Biến đổi khí hậu và xu thế phát triển nhiệt điện than trên thế giới
09:09 | 22/02/2016
Việt Nam sẽ không phát triển thêm nhiệt điện chạy than
PGS, TS. BÙI HUY PHÙNG - Chủ tịch Hội đồng Khoa học VEA
Hiện nay than tiêu thụ đang chiếm trên 30% tổng tiêu thụ năng lượng sơ cấp, sản xuất 39% sản lượng điện toàn cầu, phát thải KNK từ than chiếm tới gần 40% tổng phát thải toàn cầu. Trong bối cảnh này nhiều nước đã và đang tìm cách giảm tiêu thụ than, tìm các nguồn sạch hơn thay thế là rất cần thiết. Tuy nhiên có nhiều tổ chức, chuyên gia, chủ yếu là quốc tế đưa những nhận định, quan điểm quá khích: Than là nhơ nhuốc, là nguồn năng lượng bẩn, than là nguồn gốc gây chết người…. Thiết nghĩ chúng ta nên tiến hành nghiên cứu nghiêm túc, đánh giá khách quan để tìm cách sử dụng hợp lý nguồn vàng đen quý giá này.
Sản xuất, tiêu thụ than thế giới
Than là một loại nhiên liệu có lịch sử phát triển khá lâu đời. Có thể nói thế kỷ 19 là thế kỷ của than đá, thường được gọi là “vàng đen”. Sự phát triển của than đá không thể tách rời cuộc cách mạng công nghiệp trong thế kỷ 19 và những đổi thay công nghệ mà cuộc cách mạng này mang lại.
Các chủng loại than
Thành phần cấu tạo của than gồm có: cacbon, hydro, oxy và nitơ. Tùy theo thành phần cấu tạo, tỷ trọng than được phân thành các loại chính:
- Than bùn: hàm lượng carbon thấp 35-40%, nhưng hàm lượng nước cao 40-45%. Nhiên liệu này cung cấp ít nhiệt và tạo ra nhiều xỉ. Nhiệt trị thấp khoảng 3.000-3.500 kcal/kg.
- Than nâu: hàm lượng cacbon cao hơn so với than bùn 55-65%, nhiệt trị còn tương đối thấp khoảng 4.000-6.000 kcal/kg.
- Than mỡ: hàm lượng cacbon cao hơn so với than nâu 70-80%, nhiệt trị khá cao khoảng 6.000-8.000 kcal/kg.
- Than đá: hàm lượng cacbon rất cao 60-80%, nhiệt trị khoảng 6.000-8.500 kcal/kg.
- Ngoài ra có thể kể tới than củi hay còn gọi than hoa, được sản xuất từ củi gỗ, nhiệt trị khá cao khoảng 7.000kcal/kg.
Trữ lượng than
Trữ lượng than trên toàn thế giới cao hơn gấp nhiều lần trữ lượng dầu mỏ và khí đốt. Người ta ước tính có trên 10 nghìn tỷ tấn, trong đó trữ lượng có thể khai thác xấp xỉ 1.000 tỷ tấn mà 3/4 là than đá. Than phân bổ khá đều ở các vùng, nhưng tập trung chủ yếu ở Bắc bán cầu, trong đó đến 4/5 thuộc về Trung Quốc (tập trung ở phía Bắc và Đông Bắc), Hoa Kỳ (các bang miền Tây), LB Nga (vùng Ekibat và Xibêri), Ucraina (vùng Đôn-bat), CHLB Đức, Ấn Độ, Ôxtrâylia, Ba Lan... (Chi tiết hơn trình bày trong bảng 1).
Bảng 1. Trữ lượng than thế giới theo các khu vực tính đến cuối 2014[1] | ||||||||||||||||||||||||
Đơn vị: Triệu tấn
|
Tình hình sản xuất, tiêu thụ than trên thế giới
Hiện tại - năm 2014, sản xuất than trên toàn thế giới đạt gần 4 tỷ TOE, tập trung chủ yếu ở Trung Quốc, Mỹ, Ấn Độ, Nga, Úc. Nếu tính với mức trữ lượng đã biết và sản xuất, tiêu thụ than hiện nay, nguồn than có thể sử dụng trong vòng 250 năm. Than tiêu thụ toàn cầu theo các châu lục giai đoạn 2008-2012, được trình bày trong bảng 2[1,2].
