Quản lý tài nguyên thiên nhiên là việc quản lý các nguồn lực tự nhiên như đất,nước, thực vật, động vật và tập trung chủ yếu về các tác động đến chất lượng cuộc sống cho cả thế hệ hiện tại và tương lai.
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
PHÒNG SAU ĐẠI HỌC
- -BÁO CÁO NGUYÊN LÝ TRONG QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG
NĂNG LƯỢNG THAY THẾ Ở VIỆT NAM
GVHD: TRỊNH TRƯỜNG GIANG HVTH: NGUYỄN HUỲNH NHƯ TRẦN MINH TÀI
8/2018
Trang 2DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
NOOA Cơ quan thông tin khí quyển và đại dương của Hoa Kỳ REN21 Mạng lưới Chính sách Năng lượng Tái tạo cho Thế kỷ 21 RPS Tiêu chuẩn Năng lượng Tái tạo Quốc gia (Hoa Kỳ)
VNIHM Viện khí tượng thủy văn quốc gia
Trang 3MỞ ĐẦU
Trong cuộc sống hiện đại, chất lượng sống của con người phụ thuộc rất nhiều vào các nguồn năng lượng, do đó việc khai thác và sử dụng năng lượng được các quốc gia đặc biệt quan tâm Các nguồn năng lượng truyền thống như nhiên liệu hóa thạch, thủy điện và năng lượng hạt nhân đã đáp ứng phần lớn nhu cầu của các quốc gia, tuy nhiên việc sử dụng các nguồn năng lượng này cũng có những hạn chế nhất định Năng lượng hóa thạch không thể tái tạo được và với tốc độ sử dụng như hiện nay, các nhà khoa học dự đoán rằng trong khoảng 70 năm nữa nguồn nhiên liệu này sẽ cạn kiệt Việc tìm kiếm, tranh giành các mỏ dầu có thể dẫn đến các cuộc chiến kéo dài, cuộc chiến vùng Vịnh trong thập niên 1990 là một ví dụ Đối với thủy điện, gần như tất cả các địa điểm thuận lợi đã được xây dựng nhà máy thủy điện Việc xây dựng thêm các nhà máy thủy điện nhỏ tại các vùng sâu, vùng xa là rất khó khăn, hơn nữa việc xây dựng các đập thủy điện có thể gây ảnh hưởng đến môi trường sống Chuỗi đập thủy điện lớn của Trung Quốc xây dựng trên sông Lan Thương (đầu nguồn sông Mê Kông) đã làm thay đổi một cách đáng kể chu kỳ
lũ lụt-hạn hán tự nhiên của hạ lưu sông Mê Kông, làm giảm lượng nước và các chất dinh dưỡng chảy vào lưu vực sông và các vùng duyên hải, điều này trực tiếp ảnh hưởng tới cuộc sống của hàng triệu người dân tại vùng hạ lưu Các nhà máy điện hạt nhân luôn tiềm
ẩn các nguy cơ mất an toàn, thảm họa Chernobyl tại Ukraina năm 1986 hay sự cố nhà máy điện hạt nhân Fukushima tại Nhật năm 2011 là các ví dụ
Từ các lý do trên, chúng ta thấy rằng một nhu cầu tất yếu là cần bổ sung và thay thế dần các nguồn năng lượng truyền thống bằng các nguồn năng lượng an toàn và có khả năng tái tạo Nhiều quốc gia đã đặc biệt quan tâm đến lĩnh vực này, tại Thụy Điển, Đan Mạch, Áo, Pháp, năm 2014 năng lượng tái tạo (NLTT) được sử dụng chiếm khoảng 13,4% trên tổng năng lượng tiêu thụ Việt Nam là một trong cácnước có tiềm năng lớn về phát triển năng lượng tái tạo như thủy điện, năng lượng gió, năng lượng mặt trời, năng lượng sinh khối, năng lượng địa nhiệt… Tuy nhiên việc khai thác và sử dụng NLTT còn hết sức hạn chế
Trang 4CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG THAY THẾ
1.1 Định nghĩa năng lượng thay thế
Năng lượng thay thế là một thuật ngữ chỉ các dạng năng lượng không bị cạn kiệt
do sử dụng theo thời gian Năng lượng thay thế là năng lượng bao gồm tất cả các dạng năng lượng không sử dụng nhiên liệu hóa thạch Chúng là những dạng năng lượng có sẵn
và thân thiện với môi trường Những nguồn năng lượng thay thế này bao gồm: Năng lượng Mặt trời, năng lượng gió, năng lượng thủy triều, năng lượng thủy điện, năng lượng sinh học, năng lượng địa nhiệt, năng lượng sinh khối (Ellabban, Omar; Abu-Rub, Haitham; Blaabjerg, Frede (2014)).
