luận văn kinh tế: BÀI TOÁN NĂNG LƯỢNG: THÁCH THỨC VỚI PHÁT TRIỂN KINH TẾ CỦA CÁC QUỐC GIA

Tính trên một đơn vị nhiệt lượng phát ra thì đốt than thải ra nhiều chất ô nhiễm hơn các nhiên liệu hoá thạch khác dầu, khí.. Propan và butan được tách khỏi khíthiên nhiên và lưu trữ dướ

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 2

I KHÁI QUÁT VỀ CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG 3

1 Nhiên liệu hóa thạch 3

1.1 Than đá 3

1.2 Dầu và khí thiên nhiên 4

1.3 Đá phiến dầu và cát chứa dầu (Oil shale and Tar sand) 7

2 Năng lượng hạt nhân 7

3 Năng lượng mặt trời 10

4 Năng lượng sinh khối 10

5 Các nguồn năng lượng khác 13

II NHU CẦU TIÊU DÙNG NĂNG LƯỢNG TRÊN THẾ GIỚI 16

1 Tổng quan 16

2 Nhu cầu về dầu mỏ 17

2 Khai thác và tiêu thụ than 21

3 Phát triển thủy điện và các vấn đề đặt ra 24

5 Phát triển năng lượng tái tạo 26

III CÁC THÁCH THỨC PHÁT TRIỂN TOÀN CẦU TỪ VẤN ĐỀ NĂNG LƯỢNG 27

1 Năng lượng chi phối trật tự thế giới mới 27

2 Năng lượng và các vấn đề về môi trường, thay đổi khí hậu 32

TÀI LIỆU THAM KHẢO 42

BÀI TOÁN NĂNG LƯỢNG: THÁCH THỨC VỚI PHÁT TRIỂN KINH TẾ CỦA CÁC QUỐC GIA

LỜI MỞ ĐẦU

Theo dự báo, đến năm 2030, thế giới sẽ phải đối mặt với nguy cơ thiếunăng lượng trầm trọng và phải cần khoảng 10,5 nghìn tỷ euro đầu tư chongành này Vì vậy, việc sử dụng năng lượng hiệu quả, thân thiện với môitrường để đảm bảo an ninh năng lượng và phát triển bền vững là vô cùngquan trọng Tuy nhiên, thực hiện được điều này không đơn giản Với tốc độtiêu thụ năng lượng hiện tại thì nguồn năng lượng truyền thống của thế giớiđược dự báo sẽ nhanh chóng bị cạn kiệt Theo dự báo, đến năm 2035 tiêu thụnăng lượng toàn cầu sẽ tăng 53%, và các doanh nghiệp khắp nơi trên thế giớiđang không ngừng nghiên cứu tìm nguồn năng lượng sạch Nếu không giảmcường độ sử dụng, nhu cầu năng lượng trong khu vực sẽ tăng tương đươngvới tăng trưởng kinh tế, tức là khoảng 225% cho đến năm 2035 Bên cạnh đó,hiện nay thói quen sử dụng nhiên liệu hóa thạch đã làm tăng các mối quantâm về môi trường Việc đốt nhiên liệu hóa thạch tạo ra khoảng 21,3 tỉ tấncarbon dioxide hàng năm Cacbon đioxit là một trong những khí nhà kính làmtăng lực phóng xạ và góp phần vào sự nóng lên toàn cầu, làm cho nhiệt độtrung bình bề mặt của Trái Đất tăng Thế giới đang hướng tới sử dụng cácnguồn năng lượng tái tạo là một trong những cách giúp giải quyết vấn đề tăngnhu cầu năng lượng

Chuyên đề này sẽ trình bày khái quát tài nguyên năng lượng, nhu cầu

sử dụng năng lượng, những thách thức đặt ra với phát triển kinh tế - xã hội từvấn đề năng lượng trên thế giới

I KHÁI QUÁT VỀ CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG

1 Nhiên liệu hóa thạch

1.1 Than đá

Than đá có nguồn gốc sinh hóa từ quá trình trầm tích thực vật trongnhững đầm lầy cổ cách đây hàng trăm triệu năm Khi các lớp trầm tích bịchôn vùi, do sự gia tăng nhiệt độ, áp suất, cộng với điều kiện thiếu oxy nênthực vật (thực vật chứa một lượng lớn cellulose, hợp chất chứa C, O, H) chỉ bịphân hủy một phần nào Dần dần, hydro và oxy tách ra dưới dạng khí, để lạikhối chất giàu cacbon là than Sự hình thành than là một quá trình lâu dài vàphải trải qua hàng chuỗi các bước Ở từng giai đoạn và tùy thuộc từng điềukiện (nhiệt độ, áp suất, thời gian v.v ) mà chúng ta có được các dạng thankhác nhau theo hàm lượng cacbon tích lũy trong nó

Nhiều loại than khác nhau được tìm thấy ở những khu vực khác nhautrên thế giới chứng tỏ các quá trình hình thành than vẫn đang tiêp tục diễn ratrong tự nhiên Những đầm lầy có tuổi vài trăm năm chứa các vũng than bùnngày nay có thể lại là bước khởi đầu cho quá trình hình thành than hàng triệunăm tới trong tương lai Thế nhưng, điều đó không có nghĩa rằng than lànguồn tài nguyên phục hồi được Bởi vì, chỉ trong vài trăm năm, chúng ta đãtiêu thụ một lượng than mà phải mất hàng triệu năm tự nhiên mới tạo ra được

Than là dạng nhiên liệu hóa thạch có trữ lượng phong phú nhất, đượctìm thấy chủ yếu ở Bắc Bán Cầu Các mỏ than lớn nhất hiện nay nằm ở Mĩ,Nga, Trung Quốc và Ấn Độ Các mỏ tương đối lớn ở Canada, Đức, Balan,Nam Phi, Úc, Mông Cổ, Brazil Trữ lượng than ở Mĩ chiếm khoảng 23,6%của cả thế giới

