Chương 1 Vaán ñeà naêng löôïng Trang 1 Hoïc vieân: Traàn Bình Troïng Chöông 1: Vaán ñeà naêng löôïng GVHD: TS.1 Tình hình sử dụng năng lượng trên thế giới Năng lượng là một vấn đề quan trọng, có tác động to lớn đến sự phát triển kinh tế xã hội của tất cả các nước trên thế giới. Những cuộc khủng hoảng năng lượng trong các thập kỷ đã qua là minh chứng xác thực cho tác động đó. Năm 1859, ngành công nghiệp chế biến dầu mỏ được xem như bắt đầu ra đời khi mà Edwin Drake (Mỹ) khai thác được dầu thô, khi đó lượng dầu thô khai thác được rất ít, chỉ dùng cho mục đích thắp sáng. Nhưng chỉ vài năm sau đó, không chỉ riêng ở Mỹ mà ở các nước khác người ta cũng tìm thấy dầu, từ đó sản lượng khai thác ngày càng được tăng lên rất nhanh, và đến ngày nay các sản phẩm năng lượng dầu mỏ đã chiếm đến 70% tổng số năng lượng tiêu thụ trên thế giới [3].
Tuy nhiên, dầu mỏ là một nguồn nhiên liệu hóa thạch cần một thời gian rất dài để hình thành, trong khi đó nhu cầu phát triển của con người ngày càng mạnh mẽ hơn, con người lại càng đẩy mạnh việc khai thác dầu mỏ, và ngày càng làm cho nguồn tài nguyên này trở nên cạn kiệt. Đặc biệt, nhu cầu năng lượng của các nước đang phát triển ở châu Á và Trung Nam Mỹ, dự báo có thể sẽ tăng gấp hơn bốn lần trong thời gian từ 1999 tới 2020, chiếm khoảng một nửa tổng dự báo giá tăng tiêu thụ năng lượng của thế giới vào khoảng 83% tổng gia tăng năng lượng của riêng thế giới đang phát triển.1 Nhu cầu năng lượng trên thế giới [3, 4] 1997 2000 2003 2005 2007 Dầu thô 3433.8 Khí thiên nhiên 2026.5 Năng lượng hạt nhân 541.2 (Đơn vị: triệu tấn dầu quy đổi) Trong đó các nước phát triển với 3/4 dân số thế giới tiêu thụ 25% tổng năng lượng toàn cầu.2 Trang 2 Hoïc vieân: Traàn Bình Troïng Chöông 1: Vaán ñeà naêng löôïng GVHD: TS. Nguyeãn Höõu Löông Bảng 1.2 Nhu cầu năng lượng theo khu vực trên thế giới năm 2007 [3, 4] Dầu thô Khí thiên Than đá Năng lượng Thủy điện nhiên hạt nhân tr. tấn % Bắc Mỹ 1134.6 Mỹ Châu Âu 949.1 Châu Á – Thái Bình 1185.3 Dương Thế giới 3952.1 Tiêu thụ dầu Dự báo tiêu thụ dầu của thế giới sẽ tăng khoảng 2,2%/năm, từ 75 triệu thùng/ngày (năm 1999) lên 199 triệu thùng/ngày (năm 2020).
Mặc dù các nước công nghiệp hoá vẫn tiếp tục tiêu thụ nhiều sản phẩm dầu hơn các nước đang phát triển, song khoảng cách này đang thu hẹp khá nhanh. Năm 1999, các nước đang phát triển chỉ tiêu thụ 58% lượng dầu các nước công nghiệp hoá tiêu thụ; nhưng đến năm 2020, dự báo các nước này sẽ tiêu thụ tới 90% lượng dầu tiêu thụ bởi các nước công nghiệp hoá. Dự báo sự tăng tiêu thụ dầu ở các nước công nghiệp hoá chủ yếu sẽ xảy ra trong lĩnh vực giao thông vận tải,bởi hiện tại chưa có nguồn nhiên liệu thay thế nào có thể cạnh tranh được với dầu. Ở các nước đang phát triển, nhu cầu về dầu dự báo sẽ tăng trong tất cả các ngành vì cơ sở hạ tầng năng lượng ở các nước này đang được hoàn thiện, nên nhân dân các nước này đang chuyển từ sử dụng các nhiên liệu truyền thống như củi để sưởi ấm.
nấu nướng sang điện, ga. Ngoài ra các sản phẩm hoá dầu cũng đang được sử dụng trong công nghiệp. Trang 3 Hoïc vieân: Traàn Bình Troïng Chöông 1: Vaán ñeà naêng löôïng GVHD: TS.2 Tiêu thụ khí thiên nhiên Khí tự nhiên (KTN) được dự báo là nguồn năng lượng có tốc độ tăng trưởng nhanh nhất, tăng gần gấp đôi trong thời kỳ dự báo, và đạt tới 460 m3 tỷ vào năm 2020. Lần đầu tiên tiêu thụ KTN vượt qua tiêu thụ than đá vào năm 1999, dự báo năm 2020, sẽ vượt mức tiêu thụ than khoảng 38%.
