Vấn đề năng lượng và con đường tìm kiếm năng lượng mới thay thế dầu mỏ.

ncaothach · 12-04-2010

Dầu mỏ - nguồn năng lượng chiến lược đang ngày càng cạn kiệt. Hơn thế nữa, năng lượng không còn thuần túy là vấn đề kinh tế. Nhiều quốc gia đang sử dụng dầu mỏ như công cụ tạo sức ép trong các quan hệ quốc tế. Tìm nguồn năng lượng thay thế dầu mỏ đang trở thành vấn đề có ý nghĩa quyết định sự thành bại của nhiều quốc gia.

Nhu cầu năng lượng trên thế giới

Những năm cuối của thế kỷ trước, nhu cầu năng lượng tăng đều 2%/năm. Mười năm đầu thế kỷ XXI, tốc độ tăng trưởng này là 1,5%/năm. Từ năm 1990 đến 2005 tiêu thụ năng lượng toàn cầu tăng 25% và lượng CO2 phát thải cũng tăng 25%.

Dầu thô với những ưu điểm giá cả phải chăng, dễ vận chuyển, tồn trữ và chuyển hóa thành nhiên liệu vận tải là nguồn năng lượng lớn nhất. Dầu thô chiếm khoảng 44% thị trường năng lượng thế giới, trong đó 80% nhiên liệu dùng cho vận tải được sản xuất từ dầu thô. Những năm 90 của thế kỷ trước, với sự phát triển của năng lượng nguyên tử và khí thiên nhiên, thịphần dầu thô giảm xuống còn 40%. Xu hướng thị phần của dầu thô trong thị trường năng lượng tiếp tục giảm, ước đến năm 2010 còn khoảng 37%. Mặc dù thị phần giảm nhưng dầuthô vẫn là nguồn năng lượng lớn nhất. Nhu cầu dầu thô trong những năm 1980 - 2010 được dự đoán tăng 1,4%/năm, theo dự đoán này thì nhu cầu dầu thô tăng từ 3.100 lên 3.900 triệu tấn/năm. Với trữ lượng dầu hiện có của thế giới khoảng 240.109 tấn mà tốc độ khai thác như hiện nay, nguồn này chỉ đủ khai thác trong khoảng 50 năm(1).

Khí thiên nhiên, chất lỏng của khí thiên nhiên (NGL), khí hóa lỏng (LPG) tăng nhanh nhất trong các nguồn năng lượng liên tục 15 năm qua, trung bình 2,6%/năm. Khí thiên nhiên với ưu điểm cháy sạch, dễ vận chuyển trong đường ống đến thẳng người tiêu dùng nên được ưa chuộng đã nhanh chóng thay thế dầu trong các nhà máy sản xuất năng lượng. Hiện chúng đang được nghiên cứu để sử dụng làm nhiên liệu vận tải thay cho xăng, diesel. Với trữ lượng hiện có vào khoảng 5.100 ngàn tỷ feet khối khí vẫn còn khai thác được trong vài chục năm tới.

Nhóm nhiên liệu mà nhân loại có nhu cầu sử dụng tăng nhanh nhất là dầu hỏa, nhiên liệu phản lực, diesel (DO), diesel tàu thủy, dầu đốt lò (FO) tăng 1,7%/năm trong 15 năm gần đây. Xăng đứng vị trí thứ hai - tăng 1,6%/năm. Mặc dù LPG và Naphta chiếm vị trí thứ ba, nhưng được dự đoán là có tốc độ tăng nhanh hơn xăng (1,7%/năm).

Sinh khối, than đá là những nguồn nhiên liệu quan trọng ở một số nước. Cụ thể, ở Ấn Độ, năng lượng tái sinh (chủ yếu là sinh khối) chiếm 25% thị trường năng lượng đang có xu hướng giảm do có điện thay thế. Điện hiện đang chiếm 14% năng lượng sử dụng trong các nước không thuộc khối Tổ chức Hợp tác Phát triển Kinh tế (OECD). Than đá cũng là nguồn năng lượng quan trọng, Trung Quốc và các nước không thuộc khối OECD dùng than đá tạo năng lượng chiếm 18% thị phần năng lượng.

Rõ ràng, bên cạnh nhu cầu năng lượng ngày càng tăng thì sự cạn kiệt nhanh chóng của các nguồn nhiên liệu hóa thạch khiến cho vấn đề nănglượng toàn cầu sẽ rất khó khăn trong tương lai không xa.

Tăng hiệu suất sử dụng năng lượng - tiết kiệm nguồn năng lượng

Tăng hiệu suất sử dụng năng lượng sẽ làm tăng hiệu quả kinh tế, giảm chi phí nhiên liệu, tăng an ninh năng lượng và giảm phát thải khí nhà kính. Tăng hiệu suất năng lượng là chiến lược của nhiều quốc gia trên thế giới, nhằm sử dụng tốt hơn nguồn năng lượng.

