Chương 1 TỔNG QUAN VỀ TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG Năng lượng là một trong những phần cơ bản của địa cầu giúp cho nhân loại sống và tồn tại. Ngay từ thời cổ đại, con người đã biết tận dụng những điều diệu kỳ từ năng lượng để duy trì cuộc sống thường nhật. Họ sử dụng lửa (nhiệt năng) từ củi để nấu ăn, sưởi ấm, và xua đuổi thú dữ trong rừng. Năng lượng mặt trời tạo ánh sáng, làm khô quần áo, giúp cây cối phát triển, v.
Thực vật lại là thức ăn hàng ngày của một số loài thú. Và năng lượng trong cây trở thành năng lượng của động vật. Cứ như thế, năng lượng được truyền từ mắt xích này sang mắt xích khác thông qua chuỗi thức ăn. Cơ thể con người chuyển năng lượng từ thức ăn thành năng lượng của cơ thể để thực hiện những họat động hàng ngày.
Tóm lại, mọi hoạt động diễn ra chung quanh chúng ta chính là sự nối kết năng lượng từ dạng này sang dạng khác. Vậy năng lượng là gì? Câu trả lời là “năng lượng tạo ra những biến đổi” hay là “năng lượng là khả năng sinh ra công của một dạng vật chất trong tự nhiên”. Ngày nay, xã hội phát triển tạo ra một nhu cầu nguồn năng lượng rất lớn cho các hoạt động và sản xuất. Một quốc gia không đủ các nguồn năng lượng sẽ là cản trở lớn đối với nền phát triển công nghiệp và kinh tế của chính nước đó.
Năng lượng có vai trò then chốt trong sự phát triển của xã hội loài người như vậy, tuy nhiên, việc thiếu hụt năng lượng vẫn xảy ra, vẫn là hiện tượng phổ biến ở khắp các nơi trên thế giới. Trong quá trình đi tìm giải pháp để có thể cung ứng năng lượng một cách tốt nhất cho nhu cầu phát triển xã hội thì có nhiều cách tiếp cận khác nhau, tùy theo bước phát triển tư duy của cả phía nhà cung cấp cũng như nhà sử dụng năng lượng. Sử dụng năng lượng tiết kiệm là giải pháp mà tất cả các quốc gia trong thời đại ngày nay lựa chọn. Tiết kiệm năng lượng (Energy savings), bảo tồn năng lượng (Energy conservation) hay hiệu quả năng lượng (Energy efficiency) là những thuật ngữ thường gặp trong các tài liệu hiện nay, tuy cách gọi có khác nhau nhưng cùng chung một ý nghĩa là sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả.1 Thực trạng nguồn năng lượng hiện nay 1.1 Tổng quan về sử dụng năng lượng thế giới Trong giai đoạn đầu phát triển kinh tế - xã hội, đặc biệt những nước đang phát triển, việc đầu tiên phải làm là tìm cách cân bằng năng lượng.
Những kế hoạch đầu tư phát triển hệ thống cung cấp năng lượng được ưu tiên, năng lượng phải được “đi trước một bước”, dẫn đến tỷ lệ so sánh giữa mức tăng trưởng cung cấp năng lượng so với mức tăng trưởng thu nhập kinh tế quốc dân (GDP), hệ số đàn hồi năng lượng, luôn luôn lớn hơn 1 hay thậm chí có thể bằng 2. 5 Theo tính toán của các nhà khoa học, ngày nay nhìn chung toàn cầu mới chỉ có khoảng 37% tổng mức cung cấp năng lượng sơ cấp được chuyển hóa thành năng lượng hữu ích, 2/3 năng lượng bị mất mát trong quá trình chuyển hóa, sử dụng. Khoảng 12 tỷ toe (tấn dầu tương đương) năng lượng sơ cấp được khai thác vào năm 2010 (hình 1.1), cung cấp cho thế giới khoảng 9 tỷ toe năng lượng tinh sơ cấp, trong đó chỉ có 4,5 tỷ (37%) trở thành năng lượng hữu ích sau quá trình chuyển hóa ở các thiết bị sử dụng năng lượng cuối cùng. Như vậy, khoảng 7,5 tỷ toe (tương đương 314*1012 GJ) bị mất đi hàng năm dưới dạng nhiệt năng ở nhiệt độ thấp và trung bình.