Ảnh hưởng của việc khai thác than :

Việc khai thác các vỉa than trên mặt (surface-mining) có những ưuđiểm so với khai thác dưới các hầm mỏ (subsurface, underground mining)như ít tốn kém hơn, an toàn hơn cho người thợ mỏ và nói chung, nó cho phép

khai thác than triệt để hơn Tuy nhiên, khai thác trên bề mặt lại gây ra vấn đềmôi trường như nó "xóa sổ" hoàn toàn thảm thực vật và lớp đất mặt, làm giatăng xói mòn đất cũng như làm mất đi nơi trú ngụ của nhiều sinh vật Hơnnữa, nước thoát ra từ những mỏ này chứa axit và các khoáng độc, gây ônhiễm nước, ô nhiễm đất.

Việc khai thác than dưới các hầm mỏ sâu trong lòng đất lại khá nguyhiểm, xác suất rủi ro cao Ở Mĩ, trong suốt thế kỷ 20 đã có hơn 90 000 ngườithợ mỏ chết vì các tai nạn hầm mỏ, và thường các công nhân hầm mỏ đều cónguy cơ cao về bệnh ung thư và nám phổi (black lung disease ? Phổi của họphủ đầy bụi than)

Ảnh hưởng của việc đốt than :

Hạn chế lớn nhất của việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch nói chung vàthan nói riêng là nó gây ra ô nhiễm không khí do sự phát thải CO2, SO2,NOx Tính trên một đơn vị nhiệt lượng phát ra thì đốt than thải ra nhiều chất

ô nhiễm hơn các nhiên liệu hoá thạch khác (dầu, khí) Chính vì vậy, việc đốtthan đã gián tiếp góp phần vào quá trình biến đổi khí hậu làm suy thoái môitrường toàn cầu mà nổi bật là hiện tượng hiệu ứng nhà kính và mưa axit

1.2 Dầu và khí thiên nhiên

Dầu và khí thiên nhiên có nguồn gốc từ các trầm tích biển giàu xác bãđộng thực vật cách đây khoảng 200 triệu năm Các mỏ dầu và khí thường thấy

đi đôi với nhau Do tỷ trọng nhỏ hơn đá, chúng có xu hướng di chuyển lênphía trên qua các lỗ rỗng của đá và tích tụ thành các vũng dưới những lớp đákhông thấm Tầng đá không thấm phía trên và tầng đá thấm bên dưới tạo nênbẫy dầu hoặc khí Có nhiều dạng bẫy khác nhau trong tự nhiên Một khi tầng

đá phủ bị mũi khoan xuyên thủng thì dầu và khí đi theo lỗ khoan lên mặt đất

để được chế biến và phân phối

Dầu thô (crude oil) là một hỗn hợp lỏng gồm hàng trăm hợp chất

hydrocacbon (Từ C5 đến C60) Từ dầu thô, trải qua quá trình lọc dầu , các

hợp chất được phân thành các sản phẩm khác nhau, tùy theo điểm sôi củachúng Dầu còn chứa các hợp chất hoá dầu (petrochemicals) nên ngoài việccung cấp nhiên liệu cho các động cơ, dầu mỏ còn là nguồn nguyên liệu tạo racác sản phẩm phục vụ công nghiệp, nông nghiệp và tiêu dùng như sợi tổnghợp, chất dẻo, cao su nhân tạo, chất tẩy rửa, hương liệu, dung môi sơn

Khí thiên nhiên chỉ chứa vài hydrocacbon (C1 đến C4), mêtan và một

lượng nhỏ hơn các êtan, propan, butan Propan và butan được tách khỏi khíthiên nhiên và lưu trữ dưới áp suất (nén) trong các thùng dầu ở dạng lỏng gọi

là khí dầu mỏ hoá lỏng (liquefied petroleum gas), chủ yếu được dùng làmnhiên liệu để sưởi ấm và nấu nước ở những vùng thôn quê

Khí thiên nhiên ngày càng phổ biến do nó là một nguồn năng lượnghiệu quả và tương đối sạch Khí thiên nhiên hầu như không chứa S Hơn nữa,khi đốt nó thải ít CO2 hơn xăng dầu hay than Khí thiên nhiên đang được ứngdụng trên nhiều lĩnh vực năng lượng như đốt trong các hộ gia đình, các trạmphát điện thay thế than, khí nén làm nhiên liệu cho các phương tiện giaothông (xe tải, bus ) So với các xe chạy bằng xăng dầu, xe chạy bằng khíthiên nhiên giảm lượng phát thải đến 80-90% hydrocacbon, 90% CO, 90%các chất độc và hầu như không có muội khói Nó còn kinh tế vì giá thànhcũng chỉ tương đương xăng dầu

Phân bố dầu và khí thiên nhiên trên thế giới

Trữ lượng khổng lồ đến 63,2% lượng dầu của cả thế giới tập trung ởVịnh Ba Tư, nhất là Ảrập Saudi (thành viên số 1 của OPEC :Organization ofPetroleum Exporting Countries) Các mỏ dầu quan trọng còn lại khác nằm ởvịnhư Venezuela, Mehico, Nga, Libi và Mỹ (Alaska và vịnh Mehico) Gần1/2 (49%) trữ lượng khí thiên nhiên của thế giới nằm ở 2 nước Nga và Iran.Các mỏ khí thiên nhiên quan trọng khác nằm ở Các Tiểu Vương Quốc Arapthống nhất, Arap Saudi, Mỹ và Venezuela