Theo báo cáo của Cơ quan Năng lượng thế giới (IEA) thì mức độ tăng hiệu suất sử dụng năng lượng hiện nay không đủ bù đắp cho sự tăng trưởng nhu cầu tiêu thụ năng lượng. Thực tế cho thấy, từ năm 1990 đến nay, khoảng một nửa lượng tăng tiêu thụ năng lượng do sử dụng năng lượng tăng còn một nửa do nguyên nhân về hiệu suất sử dụng năng lượng. Trong mọi lĩnh vực, mức tăng hiệu suất sử dụng năng lượng trung bình là 0,9%/năm, nhờ đó trong năm 2005 tiết kiệm được 15% năng lượng và giảm 14% lượng CO2 phát thải, nghĩa là tiết kiệm được 180 tỉ USD chi phí cho nhiên liệu và năng lượng. Thông số để đánh giá hiệu suất sử dụng năng lượng là tỷ lệ lượng năng lượng (TFC) chi cho một đơn vị sản phẩm quốc nội (GDP). Từ năm 1990 đến 2005 tỷ lệ này giảm 25%. Mặc dù đã có những tiến bộ trong việc tăng hiệu suất sử dụng năng lượng, nhưng tiềm năng tiết kiệm năng lượng vẫn còn rất dồi dào. Trong khu vực công nghiệp có thể tiết kiệm từ 18 đến 26% năng lượng, trong sản xuất điện là 23 - 32 % năng lượng.

Năng lượng hạt nhân, năng lượng tái sinh thay thế cho năng lượng bằng nhiên liệu hóa thạch

Thành phần nhiên liệu được sử dụng hiện nay trên thế giới gồm: nhiên liệu hóa thạch (dầu 36%, khí thiên nhiên 24%, than 28%), năng lượng hạt nhân 6%, hiđrô 6% và năng lượng tái sinh như gió và mặt trời chiếm 1%(2). Năng lượng hạt nhân phát triển và sẽ đạt đỉnh vào năm 2010 với công suất 650 Mtoe/năm, sau đó giảm dần đến giai đoạn 2028 - 2070 giữở mức 400 Mtoe/năm. Nguồn năng lượng hạt nhân tuy lớn, nhưng có những lo ngại nhà máy điện hạt nhân có thể gây ra thảm họa cho con người và môi trường.

Năng lượng tái sinh bao gồm cả gió, mặt trời và sóng, sẽ góp phần trong tương lai. Thị phần hiện nay còn rất nhỏ nhưng tốc độ tăng trưởng của nhóm này khá cao. Cụ thể, năng lượng gió hiện chỉ chiếm 0,5% tổng sản lượng điện của thế giới, có tốc độ tăng trưởng 34% mỗi năm trong 5 năm gần đây. Điện được tạo ra từ gió đã được sản xuất tại 55 quốc gia, trong đó hơn 70% được sản xuất tại châu Âu. Công suất điện của toàn thế giới đang tiến gần tới 50.000 MW. Trong vòng 20 năm qua, giá thành một kWh điện sản xuất từ gió đã giảm từ 40 xuống còn 5 cents (gần bằng giá điện từ dầu, khí, than và năng lượng hạt nhân). Với lợi thế đất nước trải dài, tiềm năng xây dựng phong điện ở Việt Nam từ nay tới năm 2030 là 400 MW(3).

Mặt trời là một nguồn năng lượng tiềm năng nhưng hiệu quả sản xuất điện từ mặt trời hiện chưa cao do lưu trữ điện còn khó khăn. Trong khoảng 20 năm gần đây, giá một kWh điện năng lượng mặt trời giảm từ 2,5 USD xuống còn khoảng 8 đến 23 cents. Nhờ đó, thị trường mua bán các loại pin mặt trời tăng 44% trong năm 2002.

Hiđrô là nhiên liệu lý tưởng cho tương lai. Theo dựbáo, công suất sản xuất hiđrô của thế giới sẽ tăng gấp đôi so với hiện nay và năm 2060 sẽ có công suất khoảng 1100 Mtoe/năm. Hiđrô có thể là nguồn năng lượng cơ bản, vấn đề là làm sao có được hiđrô với giá thành sản xuất thấp hơn giá trị mà nó tạo ra khi được sử dụng.

Trong số các nguồn năng lượng tái sinh, thủy điện là sự lựa chọn hàng đầu do sản lượng cao và ổn định. Nguồn năng lượng này đang bảo đảm 17,5% nhu cầu về điện của nhân loại. Tuy nhiên, việc phát triển ồ ạt các nhà máy thủy điện sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường sinh thái.