Nếu như tốc độ kinh tế toàn cầu sớm hồi phục và giữ mức 2,7%/năm, tốc độ tăng trưởng nhu cầu năng lượng trung bình sẽ tăng 1,7-1,9%/năm. Điều đó có nghĩa là vào năm 2020, nhu cầu năng lượng sẽ tăng so với những năm cuối thế kỷ 20 là từ 45-51% ( World Energy Assessment – IEA 2001). Với mức độ khai thác như hiện nay, các nguồn năng lượng hóa thạch có khả năng sẽ cạn kiệt trong khoảng 100 năm tới, trong đó nguồn dầu chỉ còn dùng trong 40 năm, khí đốt còn khoảng 60 năm (bảng 1.1 Tình hình khai thác năng lượng hóa thạch trên thế giới Dầu Khí tự Than Uraniu nhiên đá m Trữ lượng đã 1.02 826 tỷ 5,47 chứng minh (R) thùng 0 tỷ m3 tấn triệu tấn Khai thác 29,9 tỷ 3,070 7,08 tỷ 44.000 hàng năm (P) thùng tỷ m3 tấn tấn Thời gian còn 41,4 60,3 117 132 khai thác được năm năm năm năm (R/P) (Nguồn: BP Statistics- 2009; ECCJ – Energy Conservation Handbook 2009) Tiêu thụ năng lượng đóng góp từ 25-30% tổng phát thải khí CO2 trong hoạt động liên quan đến năng lượng nói chung, chiếm 19-22% tổng phát thải CO2 do hoạt động của con người và 10-12% góp vào tổng lượng khí nhà kính làm biến đổi khí hậu của trái đất. Người ta hy vọng khoảng 15 năm tới, hiệu suất năng lượng có thể tăng thêm 25-35% ở các nước phát triển và 40% ở các nước đang phát triển (World Energy Assessment 2001).1 Tổng cung cấp năng lượng toàn cầu (triệu tấn dầu tương đương) 1971 – 2020 7 Hình 1.2 Mức tăng nhu cầu năng lượng của thế giới Nguồn: Japan Energy Conservation Handbook 2011 1.2 Chiến lược chung về phát triển năng lượng của thế giới Hiệu suất năng lượng đang là một trong những chỉ tiêu dẫn đường cho sự phát triển bền vững trên phạm vi toàn cầu.
Việc sử dụng ít vật liệu hơn trong sản xuất và tái sinh vật liệu cũng là một trong những giải pháp làm giảm cường độ năng lượng trong công nghiệp. Sử dụng năng lượng với hiệu suất cao là phần không thể tách rời của chiến lược hài hòa giữa phát triển kinh tế, đảm bào an ninh năng lượng và bảo vệ môi trường – chiến lược hài hòa 3E. Những lợi ích do hiệu suất năng lượng đem lại cho xã hội, cho môi trường, cho hiệu quả kinh tế đạt được phụ thuộc vào mức độ công nghiệp hóa, tự động hóa, điện khí hóa, nguồn lực con người và chính sách năng lượng của mỗi nước. Tuy vậy, việc hiện thực hóa các chính sách có thể bị chậm lại bởi từng phân ngành, bởi công nghệ, bởi nhiều cản trở, bởi các thủ tục hành chính, bởi sự không đồng bộ luật pháp, cả việc nhận thức chưa đầy đủ của xã hội, của người đứng đầu các tổ chức có lợi ích trực tiếp phải có trách nhiệm thực hiện.
