Năng lượng tái tạo - chìa khóa sinh tồn của các cộng đồng Bắc Cực

Qaanaaq là một thị trấn nằm ở cực bắc Greenland, cách Bắc Cực khoảng 1.400 km về phía nam. Nó được thành lập vào năm 1953, sau khi Không quân Mỹ di dời khoảng 100 người Inughuit sống gần Căn cứ không quân Thule mới xây dựng khi đó. Ngày nay, thị trấn có khoảng 600 cư dân, trong đó một số người vẫn dùng xe trượt tuyết để đi trên biển băng dày, săn hải cẩu và cá bơn.

Cư dân ở Qaanaaq sinh hoạt bằng điện từ các máy phát điện diesel trong thị trấn. Lối sinh hoạt này phổ biến ở các cộng đồng Bắc Cực hình thành sau Thế chiến thứ hai. Các thị trấn nổi lên trong thời kỳ này thường lắp đặt máy phát điện chạy dầu diesel vì dầu ít bay hơi hơn các loại nhiên liệu khác và dễ vận chuyển đường dài hơn.

Nhưng việc đưa dầu diesel đến một địa điểm xa như vậy cũng không dễ dàng. Giống như nhiều cộng đồng ở Bắc Cực, Qaanaaq không có các con đường kết nối với phần còn lại của thế giới. Những thứ mà thị trấn không thể tự sản xuất - bao gồm dầu diesel - được vận chuyển đến bằng tàu phá băng. Mỗi năm, Qaanaaq có hai đợt giao hàng, đều vào cuối mùa hè, khi băng biển ở mức thấp nhất.

Dịch vụ hậu cần này là lý do đẩy chi phí nhiên liệu ở các cộng đồng Bắc Cực lên rất cao. Trung bình chi phí sản xuất điện từ nhiên liệu hóa thạch ở Mỹ là khoảng 14 cent/kWh. Nhưng ở các vùng phía bắc bang Alaska, chi phí tăng lên từ 50 cent đến 1 USD/kWh.

Cư dân Qaanaaq tiêu tốn rất nhiều tiền cho nhiên liệu, vì nhiệt độ thường xuyên dưới 0 và các ngôi nhà phải được sưởi ấm gần như liên tục. Phức tạp hơn nữa, nhiều ngôi nhà ở Qaanaaq mang phong cách Đan Mạch - một số ngôi nhà có từ năm 1953 - và những ngôi nhà này không giữ nhiệt hiệu quả.

Để giảm chi phí, chính phủ Greenland đang phải trợ cấp rất nhiều cho nhiên liệu hóa thạch. Nhưng kể cả khi việc trợ giá giúp hạ giá điện xuống còn 24 cent/kWh, hóa đơn điện vẫn là một khoản đáng kể đối với cư dân Qaanaaq, những người không kiếm được bao nhiêu lãi từ nghề săn bắn của mình. Nhiều cư dân đang tìm cách đi khỏi thị trấn, chấp nhận mất liên lạc với cộng đồng và văn hóa của họ.

Đó là lý do tại sao các cộng đồng nhỏ ở Bắc Cực cần đến năng lượng tái tạo. Năm 2017, Greenland đã công bố kế hoạch chuyển sang năng lượng tái tạo càng nhiều càng tốt vào năm 2030. Nhưng tất cả các công nghệ đều phải được chuyển đến từ nơi khác, khiến các dự án này trở nên vô cùng tốn kém.

5 đập thủy điện và 13 trang trại năng lượng mặt trời của Greenland đều phải tập trung ở khu vực phía tây nam đông dân hơn của đất nước, để mang lại lợi ích cho nhiều người nhất có thể. Trong khi đó, các cộng đồng nhỏ ở phía bắc như Qaanaaq thường phải tự huy động vốn - hoặc xin trợ cấp - nếu muốn phát triển các dự án năng lượng tái tạo.

Cách làm này tiềm ẩn nhiều rủi ro. Ví dụ, năm 2007, một cộng đồng nhỏ ở Alaska đã chế tạo một tuabin gió bằng tiền trợ cấp của chính phủ, không sử dụng được trong nhiều năm do các kỹ thuật viên không kết nối được tuabin với các bảng điều khiển ở nhà máy điện của thị trấn. Hầu hết các thiết bị năng lượng tái tạo không được chế tạo để hoạt động trong các điều kiện ở Bắc Cực, và nếu một hệ thống bị hư hỏng, rất khó sửa chữa.

Năm 2015, tại một hội nghị khí hậu ở Ilulissat, thành phố nằm ở phía tây Greenland, Toku Oshima, một thợ săn ở Qaanaaq, đã gặp Mary Albert, nhà vật lý tuyết tại Đại học Dartmouth, New Hampshire. Ở đó, Albert đã đề cập việc chuyển đổi sang các nguồn năng lượng tái tạo có thể giúp hạn chế tác động của biến đổi khí hậu. Hợp tác với Oshima, trong vài năm qua, Albert đã tuyển dụng sinh viên tại Dartmouth để làm việc trong một loạt các dự án nhằm đưa năng lượng tái tạo đến các cộng đồng nhỏ ở Bắc Cực, bao gồm thiết kế các ngôi nhà tiết kiệm năng lượng và kiểm tra tiềm năng năng lượng mặt trời ở Qaanaaq. Tháng 5 này, Albert đã đến Qaanaaq để thử nghiệm các thiết bị năng lượng mặt trời và gió mới phát triển.

Nếu các thiết bị năng lượng tái tạo có thể hoạt động và được bảo trì dễ dàng ở Qaanaaq, thì công nghệ này có thể hoạt động ở những nơi nhiều tháng không có mặt trời và nhiệt độ luôn ở dưới 0 độ C.

Hai thiết bị nguyên mẫu của nhóm đang được thử nghiệm tại Qaanaaq. Một trong số đó sử dụng năng lượng gió để trực tiếp tạo ra nhiệt, hỗ trợ sưởi ấm trong mùa đông, khi không có năng lượng mặt trời, nhờ đó giảm gánh nặng và chi phí sử dụng nhiên liệu. Đã có một số ý tưởng tương tự, nhưng chưa có thiết kế nào đạt đến giai đoạn nguyên mẫu, vì vậy thiết kế của nhóm đến nay vẫn là bí mật. Còn vào mùa hè, các ngôi nhà ở Qaanaaq có thể tạo ra nhiệt bằng thiết bị nguyên mẫu thứ hai: cửa sổ giữ nhiệt mặt trời. Ý tưởng không mới, nhưng thiết bị này đơn giản hơn các thiết kế khác trước đây và được thiết kế để tận dụng tối đa ánh sáng mặt trời trong 24 giờ của mùa hè ở Bắc Cực. Nhóm nghiên cứu hy vọng, cuối cùng, “những thiết bị quy mô nhỏ này có thể được sử dụng ở mọi nơi”, Albert nói.

Oshima và các nhà nghiên cứu không ảo tưởng dự án của họ sẽ giải quyết tất cả các thách thức của thị trấn. Tuy nhiên, trước mắt các thiết bị này có thể giúp cư dân Qaanaaq có cuộc sống dễ dàng hơn và tiếp tục sống ở nơi họ đã sống hàng nghìn năm. “Họ muốn được ấm áp và thoải mái - và họ muốn có đủ khả năng chi trả,” Albert nói.