CHƯƠNG 1. Lí do chọn đề tài Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của kinh tế, xã hội, có sự gia tăng nhanh chóng các phương tiện giao thông và thiết bị động lực được trang bị động cơ đốt trong. Kéo theo đó là mức tiêu thụ nhiên liệu ngày càng tăng, đặc biệt là nhiên liệu hóa thạch truyền thống là xăng và dầu diesel. Điều này đang gây ra nguy cơ cạn kiệt nhanh chóng các nguồn nhiên liệu truyền thống và ô nhiễm môi trường nghiêm trọng do khí thải độc hại của động cơ.
Việt Nam là một nước đang phát triển nên không nằm ngoài quy luật phát triển chung của thế giới. Tình trạng thiếu nhiên liệu và tình trạng ô nhiễm môi trường do khí thải từ động cơ chạy bằng nhiên liệu truyền thống đang ở mức báo động. Vì vậy, vấn đề đặt ra là cần nghiên cứu, sử dụng các loại nhiên liệu mới có lượng khí thải độc hại thấp để giảm ô nhiễm môi trường, mặt khác có thể bù đắp một phần sự thiếu hụt của hệ thống nhiên liệu truyền động. Nhiên liệu mới được ưu tiên là những loại có lượng khí thải độc hại thấp, trữ lượng lớn, chi phí thấp và có thể dễ dàng sử dụng trong các động cơ hiện có mà không cần phải thay đổi nhiều về kết cấu.
Một số nhiên liệu mới điển hình có thể kể đến như hydro, khí dầu mỏ hóa lỏng, khí thiên nhiên nén (Compression Natural Gas - CNG), khí sinh học. Theo dự báo của Bộ Năng lượng Mỹ, đến năm 2030, tỷ trọng năng lượng hóa thạch truyền thống trong tổng năng lượng sử dụng vẫn ở mức cao, trên 80%, năng lượng tái tạo chỉ tăng không đáng kể, khoảng 8,1%. Ngoài ra, ô nhiễm môi trường và hiệu ứng nhà kính đặt ra nhiều thách thức khó khăn cho con người. Điều đó đã thúc đẩy các nhà khoa học nghiên cứu các phương pháp sử dụng nhiên liệu tiết kiệm hơn (sử dụng phụ gia tiết kiệm nhiên liệu, sử dụng thiết bị, động cơ nhiệt hiệu suất cao.) và phát triển các nguồn nhiên liệu thay thế, nguồn nhiên liệu mới, tái tạo, giảm phát thải ô nhiễm môi trường.
Vì vậy nhóm chúng em chọn đề tài “Chuyên đề năng lượng mới trên ô tô”. Mục đích nghiên cứu Đề tài này nghiên cứu và sử dụng các loại nhiên liệu mới có lượng phát thải độc hại thấp một mặt nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường, mặt khác có thể bù đắp một phần sự thiếu hụt các loại nhiên liệu truyền thống. Các mục đích chính của nghiên cứu này gồm: 1 Phân tích, thống kê số liệu cụ thể về hệ số phát thải sinh ra từ các nguồn nhiên liệu mới. Cho chúng ta thấy mức độ cấp bách của vấn đề môi trường và sự cạn kiệt nguồn nhiên liệu truyền thống.
Nhận thức được lợi ích và hạn chế của nhiên liệu mới. Hiểu các nguồn nhiên liệu tái tạo thay thế, hiểu các loại nhiên liệu mới khác nhau hiện có. Biết các tính chất hóa học của nhiên liệu mới. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài này là các nguồn năng lượng dồi dào và có thể tái tạo hiện nay nhằm khắc phục tình trạng thiếu hụt năng lượng truyền thống và vấn đề ô nhiễm khí thải động cơ.