Các vấn đề môi trường của dầu mỏ và khí thiên nhiên

Dầu và khí thiên nhiên đều là nhiên liệu hoá thạch, nên cũng giống nhưthan, chúng phát thải CO2 vào không khí, góp phần vào hiệu ứng nhà kínhcũng như mưa axit, mặc dù lượng ô nhiễm thấp hơn than Dầu đốt không sinh

ra lượng sulfur oxit đáng kể nhưng lại sinh ra nitơ oxit, chủ yếu từ xăng đốttrong các xe ôtô Nitơ oxit góp phần gây mưa axit

Đốt khí thiên nhiên ít gây ô nhiễm hơn dầu và than, đây là dạng nhiênliệu hoá thạch sạch nhất

Các chất khí thải từ những động cơ xe ôtô còn gây ra các khói quang

hóa (photochemical smog), hiện tượng thường xảy ra ở những thành phố lớn,

mật độ xe lưu thông cao Các chất này làm tổn thương nghiêm trọng nhiềuloại cây, phá hoại tế bào lá (chủ yếu là diệp lục), cản trở quá trình trao đổichất ở thực vật Ở các thành phố lớn, ô nhiễm khói quang hóa giống như lớpsương mù, hạn chế tầm nhìn Chúng làm cay mắt, đau đầu, mệt mỏi, gây ho

và các bệnh khác về phổi)

Một số vấn đề khác liên quan đến quá trình khai thác, vận chuyển dầu

là các sự cố như tràn dầu do đắm tàu, rò rỉ giếng khoan

Ô nhiễm dầu gây tác hại nghiêm trọng đến môi trường Dầu hỏa bị oxy

hóa rất chậm Nơi có sự cố dầu và nước thải công nghiệp chứa dầu thì cóbenzen, toluen rất độc, làm sinh vật chết trực tiếp, polyclorua diphenyl trungchuyển vào cơ thể cá rồi qua người gây ung thư Những hợp phần nặng củadầu lắng xuống đáy biển hoặc bị sóng đánh dạt vào cửa sông sẽ tác động lâudài lên hệ sinh thái Dầu dạt vào bãi biển làm ngưng các hoạt động đánh bắthải sản, du lịch Đất bị ô nhiễm dầu có thể trở thành đất chết Dầu xâm nhậpvào làm thay đổi kết cấu, đặc tính cơ lý học của đất Các hạt keo đất thành

"trơ", không còn khả năng hấp phụ trao đổi nữa (giảm khả năng tự làm sạchcủa đất) Sự tràn dầu thô ngoài biển khơi thì ít nguy hại hơn sự tràn dầu đãqua tinh chế ở gần bờ hoặc các vùng cửa sông (hậu quả lâu dài và thiệt hạinặng nề hơn)

1.3 Đá phiến dầu và cát chứa dầu (Oil shale and Tar sand)

Đá phiến dầu

Đa số các trầm tích hạt mịn đều có chứa một số hợp chất hữu cơ Nếucác đá giàu chất hữu cơ không được chôn vùi đủ mức thì người ta vẫn có thểchiết xuất dầu từ các đá này bằng cách đun nóng chúng Các mỏ đá phiến lớntrên thế giới nằm ở Mỹ, Nga, Trung Quốc và Canada, trữ lượng của chúngtương đương với một nửa trữ lượng dầu của thế giới Tuy nhiên, việc khaithác quy mô lớn nguồn tài nguyên này vẫn còn bỏ ngỏ, một phần vì dầu chếbiến được từ đá phiến mắc hơn nhiều so với dầu ở các mỏ thông thường Mặtkhác, chế biến dầu từ đá phiến cần một lượng nước lớn và còn phải xử lý đáthải sau khi trích ly dầu

Cát chứa dầu

Cát chứa dầu là các mỏ cát dưới đất thấm nhựa hắc ín (Tar ?) và dầu.Tar là loại hydrocacbon nặng, sẫm màu (nâu đen), sệt (độ nhớt cao) và ít bayhơi Với các mỏ sâu dưới lòng đất, người ta phải bơm hơi nước nóng vàogiếng để làm tar lỏng ra mới thu được nó Nếu các mỏ gần mặt đất, ta có thểkhai thác trên bề mặt Dầu lấy từ các mỏ cát này phải trải qua quá trình tinhlọc như dầu thô vậy, phải tách bitum khỏi cát Rất ít máy lọc dầu được trang

bị để xử lý chế biến loại hydrocacbon nặng này

Các mỏ cát chứa dầu lớn tren thế giới nằm ở Canada (lớn nhất),Venezuela và Liên Xô cũ Người ta cũng ước đoán trữ lượng cát chứa dầutrên thế giới bằng một nửa trữ lượng dầu, giống như đá phiến dầu vậy

2 Năng lượng hạt nhân

Đến thế kỷ XX, con người mới điều khiển được nó trong phản ứngphân hạch Tuy vậy nó cũng đã thậm chí có thể đảo lộn thế giới khi người talợi dụng nó chế tạo vũ khí chiến tranh hủy diệt cuộc sống

Về cơ bản, cách thức có được năng lượng hạt nhân (NLHN) khác nhiều

so với sự cháy sinh ra năng lượng của nhiên liệu hóa thạch NLHN liên quan đến

những thay đổi trong hạt nhân nguyên tử, sự liên kết hay phá vỡ lực hạt nhângiữa các nuclon (proton, neutron) Lực hạt nhân này rất lớn, hình dung thử,muốn tách một nuclon ra khỏi hạt nhân phải tiêu tốn một năng lượng lớn gấp 1triệu lần năng lượng cần thiết để bứt một electron ra khỏi lớp vỏ nguyên tử.