Bảng 2. Tiêu thụ than toàn cầu theo các châu lục giai đoạn 2005-2014
Đơn vị: tr TOE
Vùng/ Quốc gia | 2005 | 2007 | 2010 | 2012 | 2014 |
Bắc Mỹ | 621,5 | 620,4 | 567,5 | 488,8 | 488,9 |
Trong đó: - Mỹ | 574,5 | 573,3 | 525,0 | 437,9 | 453,4 |
- Canada | 31,0 | 31,2 | 25,2 | 21,2 | 21,2 |
Trung và Nam Mỹ | 22,1 | 24,4 | 27,3 | 30,1 | 31,6 |
Châu Âu | 517,4 | 542,0 | 490,2 | 529,9 | 476,5 |
Trong đó: - Đức | 81,3 | 86,7 | 77,1 | 80,5 | 77,4 |
- Anh | 37,4 | 38,4 | 30,9 | 38,9 | 29,5 |
- Pháp | 13,4 | 12,8 | 11,5 | 11,1 | 9,0 |
- Nga | 94,6 | 93,9 | 90,5 | 98,4 | 85,2 |
- Ukraina | 37,5 | 39,8 | 38,3 | 42,7 | 33,0 |
Trung Đông | 9,8 | 9,9 | 9,9 | 11,9 | 9,7 |
Châu Phi | 89,0 | 91,5 | 100,0 | 95,3 | 98,6 |
Châu Á | 1862,6 | 2169,2 | 2416,3 | 2659,3 | 2776,6 |
Trong đó: - Trung Quốc | 1318,2 | 1573,1 | 1704,8 | 1922,5 | 1962,4 |
- Ấn Độ | 184,4 | 210,3 | 260,2 | 302,3 | 360,2 |
- Nhật Bản | 121,3 | 125,3 | 123,7 | 124,4 | 126,5 |
- Inđônêsia | 24,4 | 36,2 | 39,5 | 53,0 | 60,8 |
- Thái Lan | 11,2 | 14,2 | 15,8 | 16,8 | 18,4 |
- Đài Loan | 38,0 | 41,2 | 39,9 | 41,1 | 40,9 |
- Hàn Quốc | 54,8 | 59,7 | 75,9 | 81,1 | 84,8 |
- Việt Nam | 9,0 | 5,8 | 14,0 | 15,0 | 19,1 |
Toàn cầu | 3122,4 | 3457,5 | 3611,2 | 3798,8 | 3881,8 |
So sánh lượng than sản xuất và tiêu thụ ở từng nước, từng khu vực chúng ta thấy rõ than chủ yếu được tiêu thụ tại nơi sản xuất, hay nói cách khác tính thương mại quốc tế của than yếu hơn nhiều so với dầu và các sản phẩm của dầu. Loại than tiêu thụ chủ yếu là than nâu.
Thị trường và giá than
Thị trường than quốc tế mới chỉ chiếm trên 10-15% sản lượng than khai thác. Việc buôn bán than gần đây phát triển nhờ thuận lợi về giao thông đường biển, song sản lượng than xuất khẩu không tăng nhanh, chỉ dao động ở mức 550 đến 600 triệu tấn/năm. Từ nhiều năm nay, Ôxtrâylia luôn là nước xuất khẩu than lớn nhất thế giới, chiếm trên 35% (khoảng 200 triệu tấn) lượng than xuất khẩu. Tiếp sau là các nước Trung Quốc, Nam Phi, Hoa Kỳ, Inđônêxia, Côlômbia, Canada, Nga, Ba Lan... Các nước công nghiệp phát triển như: Nhật Bản, Hàn Quốc, Hà Lan, Pháp, Italia, Anh... có nhu cầu rất lớn về than và cũng là các nước nhập khẩu than chủ yếu.
Nhìn chung giá than trên thị trường thế giới giai đoạn trước năm 2000 khá ổn định ở mức 30-50USD/tấn, giai đoạn 2005-2010 giá than tăng ở mức 80-100USD/tấn, có nơi tới 150USD/tấn, sau năm 2010 đến nay do yêu cầu giảm thiểu KNK và tác động của giá dầu giảm, giá than có xu thế giảm hiện nay ở mức 70-100USD/tấn.
Giá than thế giới theo khu vực trình bày trong bảng 3 [1,2].
