Trả lời cho câu hỏi: Thế giới đang sử dụng than như thế nào? [Kỳ 1]

Ai đang phá vỡ thị trường than của Việt Nam?
Vì sao năng lượng tái tạo chưa thể thay thế nhiệt điện than?
Trao đổi với Giáo sư Nguyễn Ngọc Trân về "đổi mới" năng lượng Việt Nam

KỲ 1: THẾ GIỚI SỬ DỤNG THAN NHƯ THẾ NÀO?

TS. NGUYỄN THÀNH SƠN (*)

Lãnh tụ thiên tài của giai cấp vô sản và của những người lao động nghèo khổ V.I. Lê Nin đã nói: "Than là bánh mỳ của công nghiệp".

1. Việc sử dụng than của loài người ngày càng có cơ sở khoa học

Tri thức khoa học của loài người tích lũy được trong vòng 70 năm qua, kể từ sau Đại chiến Thế giới lần thứ hai (1945) đến nay (2016) đã lớn hơn tri thức khoa học được tích lũy trong 2 triệu năm về trước (xem Hình 1).

Cứ sau 10-20 năm, tri thức khoa học của loài người lại tăng lên gấp đôi. Mặc dù vậy, hiện nay, và cho đến năm 2100, chúng ta (loài người) vẫn đang trong "Nền văn minh số 0". Cuộc cách mạng tiếp theo về năng lượng (một trong ba yếu tố không thể thiếu để loài người tồn tại: thức ăn, nước uống và năng lượng) có thể sẽ diễn ra sau năm 2100.

Hình 1. Đồ thị tích lũy tri thức khoa học của loài người.

Trong giai đoạn cuối của "Nền văn minh số 0" này, loài người đã và đang tiếp tục hoàn thiện rất cơ bản những cơ sở khoa học của cuộc sống văn minh. Trong đó, có việc tạo ra các nguồn năng lượng theo hai hướng cơ bản: hiệu quả hơn và sạch hơn.

Đồ thị trong Hình 2 dưới đây cho thấy: trong lĩnh vực sử dụng than phát điện, loài người đã có những bước tiến rất xa: bằng việc cải tiến các thông số của lò hơi và tua bin lần lượt từ Subcritical (tới hạn), Supercritrical (siêu tới hạn), Ultra-supercritrical (trên siêu tới hạn - USC), và Advanced Ultra-supercritrical (trên siêu tới hạn tiên tiến - A-USC) việc sử dụng than phát điện có thể tăng được hiệu suất hơn 3 lần (từ 20% lên tới 65%) và giảm 3 lần lượng phát thải khí CO2 (từ 1800 g/kWh xuống còn dưới 600 g/kWh).

Hình 2. Khả năng giảm phát thải nhờ cải tiến công nghệ phát điện. Nguồn: Coal Industry Advisory Board, Submission to the International Energy Agency for UNFCCC COP 21 (IEA 2015, tr.12).

Như vậy, hiệu suất phát điện bằng than tăng 1% sẽ làm giảm 2÷3% lượng phát thải. Theo tính toán, việc tăng hiệu suất bình quân của nhiệt điện than trên thế giới hiện nay từ 33% lên 40% sẽ làm giảm phát thải khí CO2 tới 2 tỷ tấn/năm.

Như vậy, dư địa của việc giảm phát thải của các nhà máy nhiệt điện chạy than nhờ cải tiến công nghệ còn rất lớn. Không phải ngẫu nhiên, gần đây, Hiệp hội Than Thế giới đã chuyển tuyên ngôn của mình từ "Than là tương lai" sang thành "Than là chiếc cầu bắc tới tương lai" của loài người.

2. Tại sao than được loài người trọng dụng?

Than, dầu mỏ và khí thiên nhiên (đều là tài nguyên khoáng sản). Theo đánh giá của Karl Marx, tài nguyên khoáng sản "là tài sản của loài người được Thượng đế ban cho duy nhất chỉ một lần". Các tài sản được Thượng đế "ban cho" này có tên khoa học chung là "nguồn năng lượng hóa thạch", có giá trị sử dụng rất cao. Trong đó, loài người đã và đang tiếp tục trọng dụng than bởi các yếu tố sau:

1/ Trước hết, các ngành công nghiệp quan trọng (như xi măng, luyện kim, hóa chất, vật liệu xây dựng, cung cấp nhiệt) trong thời kỳ công nghiệp hóa ban đầu của các nền kinh tế không thể hình thành và phát triển được nếu không dựa vào sử dụng than.

