Tiềm lực phát triển công nghệ năng lượng [Copy địa chỉ]

Thời gian đăng: 20/4/2020 08:32:35

Tiềm lực phát triển công nghệ năng lượng

Đến đầu thế kỷ XXI, sự gia tăng mạnh quy mô sản xuất trên toàn cầu và sự phát triển cơ sở hạ tầng công nghiệp may bien tan gia re, tăng dân số trên hành tinh đã dẫn tới tăng quá mức sử dụng các tài nguyên thiên nhiên. Chỉ trong nửa thứ hai của thế kỷ XX, mức tiêu thụ nhiên liệu rắn của thế giới đã tăng 2 lần, nhiên liệu lỏng - 8,5 lần, tiêu thụ khí thiên nhiên tăng gần 10 lần. Cơ cấu bán biến tần giá rẻ cân bằng năng lượng toàn thế giới vào đầu thế kỷ XXI được trình bày trên hình 1. Từ hình 1 thấy rằng những nhu cầu năng lượng thế giới do các vật mang năng lượng dạng khoáng (than, dầu, khí và urani) chiếm tới 86,3%, còn các vật mang năng lượng khác (kể cả năng lượng tái tạo) chỉ chiếm 13,7%.

Theo các đánh giá mới nhất của các chuyên gia Cơ quan Năng lượng Thế giới (CNT), Liên minh châu Âu và Cơ quan Thông tin Năng lượng Mỹ thì ít nhất là đến giữa thế kỷ XXI, mức tiêu thụ năng lượng toàn thế giới hàng năm tăng thêm 1,7%, trong đó ở Mỹ tăng thêm 50%, ở các nước Liên minh châu Âu - 18%. Các nước đang phát triển, đặc biệt Trung Quốc và Ấn Độ, mức tăng tiêu thụ là 3 lần. Do giảm diện tích rừng, người dân châu Phi và châu Á chuyển sang sử dụng nhiên liệu khoáng. Lượng phát thải CO2 sẽ tăng hằng năm 2,1%. Tiêu thụ than tăng gấp đôi, trên thực tế giá than không tăng và chưa cạn kiệt, nhưng phát thải bụi và CO2 cũng tăng tương ứng lên gấp đôi. Dầu mỏ và khí thiên nhiên khi cháy phát thải CO2 ít hơn, nhưng giá lại tăng đáng kể.

Những công nghệ hiện hữu về thăm dò, khai thác, vận chuyển và chế biến dầu mỏ tạo ra nửa lượng phát thải độc hại vào khí quyển, gần 40% tổng khối lượng nước xử lý và 50% chất thải rắn. Trong công nghiệp dầu mỏ và khi vận chuyển, tổn thất 28% dầu thô. Chỉ có một nửa lượng khí đồng hành được sử dụng, lượng còn lại bị đốt bỏ tại chỗ. Hậu quả là tổng khối lượng phát thải CO2 gây ô nhiễm khí quyển trên toàn thế giới năm 2005 là 7,2 tỷ tấn và với cơ cấu tiêu thụ năng lượng hiện nay thì đến thế kỷ XXI sẽ đạt 21,6 tỷ tấn, còn trong trường hợp tăng tiêu thụ than đáng kể như dự báo do cạn kiệt các trữ lượng dầu và khí, con số đó có thể còn tăng lên gấp đôi. Việc đốt nhiên liệu khoáng vẫn là nguồn ô nhiễm môi trường chủ yếu, chiếm tới 80% tổng lượng ô nhiễm môi trường do hoạt động của con người gây ra.

Những công nghệ chiếm ưu thế trong ngành năng lượng thế giới đã được phát triển từ hồi thế kỷ XIX và hướng vào sử dụng nhiên liệu chứa carbon, thì đến cuối thế kỷ XXI nói chung sẽ không phù hợp do hiệu quả tiết kiệm năng lượng thấp cũng như ảnh hưởng sinh thái. Việc sử dụng tăng cường nhiên liệu hữu cơ đã dẫn tới tình trạng là phần lớn nhiên liệu dễ khai thác thì đã cạn, còn phần đáng kể các nguồn đã được khẳng định lại thuộc loại khó khai thác, vì phải khai thác các mỏ nhỏ, nằm sâu trong lòng đất và khó tiếp cận về mặt địa lý. Vì vậy việc tiếp tục khai thác đòi hỏi mức chi phí tăng vọt và càng gần tới mức cạn kiệt thì chi phí lại càng tăng. Thí dụ ở Nga, để duy trì mức ổn định khai thác dầu mỏ vào năm 2000 đã phải chi 2,2 tỷ USD, năm 2010 sẽ cần tới 11,2 tỷ USD, và năm 2020 là 43 tỷ USD.