Bảng 3. Giá than trên thị trường thế giới
Đơn vị: USD/tấn
Nếu chúng ta không xét giai đoạn 2011-2013 có giá dầu quá cao và giá dầu thấp của 2015, có thể thấy giá dầu những năm qua ở mức 70-80USD/thùng, tương đương 500-600USD/tấn; với giá than nhập tại Nhật Bản vào mức cao (bảng 3), dễ dàng thấy giá than tính theo trọng lượng thường chỉ bằng 15-20% giá dầu, tính theo nhiệt lượng chỉ khoảng 30-35% giá dầu, chính vì vậy, mặc dầu than khó sử dụng hơn dầu, gây phát thải KNK nhiều hơn dầu và các nhiên liệu khác, nhưng nó vẫn được sử dụng nhiều ở hầu khắp các nước. Lý do giá rẻ đóng vai trò chính khi lựa chọn sử dụng. Đối với giá điện, nếu lấy giá than lò hơi ở Nhật (bảng 3), nhập để sản xuất điện làm điển hình và ước tính chi phí sản xuất điện, trình bày trong bảng 4. Bảng 4. Ước tính chí phí sản xuất điện với than nồi hơi tại Nhật Bản
Trong khi đó chi phí sản xuất điện từ dầu cao hơn từ than khoảng hai lần, còn để phát triển sử dụng NLTT, như đã biết chi phí còn rất cao, hầu hết các nước đều phải trợ giá. | ||||||||||||||||||||||||||||||
Phát thải khí nhà kính từ tiêu thụ than Kết quả kiểm kê KNK toàn cầu [ 1,2 ] cho thấy, tổng lượng phát thải CO2 đang ngày càng tăng lên, năm 2013 là trên 35 tỷ tấn CO2, tính theo đầu người là 5 tấn/ng; trong đó, Trung Quốc có phát thải lớn nhất trên 10 tỷ tấn, thứ hai là Hoa Kỳ 5,3 tỷ, Ấn Độ trên 2 tỷ, Nga 1,8 tỷ, Nhật 1,36 tỷ tấn, chi tiết hơn ở các châu lục và một số nước được giới thiệu trong bảng 5. Chúng ta có thể phân tích chi tiết hơn, trong tổng phát thải KNK thì, phát thải từ sử dung than chiếm khối lượng rất lớn, năm 2008, 2010, 2012, tương ứng là 12,3; 13,3; 13,7 tỷ tấn CO2, về tỷ trọng chiếm khoảng 40%, chi tiết cho các châu lục và một số quốc gia trình bày trong bảng 6. Bảng 5. Phát thải khí nhà kính toàn cầu và một số nước-Tổng và đầu người năm 2013
Bảng 6. Phát thải KNK từ tiêu thụ than toàn cầu và các châu lục 2008-2012 Đơn vị: tấn CO2
Vai trò của than trong cân bằng năng lượng chung và sản xuất điện Than là loại nhiên liệu được sử dụng rất sớm để cung cấp nhiệt năng và điện năng cho sản xuất và đời sống của nhân loại. Trong gần hai thế kỷ qua, than đóng vai trò chủ đạo, từ đầu thế kỷ 20, dầu, khí rồi năng lượng hạt nhân, gần đây năng lượng tái tạo, thay thế dần một phần than. Do than có trữ lượng lớn, giá rẻ nên cho tới nay than vẫn đóng vai trò rất quan trọng trong cân bằng năng lượng toàn cầu, năm 2014, tiêu thụ than gần 3881 triệu TOE (khoảng 7.000 tr. tấn), chiếm tỷ trọng 30% trong tổng tiêu thụ năng lượng sơ cấp. Trung Quốc nay là quốc gia tiêu thụ nhiều than nhất thế giới với 1962 triệu TOE, thứ hai là Hoa Kỳ 453 triệu TOE, thứ ba là Ấn Độ 360 tr.TOE, thứ tư Nhật 126 tr.TOE; chi tiết theo châu lục và một số nước được giới thiệu trong bảng 7[2]. |
Bảng 7. Tiêu thụ năng lượng thế giới theo loại nguồn năng lượng 2014
Đơn vị: triệu TOE
| Dầu | Khí TN | Than | HN | Thủy năng | NLTT | Tổng |
