CÔNG NGHỆ SẠCH TRONG KHAI THÁC THAN pot

• Một cơ chế phát triển sạch CDM đã được đề xuất theo điều 12 Nghị định thư Kyoto • Đã có sự thay đổi hướng tới sản xuất năng lượng ít tác động đến môi trường suốt chu trình tồn tại

CÔNG NGH S CH Ệ Ạ TRONG KHAI THÁC THAN

Mrinal K.Ghose, Ph.D, D.Sc

B môn Khoa h c và k thu t môi tr ộ ọ ỹ ậ ườ ng

Tr ườ ng M n đ , Dhanbad-826004 ỏ Ấ ộ

Pachauri) giành giải

Nobel hòa bình năm

• Thực hiện: ngày hành động

môi trường lan rộng nhất

trong lịch sử hành tinh” với

Cơ chế phát triển sạch

• Cơ chế phát triển sạch bao g m s n xu t b n v ng và ồ ả ấ ề ữ

• B o t n bao g m s d ng năng l ả ồ ồ ử ụ ượ ng có hi u qu kinh t ệ ả ế

• Tiêu th b n v ng là m t s l a ch n, s d ng và th i b ụ ề ữ ộ ự ự ọ ử ụ ả ỏ

và v t li u ậ ệ

• Nó gi m thi u s c n ki t tài nguyên thiên nhiên, tránh ch t ả ể ự ạ ệ ấ

ng ườ i tiêu th ụ

• Gi ng nh s n xu t b n v ng, tiêu th b n v ng bao g m ố ư ả ấ ề ữ ụ ề ữ ồ

c a th h t ủ ế ệ ươ ng lai 4

Tiêu thụ năng lượng sơ cấp và tiêu thụ

năng lượng đầu người

16TH CONVENTION OF INDIAN GEOLOGICAL CONGRESS, FEB 2-4 2009

Về bài viết này

• Bài vi t này b t đ u b ng vi c th o lu n v nhu c u năng ế ắ ầ ằ ệ ả ậ ề ầ

Kiểu nào cho sự phát triển?

• Kiềm chế khí nhà kính không có nghĩa là làm chậm

kinh tế.

• Một cơ chế phát triển sạch (CDM) đã được đề xuất

theo điều 12 Nghị định thư Kyoto

• Đã có sự thay đổi hướng tới sản xuất năng lượng ít

tác động đến môi trường suốt chu trình tồn tại

(sống) của nó

• Đến 2015, Trung Quốc và Ấn Độ sẽ chiếm 25% kinh

tế thế giới

• Câu hỏi đặt ra là kiểu phát triển nào là đáng tin cậy?

• Thách thức nằm ở phát triển kinh tế phải tính đến

suy thoái môi trường

• 7

Nhu cầu năng lượng

• Chúng ta biết rằng ngành năng lượng đóng vai trò cốt yếu

trong phát triển kinh tế

• Trong tổng năng lượng tiêu thụ, ước tính 35% từ nguồn truyền

thống như củi, rơm rạ, phân gia súc,…

• Phần khác, 65% là năng lượng thương mại gồm than, dầu, khí

đốt, năng lượng hạt nhân và năng lượng tái tạo

• Một phần của các nguồn năng lượng khác nhau trong tiêu thụ

năng lượng thương mại sơ cấp của quốc gia là than và than non

• Chúng được dùng nhiều trong sản xuất điện (75%), nhà máy

thép (6,2%), sản xuất xi măng (3,6%), ngành công nghiệp khác

và sản xuất gạch (15,2%)

• Dầu mỏ và khí đốt tự nhiên được dùng nhiều trong giao thông

• Hiện có nhu cầu lớn về năng lượng của quốc gia và nó tăng

từng năm một.

• 8

Mục tiêu

• An toàn năng lượng có nghĩa là đảm bảo rằng quốc

gia có thể cung cấp năng lượng cho tất cả công dân trong suốt cuộc đời

• Tuy nhiên, đốt nhiên liệu hóa thạch có thể gây nên

sự suy giảm môi trường kể cả sự nóng lên toàn cầu.