Các phản ứng hạt nhân dựa trên sự khai thác thế năng tiềm tàng trongkhối lượng các hạt nhân Có hai phản ứng khác nhau giải phóng ra NLHN:phân hạch và tổng hợp (nhiệt hạch) Các phản ứng hạt nhân trong các bomhạt nhân sản sinh ra năng lượng gấp hàng trăm đến hàng triệu lần năng lượngcác phản ứng hoá học thông thường Năng lượng này lại được giải phóngcùng một lúc, tạo ra lượng nhiệt khổng lồ tiêu hủy tất cả mọi thứ quanh nó.Khi NLHN ứng dụng để phát điện, phản ứng hạt nhân được khống chế, kiểmsoát để tạo ra năng lượng nhỏ hơn dưới dạng nhiệt năng

Các mỏ Uranium quan trọng hiện nay nằm ở Úc (25,7%), châu Phi(24%), và Bắc Mỹ (21,9%)

Chất thải phóng xạ (Radioactive wastes)

Chất thải phóng xạ được phân thành hai dạng : mức độ thấp và mức

độ cao

- Chất thải phóng xạ mức thấp (low-level radioactive wastes) là các

chất phóng xạ rắn, lỏng hoặc khí phát ra lượng nhỏ các bức xạ ion hóa Sinh

ra từ nhà máy điện hạt nhân, phòng thí nghiệm của các trường đại học, bệnhviện (dụng cụ chiếu xạ trong y khoa), công nghiệp, chất thải phóng xạ mứcthấp bao gồm thủy tinh, giấy, quần áo và các vật khác bị nhiễm phóng xạ

- Chất thải phóng xạ mức cao (high-level radioactive wastes) là các

chất phóng xạ rắn, lỏng hoặc khí phát ra lượng lớn bức xạ ion hoá lúc banđầu.Chất thải phóng xạ mức cao sinh ra từ phân hạch hạt nhân bao gồm cáckim loại phản ứng (thanh nhiên liệu), chất lỏng làm lạnh, và khí trong lòphản ứng

Chất thải phóng xạ mức cao từ các nhà máy điện nguyên tử và các thiết

bị vũ khí hạt nhân là chất thải phóng xạ nguy hiểm nhất mà con người tạo ra.Các thanh nhiên liệu (chúng hấp thụ nơtron vì vậy tạo nên các đồng vị phóngxạ) chỉ dùng được khoảng 3 năm, sau đó chúng trở thành chất thải phóng xạmức cao nhất Khi đồng vị phóng xạ phân hủy, chúng sinh ra lượng nhiệtđáng kể, khá độc hại cho sinh vật và sự phóng xạ còn duy trì đến hàng ngànnăm Mức độ độc hại nguy hiểm đòi hỏi chúng phải được quản lý bằng nhữngphương thức đặc biệt Những nơi lưu trữ an toàn các chất này phải bảo đảmcho hàng ngàn năm, đến khi chúng có thể phân hủy đủ để trở nên an toàn

Rõ ràng là, việc đổ bỏ an toàn các chất phóng xạ hạt nhân là một trongnhững vấn đề gay go nhất các chất phóng xạ mức cao phải được cô lập ởnhững nơi mà khả năng nó nhiễm ra môi trường là thấp nhất Vị trí bãi đổcũng phải ổn định về địa chất và không có hoặc có ít dòng chảy có thể lantruyền chúng

Ảnh hưởng của bức xạ hạt nhân

Một trong những tác động nguy hiểm nhất của bức xạ ion hóa là sựthiệt hại mà nó gây ra cho ADN trong nhân tế bào Thay đổi trong ADN nếuxảy ra trong các tế bào sinh sản thì sự đột biến đó có thể truyền qua thế hệ kếtiếp, gây ra khuyết tật hay các bệnh di truyền Nếu đột biến xảy ra trong tếbào bình thường, chúng có thể làm thay đổi chức năng của những tế bào này ,gây hại cho sức khỏe và tăng cao nguy cơ bệnh ung thư Tiếp xúc với dộphóng xạ cao có thể gây những nguy hiểm nghiêm trọng cho cơ thể, liên quađến nhiều bệnh lý như đau khớp xương, suy nhược thần kinh, giảm tuổi thọ,thậm chí tử vong

Có lẽ, việc lựa chọn hay không nguồn năng lượng phân hạch nguồn hạtnhân cho tương lai là một vấn đề khá đau đầu Năng lượng phân hạch hạtnhân, một mặt dường như khá ưu việt vì có thể tạo nên một nguồn năng lượnglớn, ít ô nhiễm, không phát thải CO2 gây hiệu ứng nhà kính; nhưng mặt khác,

nó tồn tại những vấn đề môi trường mà cho đến nay chúng ta vẫn chưa thểgiải quyết triệt để được Đó là chưa kể đến việc người ta đã lợi dụng nó đểchế tạo vũ khí hạt nhân, mà tác động của chúng có thể hủy diệt cuộc sống tươiđẹp của hành tinh này.

3 Năng lượng mặt trời

Năng lượng khổng lồ của mặt trời được sinh ra từ phản ứng nhiệt hạchtrong nhân, ở nhiệt độ lên đến 15 triệu độ Phần lớn năng lượng mặt trời bịphân tán vào vũ trụ, chỉ một phần rất nhỏ của nó đến được trái đất Cường độbức xạ mặt trời (BXMT) thay đổi theo vĩ độ, mùa, giờ trong ngày và độ mâyche phủ

Các công nghệ NLMT hiện nay vẫn chưa phổ biến rộng rãi, phần lớn vìchi phí ban đầu cho việc chuyển hóa năng lượng còn cao và hiệu suất thu thậpcòn thấp Tuy nhiên, sử dụng NLMT về lâu dài sẽ kinh tế và sự tiên bộ củakhoa học - công nghệ đang ngày càng nâng cao hiệu suất thu thập NLMT.Một nguồn năng lượng lý tưởng, không ô nhiễm, sẵn có khắp mọi nơi và gầnnhư vô tận Năng lượng mặt trời sẽ ngày càng quan trọng trong tương lai