Bắc Mỹ Trong đó: - Mỹ Trung và Nam Mỹ Trong đó: - Brasil - -Argentina Châu Âu Trong đó: - Đức - - Pháp - - Nga - - Anh Trung Đông Châu Phi Châu Á Trong đó: - Trung Quốc - - Nhật Bản - - Ấn Độ - - Việt Nam | 1024,4 836,1 326,5 142,5 30,9 858,9 111,5 76,9 148,1 69,3 393,0 179,4 1428,9 520,3 196,8 180,7 18,7 | 866,3 695,3 153,1 35,7 42,4 908,7 63,8 32,3 368,3 60,0 418,6 108,1 610,7 166,9 101,2 45,6 9,2 | 488,9 453,4 31,6 15,3 1,3 476,5 77,4 9,0 85,2 29,5 9,7 98,6 2776,6 1962,4 126,5 360,2 19,1 | 216,1 189,8 4,7 3,5 1,3 266,1 22,0 98,6 40,9 14,4 1,0 3,6 82,5 28,6 - 7,8 - | 153,5 59 155,4 63,6 9,3 195,7 4,6 14,2 39,3 1,3 5,2 27,5 341,6 240,8 19,8 29,6 12,3 | 73,6 65,0 21,5 15,4 0,7 124,4 31,7 6,5 0,1 13,2 0,3 2,9 94,1 53,1 11,6 13,9 0,1 | 2822,3 2298,7 692,8 296,0 85,8 2830,3 311,0 237,5 681,9 187,9 827,9 420,1 5334,6 2972,1 456,1 637,8 59,3 |
Toàn cầu | 4211,1 | 3065,5 | 3881,8 | 574,0 | 879,0 | 316,9 | 12928,4 |
Riêng đối với sản xuất điện, những thập niên cuối thế kỷ 20 và những năm đầu thế kỷ 21, nhiệt điện than chiếm trên 60% sản xuất điện toàn cầu, khoảng mười năm trở lại đây tỷ trọng nhiệt điện than giảm nhiều, tuy vậy vẫn còn chiếm tỷ trọng 40%. Các nước có tỷ trọng nhiệt điện than cao hiện nay là Trung Quốc khoảng 65%%, Hoa Kỳ 39%, kế tiếp là Nhật, Nga. Sản xuất điện toàn cầu (tổng số và tỷ trọng) theo loại nguồn năng lượng được giới thiệu trong bảng 8 [1].
Bảng 8. Sản xuất điện toàn cầu theo loại nguồn năng lượng 2008-14
| 2008 | 2010 | 2012 | 2014 | ||||
Tỷ kWh | % | Tỷ kWh | % | Tỷ kWh | % | Tỷ kWh | % | |
Tổng SX điện - Than - Khí - Thủy năng - Điện hạt nhân - Dầu - Khác | 19282 7759 4092 3179 2597 991 664 | 100 40 21 16,5 13,5 5,1 3,5 | 20385 8022 4528 3421 2630 910 857 | 100 39,3 22,2 17 12,9 4,4 4,2 | 21507 8470 4853 3645 2345 1012 1182 | 100 39,4 22,5 16,4 11 5,2 5,5 | 22433 8726 4933 3769 2417 1068 1520 | 100 38,9 22 16,8 10,7 4,8 6,7 |
Xu thế phát triển năng lượng hiện nay [1,2,3] Nhu cầu năng lượng của thế giới được dự báo sẽ tăng gấp rưỡi trong giai đoạn 2010-2040, trong khi các nguồn năng lượng hoá thạch, nguồn thuỷ năng ngày càng trở nên khan hiếm, đắt đỏ, đặc biệt là dầu mỏ, nguy cơ cạn kiệt đến gần. Mặt khác BĐKH ngày càng hiện hữu đe dọa hành tinh và nhân loại. Trước bối cảnh đó, các nhà khoa học, các quốc gia đều phải tìm cách để đảm bảo nguồn năng lượng sạch cho phát triển bền vững. Xu thế phải được đi theo hai hướng cung và cầu. Hướng cung - Đa dạng hoá nguồn năng lượng mà chủ yếu là phát triển sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo như: năng lượng mặt trời, gió, biomas và các sản phẩm đuợc chế biến từ nó (ethanol, biodisel...); biogas; địa nhiệt, năng lượng biển... đây là các nguồn năng lượng sạch, tái sinh, tiềm năng lớn. Phát triển sử dụng NLTT để thay thế một phần năng lượng hoá thạch, tuy nhiên hiện tại và tương lai gần giá còn cao. - Thăm dò tìm kiếm bổ sung nguồn năng lượng từ than, dầu, khí, uran, hydrat… - Hoàn thiện và tìm các phương pháp mới để sản xuất năng lượng, có thể kể tới là: thay thế các chu trình sản xuất điện truyền thống; phát triển công nghệ than sạch; Sản xuất điện năng bằng máy phát từ thủy động; Sản xuất năng lượng bằng công nghệ pin nhiên liệu; Sản xuất năng lượng bằng công nghệ nanô, hydro; Công nghệ cung cấp năng lượng sinh học; Khống chế phản ứng nhiệt hạch để sản xuất năng lượng. Những công nghệ này đang đòi hỏi đầu tư lớn cho nghiên cứu, hoàn thiện. Hướng cầu - Sử dụng năng lượng hiệu quả và tiết