Mối quan hệ giữa tiêu thụ Năng lượng và Nước

GIỚI THIỆU CHUNG

Việc đô thị hóa hiện nay đã khiến cho nhu cầu sử dụng điện nước ở Việt Nam gia tăng đáng kể. Theo thống kê, trong khoảng thời gian 5 năm từ 2012 đến 2016, định mức tiêu thụ điện trung bình của một hộ gia đình thành thị ở Việt Nam đã tăng 136% (tăng từ 94 kWh/hộ/tháng đến trên 222 kWh/hộ/ tháng) [7]. Trong đó, hộ gia đình có thu nhập càng cao thì càng có nhu cầu tiêu thụ điện [7].

Tuy nhiên, ngoài việc sử dụng trực tiếp qua việc sử dụng các thiết bị điện, năng lượng còn bị tiêu tốn trong nhiều giai đoạn của quá trình sản xuất nước sạch. Mặt khác, nước cũng là một thành phần vô cùng cần thiết trong quá trình sản xuất điện. Bài viết này sẽ đề cập đến mối quan hệ giữa năng lượng và nguồn nước, đồng thời nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tiết kiệm và sử dụng hợp lý hai đối tượng này trong cuộc sống thường ngày.

SỬ DỤNG NƯỚC CHÍNH LÀ SỬ DỤNG ĐIỆN

Khi một người rửa tay từ vòi nước, họ cũng đang sử dụng năng lượng. Lý do là vì từ khi nước được khai thác cho đến khi được sử dụng trong các sinh hoạt gia đình, nó phải trải qua một quá trình xử lý tiêu tốn nhiều năng lượng, dẫn đến đôi khi chi phí điện để thu thập, xử lý, phân phối, và tái sử dụng nguồn nước có thể chiếm đến 75% chi phí sản xuất nước sinh hoạt [2]. Ở một số địa phương việc cung cấp nước có thể chiếm tới 20% lượng điện sử dụng của khu vực [2]. Vì thế cho nên tiết kiệm nước cũng chính là tiết kiệm điện.

Vận chuyển nước có lẽ là giai đoạn tiêu tốn nhiều năng lượng nhất. Tùy thuộc vào vị trí và đặc điểm nguồn nước mà mức năng lượng cần dùng cũng khác nhau. Nước có thể được vận chuyển đi hàng trăm km trước khi đến được tay người tiêu dùng [1]. Ngoài ra, việc bơm 480 m³nước lên độ cao 100 m cần đến 200 kWh, trong khi ở một số quốc gia như Trung Quốc hay Mexico, đôi khi người ta phải vận chuyển nước lên đến độ cao 1000 – 2000 m [3].

Trong hộ gia đình, một lượng lớn năng lượng được dùng để đun nóng nước phục phụ nhu cầu nấu nướng, giải khát hay dùng trong các sinh hoạt hàng ngày. Báo cáo “2016 Residential End Uses of Water Study” cho thấy rằng nước nóng chiếm khoảng một phần ba lượng nước sử dụng trong gia đình [8]. Bên cạnh đó thì việc xả nước nóng từ vòi trong vòng 5 phút sẽ cần một lượng điện bằng với việc thắp sáng một bóng đèn dây tóc 60W trong vòng 14 tiếng [1].

Sau khi được sử dụng, nước thải sẽ được tập trung và xử lý tại nhà máy. Năng lượng để vận chuyển và vận hành máy móc, ví dụ như trường hợp của California, cần 475-1,400 kWh để xử lý hơn 1 triệu lít nước thải [1]. Vì vậy có thể thấy sự cần thiết của việc sử dụng năng lượng trong vòng tuần hoàn của quá trình sản xuất nước sạch.

Hình minh họa: Tiêu thụ điện cũng là tiêu thụ nước, và ngược lại (nguồn: Intechopen.com)

SỬ DỤNG ĐIỆN CŨNG LÀ SỬ DỤNG NƯỚC

Ngành nhiệt điện than và ethanol sau đây thể hiện tầm quan trọng của nước trong quá trình sản xuất năng lượng.

Nhiệt điện than là một trong những nguồn cung cấp năng lượng chính của Việt Nam, chiếm 41.6% sản lượng điện của cả nước năm 2019, vào khoảng 99.88 TWh) [9]. Quá trình khai thác than cần một lượng nước ngầm lớn để tiếp cận các mỏ than và để tưới giảm nhiệt phòng ngừa cháy nổ. Tuy nhiên hậu quả của việc khai thác nguồn nước như thế làm thay đổi mực nước ngầm, cạn kiệt giếng nước, và gây ảnh hưởng đến đặc điểm địa chất thủy văn của địa phương đó [4]. Ngoài ra, một lượng nước rất lớn dùng trong các nhà máy nhiệt điện than cho quá trình làm mát. Theo tính toán thì một nhà máy nhiệt điện than có công suất 500 MW sẽ sử dụng hết lượng nước của một hồ bơi Olympic tiêu chuẩn trong 3.5 phút. Còn đối với nhà máy nhiệt than điển hình 1200 MW thì một ngày phải cần đến 4.7 triệu m³ nước, gấp 4 lần lượng nước tiêu thụ của Hà Nội năm 2020 [4]. Cũng chính vì nhu cầu sử dụng nước lớn đến như vậy nên những nhà máy nhiệt điện thường được xây dựng gần các sông rạch để việc cung cấp nguồn nước cho quá trình hoạt động dễ dàng hơn [10].