NLMT được sử dụng theo 2 hướng chính : sưởi ấm nhà cửa bằng hiệuứng nhà kính và phát điện

Sưởi ấm: Không khí bên trong nhà kính giữ ấm hơn không khí bên

ngoài suốt những tháng đông lạnh Dạng làm ấm này một phần nhờ vật liệu(thủy tinh ) bao phủ bên ngoài

Phát điện: Phát điện từ nhiệt mặt trời; Pin mặt trời (Tế bào quang điện

mặt trời)

4 Năng lượng sinh khối

Sinh khối chứa năng lượng hóa học, nguồn năng lượng tử mặt trời tíchlũy trong thực vật qua quá trình quang hợp Sinh khối là các phế phẩm từnông nghiệp (rơm rạ, bã mía, vỏ, xơ bắp v v ), phế phẩm lâm nghiệp (lá khô,

vụn gỗ v.v ), giấy vụn, mêtan từ các bãi chôn lấp, trạm xử lý nước thải, phân

từ các trại chăn nuôi gia súc và gia cầm

Nhiên liệu sinh khối có thể ở dạng rắn, lỏng, khí được đốt để phóngthích năng lượng Sinh khối, đặc biệt là gỗ, than gỗ (charcoal) cung cấp phầnnăng lượng đáng kể trên thế giới Ít nhất một nửa dân số thế giới dựa trênnguồn năng lượng chính từ sinh khối Con người đã sử dụng chúng để sưởi

ấm và nấu ăn cách đây hàng ngàn năm Hiện nay, gỗ vẫn được sử dụng làmnhiên liệu phổ biến ở các nước đang phát triển Sinh khối cũng có thể chuyểnthành dạng nhiên liệu lỏng như mêtanol, êtanol dùng trong các động cơ đốttrong; hay thành dạng khí sinh học (biogas) ứng dụng cho nhu cầu năng lượng

ở quy mô gia đình

Ich lợi của năng lượng sinh khối

Lợi ích kinh tế

- Phát triển nông thôn là một trong những lợi ích chính của việc pháttriển NLSK, tạo thêm công ăn việc làm cho người lao động (sản xuất, thuhoạch )

- Thúc đẩy sự phát triển công nghiệp năng lượng, công nghiệp sản xuấtcác thiết bị chuyển hóa năng lượng.v.v

- Giảm sự phụ thuộc vào dầu, than, đa dạng hóa nguồn cung cấp nhiên liệu

Lợi ích môi trường :

- NLSK có thể tái sinh được

- NLSK tận dụng chất thải làm nhiên liệu Do đó nó vừa làm giảmlượng rác vừa biến chất thải thành sản phẩm hữu ích

Tuy nhiên, ta cần lưu ý rằng, nếu tăng cường sử dụng gỗ như mộtnguồn nhiên liệu sinh khối thì sẽ gây những tác động tiêu cực đến môi trường.Khai thác gỗ dẫn đến phá rừng, xói mòn đất, sa mạc hóa và những hậu quảnghiêm trọng khác NLSK có nhiều dạng, và những ích lợi kể trên chủ yếu tập

trung vào những dạng sinh khối mang tính tái sinh, tận dụng từ phế thải nônglâm nghiệp.

Ethanol từ sinh khối

Ethanol được sản xuất từ sự chuyển hóa tinh bột trong các nguyên liệusinh khối (bắp, khoai tây, mía ) thành rượu Quá trình lên men tương tự nhưquá trình sản xuất nước giải khát chứa cồn Chú ý, bât lợi chính của các nhiênliệu alcohol (metanol, etanol ) là dù chúng được sản xuất từ sinh khối, khíthan thì 30-40% năng lượng trong nhiên liệu ban đầu đã bị mất đi cho quátrình chuyển hóa alcohol.Các tính toán cho thấy, việc sản xuất alcohol từ hoamàu tiêu tốn nhiều năng lượng cho quá trình trồng trọt, thu hoạch Vì vậy,nhiên liệu alcohol sản xuất từ hoa màu không kinh tế

Hiện nay có một quá trình sản xuất etanol sử dụng phần cellulosetrong các sinh khối như cây, cỏ và phế thải nông nghiệp Cellulose là mộtdạng hydrocacbon khác cũng có thể phân hủy thành các đường đơn Quátrình này còn tương đối mới và chưa phổ biến rộng rãi trên thị trường nhưngcho thấy tiềm năng khá lớn nếu tận dụng được nguồn nguyên liệu rẻ tiền vàdồi dào trên

Biogas

Được mệnh danh là "cuộc cách mạng nâu" trong lĩnh vực năng lượngmới (The Brown Revolution), Biogas hiện nay được nghiên cứu và ứngdụng rộng rãi trên thế giới, đặc biệt ở các nước đang phát triển có khí hậunhiệt đới thích hợp cho quá trình lên men kỵ khí các chất thải hữu cơ để tạokhí sinh học

Biogas sử dụng nguyên liệu đa dạng, thường là tận dụng các chất thải,phế thải, phế phẩm trong nông lâm ngư nghiệp Quy mô gia đình thường sửdụng phân gia súc, quy mô lớn hơn có thể phát triển sử dụng các loại rác đôthị và rác công nghiệp làm nguyên liệu

5 Các nguồn năng lượng khác

Hiện nay, thủy điện chiếm 6-7% sản lượng điện trên thế giới Các nướcphát triển đã xây dựng đập thủy điện ở hầu hết các vị trí có thể

Tuy thủy điện là nguồn năng lượng tương đối sạch và rẻ nhưng việcđắp đập ngăn sông xây dựng hồ chứa có thể tác động tiêu cực đến môi trường

