Powering Planet Earth:
Energy Solutions for the Future

by Nicola Armaroli, Vincenzo Balzani, Nick Serpone

Chapter 4: Energy in the Spaceship’s Hold – Chương 4: Năng lượng dự trữ bên trong Tàu vũ trụ (Phần 1)

Có thực là năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch là nguồn duy nhất có thể đáp ứng các nhu cầu cho lối sống hiện đại và nền văn minh của chúng ta?

The energy from fossil fuels is really the only one that can satisfy the needs of our modern way of life and of our civilization?
–Giacomo Luigi Ciamician, 1912–

Năng lượng là hữu dụng nhất cho chúng ta khi năng lượng được tập trung, có thể vận chuyển, và có thể lưu trữ. Nhiên liệu hóa thạch (than, dầu, khí tự nhiên) đáp ứng tất cả ba yêu cầu đó, mặc dù mỗi loại theo một cách khác nhau.

Hiện nay, như trong hình 5 chỉ ra, bảy nguồn chính của năng lượng sơ cấp (primary energy) – không nên nhầm lẫn với năng lượng cuối cùng sau xử lý (final energy) – được sử dụng trên thế giới là dầu mỏ (32.8%), than đá (27.2%), khí tự nhiên (20.9% , sinh khối (10%), năng lượng hạt nhân (5.8%), thủy điện (2.2%) và nguồn năng lượng tái tạo (0.7%).

Hình 5: Các nguồn chính của năng lượng sơ cấp được sử dụng trên thế giới. Tổng số khai thác trong năm 2009 = 12 150 Mtoe (triệu tấn dầu tương đương). Nguồn dữ liệu: International Energy Administration 2011 (Quản lý Năng lượng Quốc tế 2011).

Do đó, hơn 80% năng lượng mà thế giới sử dụng hôm nay đến từ nhiên liệu hóa thạch, một nguồn tài nguyên hạn chế và không có khả năng tái tạo. Một kho tàng đã được giữ yên không chạm tới trong hàng triệu năm trong lòng tàu vũ trụ Trái đất, mà chúng ta mới bắt đầu tiêu thụ một cách rộng rãi chỉ trong 100 năm qua. Nhiên liệu hóa thạch là một nguồn tài nguyên có giá trị, nhưng là một nguồn không tái tạo. Nói cách khác, nhiên liệu hóa thạch chỉ có thể được sử dụng một lần.

Dầu thô

Việc sử dụng dầu mỏ đã được mở rộng không ngừng từ những năm đầu của thế kỷ 20. Trong giai đoạn lịch sử hiện nay, dầu mỏ đã trở thành nguồn năng lượng quan trọng nhất và đối với một số ứng dụng cụ thể gần như là không thể thay thế được, ví dụ như là sản xuất nhiên liệu cho máy bay.

Cho đến nay, khai thác dầu mỏ theo cách truyền thống đã xoay sở để đáp ứng với nhu cầu. Nhưng điều này sẽ kéo dài được bao lâu? Một câu tục ngữ hiện đại từ Ả Rập Saudi nói: “Cha tôi cưỡi một con lạc đà, tôi lái xe hơi, con trai tôi lái một máy bay phản lực, con trai của nó sẽ cưỡi một con lạc đà.” (My father rode a camel, I drive a car, my son pilots a jet aircraft, his son will ride a camel).

Dịch sang ngôn ngữ khoa học, điều này có nghĩa rằng sẽ đến một ngày sản lượng dầu khai thác sẽ đạt đỉnh điểm và sau đó không ngừng giảm xuống, như được minh họa trong Hình 6. Trong một hệ thống kinh tế đòi hỏi một lượng ngày càng tăng của năng lượng, hậu quả có thể dễ dàng dự đoán được. Nếu chúng ta không tìm kiếm các nguồn năng lượng thay thế kịp thời, chúng ta sẽ thấy giá nhiên liệu tăng cao vượt trần, như luôn luôn xảy ra khi hàng hóa trở thành khan hiếm; sự tăng như vậy thực sự đã cảm thấy được khi chúng ta đang nói những điều này: ở Ý giá xăng hiện nay là khoảng 1.90 – 2.0 Euro cho mỗi lít (tháng 8 năm 2012; ở Mỹ gần như 4 USD cho một gallon, ở một số nơi thậm chí nhiều hơn 5 USD). Điều này sẽ dẫn đến không chỉ khủng hoảng kinh tế và chính trị, mà còn dẫn đến một cuộc chạy đua để giành lấy bất cứ nguồn năng lượng dự trữ có sẵn nào bằng bất cứ phương tiện nào có thể.

