Từ nhiều năm gần đây, biến đổi khí hậu (BĐKH) đã trở thành mối quan tâm đặc biệt của nhân loại. Cộng đồng quốc tế đã có nhiều hoạt động cổ vũ và yêu cầu các nước tìm cách giảm thiểu và thích ứng với BĐKH, với mục đích là bảo vệ hành tinh và nhân loại phát triển bền vững. Một yếu tố quan trọng gây nên hiện tượng nóng lên của trái đất, làm BĐKH là phát thải khí nhà kính, (KNK) mà chủ yếu là CO2, từ hoạt động sản xuất và sinh hoạt của con người. Trong đó phát thải CO2 chủ yếu phát sinh từ hoạt động đốt nhiên liệu, mà than chiếm tỷ trọng cao nhất.
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
|
Năm
|
Bắc Âu
|
Trung Mỹ
|
Nhật Bản-than cốc (CIF) |
Nhật Bản - than lò hơi (CIF) |
Asian
|
|
2000
2002
2004
2006
2008
2010
2012
2014
|
35,99
32,65
72,06
64,11
147,67
92,50
92,50
75,38
|
29,90
33,2
64,90
62,96
118,79
71,63
72,06
69,0
|
39,69
42,01
60,96
93,46
179,02
158,95
191,46
114,41
|
34,56
36,90
51,34
63,04
122,81
105,19
133,61
97,65
|
31,76
30,41
72,42
56,47
148,06
105,43
105,50
77,89
|
|
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
|
Năm |
Giá than USD/t |
Chi phí sản xuất điện
Cents/kWh
|
|
2000
2002
2004
2006
2008
2010
2014
|
35
37
52
63
122
105
97
|
2,90
3,08
4,66
5,10
10,20
8,76
8,16
|
rong 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
|
Nước
|
Phát thải
CO2 tr tấn
|
Phát thải đầu
người, tấn/ng
|
Nước |
Phát thải
CO2 tr tấn
|
Phát thải đầu
người, tấn/ng
|
|
Toàn cầu
Trung Quốc
Hoa Kỳ
EU
Ấn Độ
Nga
Nhật
CHLB Đức
Hàn Quốc
Canada
Indonesia
|
35.270,0
10.330,0
5.300,0
3,740,0
2.070,0
1.800,0
1.360,0
840,0
630,0
550,0
510,0
|
5,0
7,4
16,6
7,3
1,7
12,6
10,7
10,2
12,7
15,7
2,6
|
Saudi Arabi
Brasil
Anh
Mêxico
Iran
Australia
Italy
Pháp
Nam Phi
Balan
Việt Nam*
Vận tải quốc tế
|
490,0
480,0
480,0
470,0
410,0
390,0
390,0
370,0
330,0
320,0
255,0
1.070,0
|
16,6
2,4
7,5
3,9
5,3
16,9
6,4
5,7
6,2
8,5
2,8
-
|
Bảng 6. Phát thải KNK từ tiêu thụ than toàn cầu và các châu lục 2008-2012
Đơn vị: tấn CO2
|
Vùng/Năm |
2008 |
2009 |
2010 |
2011 |
2012 |
|
Bắc Mỹ
- Hoa Kỳ
Trung và Nam Mỹ
- Brazil
Châu Âu
- Pháp
- Đức
- Nga
Trung Đông
Châu Phi
Châu Á và Đại Dương
- Trung Quốc
- Ấn Độ
- Nhật Bản
- Việt Nam
|
2297,3
2139,5
89,0
44,1
1298,5
44,3
316,6
424,0
40,5
433,0
7491,4
5019,6
991,3
436,4
48,5
|
2012,5
1875,6
77,7
33,6
1173,6
39,5
281,0
344,0
36,9
420,2
8111,3
5534,8
1123,0
389,0
53,5
|
2127,1
1986,1
93,8
44,6
1212,4
42,1
300,0
417,4
39,8
415,0
8733,9
6018,3
1159,8
442,4
62,1
|
2003,2
1875,7
102,8
47,7
1263,2
36,0
302,4
418,5
42,3
406,7
9411,0
6612,7
1212,3
413,1
65,8
|
1780,2
1656,1
103,5
47,1
1273,7
39,9
305,1
472,6
51,2
406,9
9380,3
6512,7
1279,9
432,5
57,6
|
|
Toàn cầu |
12354,7 |
12426,1 |
13312,0 |
13937,9 |
13787,9 |
ai 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.