Tỷ lệ tiêu thụ KTN trong tổng tiêu thụ năng lượng dự báo sẽ tăng từ 23% năm 1999 lên 28% năm 2020. KTN cũng sẽ chiếm phần gia tăng lớn thất để sử dụng trong phát điện, và chiếm khoảng 43% tổng gia tăng năng lượng dùng trong phát điện.3 Tiêu thụ than Khoảng 65% tiêu thụ than của thế giới là để phát điện. Tiêu thụ than của thế giới đã bắt đầu gia tăng chậm kể từ thập kỷ 80 và dự báo xu hướng này sẽ còn tiếp tục trong suốt thời kỳ dự báo, với tốc độ tăng trung bình 1,7%/năm. Năm 1999, than cung cấp 22% tiêu thụ năng lương sơ cấp của thế giới, trong khi năm 1985 con số đó là 27%; dự báo tới 2020, sẽ giảm xuống còn 20%.
Trong khi nguồn dầu thô đang ngày càng cạn kiệt thì trữ lượng than vẫn còn rất nhiều trên thế giới và phân bố tương đối đồng đều. Ước tính, trữ lượng than của Mỹ đạt gần 276 tỉ tấn, của Nga là 173 tỉ tấn, của Trung Quốc là 126 tỉ tấn và của Ấn Độ là 93 tỉ tấn. Nếu quy theo đương lượng dầu mỏ, trữ lượng than của Trung Quốc cao gấp đôi dự trữ dầu mỏ của Arập Xê-út. Theo dữ liệu khảo sát của Công ty British Petrol [7, 11], với mức tiêu thụ và khai thác như hiện tại thì thế giới có đủ than để sử dụng trong 164 năm nữa.2 Lượng dầu dự trữ trên thế giới Các chuyên gia dự báo “trong điều kiện đà khai thác thường nhật vẫn duy trì như hiện nay, trữ lượng dầu mỏ trên hành tinh sẽ hết sạch vào năm 2051”.
Trung bình mức độ khai thác thường niên là 3 tỉ thùng, nghĩa là chỉ đủ sử dụng trong 42 năm (hình 1.1) Trang 4 Hoïc vieân: Traàn Bình Troïng Chöông 1: Vaán ñeà naêng löôïng GVHD: TS. Nguyeãn Höõu Löông Hình 1.1 Trữ lượng dầu xác minh tính đến thời điểm cuối năm 2007 [8].3 Trữ lượng khí thiên nhiên Liên Xô có trữ lượng khí thiên nhiên xác minh lớn nhất, ước tính 1,680 Tcf, gấp đôi Iran với trữ lượng lớn tiếp theo vào năm 2004 (hình 1.2 20 nước có trữ lượng khí lớn nhất (đơn vị Tcf) [6] Trang 5 Hoïc vieân: Traàn Bình Troïng Chöông 1: Vaán ñeà naêng löôïng GVHD: TS.4 Các nguồn thay thế trong nước 1.1 Nguồn than trong nước [1] - Bể than Antraxit Quảng Ninh: Nằm về phía Đông Bắc Việt Nam, kéo dài từ Phả Lại qua Đông Triều đến Hòn Gai- Cẩm Phả - Mông Dương- Cái Bầu- Vạn Hoa dài khoảng 130Km, rộng từ 10Km đến 30Km, có tổng trữ lượng khoảng 10,5 tỉ tấn. Than Antraxit Quảng Ninh có chất lượng tốt, phân bố gần các cảng biển, đầu mối giao thông. rất thuận lợi cho khai thác và tiêu thụ sản phẩm.