Hình 6: Sự phát triển theo thời gian của sản lượng dầu của thế giới. Theo người bi quan, sản xuất đỉnh điểm đã xảy ra rồi trong năm 2010 (đường cong nét đứt thấp hơn); theo những người lạc quan điều này sẽ xảy ra giữa năm 2035 và 2040 (hai đường cong trên). Chuyển thể từ Alexandra Witze, Nature, 03 tháng 1 năm 2007, trang 14. 

Như một bài tập hay giải trí thuần túy (có thể nói như vậy), hãy thử tưởng tượng cuộc sống của chúng ta sẽ như thế nào khi dòng chảy dầu và khí đến lúc dừng lại, dòng chảy mà đã lặng lẽ cung cấp không ngừng cho các hoạt động hàng ngày của chúng ta. Tất cả chúng ta sẽ phải chịu đựng – từ mua sắm thực phẩm cho đến sưởi ấm nhà ở – và quan trọng hơn là trong các chi tiết như vệ sinh cá nhân và các phương tiện để chúng ta có thể làm việc (và được trả thù lao). Và những đặc quyền của mà chúng ta đang hưởng thụ trong lối sống hiện đại mà chúng ta rất tự hào, sẽ thế nào? Ví dụ, thậm chí sẽ không thể thở được bên trong một tòa nhà chọc trời (biểu tượng đích thực của sự tiến bộ) nếu không có dòng chảy liên tục của năng lượng (điều hòa không khí, sưởi ấm, chiếu sáng, v.v…), bởi vì tất cả các cửa sổ đều được bịt kín. Trong số ít người vẫn còn sở hữu một mảnh đất, ai có thể canh tác mà không cần sử dụng một cái máy kéo?

Trong tình huống giả thuyết này, mà chúng tôi hy vọng sẽ vẫn hoàn toàn là một bài thể dục trí tuệ, chúng ta có rất nhiều điều để suy ngẫm – nhiều quá trình đô thị hóa trong 30 năm qua, đã được hình thành dưới sự nhận thức ảo tưởng sai lầm rằng dầu giá rẻ sẽ kéo dài mãi mãi, vùng ngoại ô đã trở nên nhanh chóng bị thống trị bởi xe ô tô, khu công nghiệp, và những bãi đỗ xe bao la đã làm trống rỗng linh hồn của trung tâm đô thị và làm tăng lưu lượng giao thông, trong khi không có gì đã được đầu tư để làm hiện đại hóa và tăng cường cơ sở hạ tầng giao thông công cộng.

Đỉnh điểm của sản lượng dầu?

Rất khó để xác định khi nào sản lượng đỉnh điểm của dầu sẽ đạt được. Có thể có những nguồn cụ thể nào đó mà vẫn chưa được phát hiện, nhưng chắc chắn là sẽ không thể có trữ lượng lớn hơn những giếng dầu chất lượng tốt đã được tìm thấy trong 30 năm qua. Chắc chắn là, giếng dầu siêu khổng lồ trong khu vực Cantarell ở Mexico (trước đây đã cung cấp 60% sản lượng của Mexico), trong vịnh Prudhoe Alaska (một mỏ dầu lớn của Bắc Mỹ), và một giếng trong Statfjord, Na Uy (một mỏ dầu lớn ở Biển Bắc) đang suy giảm sản lượng liên tục. Nghi ngờ mạnh mẽ đã được bộc lộ đối với hai trữ lượng lớn nhất của Bán đảo Ả Rập: khu vực Ghawar (khoảng 50% sản lượng Ả Rập) và khu vực Burgan (khoảng 65% sản lượng Kuwait). Chính quyền địa phương duy trì một sự dè dặt bí ẩn ngày càng tăng liên quan đến sức sản xuất của họ. Một điều chắc chắn nữa là việc tìm kiếm các mỏ dầu mới sẽ đòi hỏi đầu tư lớn. Việc thăm dò mang rủi ro cao và chỉ đem trở lại kết quả cuối cùng sau một thời gian dài, là điều mà các nhà đầu tư quốc tế gặp khó khăn trong việc chấp nhận.