1.2 Các loại năng lượng thay thế
1.2.1 Năng lượng mặt trời
Năng lượng mặt trời là năng lượng tạo thành từ việc chuyển đổi năng lượng từ ánh sáng mặt trời thành điện, hoặc trực tiếp sử dụng quang điện (PV), gián tiếp sử dụng năng lượng mặt trời tập trung
Tuy nhiên, hạn chế của nó là sự khó khăn trong việc thu thập ánh sáng mặt trời vào những ngày thời tiết mây mù, và bên cạnh đó là chi phí sản xuất còn khá cao Có hai loại hệ thống máy năng lượng mặt trời, đó là hệ thống chủ động và hệ thống thụ động Hệ thống thụ động thu thập và lưu giữ năng lượng mặt trời vì chính vật liệu, cấu trúc thiết kế của nó Một ví dụ điển hình cho hệ thống kiểu này là những tòa cao ốc với mặt ngoài hoàn toàn bằng kính, giúp cho ánh nắng được hấp thụ và bên trong là những bức tường dày, nhằm lưu lại nhiệt năng và giải phóng lượng năng lượng đó về đêm
Trang 51.2.2 Năng lượng gió
Gió là động năng của không khí di chuyển trong bầu khí quyển Trái Đất Năng lượng gió là một hình thức gián tiếp của năng lượng Mặt trời Năng lượng gió biến đổi động năng không khí thành năng lượng điện bằng tuabin gió hoặc hệ thống chuyển đổi năng lượng gió Gió buộc tua bin của tuabin quay, thay đổi động năng thành năng lượng quay bằng cách di chuyển một trục được nối với máy phát điện, do đó tạo ra năng lượng điện qua điện từ
Nguyên nhân hình thành năng lượng gió:
Bức xạ mặt trời chiếu xuống bề mặt Trái Đất không đồng đều làm cho nước và bầu khí quyển nóng lên không đều nhau dẫn tới sự chênh lệch về áp suất làm cho không khí dịch chuyển tạo thành gió
Do bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng Coriolis được tạo thành từ sự quay quanh của Trái Đất nên không khí đi từ vùng áp cao đến vùng áp thấp không chuyển động thẳng
mà tạo thành các cơn gió xoáy có chiều xoáy khác nhau giữa Bắc bán cầu và Nam bán cầu
Trục quay của Trái Đất nghiêng so với mặt phẳng quỹ đạo do nó tạo thành khi quay quanh Mặt Trời tạo thành các dòng không khí theo mùa
1.2.3 Năng lượng thủy điện
Thủy điện là một trong những nguồn năng lượng tái tạo lâu đời nhất và chiếm gần 10% điện năng của chúng ta Công suất thủy điện hiện có khoảng 80.000 MW Các nhà máy thủy điện chuyển năng lượng nước chảy thành điện Điều này chủ yếu được thực hiện bởi các con sông tạo ra các hồ chứa lớn và sau đó giải phóng nước thông qua các tuabin để sản xuất điện Thủy điện không gây ra khí thải vào bầu khí quyển nhưng quá trình làm chết một con sông có thể gây ra những vấn đề sinh thái đáng kể về chất lượng nước và môi trường sống của cá và động vật hoang dã. (J Lavanya)
Trang 61.2.4 Năng lượng thủy triều
Năng lượng thủy triều hay còn được gọi là thủy triều là một dạng sử dụng một lượng lớn năng lượng trong các đại dương để tạo ra điện bằng cách thu giữ năng lượng từ dòng di chuyển nước trong thủy triều và dòng hải lưu mở Năng lượng thủy triều là một
