Cung Cấp Năng Lượng Cho Trái Đất – Chương 11: Năng lượng tại Canada (Phần 5)

Powering Planet Earth:
Energy Solutions for the Future

by Nicola Armaroli, Vincenzo Balzani, Nick Serpone 

Chapter 11: Energy Canada – Chương 11: Năng lượng tại Canada (Phần 5) 

Năng lượng hạt nhân và Điện

Năng lượng hạt nhân đóng góp gần 13.5% điện năng của thế giới trong năm 2011. Hạt nhân đã trở thành nguồn năng lượng quan trọng sau cuộc khủng hoảng dầu mỏ đầu tiên xảy ra vào mùa thu năm 1973, do chi phí nhiên liệu hạt nhân thấp hơn các nguồn nhiên liệu năng lượng sơ cấp khác và bởi nguồn dự trữ uranium phong phú (khoảng 5.4 triệu tấn), một lượng lớn trong đó nằm tại các quốc gia ổn định chính trị.

Tổng trữ lượng uranium có khả năng khai thác đã biết hiện tại cùng với mức sản xuất trong lịch sử được thể hiện trên Hình 33. Australia, Kazakhstan và Canada chiếm gần một nửa nguồn trữ lượng đã biết này. Mặc dầu Canada là nhà sản xuất uranium lớn nhất (khoảng 22% tổng lượng toàn cầu) trong năm 2009, vị trí này đã bị Kazakhstan chiếm lấy. Dẫu sao, Canada vẫn là nơi dự trữ uranium chất lượng cao với chi phí thấp lớn nhất của thế giới.

Hinh 33

Hình 33: Sản lượng urani trong lịch sử cộng với trữ lượng urani đã biết tại 10 quốc gia đứng đầu, đơn vị ngàn tấn. Nguồn: OECD Uranium 2009: Resources, Production and Demand. OECD – NEA  Publication  6891 (2010). 

Đất nước sử dụng năng lượng hạt nhân để sản xuất phần lớn điện năng là Pháp (78%), tiếp theo đó là Slovakia và Bỉ (54%). Mười bốn quốc gia khác phụ thuộc vào năng lương hạt nhân để cung cấp khoảng một phần tư lượng điện của họ. Mỹ là quốc gia có công suất sản xuất hạt nhân lớn nhất, với 104 lò phản ứng sản xuất ra khoảng 19% nhu cầu điện năng cho nước này. Để so sánh, Canada có khoảng 15% điện từ năng lượng hạt nhân, đặc biệt là ở Ontario có 16 lò phản ứng hạt nhân CANDU giúp cung cấp 51% lượng điện ở đây. Trên thế giới, có 12 lò phản ứng CANDU nằm tại 6 quốc gia khác ngoài Canada và các lò khác đang trong giai đoạn phát triển. Canada là quê hương của 22 lò phản ứng CANDU nằm tại 3 địa phương.

Canada đã phát triển công nghệ hạt nhân của riêng mình, tương đối khác biệt so với những nơi khác. Các lò phản ứng CANDU sử dụng các viên nhiên liệu là uranium xuất hiện tự nhiên được khai thác tại Canada. Các viên này được bỏ vào các ống dài 0.5 m được biết đến như các bó nhiên liệu (fuel bundles), chúng cung cấp đủ điện cho 100 gia đình trong một năm. Một viên nhiên liệu hạt nhân đơn lẻ dài 1.65 cm có thể sản xuất lượng năng lượng tương đương với 807 kg than đá, 677 lít dầu hoặc 476 m3 khí thiên nhiên.

fuel bundle

Hình minh họa: Một bó nhiên liệu (A fuel bundle)

Tuy rằng đối với các rắc rối trọng đại trong vài thập kỷ qua, điện hạt nhân có lẽ đã phát triển theo cấp số nhân, nhưng các thảm họa tại Chernobyl, Đảo Ba Dặm và gần đây ở Fukushima đã để lại tác động tiêu cực đáng kể lên tương lai của việc sử dụng năng lượng hạt nhân cho sản xuất điện (xem Chương 8).

