Một cột điện và đường dây truyền tải bị bão hạ gục tại Deweyville, Texas, năm 2020. Ảnh: Washington Post
Thật không may, việc mất điện kéo dài nhiều tiếng đồng hồ giờ đây đã trở thành một yếu tố thường xuyên trong cuộc sống hiện đại của người Mỹ. Tần suất mất điện đã tăng 64% từ đầu những năm 2000, trong khi sự cố mất điện liên quan đến thời tiết đã tăng 78%. Theo một phân tích, Mỹ hiện ghi nhận số vụ mất điện hơn bất kỳ quốc gia phát triển nào khác. Những người sống ở vùng Trung Tây nước Mỹ hiện phải chịu ảnh cắt điện trung bình 92 phút mỗi năm so với chỉ 4 phút ở Nhật Bản.
Biến đổi khí hậu và các sự kiện thời tiết cực đoan phần lớn là nguyên nhân gây ra tình trạng đáng buồn này. Thế nhưng, Mỹ không phải là trường hợp ngoại lệ. Châu Âu cũng cảm thấy những tác động bất lợi của biến đổi khí hậu tương tự như Mỹ, nếu không muốn nói là tồi tệ hơn. Một loại nhiên liệu có thể là trung tâm của bài toán hóc búa này: khí đốt tự nhiên.
Trong hai thập kỷ qua, cuộc cách mạng đá phiến đã mở ra một nguồn khí đốt tự nhiên giá rẻ và giúp Mỹ dễ dàng chuyển đổi từ phát điện đốt than sang các nhà máy khí đốt tự nhiên. Thật vậy, khí đốt tự nhiên được quảng cáo rộng rãi là "nhiên liệu cầu nối" khi thế giới dần rời xa than đá, bởi khí tự nhiên có thành phần phát thải sạch hơn nhiều so với than đá. Khí đốt hiện chiếm khoảng 41% sản lượng điện của Mỹ, nhiều gấp đôi tỷ trọng của nó trong hỗn hợp năng lượng của châu Âu.
Một thực tế phũ phàng là các nhà máy khí đốt tự nhiên, ngay cả những nhà máy tương đối hiện đại, đang chứng tỏ có tỷ lệ hỏng hóc tồi tệ nhất khi đối mặt với thời tiết khắc nghiệt so với các phương pháp phát điện khác. Trong trận bão mùa đông do khí lạnh từ Bắc Cực gây gây ra năm ngoái, các đơn vị sản xuất điện bằng khí đốt chiếm 63% số lần hỏng hóc trong khi chỉ chiếm 44% tổng công suất lắp đặt. Mạng lưới đường ống và nhà máy khí đốt rộng lớn của Mỹ - mạng lưới lớn nhất thế giới - và các quy định quản lý chúng chưa bao giờ được thiết kế mà không tính đến thực tế thời tiết khắc nghiệt.
Các cơ sở khí đốt không được đông lạnh đồng đều, nhiều cơ sở phụ thuộc vào các đường ống dẫn khí đơn lẻ để cung cấp. Trong khi đó, nhiều máy phát điện thiếu khả năng đốt cháy nhiên liệu thay thế hoặc dự trữ khí đốt trong trường hợp khẩn cấp.
Đáng báo động hơn, ngay cả những cơ sở sản xuất khí đốt tốt nhất cũng đang cho thấy mức độ dễ bị tổn thương lớn. PJM Interconnection LLC là nhà điều hành lưới điện lớn nhất quốc gia, phục vụ 65 triệu người ở 13 tiểu bang và thủ đô Washington, D.C, tức khoảng 1/5 dân số Mỹ. Lưới điện của PJM được coi là một trong những mạng lưới đáng tin cậy nhất trong nước nhờ có trữ lượng hoạt động dồi dào và trữ lượng khí đá phiến phong phú.
Trong trận bão mùa đông nghiêm trọng xảy ra ngày 23/12/2022, PJM đã ban bố “hành động khẩn cấp phát điện tối đa”, nghĩa là các nhà máy dự phòng phải chạy hết công suất. Tuy nhiên, gần 20% trong số các nhà máy khí đốt đó chạy ở mức 100% trở lên trong ít nhất một giờ, thì hơn 20% không bao giờ đạt trên một nửa công suất và nhiều nhà máy giảm xuống 0% sản lượng tại một số thời điểm trong trường hợp khẩn cấp. Người phát ngôn của PJM, Susan Buehler, đã thừa nhận rằng hiệu suất phát điện trong cơn bão đó là không thể chấp nhận được.
Đáng chú ý, PJM thực sự hoạt động tốt hơn các lưới điện lân cận - nhiều lưới điện trong số đó đã báo cáo tình trạng mất điện hoặc mất điện trên diện rộng, khiến người ta tự hỏi làm thế nào các lưới điện đa bị phân hóa cao và cũ kỹ của nước Mỹ có thể xoay sở để duy trì hoạt động khi người dân tiếp tục tiêu thụ lượng điện năng ngày càng tăng.
“Đó là một cuộc khủng hoảng trước mắt”, ông Mark Christie, thành viên của Ủy ban Điều tiết Năng lượng Liên bang, nói với hãng Bloomberg.
Một số chuyên gia cho rằng việc mở rộng cơ sở hạ tầng khí hiện có có thể giúp giải quyết vấn đề. Tuy nhiên, nhiều người lại tin rằng nâng cấp lưới điện và kết hợp nhiều năng lượng tái tạo hơn mới là giải pháp lâu dài.
Trong nhiều thập kỷ, nước Mỹ đã dựa vào một mạng lưới điện cũ kỹ và ngày càng không ổn định. Dù là quốc gia giàu có nhất thế giới nhưng Mỹ chỉ xếp thứ 13 về chất lượng cơ sở hạ tầng trong ngành sản xuất điện.
Một nghiên cứu của UC Berkeley và GridLab cho thấy rằng năng lượng tái tạo sẽ trở nên khả thi về mặt kinh tế trong việc cung cấp năng lượng cho 90% lưới điện đáng tin cậy vào năm 2035, trong khi chỉ phụ thuộc vào khí đốt tự nhiên cho 10% sản lượng điện hàng năm. Thật không may, trong khi các nguồn năng lượng tái tạo đã phát triển đáng kể trong những năm gần đây, lưới điện cũ kỹ của Mỹ đơn giản là không có khả năng tích hợp hoàn toàn nguồn năng lượng tái tạo vào nhu cầu tiêu thụ chung, dẫn đến lãng phí tiềm năng.
Như thường lệ, thách thức lớn nhất vẫn là vấn đề kinh phí. Ước tính, chính phủ Mỹ sẽ cần chi 4,5 nghìn tỷ USD để khử cacbon hoàn toàn trong sản xuất điện, bao gồm: việc xây dựng và vận hành các cơ sở thế hệ mới, đầu tư vào cơ sở hạ tầng truyền tải và phân phối, cung cấp công nghệ hướng tới khách hàng…