"năng lượng thay thế" cũng có thể được phân loại như là một "nguồn năng lượng tái tạo",
vì Trái Đất sử dụng lực trọng lực của mặt trăng và mặt trời mỗi ngày để di chuyển một lượng nước khổng lồ xung quanh đại dương và biển gây ra thủy triều Các hệ thống năng lượng thủy triều có thể giải phóng năng lượng động học từ dòng nước sông, thủy triều và dòng hải lưu mở; hoặc năng lượng tiềm năng từ sự khác biệt về chiều cao (hoặc đầu) giữa thủy triều cao và thấp
1.2.5 Năng lượng địa nhiệt
Các nhà máy điện địa nhiệt sử dụng nhiệt độ cao dưới lòng đất sâu để sản xuất hơi, sau đó cho phép các tuabin sản xuất điện Các nhà máy nhiệt điện địa nhiệt có thể rút ra
từ các bể chứa nước ngầm hoặc có thể làm nóng nước bằng cách bơm vào đá nóng, khô Nhiệt độ cao dưới lòng đất được khai thác bằng giếng khoan, đôi khi sâu hơn một dặm Năng lượng địa nhiệt này không thể tái tạo, vì trong tương lai lõi của trái đất sẽ mát mẻ Thời gian đó là quá xa (hàng trăm triệu năm) mà nó có thể được coi như có thể tái tạo
1.2.6 Nhiên liệu sinh học
Một tế bào nhiên liệu là một thiết bị năng lượng thay thế, một tế bào nhiên liệu là một thiết bị điện hóa, giống như một pin trong đó nó chuyển đổi năng lượng từ một phản ứng hóa học trực tiếp thành điện và nhiệt Nhưng không giống như một pin, được giới hạn trong các hóa chất lưu trữ bên trong, một tế bào nhiên liệu có khả năng tạo ra năng lượng miễn là nhiên liệu được cung cấp
1.2.7 Nhiên liệu sinh khối
Sinh khối là thuật ngữ để mô tả các vật chất có nguồn gốc sinh học vốn có thể được sử dụng như một nguồn năng lượng hoặc do các thành phần hóa học của nó (Nisha Sriram)
Trang 7Sinh khối là nguồn cung cấp năng lượng đứng thứ hai sau thủy điện trong sản xuất năng lượng tái tạo Sinh khối có công suất hơn 7.000 MW Nhiên liệu sinh khối bao gồm các chất hữu cơ như chất thải công nghiệp, chất thải nông nghiệp, gỗ và vỏ cây Sinh khối
có thể được đốt trực tiếp trong các nhà máy điện được thiết kế đặc biệt, hoặc được sử dụng để thay thế tới 15% than làm nhiên liệu trong các nhà máy điện thông thường Sinh khối đốt sạch hơn than vì nó có ít lưu huỳnh hơn, có nghĩa là sẽ thải ít sulfurdioxide vào khí quyển
CHƯƠNG 2: TÌNH HÌNH CHIẾN LƯỢC PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG
THAY THẾ TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 2.1 Tình hình phát triển năng lượng thay thế của các nước trên thế giới
Theo báo cáo toàn cầu về năng lượng thay thế 2017, năm 2016 là năm năng suất năng lượng thay thế đã chứng kiến sự gia tăng lớn nhất từ trước tới nay, với công suất tăng thêm 161 GW Tổng năng lượng tái tạo toàn cầu đã tăng gần 9% so với năm 2015, đến gần 2.017 GW vào cuối năm Năng suất từ năng lượng mặt trời có công suất điện (trừ công suất ngừng hoạt động) hiệu quả so với bất kỳ công nghệ phát điện nào khác Năm