Năng lượng được sinh ra từ nguồn nguyên liệu sinh học - xu hướng phát triển của thế giới

Hiện nay, sản xuất năng lượng từ các nguồn nguyên liệu sinh học tái tạo đã trở nên hấp dẫn. Theo tính toán, nếu giá dầu mỏ không thấp hơn 50 USD/thùng thì các nhiên liệu sinh học, chủ yếulà gasohol (xăng chứa etanol) và biodiesel (nhiên liệu được sản xuất từ dầu thực vật, mỡ động vật và dầu ăn phế thải), có thể cạnh tranh được với xăng và dầu diesel có nguồn gốc dầu mỏ. Tuy có những cảnh báo về việc phát triển nhiên liệu sinh học sẽ ảnh hưởng đến sản xuất lương thực, nhưng các chương trình nhiên liệu sinh học vẫn được tiến triển mạnh với những mục tiêu rất cụ thể, như đến năm 2010, EU sẽ sử dụng 5,7% nhiên liệu sinh học; còn Đức sử dụng 5% nhiên liệu sinh học cho giao thông vận tải. Hiện ở Mỹ có nhiều chương trình nhằm tăng mức sử dụng nhiên liệu thay thế, với mục tiêu giảm tiêu thụ xăng. Năm 2003, toàn thế giới sản xuất khoảng 40 triệu tấn cồn etanol sinh học, trong đó trên 86% dùng để pha chế xăng. Ở một số nước như Mỹ, Ca-na-đa, Bra-xin, Nam Phi, việc sử dụng xăng etanol khá phổ biến, hàm lượng etanol có thể pha trộn từ vài % đến 85%. Ở Mỹ, gasohol (xăng chứa 10% etanol) và hỗn hợp E85 (85% etanol + 15%xăng) hoặc M85 (85% etanol + 15% xăng) được phép sử dụng. Tại Bra-xin, etanol được trộn với hàm lượng 20%. Lợi thế tại các quốc gia này đất rộng, có điều kiện phát triển nông nghiệp làm nguyên liệu cho etanol.

Biodiesel (BD) được biết tới như nguồn năng lượng xanh, sạch, không gây ô nhiễm môi trường. Ở Mỹ, dầu nành là nguyên liệu phổ biến để sản xuất BD. Ở Châu Âu và Ca-na-đa người ta dùng hạt cải dầu (canola), ở Phi-líp-pin dùng dầu dừa, Ma-lai-xi-a dùng dầu cọ, Ấn Độ dùng cây Jatropha Curcas L. để sản xuất BD. Do trong phân tử BD có chứa oxi và không có sunfua nên nhiên liệu đốt hết và giảm 40 - 50% khí CO2 phát thải.

Việt Nam được thế giới biết đến là một trong những quốc gia hàng đầu về xuất khẩu gạo, thủy sản. Chỉ tính riêng đồng bằng sông Cửu Long mỗi năm thải ra trên 30.000 tấn mỡ cá tra, cá basa. Mỡ cá được bán cho các cơ sở sản xuất mỡ bôi trơn, thức ăn chăn nuôi, nhưng vẫn còn một lượng mỡ cá dư thừa. Theo dự đoán, sản lượng cá tra, cá basa ở Việt Nam là 863.000 tấn năm 2010 và 1.915.885 tấn năm 2020. Khi đó, lượng mỡ dư thừa tăng, gây ô nhiễm môi trường. Do đó trong hoàn cảnh giá dầu thô ngày càng tăng, việc tận dụng mỡ cá để sản xuất BD là giải pháp cần được xem xét.

Ở Việt Nam, việc sản xuất BD đã được bắt đầu. Công ty Phát triển phụ gia và sản phẩm dầu (APP) trình Chính phủ Đề án phát triển sử dụng nhiên liệu sinh học ở Việt Nam đến năm 2020. Theo Đề án này, từ năm 2005 - 2010 công ty tiến hành pha chế, sử dụng thử nghiệm xăng pha metanol và BD với quy mô300.000 tấn - 400.000 tấn/năm. Giai đoạn còn lại sản xuất 2,5 - 3 triệu tấn nhiên liệu sinh học, đáp ứng 50% nhu cầu xăng, do nhập khẩu. Ngoài Công ty APP còn có một số công ty, cơ sở sản xuất BD như Agfish, Công ty Minh Tú và các cơ sở sản xuất nhỏ lẻ.
Cho đến nay, các nhiên liệu hóa thạch đã góp phần quan trọng vào việc đáp ứng nhu cầu năng lượng, nhưng trữ lượng của cả ba dạng nhiên liệu này giảm nhanh trong thời gian tới. Do đó, bên cạnh tiết kiệm nhiên liệu, việc tìm kiếm những nguồn năng lượng mới là vấn đề sống còn đối với các quốc gia. Cuối thế kỷ XXI, người ta dự báo dầu, khí có thể không còn tên trên bản đồ năng lượng thế giới. Hiđro và nhiên liệu sinh ra từ sinh học sẽ góp phần đáng kể từ giữa thế kỷ XXI, còn năng lượng nguyên tử chiếm tỷ phần ổn định.
__________________________________________________ ______
(1) Nguồn UOP 23200-25

(2) Theo BP Statistical Review of word Energy 2007

(3) Nguồn Vietnamnet 12/09/2005