Đập làm thay đổi dòng chảy tự nhiên của con sông, có thể gây ngậptrên diện rộng, phá hủy nơi cư trú của động thực vật, ảnh hưởng đến vẻ đẹpcảnh quan xung quanh Môi trường nước và đất dưới đập biến đổi theo hướngxấu đi, mặn hóa, chua hóa tăng Dòng sau đập chỉ còn chảy từ từ, sông khôngcòn lưu thông dễ dàng như trước : độ phì, độ bẩn, kim loại nặng và các chấtđộc tích tụ, hàm lượng oxy hòa tan giảm, đa dạng sinh học giảm Nếu vỡ đậpthì dân cư và tài sản dưới hạ lưu sẽ rất nguy hiểm

Xây dựng đập tốn kém ban đầu nhưng vận hành thì rẻ Đập nước tạothành các hồ chứa nhân tạo nhưng tuổi thọ của hồ có giới hạn, thường 50-200năm, do với thời gian, bể chứa phủ đầy phù sa tích tụ cho đến khi nó khôngthể giữ đủ nước để phát điện Đập giữ phù sa, do đó ngăn trở sự bồi đắp màu

mỡ cho các vùng đất nông nghiệp dưới hạ lưu Dần dần, năng suất nôngnghiệp ở vùng cửa sông giảm

Địa nhiệt

Địa nhiệt nói chung là nhiệt bên trong trái đất, có hai nguồn chính :

- Nguồn nhiệt khổng lồ từ nhân nóng chảy, đưa lên bề mặt qua sự phuntrào núi lửa Nguồn nhiệt này rất lớn nhưng con người không thể chế ngự được.

- Nhiệt sinh ra từ sự giải phóng năng lượng của quá trình phân hủy cácnguyên tố phóng xạ nằm trong lớp vỏ trái đất Chúng được đưa lên bề mặtthông qua các dòng nước ngầm, suối nước nóng, giếng tự phun dưới dạngnước nóng hoặc hơi

Các dòng nhiệt phân bố không đều, những vùng dòng nhiệt cao thườngtrẻ về địa chất, đang có hoạt động kiến tạo và núi lửa Người ta phải tìmnhững nơi có dòng nhiệt tập trung cao bất thường để khai thác có hiệu quảkinh tế

Địa nhiệt và môi trường

Thành phần trung bình của sự phát xạ địa nhiệt gồm 95% hơi nước, 5%cacbonic, Hydrosulfur, Mêtan, vài loại khí hiếm, Hg, As Sự hòa tan cácnguyên tố khoáng trong nước địa nhiệt có thể tạo nên kết tủa trong hệ thốngthiết bị, làm giảm hiệu suất sử dụng nhanh chóng và tăng chi phí Bên cạnh

đó, tiếng ồn phát sinh và sự sụt lún vùng đất xung quanh do khai thác địanhiệt là 2 vấn đề đáng chú ý

Cũng giống như năng lượng thủy triều, năng lượng gió, địa nhiệt nóichung còn ít phổ biến do tính phân tán của nó Aixơlen (Iceland) nằm giữaĐại Tây Dương, trên ranh giới hai mảng lục địa, là một hòn đảo có hoạt độngnúi lửa mạnh và vô số suối nước nóng Vì thế, địa nhiệt là nguồn năng lượngquan trọng ở đảo quốc này, 2/3 dân số Aixơlen sưởi ấm bằng năng lượng địanhiệt Những nước đang gia tăng việc sử dụng nguồn năng lượng này làPhilipines, Nhật, Ý, Nicaragoa, Mexico và Mỹ

Năng lượng gió

Gió là nguồn năng lượng sạch, không tạo ra chất thải, không sinh raSO2, CO2 hay những NOx Gió không cần "nguyên liệu", nó gần như vô tận,chỉ phải tốn kém cho việc đầu tư thiết bị ban đầu Vì thế, các công nghệ tiến

bộ mới cho thấy năng lượng gió sẽ có thể trở thành nguồn năng lượng quantrọng trong những thập kỷ tới, mặc dù hiện nay, gió chỉ có một vị trí nhỏtrong bức tranh năng lượng.

Gió không đều, mang tính phân tán, thay đổi chiều và cường độ ởnhững nơi khác nhau trên trái đất Ở những nơi có gió thường xuyên nhưvùng quê nông thôn, hải đảo, bờ biển, hẻm núi và đồng cỏ việc chế ngự dạngnăng lượng này sẽ đem lại ích lợi đáng kể Chi phí sản xuất điện từ nănglượng gió ngày càng giảm nhờ các tuabin cải tiến Sử dụng năng lượng giókhông gây ra các vấn đề môi trường quan trọng

Cụm tuabin gió lớn nhất thế giới đặt tại Tehachapi, vùng núi phía namSierra Nevada, California Vào thập kỷ 80, Mỹ dẫn đầu trong việc sản xuấtđiện năng từ gió nhưng hiện nay, châu Âu (Đức, Hà Lan, Đan Mạch) và châu

Á đang vượt lên Năm 1994, gần một nửa số tuabin mới của thế giơi được lắpđặt tại Đức Ấn Độ đứng đầu châu Á trong việc cài đặt các tuabin gió cho cácnông trại

Năng lượng thủy triều

Thủy triều sinh ra do sức hút của mặt trăng, mặt trời lên quả đất, trong

đó ảnh hưởng của mặt trăng tới thủy triều lớn hơn Bằng cách xây đập bắcngang qua vịnh, ta có thể điều khiển được nguồn năng lượng này để tạo rađiện năng

Hiện nay, các trạm điện thủy triều đang hoạt động ở Pháp, Nga, TrungQuốc và Canada Tuy nhiên, NLTT không phải là một nguồn năng lượngquan trọng trên toàn thế giới, bởi vì chỉ có một số ít các vị trí có mực nướctriều dâng cao đủ để việc phát điện mang tính khả thi

Vấn đề đặt ra đối với NLTT bao gồm chi phí đầu tư xây dựng nhà máyđiện khá cao và tác động của nó đến môi trường Năng lượng thủy triều lớnnhất tập trung ở những vùng cửa sông, bờ biển, nơi các dòng sông gặp thủytriều đại dương Đây lại là nơi có sự hòa trộn giữa nước ngọt và mặn, tạo nên

môi trường thủy sinh có năng suất cao Cá và vô số động vật thân mềm đến đâysinh sản Vì thế, việc xây dựng đập sẽ ảnh hưởng lớn đến sinh thái khu vực.