Kể cả đối với quy trình sản xuất những nguồn năng lượng sinh học như ethanol cũng cần một lượng nước đáng kể. Ethanol có thể được điều chế từ các nguyên liệu thô như mía, củ cải đường, cao lương…nhưng ngô là một trong những nguyên liệu được dùng phổ biết nhất, chiếm 95% sản lượng ethanol được sản xuất ở Mỹ [5]. Lượng nước tưới tiêu cho ngô dựa sẽ phụ thuộc chủ yếu vào khí hậu và môi trường ở địa phương đó. Nếu ngô được trồng ở khu vực có nhiều mưa, nhu cầu cho nước tưới cũng sẽ giảm. Sau khi ngô được thu hoạch và đưa vào nhà máy, nước cần được cung cấp để phục vụ quá trình nghiền, hóa lỏng, lên men, và làm khô. Bên cạnh đó, tùy theo mức độ hiện đại của công nghệ trong từng nhà máy mà lượng nước cần dùng cho việc sản xuất cũng khác nhau, dao động từ 3 đến 6.8 lít nước cho 1 lít ethanol. Đến thành phẩm cuối cùng, một lít ethanol sẽ cần từ 10 đến 324 lít nước, tùy theo các điều kiện vừa nêu trên.[5]

NHỮNG DỰ ÁN, CÔNG TRÌNH NỔI BẬT

Vì lẽ đó, việc tiết kiệm điện và tiết kiệm nước là việc làm vô cùng cần thiết để làm giảm áp lực nguồn cung điện, nước khi nhu cầu ngày càng gia tăng và góp phần hạn chế ảnh hưởng đến môi trường sống trước các tác động tiêu cực của quá trình sản xuất. Theo xu thế phát triển bền vững đó, một số các công trình đã có những thay đổi trong quá trình xây dựng và vận hành, giúp sử dụng nguồn điện và nước một cách hiệu quả hơn.

Ở quy mô lớn gần 6000 m², dự án nhà máy phụ liệu Phú Cường đã giảm 48.2% tổng mức sử dụng năng lượng bằng cách lắp đặt các hệ thống máy lạnh, vật liệu làm mát, cùng hệ thống điện mặt trời có thể cung cấp đến 115% nhu cầu điện của nhà máy. Hệ thống đèn LED tại đây cũng góp phần giảm 76.4% mật độ công suất chiếu sáng so với chuẩn của QCVN 09-2017/BXD. Về việc sử dụng nước, dự án nhà máy Phú Cường được trang bị hệ thống thu nước mưa có thể đáp ứng 42% nhu cầu sử dụng [6]. Bên cạnh đó, đồng hồ nước được lắp đặt ở các hệ thống chính cùng các thiết bị vệ sinh hoạt động hiệu quả cũng đã góp phần làm giảm lượng nước tiêu thụ của nhà máy [6].

Hình minh họa: Nhà máy Phụ liệu Phú Cường, một dự án công trình xanh LOTUS đã áp dụng nhiều biên pháp tiết kiệm năng lượng và thu gom, tái sử dụng nước hiệu quả

Ngoài các dự án lớn như nhà máy Phú Cường, nhà ở riêng lẻ cũng có những cách khác nhau nhằm tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng và nước. Tiêu biểu là nhà liên kế Bi Eco Suites Ha Noi. Dự án được lắp đặt 95% thiết bị điện được công nhận tiết kiệm năng lượng và 73.4% diện tích được chiếu sáng tự nhiên, có thể giúp giảm việc sử dụng thiết bị chiếu sáng vào ban ngày [11]. Các thiết bị như vòi tắm, sen tắm, và máy rửa bát cũng được lắp đặt theo quy chuẩn tiết kiệm nước [11]. Qua đó cho thấy, nếu các công trình xây dựng được phát triển theo hướng bền vững bằng cách tối ưu hóa việc sử dụng điện và nước thì vừa có thể đảm bảo chất lượng và trải nghiệm cho đối tượng sử dụng mà đồng thời giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.

LỜI KẾT

Việc đô thị hóa, hiện đại hóa đã và đang khiến nhu cầu về năng lượng và nguồn nước ngày một tăng cao, bao gồm việc sử dụng trực tiếp hay gián tiếp qua việc sản xuất điện và xử lý nước được nhắc tới ở bên trên. Thay vì lựa chọn đánh đổi giữa môi trường và các yếu tố về con người, sự áp dụng các công nghệ và thiết bị hiện đại theo hướng tiết kiệm năng lượng, khai thác triệt để các lợi ích của môi trường xung quanh như chiếu sáng tự nhiên, năng lượng mặt trời, hệ thống thu nước mưa,… sẽ giúp cải thiện đáng kể mức tiêu thụ năng lượng và nước. Sự thay đổi này là dài hạn theo suốt quá trình sử dụng công trình, tuy nhiên không tạo ảnh hưởng lớn đến hoạt động, lợi ích, và nhu cầu sử dụng điện nước của con người.

Nguyễn Ngọc Hồng Linh

VGBC Technical Team

Tham khảo