• Nóng lên toàn cầu được cho rằng sẽ gây hàng loạt

tác động tiêu cực, như: phá hủy dây chuyền thức ăn, đặc biệt là sinh vật biển và tăng rủi ro dẫn đến tuyệt chủng các loài

• Mục tiêu của bài giảng là thảo luận về tác động của

nóng lên toàn cầu và thảo luận về công nghệ sạch cho khai thác than

• 9

Tăng nhu cầu năng lượng

• Than là ngu n năng l ồ ượ ng s c p chính châu Á Thái Bình D ơ ấ ở ươ ng,

• M t khác, th gi i có tr l ặ ế ớ ữ ượ ng than đ trong 190 năm v i m c khai ủ ớ ứ

• Ti p đ n là, do ngu n d u và khí có gi i h n, các qu c gia s ph ế ế ồ ầ ớ ạ ố ẽ ụ

• 10

Trữ lượng các nguồn năng lượng

Sản xuất dầu thế giới

Tìm kiếm nguồn tài nguyên: Dầu

CONSUMPTION 3.5 Gt/year

R/P RATIO 41.2 years

CONSUMPTION 3.5 Gt/year

R/P RATIO 41.2 years

Tổng trữ lượng dầu (2005) – 1.2 tỷ thùng

Điều tra nguồn năng lượng: Khí tự nhiên

CONSUMPTION 2.6 tcm/year

R/P RATIO 59.8 years

Điều tra nguồn năng lượng: than

CONSUMPTION 4.8 Gt/year 50

255

20

258 247

0.4

79

Phát th i CO ả 2 t các n ừ ướ c

CHU TRÌNH D U – DIESEL CO CHU TRÌNH D U – DIESEL CO Ầ Ầ 2

Khai thác

Lọc dầu

CO2 hóa thạch thoát ra khí quyển

27.12.2008 NESA XXI Annual

Conference

Phát thải CO 2 và dự báo

Source- From E Macchi, Politechnico di Milano

Chu trình toàn cầu

Thực vật Khí quyển

Đất

Đại dương

Nhiên liệu hóa thạch

Radiative Cooling

• Có thật không?

• Làm sao biết được?

• Tại sao cần quan tâm?

H sinh thái B c c c và ngoài B c c c s b tiêu di t ệ ắ ự ắ ự ẽ ị ệ

Sự cạn kiệt sẽ làm tăng tác động của biến đổi khí hậu

Những đỉnh điểm nguy hại : Tan lớp băng ở Greenland

Có thể làm tăng mực nước

biển 20 foot

Chuy n gió ể

HẠN HÁN

Than-nguồn năng lượng sơ cấp

• Trên th gi i, than chi m 26% l ế ớ ế ượ ng tiêu th năng l ụ ượ ng s ơ

c p, trong đó n đ , s tiêu th than chi m 46% năng ấ ở Ấ ộ ự ụ ế

• T ch c năng l ổ ứ ượ ng th gi i d đoán n Đ s đ i m t ế ớ ự Ấ ộ ẽ ố ặ

v i nhu c u năng l ớ ầ ượ ng cao trong t ươ ng lai và b n thân than ả

có th đáp ng đ ể ứ ượ c nhu c u này ầ

33

27.12.2008 NESA XXI Annual

Conference

Công nghi p năng l ng đi n- Tình hình tiêu ệ ượ ệ

th năng l ng trên th gi i và n đ ụ ượ ế ớ Ấ ộ

Năng lượng tái tạo được 7.7%

Than 57.7

%

Dầu và khí gas 7.0%

Thủy điện 25.3%

NL Hạt nhân 2.8%

Hiện tượng Trái đất ấm lên

• Nhiệt độ bề mặt trái đất trung bình có thể duy trì ở nhiệt độ phù hợp

15 0 C do ảnh hưởng của hiệu ứng nhà kính

• CO 2 hấp thụ lại bức xạ nhiệt từ trái đất vào khí quyển và bức xạ trở lại trái đất một phần

• Nếu không có hiệu ứng nhà kính này, nhiệt độ bề mặt trái đất sẽ chỉ khoảng –18 0 C

• Hiện nay, hiệu ứng nhà kính gây nguy cơ biến đổi khí hậu

• Hầu hết các mô hình dự báo trái đất sẽ ấm dần lên ít nhất 3-5.5 0 C

trong vài thập kỷ tiếp theo

• Tác động của hiện tượng trái đất ấm lên lượng mưa, sự phát triển

thực vật, và mực nước biển có thể tăng lên khoảng 0.5-1.5 m

• Trồng cây xanh hấp thụ CO 2 là một trong những biện pháp hữu hiệu trong giảm thiểu tác động của hiệu ứng nhà kính