II NHU CẦU TIÊU DÙNG NĂNG LƯỢNG TRÊN THẾ GIỚI

môi trường nảy sinh trong quá trình khai thác đã dẫn đến việc khuyến khích

sử dụng năng lượng hoàn nguyên để giảm bớt sự ô nhiễm môi trường (Hình11.5 cho thấy lượng khí thải CO2 sinh ra trong quá trình sử dụng năng lượnghóa thạch) và tránh gây cạn kiệt nguồn năng lượng hóa thạch Nhưng do chưa

có những điều luật cụ thểvề vấn đề này, nên dầu mỏ, than đá, khí thiên nhiênvẫn được coi là nguồn nhiên liệu chủ yếu để nhằm thỏa mãn những đòi hỏi vềnăng lượng và chính điều đó sẽ dẫnđến sự cạn kiệt nguồn năng lượng hóathạch trong một thời gian không xa Hình 11.6 minh họa tình hình tiêu thụnăng lượng cơ bản của thế giới phân theo nguồn năng lượng từ năm 1970-2025

2 Nhu cầu về dầu mỏ

Dầu mỏ vẫn được coi là nguồn năng lượng chính cho toàn thế giớitới năm 2025 Hình 11.7 thống kê nhu cầu tiêu thụ các loại năng lượng củathế giới Với nhu cầu đòi hỏi về dầu mỏ tăng lên 1,9% mỗi năm thì trongvòng 24 năm tới, mức tiêu thụ 77 triệu thùng/ngày năm 2001 sẽ tăng lên tới

121 triệu thùng/ngày vào năm 2025, mà nhu cầu lớn nhất sẽ là từ Mỹ vàcác nước đang phát triển ở châu Á như Ấn Độ, Trung Quốc… Các quốc gianày có thể sẽ chiếm tới 60% nhu cầu của thế giới Ở đây, chúng tôi xinđược đưa ra một vài ví dụ về một số quốc gia với nhu cầu tiêu thụ nănglượng hàng đầu của thế giới

Mỹ là quốc gia đứng đầu trên thế giới về sức tiêu thụ năng lượng Nhucầu về dầu mỏ của Mỹ tăng lên khoảng 1,5% mỗi năm kể từnăm 2001 và sẽđạt tới 28,3 triệu thùng/ngày vào năm 2025 Nhu cầu về năng lượng dùngtrong ngành vận tải của Mỹ từ 26,6 nghìn triệu triệu Btu trong năm 2001 sẽtăng lên 41,2 nghìn triệu triệu Btu vào năm 2025, tức là tăng từ 28% lên 30%

so với tổng nhu cầu về năng lượng trên toàn nước Mỹ (Hình 11.8) Chỉ riêngđối với ngành vận tải hàng không nội địa và quốc tế,mức tiêu tốn năng lượngtrung bình đã tăng khoảng 1,8% mỗi năm, từ 2,97 nghìn triệu triệu Btu chonăm 2001 lên tới 4,3 nghìn triệu triệu Btu vào năm 2005 Năng lượng dùng đểchuyên chở cho ngành xe lửa cũng tăng 0,9% mỗi năm, từ 0,5 nghìn triệutriệu Btu đạt tới 0,57 Btu

Ví dụ thứ hai là về Nhật Bản, quốc gia châu Á có nền kinh tế đứng thứ

ba thế giới Nhật là một quốc gia có trình độ kỹ thuật hiện đại nhưng hầu nhưkhông có tài nguyên khoáng sản nên phải nhập khẩu dầu mỏ từ Trung Đông,Indonesia, nhập khẩu than từ Trung Quốc, khoáng sản từ các nước khác Saukhủng hoảng dầu mỏ lần thứ nhất (năm 1973), Nhật Bản đã đặt chiến lược dựtrữ dầu mỏ lên vị trí hàng đầu, ví dụ như xây các kho dự trữ quốc gia cũngnhư bù lỗhàng trăm triệu yên cho dân dự trữ dầu để đảm bảo việc duy trìnguồn cung cấp dầu mỏ ổn định khi xảy ra khủng hoảng đồng thời duy trìquan hệ với các quốc gia ởTrung Đông để đảm bảo nguồn cung cấp năng

lượng lâu dài cũng như góp phần duy trì và đảm bảo an ninh thông suốt chotuyến đường vận chuyển dầu mỏ từ eo biển Đài Loan tới Malacca, Ấn ĐộDương và vịnh Ba Tư

