Lưới điện trong kỷ nguyên khí hậu: Tăng cường khả năng chống chịu là một yêu cầu cấp thiết

Cốc Đen

19-04-2025

There must be a plan of action because delaying will be dangerous. Kingfisher is unsure if he is too worried, but every time he counts the fish in the pond, the number of fish seems to decrease. The hot and stressful weather also makes his feathers molt and grow slower. The situation seems life-threatening!

Trích “GHG Emissions”; Wild Wise Weird [1]

Khi biến đổi khí hậu gia tăng tốc độ, các cơ sở hạ tầng năng lượng thiết yếu đang đối mặt với những mối đe dọa ngày càng lớn. Lưới điện—hệ thống trung tâm đối với y tế, thông tin liên lạc và cấp nước—ngày càng dễ bị tổn thương trước các hiện tượng thời tiết cực đoan như bão lớn, lũ lụt, nắng nóng kéo dài và cháy rừng. Trong một bài tổng quan toàn diện, Karagiannakis và cộng sự [2] nhấn mạnh nhu cầu cấp bách cần cải thiện các mô hình thương tổn (fragility models) nhằm đánh giá chính xác rủi ro và hỗ trợ xây dựng chiến lược thích ứng khí hậu.

Mô hình dễ tổn thương là công cụ ước tính xác suất thiệt hại của cơ sở hạ tầng dựa trên cường độ tác động, sử dụng các đường cong dễ thương tổn (fragility curves – FCs) để liên hệ các tác nhân khí hậu với khả năng hỏng hóc. Đây là công cụ thiết yếu giúp hướng dẫn giảm thiểu rủi ro, phân bổ nguồn lực và lập kế hoạch tăng cường khả năng phục hồi [3,4]. Tuy nhiên, hầu hết các FC hiện nay vẫn còn hạn chế—thường chỉ tập trung vào một yếu tố duy nhất như gió mạnh—trong khi bỏ qua các tương tác phức tạp giữa nhiều hiểm họa xảy ra đồng thời hoặc liên tiếp (ví dụ: gió kết hợp với ngập lụt).

Thông qua phân tích hệ thống 61 nghiên cứu liên quan, nhóm tác giả ghi nhận bằng chứng ngày càng rõ ràng về các sự cố điện do biến đổi khí hậu gây ra. Tại Hoa Kỳ, 69/70 vụ gián đoạn nghiêm trọng từ năm 2016 đến 2021 đều liên quan đến thời tiết, và xu hướng này được dự báo sẽ tiếp tục gia tăng khi Trái Đất nóng lên [5]. Những điểm yếu then chốt bao gồm tình trạng lão hóa của các trụ truyền tải bằng thép, sự cố do cây cối va vào đường dây, và các trạm biến áp nằm trong vùng dễ ngập. Các yếu tố như góc tác động của gió, ăn mòn kim loại, và xói mòn móng trụ cũng là nguyên nhân đáng kể gây ra hư hỏng cấu trúc [2].

Để ứng phó hiệu quả, nghiên cứu đề xuất áp dụng các mô hình dễ tổn thương phân tích và lai (analytical and hybrid fragility models), tích hợp dữ liệu thực nghiệm, đặc điểm cấu trúc, và dự báo khí hậu. Những mô hình tiên tiến này cho phép phản ánh chính xác hơn tác động của lão hóa, tương tác giữa nhiều hiểm họa, và sự khác biệt theo vùng miền. Ngoài ra, công nghệ machine learning mang lại tiềm năng lớn trong việc nâng cao độ chính xác của dự báo và hỗ trợ ra quyết định trong điều kiện bất định [2].

Lưới điện là minh chứng rõ rệt cho sự phụ thuộc sâu sắc giữa hệ thống con người và các lực lượng tự nhiên. Khi mạng lưới này trải dài qua nhiều cảnh quan khác nhau, nó vừa trở thành đối tượng chịu tác động, vừa là yếu tố ảnh hưởng đến môi trường. Đầu tư vào cơ sở hạ tầng thích ứng với khí hậu tuy cần chi phí ban đầu lớn, nhưng lợi ích lâu dài từ việc tránh được các sự cố nghiêm trọng và gián đoạn xã hội sẽ vượt xa các khoản chi phí này. Việc tăng cường khả năng chống chịu của lưới điện thông qua mô hình hóa dễ tổn thương không chỉ là yêu cầu kỹ thuật—mà còn là trách nhiệm đạo đức và kinh tế trong thời đại khí hậu [6,7].

Tài liệu tham khảo

[1] Vuong QH. (2024). Wild Wise Weird. https://www.amazon.com/dp/B0BG2NNHY6/ 

[2] Karagiannakis G, et al. (2025). Fragility modeling of power grid infrastructure for addressing climate change risks and adaptation. WIREs Climate Change, 16, e930. https://doi.org/10.1002/wcc.930

[3] Argyroudis SA, et al. (2019). Fragility of transport assets exposed to multiple hazards: State-of-the-art review toward infrastructural resilience. Reliability Engineering and System Safety, 191, 106567. https://doi.org/10.1016/j.ress.2019.106567 

[4] Panteli M, Mancarella P. (2017). Modeling and evaluating the resilience of critical electrical power infrastructure to extreme weather events. IEEE Systems Journal, 11, 1733-1742. https://doi.org/10.1109/JSYST.2015.2389272 

[5] NERC. (2022). State of Reliability—An Assessment of 2021 Bulk Power System Performance.

[6] Vuong QH. (2018). The (ir)rational consideration of the cost of science in transition economies. Nature Human Behaviour, 2, 5. https://www.nature.com/articles/s41562-017-0281-4 

[7] Nguyen MH. (2024). How can satirical fables offer us a vision for sustainability? Visions for Sustainability. https://ojs.unito.it/index.php/visions/article/view/11267