2016 năng lượng mặt trời chiếm khoảng 47% năng lượng tái tạo, gió và thủy điện chiếm phần lớn số còn lại, tương ứng chiếm khoảng 34% và 15,5%
Đến cuối năm 2016, các quốc gia đứng đầu về tổng công suất điện thay thế là Trung Quốc, Mỹ, Brazil, Đức và Canada Trung Quốc là nơi có hơn ¼ năng lượng tái tạo của thế giới - tổng cộng khoảng 564 GW, bao gồm khoảng 305 GW năng lượng từ thủy điện Ngoài năng lượng thủy điện, các nước hàng đầu là Trung Quốc, Hoa Kỳ và Đức; tiếp theo là Nhật Bản, Ấn Độ và Ý, và Tây Ban Nha và Anh Quốc (với số lượng công suất tương đương vào cuối năm) Các nước hàng đầu thế giới về năng lượng tái tạo ngoài thủy điện với công suất điện trên một đơn vị là Iceland, Đan Mạch, Thu Sweden Điển và Đức
Trang 8Trên thế giới hiện nay, năng lượng tái tạo đạt được mức độ cao ở một số quốc gia:
ví dụ: điện gió đạt 37,6% nhu cầu điện ở Đan Mạch, 27% ở Ireland, 24% ở Bồ Đào Nha, 19,7% ở Síp và 10,5% ở Costa Rica; và năng lượng mặt trời PV chiếm 9,8% nhu cầu điện
ở Honduras, 7,3% ở Ý, 7,2% ở Hy Lạp và 6,4% ở Đức Mức độ phát triển cao hơn năng lượng tái tạo biến đổi đã được đáp ứng với những hạn chế ở một số nước, đặc biệt ở Trung Quốc Tuy nhiên, trong một thời gian ngắn, một số quốc gia và vùng lãnh thổ đã tạo ra được mức năng lượng tái tạo rất cao so với tỷ lệ tổng nhu cầu, ví dụ ở Đan Mạch (140%) và Scotland (106%)
Theo REN21-2017 Những điểm nổi bật Báo cáo hiện trạng năng lượng tái tạo toàn cầu, tốc độ phát triển năng lượng thay thế chưa đi kịp với tiềm năng
Đầu tư đã giảm: Mặc dù tổng đầu tư toàn cầu cho năng lượng tái tạo gần như tăng gấp đôi so với nhiên liệu hóa thạch nhưng đầu tư cho lắp đặt các hệ thống năng lượng tái tạo mới (không bao gồm thủy điện lớn trên 50MW) giảm 23% so với năm 2015 Với các quốc gia đang phát triển và các nền kinh tế mới nổi, đầu tư cho năng lượng tái tạo giảm 30% xuống còn 116,6 tỉ USD, trong khi ở các quốc gia phát triển giảm 14% xuống còn
125 tỉ USD Nguyên nhân chủ yếu do suy giảm ở thị trường Trung Quốc, Nhật Bản và các nền kinh tế mới nổi khác, đặc biệt là Ấn Độ và Nam Phi (chủ yếu do sự chậm trễ trong đấu giá năng lượng tái tạo) Trung Quốc vẫn dẫn đầu với mức đầu tư cao nhất (32% tổng tài chính cho năng lượng tái tạo thế giới không bao gồm các dự án thủy điện lớn trên 50MW) Tuy nhiên sau mức đầu tư kỷ lục của năm 2015, các khoản đầu tư vào năm 2016 được chuyển hướng một phần sang nâng cấp lưới điện và cải cách thị trường điện để tận dụng tốt hơn các nguồn năng lượng tái tạo hiện có Tháng 1 năm 2017, chính phủ Trung Quốc tuyên bố