kiệm, là xu thế được xem là quốc sách ở hầu hết các quốc gia hiện nay. Năng lượng tiết kiệm được là nguồn năng lượng sạch, giá rẻ. - Nhu cầu năng lượng không thể tăng mãi, trong tương lai chỉ tiêu thống kê năng lượng quốc gia, đầu người càng ít đi mà xã hội vẫn phát triển mới là niềm tự hào. Xu thế đang hướng tới những đột phá, đổi mới nguyên tắc sử dụng năng lượng ít nhất cho cả sản xuất và đời sống. Xu thế phát triển nhiệt điện than Gần đây xuất hiện một số quan điểm, kết quả nghiên cứu[4], cho rằng nhiên liệu than là bẩn thỉu, gây ô nhiểm chết người hàng loạt. Chúng tôi nghĩ rằng, bản thân hòn than là sạch, không gây chết người, bởi con người chưa có phương thức sử dụng tốt nên gây ô nhiểm. Việc nghiên cứu những mặt trái của việc đốt than nói chung và nhiệt điện than nói riêng trong bối cảnh BĐKH là rất cần thiết; tuy nhiên những kết quả mới là bước đầu, chưa toàn diện, một số kết luận, nhiều chuyên gia cho là quá khích. Các nền kinh tế khổng lồ cũng đang sử dụng nhiệt điện than trên 35-40% tổng sản xuất điện. Vấn đề này cần được nghiên cứu kỹ lưỡng một cách tổng hợp từ tiềm năng, tính kinh tế, điều kiện từng vùng, quốc gia, công nghệ sử dụng, tác động với BĐKH, để từ đó có hướng sử dụng hợp lý, hiệu quả đối với nguồn than. Từ các tư liệu dẫn và phân tích trên cho thấy cơ cấu các nguồn sản xuất điện mười năm trở lại đây cơ bản ổn định, chỉ năng lượng hạt nhân do ảnh hưởng sự cố Fukushima tỷ trọng có giảm, NLTT được các quốc gia quan tâm phát triển nên tăng đều qua các năm. Năm 2014 toàn thế giới sản xuất điện khoảng 22,4 ngàn tỷ kWh, các nhà máy nhiệt điện than truyền thống vẫn đóng vai trò chủ đạo chiếm gần 39% tổng sản lượng các nhà máy điện trên toàn thế giới, tiếp theo là khí 22%, thủy năng 16,8%, năng lượng hạt nhân 10,7%, dầu 4,8% và các nguồn NLTT khác 6,7%. Dự báo trong những năm tới nguồn thủy năng đã cạn, giá đắt, khó tăng lên; nguồn hạt nhân sẽ tăng trở lại nhờ công nghệ an toàn hơn, kỳ vọng điện sản xuất từ điện hạt nhân sẽ tăng gấp đôi hiện nay vào năm 2040, dự kiến đạt khoảng 5.400 tỷ kWh. Với sức ép của BĐKH, tỷ trọng sử dụng than sẽ giảm, nhưng vài chục năm tới than được xem là nguồn tiếp sức cho các nền kinh tế đang phát triển nên vẫn chiếm tỷ trọng 25-30% trong sản xuất điện toàn cầu; NLTT sẽ phát triển nhanh hơn góp phần thay thế than, dầu, nhiều chuyên gia dự báo NLTT có thể đạt tỷ trọng 10-12% vào năm 2020 và 20% vào năm 2030 trong cân bằng điện toàn cầu. Nhiệt điện than, nhờ trữ lượng than dồi dào, hầu hết được cung cấp tại chỗ, giá rẻ, nên tuy có giảm, nhưng vẫn còn giữ vị trí quan trọng đối với sản xuất điện, nhất là các nước đang phát triển, vốn đầu tư còn hạn hẹp khó có thể phát triển nhanh các nguồn sạch hơn; đồng thời việc nghiên cứu công nghệ than sạch để giảm thiểu ảnh hưởng môi trường sẽ được xúc tiến mạnh mẽ hơn, góp phần sử dụng hợp lý, lâu dài nguồn tài nguyên quý giá này. Tài liệu tham khảo chính: 1. EIA Energy Statistics-2015. 2. BP Statistcal Review of the World Energy-2015. 3. Bùi Huy Phùng-Phương pháp tính toán tối ưu phát triển bền vững HTNL, NXBKHKT, Hà Nội, 2011. 4. Tài liệu HT: Than&Nhiệt điện than: Những điều chưa biết, HN, 9-2015. |
NangluongVietnam Online