự nhiên của Mỹ đã phải chịu mức giảm trong một ngày tồi tệ nhất trong hơn một thập niên, với khoảng 10% nguồn cung bị cạn kiệt do các giếng đóng băng. Hôm 24.12, sản lượng giảm 16% so với mức thông thường, trước khi bắt đầu phục hồi chậm, theo dữ liệu của BloombergNEF.

Điều đó cho thấy rằng các nhà cung cấp đang phụ thuộc rất nhiều vào lượng khí đốt dự trữ trong các hang muối và các tầng ngậm nước đã dần cạn kiệt để theo kịp nhu cầu. 

Phần lớn tổn thất sản lượng được ghi nhận ở lưu vực Đông Bắc Appalachia, nơi nguồn cung giảm xuống mức thấp nhất kể từ năm 2018. Giá khí đốt tự nhiên tương lai của Mỹ tăng vào ngày 27.12 do nguồn cung vẫn bị hạn chế nghiêm trọng do đóng băng.

Nguồn cung cấp từ Appalachia đến Thung lũng Tennessee và Trung Tây giảm hơn một nửa so với mức thông thường, theo dữ liệu lưu lượng đường ống do BloombergNEF tổng hợp. Các vấn đề trở nên trầm trọng hơn do các sự cố cơ học tại cơ sở hạ tầng đường ống, bao gồm cả tại một trạm nén khí ở Ohio do Công ty Truyền tải Phương Đông Texas điều hành, đã gây ra tình trạng bất khả kháng đối với một số nguồn cung cấp khí đốt. Chính quyền thung lũng Tennessee, nhà cung cấp điện thuộc sở hữu liên bang cho một số bang miền Nam và Duke Energy đã buộc phải ra lệnh cắt điện liên tục để tiết kiệm năng lượng.

Vào ngày 23.12, việc chuyển giao khí đốt thực tế tại một trung tâm cung cấp cho Carolinas và Virginia được giao dịch ở mức 60 USD/một triệu đơn vị nhiệt của Anh, tăng gần 650% so với chỉ hai ngày trước đó. Con số đó cũng cao hơn 8 lần so với giá khí đốt được đưa vào Henry Hub ở Louisiana. 

PJM Interconnection, nhà điều hành lưới điện lớn nhất Mỹ với các đường dây kéo dài từ Illinois đến New Jersey, đã tuyên bố tình trạng khẩn cấp hiếm gặp vào đêm Giáng sinh. 

Công ty này đã kêu gọi 65 triệu khách hàng của mình tiết kiệm năng lượng giữa thời tiết khắc nghiệt và nhu cầu gia tăng, đồng thời cảnh báo về khả năng cắt điện luân phiên.

Trong khi đó, tại Texas, Bộ Năng lượng Mỹ đã cấp quyền miễn trừ khẩn cấp để cho phép các nhà máy điện tiếp tục hoạt động mà không vi phạm giới hạn phát thải.

Đây là mùa đông thứ 3 liên tiếp tình trạng đóng băng khiến sản lượng khí đốt tự nhiên giảm ít nhất 8 tỉ feet khối mỗi ngày, cho thấy tần suất các cơn bão làm gián đoạn sản lượng ngày càng gia tăng ở Mỹ.

Trận bão tuyết khốc liệt lần này cũng đại diện cho thách thức to lớn đối với mục tiêu đầy tham vọng của Tổng thống Joe Biden. Ông muốn hiện đại hóa hệ thống điện toàn quốc trước năm 2035, vận hành toàn bộ bằng tuabin gió, pa nô mặt trời, pin và các những công nghệ không phát thải nhà kính.

Chính quyền liên bang và ngành năng lượng Mỹ có thể phải tiêu tốn hàng nghìn tỉ USD để tăng khả năng chống chọi của lưới điện trước thiên tai, biến đổi khí hậu và chuyển dịch khỏi nguồn nhiên liệu hóa thạch.

Điều này đã được giới học giả cảnh báo là con đường đầy gian nan. Lưới điện Mỹ, vốn được vận hành khác nhau giữa các vùng, đang dần quá tải và cần nâng cấp quy mô lớn.

"Chúng ta cần thay đổi mô hình, đặc biệt là với các tiện ích công. Chúng đang trở nên dễ bị tổn thương hơn khi đứng trước thiên tai. Mọi người luôn cần nghĩ đến kịch bản tồi tệ nhất, vì khả năng cao là kịch bản đó sẽ xảy ra", Najmedin Meshkati, chuyên gia tại Đại học Nam California (Mỹ) nhận định.