Những người lạc quan tin rằng sản xuất đỉnh điểm sẽ đạt được trong khoảng 30 năm tới, trong khi những người bi quan cho rằng đỉnh cao đã đạt được giữa năm 2005 và 2010. Trong vấn đề này, theo phân tích của Nashawi, Malallah, và Al-Bisharah năm 2010 về sản lượng dầu của 47 nước sản xuất chính (tạp chí Energy Fuels – Năng lượng nhiên liệu, năm 2010, cuốn 24, trang 1788-1800) của Khoa Kỹ thuật Dầu khí Đại học Kuwait, ước tính rằng sản xuất dầu thô thế giới sẽ đạt đỉnh vào khoảng năm 2014 và rằng sản lượng của OPEC dự kiến ​​sẽ đạt mức cao nhất vào khoảng năm 2026. Nghiên cứu này cũng ghi nhận rằng, dựa trên sản lượng dầu thô của thế giới năm 2005 và kỹ thuật phục hồi hiện nay, trữ lượng dầu mỏ thế giới đang bị cạn kiệt với tốc độ hàng năm là 2.1%.

Tất nhiên, có những người cho rằng dầu mỏ vẫn còn đang rất phong phú và có thể cung cấp đủ chỉ bằng cách đào thêm giếng và ở độ sâu ngày càng tăng, vắt kiệt cát hắc ín và đá phiến dầu (bituminous tar sands and shale* – trữ lượng dầu độc đáo này tập trung chủ yếu ở Canada và Hoa Kỳ) hoặc lấy nhiên liệu từ than đá. Tuy nhiên, những người này không đề cập đến điều rằng, cho dù có thể là thuận tiện để làm như vậy về mặt kinh tế và năng lượng, nhưng liệu có bền vững về mặt môi trường.

Nếu chúng ta xem xét sự gia tăng không ngừng của giá dầu, hai cuộc chiến tranh vùng Vịnh, căng thẳng chính trị giữa Iran và Hoa Kỳ, và sự bất ổn chính trị ở Trung Đông, có vẻ như khó có thể chứng minh những người bi quan là sai. Và ngay cả khi những người lạc quan đã đúng, vấn đề sẽ được cảm nhận trọn vẹn bởi con cháu chúng ta. Có lẽ chúng ta thậm chí có thể cảm thấy được tác động đó trong cuộc đời của mình.

 

Hết phần 1 – Chương 4 (còn tiếp)

Người dịch: Phạm Thu Hường

Biên tập: Đào Thu Hằng

* Chú thích của người dịch:

Tar sands: Cát hắc ín hay cát dầu là một loại tích tụ của bitumen. Loại cát này có mặt một cách tự nhiên ở dạng hỗn hợp của cát hoặc sét, nước và là một dạng của dầu mỏ có độ nhớt và tỷ trọng rất lớn. Trữ lượng cát dầu lớn nhất được tìm thấy ở Canada và Venezuela – xem Chương 12.

Oil Shale: Dầu đá phiến sét, là một loại đá trầm tích hạt mịn giàu chất hữu cơ (có chứa một hỗn hợp rắn kerogen của các hợp chất hóa học hữu cơ) mà từ đó có thể chiết tách các loại hydrocarbon lỏng. Dầu đá phiến sét là một thay thế cho dầu thô thông thường; tuy nhiên, chiết xuất dầu từ đá phiến sét là tốn kém hơn việc sản xuất dầu thô truyền thống cả về tài chính và về tác động môi trường.

 

© copyright Zanichelli and Wiley-VCH

Permission granted for translating into Vietnamese and publishing solely on dotchuoinon.com for non-commercial purposes.