Phạm vi nghiên cứu tập trung vào cơ sở lý luận, thống kê và so sánh thực tế trên nhiều khía cạnh của nhiên liệu thay thế so với xăng và dầu diesel truyền thống như hiệu suất động cơ, khí thải, giá thành. Các nguồn năng lượng truyền thống Từ xa xưa khi con người tạo ra lửa thì đồng thời những nguồn năng lượng truyền thống cũng đã dần được con người phát hiện, sau đó khai thác và sử dụng. Có thể nói gỗ cũng là một loại nhiên liệu đầu tiên được con người sử dụng để làm chất đốt tạo ra lửa. Sau này, qua các quá trình phát triển của con người, khoa học kĩ thuật phát triển thì con người cũng đã khám phá ra các nhiên liệu hóa thạch.
Bao gồm: Than đá Than đá là một dạng nhiên liệu hóa thạch được hình thành từ thực vật bị chôn vùi trải qua các giai đoạn kéo dài lên tới hàng triệu năm. Than đá được sử dụng trong rất nhiều ngành công nghiệp hiện nay từ các ngành công nghiệp năng lượng đến công nghiệp sản xuất, công nghiệp nặng. Giải phóng một lượng năng lượng lớn khi cháy tuy nhiên song hành với đó, việc đốt than đá cũng mang lại nhiều tác hại lớn đối với môi trường cũng như sức khỏe của con người, nó có thể gây ung thư và các bệnh liên quan tới đường hô hấp. Dầu mỏ 2 Dầu mỏ hay dầu thô là một chất lỏng sánh đặc màu nâu hoặc ngả lục, dầu mỏ chỉ tồn tại trong các lớp đất đá tại một số nơi trong vỏ Trái Đất.
Dầu mỏ sau khi được thu hồi bằng khoan dầu sẽ được tinh chết và tách biệt thành nhiều sản phẩm như xăng, dầu hỏa đến nhựa đường và các hóa chất thuốc thử để sản xuất plastic và dược phẩm. Việc sử dụng dầu mỏ có nhiều tác động tiêu cực đến nền sinh quyển của Trái đất, làm tổn hại hệ sinh thái nói chung và sức khỏe của con người nói riêng. Khí tự nhiên Khí tự nhiên hay khí thiên nhiên là hỗn hợp các loại khí cháy được, giống than đá và dầu mỏ, khí tự nhiên là một loại nhiên liệu hóa thạch thường được tìm thấy cùng với các mỏ dầu ở lớp vỏ trái đất. Khí thiên nhiên với thành phần chủ yếu là meetan, có chu kỳ bán rã khoảng 7 năm, ngắn hơn khá nhiều so với carbondioxit, vì thế nó thường được mô tả là loại nhiên liệu hóa thạch sạch nhất, tuy nhiên về mặt tuyệt đối, lượng khí CO2 do khí tự nhiên gây ra vẫn ở một con số khổng lồ.
Các nguồn năng lượng tái tạo Hiện nay, hai nguồn năng lượng được nghiên cứu và phát triển sử dụng phổ biến trên ô tô đó là năng lượng hydro và năng lượng sinh khối (năng lượng sinh học). Nhiên liệu sinh học có thể được chia thành các nhóm chính sau: Biodiesel Biodiesel à một loại nhiên liệu lỏng có tính chất tương tự và có thể sử dụng thay thế cho loại dầu diesel truyền thống. Biodiesel được điều chế bằng cách dẫn xuất từ một số loại dầu mỡ sinh học (dầu thực vật, mỡ động vật), thường được thực hiện bằng các ủ hạt có dầu với methanol và hidroxit natri, các chất hiện đang được sử dụng để chế biến dầu chiết tách. Biogasoline Biogasoline là một loại nhiên liệu lỏng, trong đó có sử dụng ethanol như là một loại phụ gia nhiên liệu pha trộn vào xăng thay phụ gia chì.
Ethanol được chế biến thông qua quá trình lên men các sản phẩm hữu cơ. Ethanol được trộn với tỷ lệ thích hợp với xăng tạo thành xăng sinh học, chúng có thể thay thế hoàn toàn cho loại xăng sử dụng phụ gia chì truyền thống hiện nay. 3 Biogas Biogas là một loại khí hữu cơ gồm methane và các đồng đẳng khác. Biogas được tạo ra sau quá trình ủ lên men các sinh khối hữu cơ phế thải nông nghiệp, chủ yếu là xenlulozo, tạo thành sản phẩm ở dạng khí.