Tương tự như hệ thống ngân hàng được kiểm soát mạnh nhất trên thế giới, điện hạt nhân cũng bị kiểm soát chặt chẽ ở Canada. Các thành viên của Ủy Ban An Toàn Hạt Nhân Canada (Canadian Nuclear Safety Commission – CNSC) sử dụng Đạo Luật An Toàn và Kiểm Soát Hạt Nhân (Nuclear Safety and Control Act) để quyết định các chính sách liên quan đến năng lượng hạt nhân, nguyên vật liệu và thiết bị hạt nhân. Các quy định được thi hành bởi CNSC nhằm mục đích bảo vệ an toàn, an ninh và sức khỏe cho công dân Canada – chúng được áp dụng trong mọi hoạt động liên quan đến hạt nhân (khai thác mỏ, tinh luyện, nhiên liệu đã qua sử dụng, v.v) bao gồm cả các bệnh viện và phòng khám nơi sử dụng đồng vị phóng xạ trong các thủ tục y tế khác nhau.

Mặc dù các lò phản ứng hạt nhân không đốt nhiên liệu hóa thạch và không sản sinh ra khói hoặc phát thải khí nhà kính trong quá trình vận hành, chúng thực tế có tạo ra chất thải hạt nhân, thứ cần được xử lý một cách cẩn thận và lưu trữ một cách an toàn. Chiến lược dài hạn của Canada đối với việc quản lý nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng là lưu trữ trong một cấu kiện đặt biệt lập, trung tâm được xây dựng trong lớp kiến tạo đá sâu dưới lòng đất. Trong thời gian đó, các giải pháp mới và sáng tạo về quản lý chất thải hạt nhân lâu dài đang được nghiên cứu.

Điện

Hiện tại, bên cạnh trữ lượng dầu, khí, than đá và uranium khổng lồ, Canada còn được thiên nhiên ban tặng những dòng sông lớn, nhiều trong số đó chưa được khai thác cho các dự án thủy điện. Về mặt tiêu cực, các đập thủy điện thường gây ngập lụt các vùng đất rộng lớn và gây thiệt hại về mặt sinh thái. Việc đốt nhiên liệu hóa thạch phục vụ cho giao thông và sản xuất điện phát thải hàng triệu tấn khí nhà kính, bao gồm SO2 và NOx – những khí góp phần gây ra khói mù và mưa axit, trong khi đó các nhà máy điện hạt nhân tạo ra chất thải phóng xạ cao. Các loại năng lượng tái tạo thay thế như gió, mặt trời, thủy triều và sinh khối chỉ có thể đáp ứng một phần nhỏ nhu cầu năng lượng của Canada.

Câu hỏi được đưa ra trong các tầng lớp ở Canada là mỗi loại năng lượng tái tạo này sẽ đóng vai trò gì trong mạng lưới điện hỗn hợp để phù hợp nhất với nhu cầu tương lai của Canada, đồng thời với mục tiêu thúc đẩy không khí sạch và giảm thiểu khí nhà kính. Về mặt này, Ontario sử dụng các công nghệ đặc biệt tại các nhà máy sản xuất điện sử dụng than đá nhằm giảm thiểu hoặc hầu như loại trừ một số chất ô nhiễm không khí không mong muốn.

Sản xuất điện ở Alberta gây ra phát thải cacbon cao nhất, khoảng 56 triệu tấn CO2, chiếm 47% tổng lượng phát thải trong lĩnh vực sản xuất điện và nhiệt của Canada, theo sau đó là Ontario (27 triệu tấn), Saskatchewan (15 triệu tấn) và Nova Scotia (9 triệu tấn). Khu vực Quebec có dấu chân các bon nhỏ nhất trong lĩnh vực điện với 2.45 g CO2 trên mỗi kWh điện sản xuất ra, bởi phần lớn điện năng được lấy từ thủy điện.

Cho tới năm 2008, Ontario đã giảm đáng kể phát thải khí nhà kính, kết quả của quá trình dần loại bỏ các trạm sản xuất điện từ than đá, quá trình này sẽ hoàn thành vào năm 2014. Một nỗ lực lớn hơn nữa là Ontario đã đưa vào hoạt động một nhà máy điện đốt khí thiên nhiên mới với công suất 4700 MW và các trang trại gió với công suất 1100 MW, qua đó cho phép địa phương này ngừng hoạt động thêm hai nhà máy chạy bằng than vào cuối năm 2010, theo đúng hướng hoàn thành giai đoạn giảm trừ vào cuối năm 2014.