sẽ chi 360 tỉ USD cho đến năm 2020, đã đưa nước này lên vị trí dẫn đầu thế giới về đầu tư năng lượng tái tạo Tại Nhật, năng lượng tái tạo đã được thúc đẩy phát triển sau thảm hoạ hạt nhân năm 2011 ở Fukushima Tuy nhiên, trên thực tế, các công ty điện đã thể hiện sự phản đổi với quá trình chuyển đổi này, trong trường hợp điện gió, các trì hoãn về thủ tục được đưa ra để hạn chế phát triển thị trường Thay đổi chính sách từ biểu giá điện hỗ trợ (FIT) cao sang cơ chế đấu thầu dẫn tới sự sụt giảm gần 70% lượng đầu tư vào công suất điện tái tạo quy mô nhỏ trong năm 2016
Trang 9 Tiến triển chậm trong lĩnh vực sưởi ấm và làm mát Lĩnh vực sưởi ấm và làm mát vẫn còn khoảng cách xa so với ngành điện trong quá trình chuyển đổi năng lượng tái tạo Năng lượng sử dụng cho nhiệt (nước nóng, nấu ăn và quá trình công nghiệp) chiếm hơn một nửa tổng năng lượng tiêu thụ toàn cầu vào năm 2016, trong đó năng lượng tái tạo đóng góp khoảng 25% Tuy nhiên, hơn hai phần ba tỷ trọng năng lượng tái tạo này là từ năng lượng sinh khối truyền thống (được sử dụng chủ yếu ở các nước đang phát triển để nấu ăn và sưởi ấm), thường không bền vững, gây ô nhiễm và tổn hại tới sức khoẻ khi đốt cháy một cách không hiệu quả Hơn 4 triệu người chết sớm vì bệnh gây ra bởi ô nhiễm không khí từ đun nấu bằng nhiên liệu sinh khối truyền thống Nhiệt cung cấp bởi các nguồn năng lượng tái tạo hiện đại được sử dụng chủ yếu cho mục đích công nghiệp (56%) Năng lượng để làm mát hầu hết được cung cấp bởi các thiết bị điện, và chỉ chiếm khoảng 2% trong tổng tiêu thụ năng lượng toàn cầu Công nghệ làm mát bằng nhiệt từ năng tái tạo về cơ bản không theo kịp nhu cầu làm mát đang ngày tăng cao Áp dụng công nghệ năng lượng tái tạo trong hệ thống sưởi ấm và làm mát vẫn còn là một thách thức bởi những tính đặc thù và phân tán của thị trường này Chi phí đầu tư ban đầu cao trong khi bị cạnh tranh bởi chi phí đầu tư thấp của nhiên liệu hóa thạch (được trợ giá) tiếp tục cản trở sự phát triển của loại công nghệ này Thiếu các chính sách hiệu quả và quyết tâm chính trị cũng sẽ góp phần làm chậm lại quá trình cất cánh của năng lượng tái tạo Tiến trình chuyển đổi cũng gặp những rào cản khác bao gồm hạn chế nhận thức về công nghệ, và trợ giá nhiên liệu hóa thạch khiến cho nhiên liệu hóa thạch luôn có giá rẻ hơn so với thực tế Đặc biệt các quốc gia đang phát triển, mặc dù có tiềm năng lớn trong sử dụng năng lượng tái tạo cho sưởi ấm nhưng lại thiếu kinh nghiệm lắp đặt, đặc biệt là ở quy mô công nghiệp Tuy nhiên những rào cản này có thể được gỡ bỏ bởi các chính sách hiệu quả
và quyết tâm chính trị