Một quốc gia khác có vai trò hết sức quan trọng nữa ở châu Á là TrungQuốc, nước có sức tiêu thụ dầu thôđứng thứ 2 thế giới Năng lượng sử dụngtrong ngành vận tải ở Trung Quốc tăng 5,3% mỗi năm, từ 4,1 nghìn triệu triệuBtu trong năm 2001 có thể sẽ tăng lên 14 nghìn triệu triệu Btu vào năm 2025(Hình 11.9), với nguồn nhiên liệu chính là dầu mỏ,vì vậy, khoảng 2/3 nhu cầu

về dầu mỏ của Trung Quốc sẽ được sử dụng cho ngành vận tải Thị trường ô

tô chở khách tăng 10 lần kể từ năm 1990-2000 Thêm nữa, nhu cầu về xe hơibùng nổ vào năm 2002 do sự cạnh tranh giá cả dẫn tới việc lượng xe hơi nhậpkhẩu tăng vọt sau khi thuế nhập khẩu giảm do Trung Quốc gia nhập WTOtháng 12 năm 2001 Tờ Thời Báo Bắc Kinh đã viết rằng, mức nhiên liệu tiêuthụ trên 1 cây số đối với xe hơi ở Trung Quốc lớn hơn 10-20% so với ở cácnước phát triển Ngành công nghiệp hàng không phát triển mạnh thứ hai trongcác phương tiện vận tải Nhu cầu về xe bus cũng như các xe có trọng tải cao

sẽ tăng lên cùng với việc phát triển cơ sở hạ tầng Nhu cầu nhiên liệu ngàycàng lớn khiến Trung Quốc trở thành một trong những quốc gia nhập khẩu vàtiêu dùng nhiên liệu hàng đầu thế giới Hiện nay Trung Quốc đã trở thànhquốc gia lớn thứ 2 thế giới về nhập khẩu dầu lửa Dự tính năm 2030 nhậpkhẩu 7,3 triệu thùng/ ngày Một số học giả cho rằng trong tương lai, TrungQuốc, chứ không phải là Mỹ, Nhật Bản hay các nước công nghiệp phát triểnkhác, sẽ chi phối giá cả thị trường nguyên liệu toàn thế giới Trung Quốc đãđầu tư khai thác dầu mỏ ở Indonesia, Nam Mỹ, châu Phi, Úc Bắc Kinh thậmchí đã hậu thuẫn cho Công ty Dầu khí Hải ngoại Trung Quốc CNOOC, công

ty dầu khí lớn thứ 3 tại Trung quốc trong việc mua lại hãng dầu khí Unocal,tập đoàn dầu khí lớn thứ 9 của Mỹ và buộc Nhà Trắng phải can thiệp để ngănchặn việc mua bán này Hơn bất cứ một nước nào khác, Trung Quốc hiệnđang là một đối trọng rất lớn với Mỹ trong cuộc tranh giành thị phần năng

lượng khi liên tiếp mở rộng và tiếp cận sang các nước Trung Đông, Trung Ábằng cách hỗ trợ, hợp tác với các nước trong những khu vực này xây dựng cơ

sở hạ tầng, các đường ống dẫn dầu hay hỗ trợ các dự án thủy điện Khôngnhững vậy Trung Quốc còn bắt tay với Nga, Ấn Độ hay qua mặt Mỹ để vươntới tiếp cận các nguồn dầu mỏ xa hơn ở Châu Phi và Châu Mỹ

Nhu cầu về năng lượng cho ngành vận tải của Ấn Độ với mức tăngtrưởng khoảng 4,4% mỗi năm từ 1,9 nghìn triệu triệu Btu trong năm 2001 lên5,3 nghìn triệu triệu Btu ở thời điểm năm 2025 và chiếm khoảng 20% tổngmức tiêu thụ năng lượng Các quốc gia khác như Úc, New Zealand, các nướcĐông, Tây Âu, cho dù có mức tăng dân số chậm thì cũng có nhu cầu tiêu thụdầu mỏ và các năng lượng khác ngày càng tăng cao

Lấy thêm một ví dụ điển hình là nước Nga, một nước lớn về sản xuấtdầu mỏ trên thế giới, Nga trở thành nguồn cung cấp dầu mỏ quan trọng chophương Tây Nga đã thu được nhiều lợi ích khi giá dầu quốc tế tăng lên và đòihỏi ngày càng nhiều về dầu lửa của Trung Quốc, Nhật Bản

Tuy nhiên, Nga cũng gặp khó khăn trong việc khai thác dầu mỏ ở vùngbiển Caspi Vùng biển này nối liền haiđại lục Âu, Á, nằm ở giữa khu vựcTrung Á, Kavkaz và Iran, có diện tích mặt nước biển 44 vạn km2 (dài 1.440

km, rộng 278 km), được coi là "Vịnh Ba Tư thứ hai của thế kỷ 21", với trữlượng dầu đã thăm dò khoảng 7 - 10 tỉtấn, phần lớn tập trung ở vùng thềm lục

địa gần Azecbaizan và Kazakhstan Mặc dù nhu cầu về năng lượng cho cácngành đặc biệt là ngành vận tải chỉ tăng có 3,1% hàng năm nhưng cũng thayđổi từ 3,9 nghìn triệu triệu Btu (năm 2001) tới mức 8,0 nghìn triệu triệu Btuvào năm 2025 (Hình 11.10).

2 Khai thác và tiêu thụ than

Hàng năm có khoảng hơn 4.030 triệu tấn than được khai thác, con sốnày đã tăng 38% trong vòng 20 năm qua Sản lượng khai thác tăng nhanh nhất

ở châu Á, trong khi đó chấu Âu khai thác với tốc độ giảm dần Các nước khaithác nhiều nhất không tập trung trên một châu lục mà nằm rải rác trên thếgiới, năm nước khai thác lớn nhất hiện nay là: Trung Quốc, Mỹ, Ấn Độ, Úc

và Nam Phi Hầu hết các nước khai thác than cho nhu cầu tiêu dùng nội địa,chỉ có khoảng 18% than cứng dành cho thị trường xuất khẩu Lượng than khaithác được dự báo tới năm 2030 vào khoảng 7 tỷ tấn, với Trung Quốc chiếmkhoảng hơn một nửa sản lượng

Than đóng vai trò sống còn với sản xuất điện và vai trò này sẽ cònđược duy trì trong tương lai Khoảng 39% lượng điện sản xuất ra trên toàn thếgiới là từ nguồn nguyên liệu này và tỷ lệ này sẽ vẫn được duy trì trong tương