nhiên liệu mới cho tương lai
19
NHIÊN LIỆU THAY THẾ VIỄN CẢNH CỦA CÔNG NGHỆ TƢƠNG LAI
Transcript of nhiên liệu mới cho tương lai
NHIÊN LIỆU THAY THẾ
VIỄN CẢNH CỦA CÔNG NGHỆ TƢƠNG LAI
1. NHU CẦU VỀ CÁC NHIÊN NHIÊN LIỆU THAY THẾ DẦU MỎ
Các nhiên liệu thay thế bao gồm dầu phi truyền thống và các nhiên liệu khí đồng
hành sử dụng trong lĩnh vực giao thông. Thị trường nhiên liệu cho giao thông, gồm cả
giao thông thủy chiếm khoảng 53% nhu cầu sản xuất của các nhà máy tinh lọc dầu trên
thế giới. Ngược lại, sử dụng dầu trong sản xuất nhiên liệu cho ngành giao thông, bitum
làm nhựa rải đường, kể cả dầu nhờn và lượng dầu sử dụng trong ngành giao thông thậm
chí chiếm tới 60%. Lượng nhiên liệu trong giao thông trên thị trường dầu mỏ dự báo sẽ
tăng cao hơn trong các thập kỷ tới. Phần còn lại của sản phẩm dầu mỏ sử dụng để đốt
nóng trong công nghiệp (đặc biệt là các nguyên liệu đầu vào để sản xuất nhựa và các vật
liệu tổng hợp khác trong ngành công nghiệp hóa dầu) và sản xuất điện. Một nhà máy lọc
dầu sản xuất hỗn hợp các sản phẩm nhẹ (chủ yếu là nhiên liệu cho giao thông) và các sản
phẩm khó bay hơi. Vẫn chưa có loại nhiên liệu thay thế nào có quy mô sản lượng lớn
thay thế cho dầu mỏ (xăng, diesel và LPG- khí hóa lỏng) và sự thay đổi hỗn hợp các sản
phẩm tinh lọc nhằm tăng chất lượng các nhiên liệu dùng trong giao thông và tăng cường
sử dụng năng lượng của các nhà máy tinh lọc dầu. Nhu cầu nhiên liệu dùng trong giao
thông vẫn là cơ sở để xác định sự gia tăng nhu cầu dầu thô.
Theo báo cáo Tổng quan năng lượng thế giới năm 2004, khả năng nguồn dầu mỏ
hiện nay sẽ đáp ứng tới năm 2030, đảm bảo để tạo ra các khoản đầu tư và các công nghệ
tiên tiến thu hồi dầu (IOR) hoặc phương pháp khả thi tăng dầu thu hồi (EOR). Các dự án
năm 2004 của Tổ chức năng lượng Thế giới theo kịch bản tham khảo ý kiến cho thấy sự
gia tăng nguồn cung cấp dầu mỏ không hề giảm sút từ 151 EJ (1 EJ = 1018 Jun), năm
2000 sẽ lên tới 241 EJ vào năm 2030, tương đương với 77 triệu thùng dầu /ngày và 121
triệu thùng/ngày. Nguồn cung cấp này bao gồm cả dầu phi truyền thống. Việc sản xuất
dầu phi truyền thống được ước tính mức tăng trưởng từ 1,6 triệu thùng/ngày năm 2002
lên tới 10,1 triệu thùng/ngày vào năm 2030, gồm 6 triệu thùng/ngày dầu cát và cát nhựa,
2,4 triệu thùng/ngày khí hóa lỏng và còn lại là 1,7 triệu thùng/ngày dầu đá phiến, than
hóa lỏng và nhiên liệu sinh học.
Phương pháp áp dụng để khai thác dầu mỏ sau năm 2030 vẫn còn là một ẩn số.
Một phần do nguồn tài nguyên cơ bản chưa biết chắc chắn, khả năng khai thác các nguồn
tài nguyên chưa rõ ràng, và một phần do các chính sách quốc gia về đầu ra chưa ổn định.