Tiếc thay đến nay chưa có nguồn năng lượng nào hiệu quả và an toàn có khả năng thay thế năng lượng khoáng. Những dự báo lạc quan giữa thế kỷ XX về phát triển năng lượng hạt nhân như một nguồn năng lượng vô hạn đã không đúng như mong muốn, do hiệu quả tổng hợp của các nhà máy điện hạt nhân (NMĐHN) không cao hơn so với các công nghệ năng lượng khác, do mức an toàn của các NMĐHN thấp hơn so với mức dự báo, và tăng thêm các chi phí cho việc xử lý và tận dụng các phế liệu phóng xạ, do nguy cơ gia tăng về phổ biến không kiểm soát nổi vũ khí hạt nhân và các vật liệu phóng xạ trong các mục tiêu khủng bố quốc tế. Mặt khác từ giữa thế kỷ XX, đầu tư cho công tác nghiên cứu khoa học cơ bản có tính chiến lược đã giảm đáng kể nên các công nghệ năng lượng mới đã không xuất hiện, còn thời hạn khả dĩ của sự khởi đầu ứng dụng năng lượng tổng hợp nhiệt hạch có điều khiển khó dự báo được, cho dù có sự liên kết các nỗ lực khoa học và công nghệ của tất cả các nước sở hữu công nghệ hạt nhân. Hơn nữa theo các dự báo của các chuyên gia UNIDO và các tính toán của "Câu lạc bộ Roma" thì sự phát triển kinh tế thế giới trong thế kỷ XXI này sẽ diễn ra trong sự cạn kiệt nhanh các nguồn năng lượng chính, trước hết là dầu mỏ và khí thiên nhiên (Hình 2), vì vậy sự phát triển tiếp theo của ngành năng lượng thế giới sẽ hướng vào sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo (NNT) trước hết là năng lượng gió, mặt trời, hyđrô.

Vào thời kỳ bản lề giữa hai thiên niên kỷ, những dự báo về công nghệ, kinh tế vĩ mô, v.v., đã được nhiều nước chủ động xây dựng cho tương lai 50 - 100 năm tới. Nhược điểm chính của những dự báo đó là hướng sự phát triển ngành năng lượng vào sử dụng các vật mang năng lượng truyền thống. Thực ra khó có thể đồng ý rằng trong vòng 60 - 80 năm nữa sẽ không còn dầu mỏ và khí đốt. Hoài nghi bởi vì việc đánh giá các trữ lượng than, dầu mỏ, khí đốt ở độ sâu tới 12 km. Không loại trừ khả năng là đến cuối thế kỷ này sẽ xuất hiện các công nghệ khai thác tới chiều sâu đó, tuy nhiên tính hợp lý của những công nghệ đó khá hoài nghi. Có ý kiến cho rằng không phải tất cả các trữ lượng dầu mỏ và khí đốt đã được thăm dò và thực tế như vậy. Những mỏ được coi là có nhiều triển vọng nhất là bể Kaspi, vùng duyên hải Mỹ La Tinh và thềm lục địa nước sâu vùng Tây Phi, nhưng khai thác dù bằng những công nghệ mới nhất cũng làm tăng giá thành lên 3 - 5 lần, điều đó về mặt kinh tế là không có triển vọng, dẫu sao trong chừng mực nào đó vẫn có thể kéo dài thêm thời hạn sụp đổ hoàn toàn ngành năng lượng truyền thống.

Một trong những tiêu chuẩn chính của sự phát triển biến tần giá rẻ tiếp theo của nền kinh tế thế giới là khả năng chuyển tiếp của ngành năng lượng từ các vật mang năng lượng truyền thống sang các nguồn năng lượng không truyền thống, trước hết là năng lượng mặt trời và gió.