Cung cấp năng lượng cho Trái đất – Chương 4: Năng lượng dự trữ bên trong Tàu vũ trụ (Phần 2)

Powering Planet Earth:
Energy Solutions for the Future

by Nicola Armaroli, Vincenzo Balzani, Nick Serpone

Chapter 4: Energy in the Spaceship’s Hold – Chương 4Năng lượng dự trữ bên trong Tàu vũ trụ (Phần 2)

Ktự nhiên

Những nhiên liệu hóa thạch có thể thay thế cho dầu là “anh em họ” của dầu: khí thiên nhiên (chủ yếu bao gồm methane CH4) và than đá. Tuy nhiên, xét về mặt kinh tế, chúng chỉ là những giải pháp thay thế tạm thời. Trong khi dầu vừa dễ dàng di chuyển hơn, khai thác dầu cũng ít tốn kém hơn về mặt năng lượng. Ngoài ra, dầu có mật độ năng lượng lớn hơn nhiều so với khí (xem Bảng 4). Ở nhiệt độ và áp suất môi trường thông thường, hàm lượng năng lượng của một mét khối dầu (34 GJ, tương đương với khoảng 10 000 kWh) lớn hơn một nghìn lần so với của một mét khối khí đốt. Bất lợi này khiến cho có xu hướng hạn chế sự sử dụng nhiên liệu khí ở quy mô lớn trong lĩnh vực giao thông vận tải.

Bảng 4Mật độ năng lượng nhiên liệu hóa thạch dễ cháy.Nguồn số liệu : V. Smil, Năng lượng trong Lịch sử Thế giới, Westview, năm 1994.

Một vài dữ liệu này cho thấy tại sao dầu mỏ là nhiên liệu hóa thạch tuyệt hảo: một chất dạng lỏng, dễ vận chuyển và có mật độ năng lượng cao. Than và khí thường chỉ là những người anh em họ phiền hà.

Ước tính hiện tại của các nguồn dự trữ gợi ý rằng sản xuất cao điểm của khí có thể xảy ra ngay sau thời điểm của dầu. Tuy nhiên, thời điểm này cũng mang nhiều sự không chắc chắn. Mười năm qua đã chứng kiến ​​sự gia tăng mạnh trong tiêu thụ khí, nguyên nhân chủ yếu là do thực tế chi phí sản xuất và thời gian xây dựng của trạm phát điện sử dụng năng lượng khí đốt có tính cạnh tranh cao khi so sánh với các công nghệ khác. Điều này đã tạo ra những căng thẳng trên thị trường bởi vì khí tự nhiên cũng là một nguyên liệu thô cần thiết cho công nghiệp hóa chất, trong đó khí thiên nhiên được sử dụng để sản xuất số lượng lớn các vật liệu và các chất hóa học được sử dụng rộng rãi, ví dụ như là phân bón, chất dẻo, các loại thuốc chữa bệnh, thuốc nhuộm, thuốc trừ sâu, trong số nhiều chất khác.

Sản xuất khí đốt tại Mỹ đã tăng lên đáng kể trong những năm gần đây nhờ vào khai thác các mỏ không thông thường của khí đá phiến sét (shale gas*), trong đó bao gồm chủ yếu là khí mê-tan CH4, bị giữ lại trong đá phiến trong quá trình hình thành, thường được tìm thấy trong độ sâu lớn hơn 1 km. Khí đá phiến sét được chiết xuất chủ yếu từ kỹ thuật được gọi là bẻ gãy thủy lực (fracking**) – có nghĩa là, làm nứt vỡ những mạch đá ngầm bằng cách phun một hỗn hợp nước và các chất hóa học phụ gia với áp suất cao. Tuy nhiên, tiêu thụ khí đốt cũng được dự đoán là sẽ tăng lên, đặc biệt là cho sản xuất điện, do cuộc khủng hoảng hạt nhân điều mà tiếp tục trở nên trầm trọng hơn bởi sự cố Fukushima (Nhật Bản) gần đây.

Hình 7: Lượng chất tạo ra từ một nhà máy nhiệt điện (công suất 2000 MW) đốt than trong một ngày: 42 000 tấn khí CO2, 620 tấn khí có tính axit, 10 tấn bụi khói và 1300 tấn tro.

Than đá và sự gia tăng khí CO

Theo quan điểm về khả năng suy giảm về mức độ sẵn có của dầu và khí đốt trong vài thập kỷ tiếp theo, sự chú ý đang được dành cho than đá, mà nguồn dự trữ của nó, cho đến một vài năm trước đây, vẫn được cho là đủ để cung cấp năng lượng cho hàng trăm năm. Tuy nhiên, trên thực tế, than được thu hồi với hiệu suất kinh tế thấp và chi phí năng lượng không phải là quá dư thừa. Theo một số ước tính, đỉnh điểm của sản xuất than có khả năng sẽ đạt được vào khoảng năm 2050. Dù sao đi nữa, ngay cả khi sản xuất than đạt mức tối đa, than sẽ cung cấp một lượng năng lượng ít hơn những gì chúng ta có được ngày hôm nay từ dầu thô.