Biogas có thể dùng làm nhiên liệu khí thay cho sản phẩm khí gas từ sản phẩm dầu mỏ. Hydrogen Năng lượng Hydro có thể được sử dụng làm nhiên liệu hoặc sản xuất điện. Hiện nay thì hydro cũng được sử dụng trong pin nhiên liệu và là nguồn năng lượng cho một số động cơ điện. Nguyên liệu để sản xuất Hydro là rất dồi dào tuy nhiên cần công nghệ để có thể sản xuất ở quy mô lớn và áp dụng rộng rãi.
Những ưu điểm của các loại năng lượng trên có thể kể đến như sau: Thân thiện với môi trường: Lượng khí thải độc hại qua quá trình sử dụng ít hơn, từ đó ít gây tác động tiêu cực tới không khí và môi trường sống. Là nguồn nhiên liệu tái sinh: Các nhiên liệu này lấy từ hoạt động sản xuất nông nghiệp và có thể tái sinh. Chúng giúp chúng ta giảm sự lệ thuộc vào nguồn tài nguyên không tái sinh truyền thống. Tình hình nghiên cứu nhiên liệu mới trên Việt Nam và thế giới Tình hình nghiên cứu trên thế giới Theo báo cảo của Viện Năng lượng Anh (EI) cho thấy nhiên liệu hóa thạch chiếm 82% tổng mức tiêu thụ năng lượng trên thế giới năm 2022.
Lượng khí thải nhà kính cũng tăng 0.8% khi mà thế giới dùng nhiều năng lượng hơn. Các sản phẩm dầu, khí đốt và than đá tiếp tục dẫn dầu trong việc đáp ứng nhu cầu năng lượng trong năm 2022 dù công suất năng lượng tái tạo đã tăng tổng cộng 266 GW. Lượng tiêu thụ nhiên liệu hóa tạch và phát thải khí nhà kinh dự kiến còn tăng cao nữa trong năm 2023. Vì thế nên động lực thúc đẩy nghiên cứu và phát triển năng lượng tái tạo hiện nay là rất lớn, nó giúp giảm áp lực sử dụng nhiên liệu hóa thạch và giảm phát thải khí nhà kính.
[1] Trên thực tế, Rudolf Diesel là nhà phát minh ra động cơ diesel người Đức đã thiết kế động cơ diesel chạy bằng dầu lạc và sau đó, Henry Ford là người thiết kế ô tô Model T được sản xuất năm 1903-1926. Chiếc xe này được thiết kế hoàn toàn để sử dụng nhiên liệu sinh học có nguồn gốc từ cây gai dầu làm nhiên liệu. Với sự phát triển của khoa học công 4 nghệ kỹ thuật trong việc thăm dò, khai thác và chế biến nhiên liệu hóa thạch với chi phí rẻ và lượng tài nguyên dồi dào đã dẫn đến khó khăn cho việc phát triển xuất khẩu sản phẩm công nghệ cũng như ứng dụng. Tuy nhiên, sau cuộc khủng hoảng dầu mỏ nghiêm trọng năm 1973 và 1979, việc nghiên cứu sản xuất nhiên liệu sinh học lại được chú trọng.
Và kể từ năm 2000, các nước trên thế giới đã thực sự tuân thủ công ước Rio de Janeiro (1992), rồi đến Kyoto (1997), tìm ra các kỹ thuật hạn chế khí nhà kính (CO2, metan, 𝑁2 O, v.) nhiên liệu hóa thạch được thay thế bằng năng lượng xanh như năng lượng mặt trời, gió, thủy điện, v. Trong hai thập kỷ qua, dự đoán với tốc độ khai thác và tiêu thụ như hiện nay, các nguồn nhiên liệu hóa thạch như than đá, dầu thô sẽ cạn kiệt trong vài thập kỷ tới, đồng thời nhận thức về hiệu ứng nhà kính do việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch, nhiên liệu sinh học một lần nữa được quan tâm và trở thành mục tiêu quan trọng trong chương trình phát triển kinh tế bền vững cho cộng đồng các quốc gia.