35

• Sự biến đổi khí hậu đã xảy ra trong tự nhiên bắt đầu từ khi trái đất hình thành cách đây 4.6 tỷ năm

• Đã xảy ra nhiều thời kỳ ấm và lạnh xen kẽ

có tính chu kỳ trong quá trình phát triển lịch

sử trái đất

Tác động của biến đổi khí hậu

• Khí hậu ấm dần lên sẽ ra tăng sự thải CO 2 và CH 4 từ các quá trình khử sinh học các hợp chất hữu cơ của vi khuẩn

• Các thực vật và côn trùng, sâu bọ gia tăng hoạt động nhiều hơn trong điều kiện môi trường ấm hơn.

• Các quá trình mưa axít hình thành SO 2 có thể làm trung hòa ảnh

hưởng của các chất hiệu ứng nhà kính.

• Những hậu quả sự ấm lên toàn cầu trong 100 năm sắp tới có thể rất lớn.

• IPCC ước tính mực nước biển có thể tăng 65cm vào khoảng năm 2100 gây lên hiểm họa cho hàng triệu dân cư và diện tích đất chìm dưới mực nước biển.

• Đe dọa nhiều nhất đến các vùng đất thấp và có khoảng 60 quốc đảo

có nguy cơ xóa sổ.

• Sự thay đổi nhiệt độ bề mặt có thể gây tác động đáng kể đến các chu

kỳ nước và lượng mưa khu vwcjj, quá trình bay hơi và các hiện tượng bão lũ.

• 37

Các tác động ( tiếp)

• Tuy nhiên vấn đề này hết sức phức tạp và hàng loạt các giải

phát đã được để ra.

• Vì sự tăng nhiệt độ không đồng nhất trên mọi khu vực của trái

đất, và khu vực vùng cực đang diễn ra sự gia tăng nhiệt độ gấp 10-12 lần các vùng nhiệt đới

• Vấn đề này sẽ gia tăng sự biến đổi gió, lượng mưa trong khu

vực Một số khu vực đất canh tác nông nghiệp trù phú có thể

bị sa mạc hóa

• Nhiệt độ cao hơn có thể làm tăng quá trình bay hơn/ thoát hơi

nước, do đó tác động trở lại mực nước ngầm.

• Vì các đới khí hậu thay đổi từ xích đạo đến vùng cực, một số

thực vật cũng có xu hướng biến đổi để thích nghi với điều kiện sống mới

• Nhiều giống loài không biến đổi kịp sẽ chết đi và do đó gây ra

mất nguồn gen.

• Số lượng côn trùng và sâu bọ sẽ gia tăng do điều kiện sống

ấm phù hợp với sự sinh trưởng của nó, do đó gia tăng sự phát sinh các bệnh tật

• 38

Nghị định thư Kyoto

• Nghị định thư Kyoto năm 1997 đã mang lại những thay đổi

chiến lược đến các vấn đề ở hầu hết các nước công nghiệp

• Hiệp định của Tổ chức liên hợp quốc về vấn đề biến đổi khí

hậu đã thông qua ở New York (5/ 1992) (UNFCCC) và được ký kết ở hội nghị thượng đỉnh Rio vào tháng 6/1992

• Ấn Độ đã ký kết hiệp định vào tháng 11/1993 và sau khi ký kết

lại, hiệp định có hiệu lực từ ngày 21/3/1994.

• Mục tiêu chính của UNFCCC là duy trì nồng độ khí gây hiệu

ứng nhà kính (GHG) không tăng lên

• UNFCCC thực hiện hội nghị thành viên Conference of Parties

(CoP) gồm các nhà lãnh đạo tối cao của các quốc gia tham gia nghị định

• Ở hội nghị CoP lần thứ nhất, các nước phát triển đã nhất trí

đàm phán về lộ trình cắt giảm lượng thải CO 2 trong khoảng

thời gian 10-15 hay 20 năm

39

• Hội nghị quốc tế tại Nhật Bản

đã đưa ra Nghị Định Thư

Kyoto bao gồm các mục tiêu

giảm thiểu lượng khí gây hiệu

ứng nhà kính nếu được thông

qua và ký kết bới một số

lượng đủ quốc gia

2005:

• Hiệp ước Kyoto được ký kết

bới hầu hết các quốc gia công

nghiệp trừ Mỹ

180 quốc gia

Các vấn đề xung đột trong thực

hiện Nghị định thư Kyoto

• Lượng phát thải CO 2 từ đốt nhiên liệu hóa thạch trên đầu

người ở Trung Quốc và Ấn Độ ở mức 2.76 và 1.16 tấn thấp

hơn nhiều giá trị trung bình trên thế giới 3.9 tấn

• Nghị định thư Kyoto đã được đàm phán ở hội nghị các bên lần

thứ 3 vào năm 1997 và có hiệu lực từ 16/2/2005

• Cho dù Mỹ là nước đóng góp tới 24% lượng phát thải do nhiên

liệu hóa thạch toàn cầu với giá trị trên đầu người 20.1, hiện nay vẫn chưa phê chuẩn Nghị định thư Kyoto

• Mỹ chối bỏ Nghị định thư Kyoto viện cớ rằng Trung Quốc và

Ấn Độ thoát khỏi những ràng buộc của Nghị định thư

• Nghị định thư quy định các nước công nghiệp phát triển phải

giảm thiểu ít nhất 5% lượng khí gây hiệu ứng nhà kính dưới

mức 1990 vào năm 2012

• 41

Phát thải Cacbon

• Hiện tại chưa có những hạn chế lượng thải đối với

các nước đang phát triển

• Phát thải CO2 , khí nhà kính chủ yếu liên quan chủ

yếu đến sử dụng nhiên liệu hóa thạch, đặc biệt là

than cho sản xuất năng lượng

• Phát thải cacbon tăng khoảng 67% vào năm 2050

• Dự đoán dài hạn cho lĩnh vực năng lượng Ấn Độ

sẽ tăng nhanh gấp 3.5 lần giá trị hiện tại trong vòng

25 năm tới.

• 42

Giảm phát thải khí nhà kính

• Sự gia tăng hiệu suất tiêu thụ, phân bố và sản xuất năng

lượng.

• Phát triển các nguồn năng lượng thay thế

• Bảo vệ và tăng cường các biện pháp lắng đọng CO 2 trong

các vỉa than và các hệ tầng địa chất ngầm bao gồm cả các

mỏ dầu và khí

• Kinh doanh khí thải, thi hành các cơ chế phát triển sạch

(clean development mechanism).

• Một cơ chế phát triển sạch (CDM) được thiết lập dưới điều

khoản 12 của hiệp định Kyoto thông qua sự thực hiện liên kết giữa các quốc gia phát triển và đang phát triển trong các

dự án về giảm thiểu khí nhà kính ở các nước đang phát triển.

• Sự đánh thuế sử dụng nhiên liệu hóa thạch, hỗ trợ sử dụng

các thiết bị, nhiên liệu có hiệu quả năng lượng, khuyến

khích sự chuyển đổi sang các dạng năng lượng có thể tái tạo được, v.v

• 43

Hiệp ước Copenhagen 2009

• Đây là h i ngh các bên l n th 15 c a UNFCCC, khung ch ộ ị ầ ứ ủ ươ ng

• Hi p ệ ướ c nh n đ nh r ng bi n đ i khí h u là m t trong nh ng ậ ị ằ ế ổ ậ ộ ữ

gi s tăng nhi t đ d ữ ự ệ ộ ướ i 2°C

• Hi p ệ ướ c này không có nh ng ràng bu c pháp lu t và không ao ữ ộ ậ

• Các đ xu t s m h n đ ề ấ ớ ơ ượ c đ a ra nh m m c đích gi m s gia ư ằ ụ ả ự tăng nhi t đ d ệ ộ ướ i 1.5°C và gi m l ả ượ ng CO2 phát th i kho ng ả ả 50% vào năm 2050

• Hi p ệ ướ c không có s ràng bu c tuy nhiên T ng th ng M cho ự ộ ổ ố ỹ

r ng các n ằ ướ c nên ch ra hi u qu đ t đ ỉ ệ ả ạ ượ c.

• Ông nói r ng, n u h ph i đ i m t hi p ằ ế ọ ả ợ ộ ệ ướ c ràng bu c, s ộ ẽ

• 44

Công nghệ khai thác than

• Việc áp dụng các công nghệ khai thác có hiệu suất cao là cần

thiết để đạt năng suất cao

• Các thiết bị lạc hậu nên được thay thế bằng các công nghệ

hiện đại nhằm giảm thiểu chi phí hoạt động

• Các quá trinh bảo dưỡng cần được tiến hành theo quy định

• Các hoạt động nên được kiểm soát bằng GPS

• Nhiều hoạt động nâng cao hiệu quả của các công nghệ khai

thác mỏ lộ thiên cần được thực hiện theo tiêu chuẩn quốc tế.