Tuy nhiên, các công nghệ sản xuất dầu sơ cấp, thứ cấp và sau thứ cấp có thể được
áp dụng. Các công nghệ này được gọi là công nghệ “thu hồi”. Hàng loạt các công nghệ
như vậy hiện đang được sử dụng. Sự thích nghi và hiệu quả của các công nghệ này phụ
thuộc vào nguồn cung cấp và các đặc tính của dầu mỏ. Vì vậy, đối với một số khu vực,
các công nghệ được sử dụng để đánh giá khả năng thu hồi lượng dầu và phân loại dầu
mỏ. Tuy nhiên, EOR vẫn không được áp dụng rộng rãi. Ở Hoa Kỳ, năm 2004, sản xuất
dầu theo EOR đạt tới 0,66 triệu thùng/ngày, bằng với mức sản xuất tương tự ở các nước
còn lại trên thế giới (loại trừ xử lý dầu và cát dầu).
Tổng lượng dầu thu được do áp dụng EOR (không tính dầu cát) lên đến 1-1,5%
tổng sản lượng dầu trên toàn cầu. Hơn một nửa lượng dầu thu hồi này là dầu nặng thu hồi
bằng nhiệt. Chỉ có EOR liên quan tới CO2 sẽ được nghiên cứu kỹ hơn, vì đây là một lựa
chọn có thể được áp dụng ở nhiều mỏ dầu. CO2 ở mức trên giới hạn được bơm vào một
bể dầu không còn sử dụng. Việc bơm CO2 và nước thường được thực hiện luân phiên.
CO2 và dầu được trộn trong bể chứa, vì vậy một lượng dầu lớn sẽ được thu hồi. CO2
được thải ra cùng với dầu và được tái chế trong bể chứa. EOR bơm ép CO2 có thể tách ra
thành chất lưu bơm ép và dầu hòa tan và không hòa tan vào nhau, được hạn chế theo các
bể chứa với nhiệt độ thấp hơn 120oC. Sử dụng nhiệt độ cao để bơm ép chất lưu không
hòa tan. Tuy nhiên, trong trường hợp bơm ép này hệ số thu hồi dầu sẽ giảm đi một nửa.
Tổng lượng dầu bổ sung đạt 8-15% tổng lượng dầu ban đầu. Theo ngành địa chất
về mỏ dầu và loại dầu, việc tăng thu hồi dầu có thể đạt được ở mức 10-100%. Một đánh
giá của Na Uy về EOR cho rằng có thể tăng sản lượng dầu tối đa ở mức 300 m3, tương
ứng khoảng 10% sản lượng và vẫn duy trì được các bể chứa. Như vậy, công nghệ mới
như phương pháp EOR bơm ép CO2 có thể tăng lượng dầu thu hồi. Khoảng 3,3% sản
lượng dầu của Hoa Kỳ thu được từ việc bơm ép CO2 theo phương pháp EOR (phương
pháp CO2 EOR), sản lượng này tương đương với 28% tổng lượng dầu thu hồi bằng
phương pháp EOR. Mỗi năm, 32 triệu tấn CO2 được sử dụng từ các nguồn tài nguyên
thiên nhiên và 11 triệu tấn từ các quy trình xử lý công nghiệp.
Một phân tích chi tiết đối với từng mỏ đòi hỏi phải đưa ra đánh giá phù hợp với
khả năng của nó trên phạm vi toàn cầu. Đặc biệt, trong các khu vực sản xuất dầu hoàn
thiện như biển Bắc, thì lựa chọn này có thể sớm được thực hiện. Phương pháp EOR áp
dụng bơm ép khí CO2 có thể giảm sự lệ thuộc vào nguồn dầu đầu vào từ Trung Đông.
Trong 25 năm qua, chi phí đầu tư cho phương pháp CO2 - EOR đã giảm đi một
nửa. Các chi phí dự án thay đổi theo độ lớn của mỏ, khoảng cách, vị trí và các nhà máy
hiện tại, nhưng nhìn chung tổng chi phí vận hành, (ngoại trừ chi phí CO2). Dựa theo giá
dầu của các nước và thế giới, mức giá này có thể không thu hút đươc đầu tư của các
công ty dầu mỏ. Trong tương lai, chi phí CO2 sẽ giảm và bất kỳ các cơ hội chi phí thấp
để thu giữ cácbon sẽ không được áp dụng trong ngành điện. Sử dụng CO2 - EOR trong
tương lai có thể tăng, nếu như CO2 được lưu giữ thường xuyên và việc lưu trữ này có giá
trị đích thực. Tính khả thi của việc lưu trữ CO2 dài hạn được kết hợp với phương pháp
EOR hiện nay đang được thử nghiệm trong nhiều dự án trình diễn.