Về phần mình, Alberta đã bắt tay xây dựng một cơ sở nhằm thu giữ và lưu trữ các-bon ở nhà máy điện đốt than sub-bitum* siêu tới hạn Keephills-3 công suất 450MW. Dự án liên quan tới tăng cường thu hồi dầu và lưu trữ CO2 thu giữ được thông qua cô lập địa chất được lên kế hoạch hoạt động vào năm 2015. Tháng 3 năm 2010, đơn vị Tiện Ích Điện Saskatchewan, SaskPower, thông báo kế hoạch cô lập các-bon của riêng mình tại nhà máy điện đốt than lớn nhất của đơn vị. Bristish Columbia đã ngưng sử dụng nhà máy sản xuất điện đốt khí Burrard 50 năm tuổi tại địa phương này.

Hình 34 miêu tả các nguồn sản xuất điện khác nhau được sử dụng trên thế giới; Hình 35 thể hiện các nguồn sản xuất điện được sử dụng tại Canada.

Hinh 34

Hình 34: Tỷ lệ sản xuất điện toàn cầu từ các nguồn khác nhau

Hinh 35

Hình 35: Tỷ lệ sản xuất điện từ các nguồn khác nhau tại Canada

Năm 2011, Canada là nhà sản xuất điện từ thủy điện lớn thứ ba thế giới (sau Trung Quốc và Brazil), chiếm khoảng 63% (372.8 TWh) trong tổng sản lượng điện, các nguồn khác là than đá (16.5%), hạt nhân (15.2%), dầu và khí thiên nhiên (4.1%) và các nguồn tái tạo (1.3%). So sánh tương phản, 41.5% sản lượng điện toàn cầu được lấy từ than đá, 20.9% từ khí thiên nhiên, 15.6% từ thủy điện, 13.8% từ điện hạt nhân, 5.6% từ dầu và 2.6% từ các nguồn khác.

Các dự án thủy điện lớn đã được xây dựng kể từ đầu những năm 1960, đặc biệt ở Quebec, British Columbia, Manitoba và Newfoundland. Điều này đã dẫn tới sự gia tăng đáng kể công suất phát điện của Canada. Ngược lại, các lò phản ứng hạt nhân CANDU do Canada thiết kế cung cấp hơn một nửa nhu cầu điện năng của Ontario trong năm 2007.

Năm 2007, Canada sản xuất 617.5 TWh điện, đứng thứ 7 thế giới về sản lượng. Có khoảng 822 nhà máy sản xuất điện nằm rải rác từ Đại Tây Dương sang Thái Bình Dương với tổng công suất là 124 240 MW – so sánh với con số 111 000 MW năm 2000. Một trăm nhà máy điện lớn có tổng công suất kết hợp là 102 341 MW. Năm 2009, sản lượng điện của Cananda là 18 566 kWh trên đầu người, trong đó tiêu thụ nội địa đạt 94% (17507 kWh/người).

Phần lớn điện năng sử dụng nội địa của Canada (64.5%) được sản xuất bởi các nguồn tái tạo (ví dụ nhờ sông). So sánh con số này với mức của các nước OECD, với sản lượng điện trung bình trên đầu người là 8991 kWh vào năm 2008. Sử dụng điện từ các nguồn không tái tạo (nhiên liệu hóa thạch, năng lượng hạt nhân) tại Canada là 6213 kWh trên đầu người trong năm 2009 – con số này đạt 5579 kWh tại Vương Quốc Anh, 5811 kWh tại Đức, 4693 kWh tại Đan Mạch, 4553 kWh tại Tây Ban Nha, 11 495 kWh tại Phần Lan, và 12 234 kWh tại Mỹ.

Hết phần 5 – Chương 11 (còn tiếp)

Người dịch: Nguyễn Thu Trang

Biên tập: Phạm Thu Hường

 

Chú thích của người dịch:

* Than sub-bitum (sub-bituminous coal) là một loại than có đặc tính trải từ than non cho tới than bitum và được sử dụng chủ yếu làm nhiên liệu cho sản xuất điện bằng hơi nước; xem thêm tại Wikipedia.

 

© copyright Zanichelli and Wiley-VCH

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

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 )

Google photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Google 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