- Bể than Đồng bằng sông Hồng: nằm trọn trong vùng đồng bằng châu thổ sông Hồng, có đỉnh là Việt Trì và cạnh đáy là đường bờ biển kéo dài từ Ninh Bình đến Hải Phòng, thuộc các tỉnh thành phố: Thái Bình, Hải Dương, Hưng Yên, Hải Phòng, Bắc Ninh, Bắc Giang, Hà Nội, Sơn Tây, Hà Nam, Phủ Lý, Phúc Yên, Vĩnh Yên và dự kiến còn kéo dài ra vùng thềm lục địa của biển Đông Việt Nam. Với diện tích khoảng 3500km2, với tổng trữ lượng dự báo khoảng 210 tỷ tấn. Than thuộc loại Á bitum B (Subbituminous B), rất thích hợp với công nghệ nhiệt điện, xi măng, luyện thép và hoá chất. - Các mỏ than vùng Nội địa: Có trữ lượng khoảng 400 triệu tấn, phân bố ở nhiều tỉnh, gồm nhiều chủng loại than: Than nâu-lửa dài (mỏ than Na Dương, mỏ than Đồng Giao); than bán Antraxit ( mỏ than Núi Hồng, mỏ than Khánh Hoà, mỏ than Nông Sơn); than mỡ ( mỏ than Làng Cẩm, mỏ than Phấn Mễ, mỏ than Khe Bố)., có nhiều mỏ than hiện đang được khai thác - Các mỏ than Bùn: Phân bố ở hầu khắp 3 miền: Bắc, Trung, Nam của Việt Nam, nhưng chủ yếu tập trung ở miền Nam Việt Nam, đây là loại than có độ tro cao, nhiệt lượng thấp, ở một số khu vực có thể khai thác làm nhiên liệu, còn lại chủ yếu sẽ được sử dụng làm phân bón phục vụ nông nghiệp.
Tổng trữ lượng than bùn trong cả nước dự kiến có khoảng 7 tỉ mét khối. Từ các số liệu thực tế trên cho thấy Việt Nam có nguồn than dồi dào, tương lai đủ sức để thay thế dầu thô trong khi lại chưa có kế hoạch khai thác hợp lý để biến nó thành sản phẩm có giá trị hơn. Chính vì thế đây là nguồn nguyên liệu triển vọng đáng tin cậy cho phản ứng Fischer-Tropsch nhằm giảm bớt sự phụ thuộc của con người vào dầu thô và đảm bảo an ninh năng lượng cho quốc gia. Trang 6 Hoïc vieân: Traàn Bình Troïng Chöông 1: Vaán ñeà naêng löôïng GVHD: TS.2 Nguồn sinh khối Ngoài than đá-một nguồn nguyên liệu hóa thạch-còn một nguồn nguyên liệu khác đó chính là biomass đang thu hút sự quan tâm của nhiều nước trên thế giới bởi lẽ không chỉ nguồn cung cấp đa dạng mà còn thân thiện với môi trường nhất là trong tình hình thế giới đang bị đe dọa bởi nạn ô nhiễm đặc biệt là hiệu ứng nhà kính thì biomass lại càng đóng vai trò quan trọng hơn nữa.
Việt nam là một nước nông nghiệp và hàng năm thải ra một lượng lớn đến hàng chục triệu tấn các chất phế thải(sinh khối) như trấu, bã mía, vỏ hạt điều, mùn cưa, rơm. Sử dụng nguồn sinh khối này một cách thích hợp để sản xuất nhiệt và điện năng sẽ đem lại cơ hội mới cho nông nghiệp, cải thiện an ninh năng lượng, và mang lại lợi ích cho môi trường và xã hội. Sinh khối ở nước ta có nhiều dưới dạng phế thải nông nghiệp (trấu, rơm,vỏ lạc …), phế thải của sản xuất, chế biến gỗ (mùn cưa, dăm bào, gỗ vụn. Ngoại trừ mía đường thì các nguồn sinh khối khác ở Việt Nam vẫn chưa được khai thác sử dụng hiệu quả.
Phụ phẩm thừa từ nông nghiệp bao gồm: vỏ trấu (100 triệu tấn), mùn cưa (250 triệu tấn), vỏ lạc (4,5 triệu tấn), vỏ hạt điều, bã mía, gỗ vụn (400 triệu tấn), rơm rạ… (số liệu thế giới năm 1987). Theo thống kê 60% lượng này là ở các nước đang phát triển và hầu hết bị thải ra môi trường. Việt Nam từ khi gia nhập WTO đã mở rộng thị trường hợp tác đầu tư, mở ra cơ hội thách thức cho tất cả các ngành kinh tế, đặc biệt là nông nghiệp với nhiều mặt hàng xuất khẩu chủ lực: thóc gạo, gỗ, cà phê… Do đó lượng phế thải sẽ tập trung quy mô lớn và nhu cầu cần xử lý sao cho có hướng tốt nhất để phát triển tiềm năng sinh khối từ đó mang lại. Lượng phụ phẩm sinh ra ở một số vùng được trình bày ở bảng 3.