Các chính phủ cũng như các công ty cần tìm kiếm các biện pháp đổi mới nhằm hạn chế những trở ngại đó để sử dụng năng lượng có hiệu quả. 8 So sánh tổng mức sử dụng năng lượng giữa các nhóm nước trên thế giới cho thấy, các nước đang phát triển ngày càng chiếm tỉ trọng sử dụng năng lượng lớn hơn, tốc độ sử dụng năng lượng nhanh hơn. Trong đó các nước thuộc nhóm OECD có mức tăng trưởng chậm hơn và càng ngày càng chiếm tỉ trọng nhỏ hơn trong tổng mức sử dụng năng lượng toàn cầu (hình 1.3 Tổng mức tiêu thụ năng lượng thế giới 1990-2040 (quadrillion Btu) (IEA) Những thay đổi trong cơ cấu kinh tế của các nước đang phát triển cũng như các nước phát triển, chuyển sang phương thức sản xuất và tiêu thụ năng lượng với cường độ thấp hơn sẽ góp phần làm chậm lại mức gia tăng nhu cầu năng lượng tính trên đầu người mỗi nước. Điều này thấy rõ trong xu hướng chuyển dịch ở các nước thuộc khối OECD từ sau năm 2000, trong khi các nước ngoài khối OECD nhu cầu tiêu thụ năng lượng trên đầu người tiếp tục tăng mạnh.
Tuy vậy, do mức nhu cầu tiêu thụ năng lượng trên đầu người ở khối này còn thấp, mức tăng mạnh ở ngoài khối OECD không làm tăng đột biến mức cung cấp năng lượng đầu người trên toàn cầu (Hình 1.4 Tổng cung năng lượng tính theo đầu người năm 2009 (đơn vị: tấn dầu) (Tonnes of oil equivalent (toe) per apita, 2009 ) Một mục tiêu quan trọng của việc phân tích năng lượng trong khung cảnh phát triển bền vững là đi tìm những cách thức nhằm giảm bớt tổng năng lượng được sử dụng cho một dịch vụ hay đưa lại một giá trị kinh tế tăng thêm, và trong một chừng mực nào đó làm giảm mức phát thải ô nhiễm môi trường. Do những khác biệt rất lớn về trình độ công nghệ ở các khu vực khác nhau trên thế giới, tiềm năng về hiệu quả kinh tế do nâng cao hiệu suất năng lượng ở mỗi nước rất khác nhau. Mặc dầu vậy, nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng vẫn là lựa chọn chủ yếu để đạt được sự phát triển bền vững trên phạm vi toàn cầu trong thế kỷ 21. Hiệu suất trong cung cấp năng lượng (khai thác, chế biến, vận chuyển và phân phối năng lượng) đã được chú ý trong đầu tư, nghiên cứu và phát triển trong những năm đầu thế kỷ 20.
Trong khi đó, hiệu suất sử dụng năng lượng cuối cùng (trong công nghiệp, dịch vụ, nông nghiệp, giao thông, sinh hoạt, v.) chỉ mới được chú trọng từ giữa những năm 70 của thế kỷ trước. Sử dụng năng lượng cuối cùng một cách có hiệu quả đã được chứng minh là biện pháp rẻ hơn rất nhiều trong nhiều trường hợp, chi phí bỏ ra để tiết kiệm 1kWh điện hay nhiệt năng của nhiên liệu sẽ ít hơn nhiều so với chi phí để sản xuất thêm 1kWh trong các nhà máy điện, mặc dù điều đó có nghĩa chung là cung cấp thêm cho lưới điện quốc gia đó 1kwh. Các nhà khoa học tính toán chi phí để 10 tiết kiệm 1 kWh điện rẻ hơn nhiều so với số tiền bỏ ra để sản xuất ra nó. Chương trình quản lý nhu cầu điện của các nước cho thấy: nếu có thêm 1 kWh điện nhờ tiết kiệm do nâng cao hiệu suất sử dụng chỉ phải đầu tư 2 cent, trong khi để sản xuất ra nó, cần tiêu tốn trung bình từ 4-6 cent.3 Chiến lược phát triển năng lượng của Việt Nam 1.
Quan điểm phát triển a) Phát triển năng lượng phải gắn liền với chiến lược phát triển kinh tế - xã hội của đất nước và đảm bảo đi trước một bước với tốc độ cao, bền vững, đồng bộ, đi đôi với đa dạng hóa các nguồn năng lượng và công nghệ tiết kiệm năng lượng là nhiệm vụ trọng tâm trong suốt thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.