Giao thông: Đặc biệt là Hàng không và Vận tải biển bị tụt lại phía sau trong quá trình chuyển đổi năng lượng tái tạo Phát triển năng lượng tái tạo ở quy mô lớn trong lĩnh vực giao thông diễn ra chậm Mặc dù có một vài chuyển biến đặc biệt phát triển nhanh thị trường xe điện - các sản phẩm từ dầu mỏ vẫn chiếm 93% tổng năng lượng tiêu thụ trong giao thông Cộng đồng quốc tế tập trung sự quan tâm vào giảm thiểu phát thải khí CO2
Trang 10trong lĩnh vực giao thông theo cam kết của Hiệp đinh Paris, nhưng chỉ có 22 quốc gia có cam kết Đóng góp do Quốc gia tự quyết định (NDCs) đề cập chi tiết tới năng lượng tái tạo cho giao thông và chỉ có 2 trong số các quốc gia này (Niue và New Zealand) đề cập tới sự cần thiết của việc sử dụng năng lượng tái tạo cho xe điện Hiệu quả, tối ưu hóa và chuyển đổi phương thức vận chuyển từ phương tiện cá nhân đến phương tiện công cộng
là những đòn bẩy chủ chốt để giảm phát thải carbon cho ngành giao thông Tuy nhiên, giảm phát thải cacbon dựa vào năng lượng tái tạo vẫn chưa được xem xét nghiêm túc, hoặc chưa được coi là ưu tiên của ngành giao thông Quá trình điện hóa giao thông đường
bộ vẫn còn nhiều rào cản bao gồm chi phí xe điện tương đối cao, hạn chế về dung lượng
và tuổi thọ của pin (ắc quy), và thiếu cơ sở hạ tầng cho nạp pin xe điện Ở các nước đang phát triển, có thêm các rào cản liên quan đến thiếu nguồn cung cấp điện ổn định Hơn nữa, trọng tâm của các nước đang phát triển vẫn là xây dựng cơ sở hạ tầng giao thông cơ bản Mặc dù đây rõ ràng là một nhu cầu thiết thực, nhưng các giải pháp năng lượng tái tạo nên được lồng ghép vào các qúa trình quy hoạch (mà thường không xuất hiện ở thời điểm hiện tại Đối với giao thông đường sắt, tỷ trọng điện năng tái tạo trong tổng năng lượng tiêu thụ bởi ngành đường sắt toàn cầu tăng từ 3,4% năm 1990 lên khoảng 9% năm
2013, và một số nước đang tiến đến một tỷ lệ cao hơn rất nhiều
Tuy nhiên nổi bật trong năm 2016, một số chính phủ, chủ yếu ở Châu Âu, bắt đầu quan tâm tới các chiến lược trung và dài hạn để giảm phát thải cacbon trong ngành giao thông vận tải thông qua thay đổi cơ cấu dài hạn; nhiều quốc gia cũng xem xét hoặc phát triển các chiến lược liên kết chặt chẽ hơn giữa ngành vận tải và ngành điện Kế Hoạch Hành động Khí hậu của Đức, được xây dựng năm 2016, nhằm giảm phát thải của ngành giao thông 40-42% đến năm 2030 hướng tới mục tiêu dài hạn là giảm hoàn toàn phát thải cacbon trong ngành này
Trợ giá Nhiên liệu hóa thạch (và năng lượng hạt nhân) tiếp tục là một rào cản quan trọng hạn chế sự phát triển nhanh của năng lượng tái tạo bất chấp có nhiều cam kết quốc
tế để loại bỏ cơ chế trợ giá này Cuối năm 2016, hơn 50 quốc gia đã cam kết hủy bỏ trợ giá cho nhiên liệu hóa thạch và một vài cải cách đã tiến hành nhưng vẫn chưa đủ Năm
2014 tỉ lệ trợ giá cho nhiên liệu hóa thạch so với năng lượng tái tạo là 4:1 Nói cách khác,