Than có hàm lượng năng lượng thấp hơn so với dầu thô và không thể được vận chuyển trong đường ống, ngoại trừ một khoảng cách ngắn. Như đề cập ở phần tiếp theo, than đá cũng là nhiên liệu hóa thạch gây ô nhiễm nhất và tạo ra nhiều khí nhà kính (greenhouse gas) nhất trên một đơn vị năng lượng sản xuất (Hình 7). Về vấn đề này, ngay từ đầu thế kỷ 19, vấn đề về các tác động môi trường của việc đốt cháy nhiên liệu hóa thạch đã trở nên rõ rệt. Nhà máy đốt than để cung cấp năng lượng cho động cơ hơi nước, các nhà máy thép đốt than để sản xuất thép, và những người trong các thành phố sử dụng than để sưởi ấm nhà của họ. Chất lượng của không khí ở nhiều thành phố lớn của châu Âu đã từng ở mức tồi tệ vượt xa những gì chúng ta thậm chí có thể tưởng tượng ngày hôm nay.

Ước tính chỉ ra rằng, trong năm 2011, 81% năng lượng của con người sản xuất ra đến từ đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, trong đó sản xuất hàng năm khoảng 34 tỷ tấn carbon dioxide (CO2), một loại khí nhà kính. Các quá trình tự nhiên của Trái đất cũng đã được ước tính rằng chỉ có thể hấp thụ khoảng một nửa lượng khí này, kết quả là lượng tăng ròng hàng năm khoảng 17 tỷ tấn khí carbon dioxide vào khí quyển. Hiện tại nồng độ CO2 trong khí quyển (394 ppm) là cao nhất trong 800 000 năm qua và phần lớn các nhà khoa học môi trường khí hậu coi đó là nguyên nhân chính của sự nóng lên toàn cầu đang diễn ra trên bề mặt Trái đất.

Hết phần 2 – Chương 4 (còn tiếp)

Người dịch: Phạm Thu Hường

Biên tập: Đào Thu Hằng

 

Chú thích của người dịch:

* Shale gas: Khí đá phiến sét là khí tự nhiên được tìm thấy trong đá phiến sét hình thành. Khí đá phiến sét đã trở thành một nguồn quan trọng của khí đốt tự nhiên ở Mỹ kể từ đầu thế kỷ này, và sự quan tâm đã lan rộng đến tiềm năng khí đá phiến sét trong phần còn lại của thế giới.

** Fracking: Bẻ gãy thủy lực là một kỹ thuật khai thác mà trong đó một chất lỏng (trong nhiều trường hợp là nước) được trộn với cát và hóa chất phụ gia và hỗn hợp này được phun ở áp suất cao vào một lỗ khoan. Điều này tạo ra gãy nứt nhỏ trong mạch đá hình thành sâu, thường có chiều rộng ít hơn 1 mm, dọc theo đường đó khí đốt, dầu mỏ và nước muối có thể di chuyển lên miệng giếng.

 

© copyright Zanichelli and Wiley-VCH

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

Một bình luận về “Cung cấp năng lượng cho Trái đất – Chương 4: Năng lượng dự trữ bên trong Tàu vũ trụ (Phần 2)”

  1. Than đá, dầu mỏ, khí đốt từ trước đến giờ vẫn là độc quyền của các đại gia. Phát triển năng lượng tái tạo là cơ hội để thực sự mới có thể có thị trường năng lượng tự do.

    Cơ chế đấu thầu cho các dự án phát triển năng lượng tái tạo đang được cải tiến để trở nên hiệu quả hơn ở Mỹ và EU. Chính phủ mời các công ty tư nhân cùng hỗ trợ vì chính họ cũng đang lúng túng chưa biết xử lý thế nào với một hệ thống các đại gia oil and gas ì ạch cồng kềnh hàng nhiều thập kỷ nay.

    Em chưa rõ hiện nay ở Việt Nam cơ chế đấu thầu này đã hấp dẫn và thúc đẩy các doanh nghiệp và nhà đầu tư đến đâu?

    Thích

Trả lời

Điền thông tin vào ô dưới đây hoặc nhấn vào một biểu tượng để đăng nhập:

WordPress.com Logo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản WordPress.com Đăng xuất /  Thay đổi )

Twitter picture

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Twitter Đăng xuất /  Thay đổi )

Facebook photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Facebook Đăng xuất /  Thay đổi )

Connecting to %s