• Các mỏ cơ giới hóa nên được thay thế cho các mỏ khai thác

thủ công, nửa cơ giới hóa hiện nay.

• 45

Metan nằm trong lớp than(CBM)

:Đồng lợi ích

• Công nghiệp CBM là sản phẩm tự nhiên của công nghiệp dầu

mỏ.

• Metan là khí nhà kính mạnh, gây tác hại nhiều hơn khí CO 2 do

thời gian cư trú trong khí quyển ngăn hơn và mức độ ảnh

hưởng nhiều hơn

• Metan là sản phẩm phụ của quá trình thành tạo Than.

• Metan được giữ lại trong các lớp than và thoát ra ngoài trong

quá trình khai thác mỏ và sau khai thác.

• Metan gây nguy hiểm với các mỏ hầm lò Nếu được thu gom

có hiệu quả, metan nằm trong lớp than có thể là nguồn năng lượng tiềm năng đáng kể

• Than được hình thành do sự biến đổi sinh học của các hợp

chất hữu cơ hóa thạch dưới áp suất cao Trong quá trình thành tạo than, điều kiện kỵ khí dẫn đến sự thành tạo và giữ lại khí metan trong các vỉa than.

• 46

Khí hóa than dưới lòng đất Underground coal gasification

• Các biện pháp thay thế cần được đề ra để chiết suất

than có hiệu quả cao Một trong những giải pháp đó là khí hóa than dưới hầm lò Đó là phương pháp tận dụng khai thác các lớp sâu, và nguồn than không có giá trị kinh tế với chi phí thấp

• Khí hóa than dưới lòng đất có tiềm năng áp dụng cho

các mỏ than xa bờ khi các phương pháp mỏ truyền

thống không áp dụng được.

• Khí hóa than dưới lòng đất sử dụng một loạt các giếng

khoan để chuyển đổi than thành khí, giảm giá thành và cải tạo mỏ.

• Công nghệ này dựa trên sự quản lý các thiết bị khí hóa

dưới lòng đất mà không cần phải khai thác mỏ

•

• 47

• (iii) Các công ngh làm s ch sau khi đ t: kh sufua trong khí th i, kh ệ ạ ố ử ả ử Nito, các b xúc tác gi m thi u NOx, plasma ho c s d ng các ch t xúc ộ ả ể ặ ử ụ ấ tác ch n l c ọ ọ

• (iv) Các công ngh làm s ch tiên ti n là công ngh chu kỳ khí hóa k t ệ ạ ế ệ ế

h p (Integrated Gasification Combined Cycle (IGCC)) trong t o đi n năng, ợ ạ ệ

• 48

• M c tiêu cho các n ụ ướ c đang phát tri n là đ t đ n phát ti n b n v ng m c đ a ể ạ ế ể ề ữ ở ứ ị

ph ươ ng và gi m thi u nh h ả ể ả ưở ng c a bi n đ i khí h u ủ ế ổ ậ

• Trong lĩnh v c s n xu t năng l ự ả ấ ượ ng, các gi i pháp đ ả ượ ự c l a ch n là s n xu t ọ ả ấ

s ch h n, hi u su t cao h n nh thu gom carbon, các chu kỳ k t h p khí hóa ạ ơ ệ ấ ơ ư ế ợ

t ng h p (integrated gasification combined cycle), t m pin năng l ổ ợ ấ ượ ng etc.

• Các c ch phát tri n s ch đ ơ ế ể ạ ượ c đ xu t đây có th đ t đ ề ấ ở ể ạ ượ ự c s an toàn năng

l ượ ng trong nhi m v phát tri n b n v ng ệ ụ ể ề ữ

• 49

Thank you

for your kind attention!!

27.12.2008 NESA XXI Annual

Conference

Climate Change

‘Climate change poses a great challenge

to our development prospects… we

Singh

Prime Minister of India

The most beautiful thing…

Is to see a person smiling &

Even more beautiful…

Is knowing that you are the reason behind it

Be a reason for others to SMILE

PROTECT OUR PLANET EARTH

Thank you

for your kind attention!!