2/ Việc cung cấp điện (thuộc lĩnh vực hạ tầng của mọi nền kinh tế) cần phải dựa vào công nghệ phát điện bằng than để kịp "đi trước một bước", nhằm đáp ứng được nhu cầu điện thường tăng rất nhanh (với mức tăng trưởng gấp 1,5÷2 lần so với mức tăng trưởng GDP) và để cân bằng và ổn định hệ thống điện trong sự nghiệp điện khí hóa nền kinh tế.

3/ Trong các nguồn năng lượng hóa thạch, than đá có nhiều ưu điểm (so với dầu mỏ và khí thiên nhiên) là dễ khai thác, dễ chế biến (các mỏ nằm tập trung trong lục địa, có thể khai thác/chế biến với qui mô lớn và với giá thành thấp).

4/ Việc trao đổi mua/bán than giữa các quốc gia cũng thuận lợi hơn, than có thể được vận chuyển bằng đường sắt và bằng đường biển rất thuận lợi (ổn định, khối lượng lớn, chi phí đầu tư cho vận chuyển thấp, cước phí thấp, v.v...).

5/ Công nghệ sử dụng (đốt) than tương đối đơn giản, có thể phát triển ở qui mô công nghiệp lớn và ngày càng được hoàn thiện. Các loại lò đốt than chủ yếu gồm: lò hơi (phát điện), lò quay (sản xuất xi măng), lò coke (sản xuất coke), lò cao (sản xuất thép), lò tunel (sản xuất vật liệu xây dựng), vv... Các loại lò này đều có cùng một nguyên lý làm việc cơ bản giống nhau dựa trên quá trình ô xy hóa của nguyên tố carbon.

6/ Ngành công nghiệp than có tính lan tỏa lớn và dễ lan tỏa, kéo theo sự phát triển của các ngành công nghiệp khác, như: cơ khí (chế tạo và sửa chữa), giao thông vận tải (đường sắt, đường bộ, cảng biển), hóa dầu (cung cấp diesel, xăng, dầu, mỡ), hóa chất (cung cấp thuốc nổ, săm, lốp), luyện kim (cung cấp thép chống lò), vv...

7/ Chuỗi giá trị sản phẩm của than (tìm kiếm - thăm dò - khai thác - chế biến - vận chuyển - sử dụng) thường tạo ra nhiều hơn số việc làm cho xã hội (năng suất lao động thấp, dễ đào tạo).

8/ Cuối cùng, do đặc thù của ngành khai khoáng, sản phẩm than (cũng như dầu mỏ và khí thiên nhiên) đối với mọi nền kinh tế có ảnh hưởng đến GDP nhiều hơn và dễ hơn so với các sản phẩm khác.

3. Thị trường than quốc tế

Chính vì những lý do trên, thị trường trao đổi than của thế giới đã hình thành từ năm 1951 với sự ra đời của Cộng đồng Than Thép châu Âu (tiền thân của EU-28 hiện nay). Đến nay, thị trường than đang đóng vai trò không thể thiếu trong phát triển kinh tế của các quốc gia.

Nhìn chung, thị trường than quốc tế tương đối công khai, minh bạch và rõ ràng (về khối lượng cũng như về giá). Các số liệu thống kê tương đối cụ thể, chi tiết và đầy đủ theo từng tháng. Trên thị trường, người mua và người bán luôn có thể tham khảo các chỉ số về giá than khác nhau (FOB, CIF) tại các "chợ" khác nhau.

Thứ nhất, về dung lượng của thị trường: 

Dung lượng thị trường than quốc tế tương đối lớn. Sơ đồ trong Hình 3 dưới đây cho thấy các luồng xuất/nhập khẩu than trên thế giới đang được vận hành với qui mô rất lớn (744 triệu tấn/năm 2015).

Hình 3. Các luồng xuất/nhập khẩu than trên thế giới năm 2015 (Nguồn IEA, 2015).

Với giá than bình quân 70 $/tấn (xem Hình 4), giá trị của thị trường xuất/nhập khẩu than của thế giới đạt khoảng 50 tỷ $/năm.

Hình 4. Giá FOB bình quân của than xuất khẩu, $/tấn.

Nhìn chung, thị trường xuất/nhập khẩu than có biến động, nhưng không lớn. Trong giai đoạn hiện nay (2014÷2020), dự báo dung lượng thị trường than (triệu tce/năm tính theo than tiêu chuẩn 7000 kcal/kg) sẽ giảm (tổng số -108 triệu tce) ở các nước OECD châu Mỹ (-84), các nước OECD châu Âu (-22) và các nước OECD châu Á (-2), nhưng lại tăng (tổng số +383 triệu tấn) ở các nước như Ấn Độ (+148), Trung Quốc (+102), ASEAN (+79), các nước châu Á khác (+21), Nam Phi và Trung Đông (+18), các nước Á - Âu ngoài OECD (+10) và Nam Mỹ (+5) (xem Hình 5).

Hình 5. Dự báo tăng/giảm nhu cầu than của các nước trong 2014-2020, triệu tấn than tiêu chuẩn. [OECD là Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế (Organization for Economic Co-operation and Development) gồm 34 nước có thu nhập cao] 

Thứ hai, về giá than trên thị trường quốc tế:

Giá than trên thị trường quốc tế phụ thuộc vào giá các loại nhiên liệu năng lượng (dầu mỏ và khí thiên nhiên). Tuy nhiên, mức độ phụ thuộc của giá than vào các yếu tố địa - chính trị thấp hơn so với giá dầu mỏ và khí đốt. Cụ thể như sau (xem Hình 6):

Hình 6 (a). Giá than nhiệt của Úc trong 5 năm qua (2013-2018).

Hình 6 (b). Giá than nhiệt của Úc trong 30 năm qua (1988-2017).

Hình 6 (c). Biến động của các chỉ số giá than giai đoạn 2010-2015 (nguồn: Lorenz U 2015).

Hình 6 (d). Biến động chỉ số giá than API2 và API4 giai đoạn 2002-2016.

Lưu ý Ghi chú: Chỉ số giá than nhiệt năng của Úc được xác định theo điều kiện FOB tại cảng Newcastle/Kembla cho than có nhiệt năng làm việc (GAR) là 6.300 kcal/kg, hay 11.340 btu/lb với thành phần lưu huỳnh dưới 0,8% và độ tro dưới 13% (từ năm 2002 đến nay) và 6.667 kcal/kg, hay 12.000 btu/lb với thành phần lưu huỳnh dưới 1,0%, độ tro dưới 14% (trước 2002); Chỉ số ARA là chỉ số giá CIF tại Amsterdam, Rotterdam và Antwerp của than có nhiệt năng khô (NAR) là 6.000 kcal/kg; Chỉ số API2 là giá than Rotterdam Coal Future; Chỉ số API4 là giá FOB Richards Bay.

Thứ ba, về tỷ trọng của than trong xuất/nhập khẩu hàng rời:

Tỷ trọng của than đá trong thị trường xuất/nhập khẩu hàng rời khối lượng lớn (than, quặng sắt, sản phẩm thép, ngũ cốc) của thế giới cũng tăng liên tục. Tổng khối lượng hàng rời đã tăng nhanh, từ 0,5 tỷ tấn/năm 1970 lên 3,2 tỷ tấn/năm 2015. Trong đó, tỷ trọng của than cũng tăng từ 37% (năm 2013) lên 41% (năm 2015). Cụ thể như sau (xem Hình 7):

Hình 7. Tỷ trọng của than trong xuất/nhập khẩu hàng rời.

Đón đọc kỳ tới: Sự ảnh hưởng của than đối với các nền nền kinh tế khác nhau và vai trò của nhiệt điện than ở một số quốc gia điển hình

(*) Hội đồng Phản biện Tạp chí Năng lượng Việt Nam; Nguyên Trưởng Ban Điện lực TKV; Nguyên Tổng Giám đốc NMNĐ chạy than Cẩm Phả; Nguyên Trưởng Ban Chiến lược và KHCN TKV.

Tài liệu tham khảo:

1/ Báo cáo “World Energy Resources Coal 2016” của Hội đồng Năng lượng Thế giới (World Energy Council).

2/ Lars Chernikau, Economics of the International Coal Trade, 2nd Edition, Springer, 2016, 463 tr. https://www.springer.com/us/book/9783319465555

3/ http://hms-ag.com/wp-content/uploads/2013/07/2010-Schernikau-Book-Renaissance-of-Steam-Coal-Springer-p.1-23.pdf

4/ https://www.indexmundi.com/commodities/?commodity=coal-australian&months=60

5/ http://www.cmegroup.com/trading/energy/coal/coal-api-4-fob-richards-bay-argus-mccloskey.html

6/ http://hms-ag.com/de/primarenergie-kohle/weltkohlehandel/