CO2 - EOR có thể làm tăng mức độ an ninh nguồn cung cấp đầu vào, tăng dữ trữ
dầu và giảm phát thải CO2 cho dù giá đang ở mức cạnh tranh. Đây là sự kết hợp những
đặc trưng, sẽ tạo ra sự lựa chọn hấp dẫn. Tuy nhiên, sự kết hợp này có thể làm giảm sản
lượng dầu đỉnh điểm, nhưng sẽ không ngăn cản được sản xuất dầu truyền thống tăng ở
mức đỉnh điểm.
Do an ninh nguồn cung cấp, những quan tâm về môi trường ngày càng đóng vai
trò quan trọng. Các chính sách nhằm mục đích giảm thiểu biến đổi khí hậu có thể dẫn đến
nhu cầu giảm phát thải CO2 trong lĩnh vực giao thông và trong sản xuất nhiên liệu cho
giao thông, điều này có thể dẫn tới làm tăng nhu cầu về nhiên liệu cho giao thông không
phát thải CO2, như nhiên liệu sinh học và hyđrô. Một vấn đề môi trường khác như ô
nhiễm không khí cục bộ phụ thuộc vào nhiên liệu ở mức độ nhất định, nhưng các phát
thải CO2, NOx, các hạt và hydrocarbons có thể giảm đi thông qua các biện pháp thích
hợp mà không cần có sự chuyển đổi nhiên liệu.
2. ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ VỀ NHIÊN LIỆU THAY THẾ
Hiện nay, xăng, diesel, nhiên liệu phản lực và dầu đốt là các nhiên liệu chính dùng
trong giao thông. Các loại nhiên liệu này là các sản phẩm của nhà máy tinh lọc dầu. Một
khối lượng nhỏ nhiên liệu thay thế như khí hóa lỏng (LPG), khí thiên nhiên, ethanol và
biodiesel sẽ được bổ sung vào các nhiên liệu trên. Các nhiên liêu thay thế có thể tạo ra từ
các nguồn:
- Nguồn dự trữ dầu phi truyền thống.
- Sản xuất từ Quy trình Fischer - Tropsch, thường sử dụng để sản xuất nhiên liệu
hydrocacbon (như xăng); diesel từ than, khí thiên nhiên và sinh khối.
- Khí thiên nhiên.
- Bioethanol.
- Hyđrô.
- Methanol và DME.
- Điện.
Một số loại nhiên liệu trong giao thông
Để có thể hoàn toàn thay thế động cơ đốt trong bằng động cơ điện, ngành công
nghiệp vận tải sử dụng động cơ nói chung và ngành xe hơi nói riêng còn nhiều việc để
làm, mất nhiều thời gian và qua nhiều bước đệm. Với sự thay đổi lớn như vậy, nhiều vấn
đề liên quan đến kỹ thuật, kinh tế và xã hội cần được cân nhắc giải quyết.
Phương tiện giao thông ngày nay vẫn đang ứng dụng các công nghệ hiện đại nhất
nhằm giảm lượng khí thải, đáp ứng yêu cầu của chính phủ và người tiêu dùng. Các phần
mềm phức tạp được cài đặt để xe có thể vận hành êm và ổn định trong hàng chục ngàn
km mà vẫn “sạch” hơn gấp 140 lần so với xe của hồi thập niên 60. Mặc dù vậy, từ nhiều
năm nay, ngành công nghiệp xe hơi vẫn đang đứng trước sức ép cả về kinh tế và môi
trường, khiến họ phải nỗ lực tìm kiếm các nhiên liệu thay thế và kéo theo đó là công nghệ
động cơ thay thế.
Một thách thức lớn cho các nhà sản xuất là bất kỳ sản phẩm thay thế nào khi có
mặt trên thị trường cũng phải thỏa mãn người tiêu dùng về tính tiện lợi, an toàn và kinh
tế; nếu không sẽ không được thị trường chấp nhận. Trên thị trường hiện nay đã xuất hiện
một số hướng đi mới cho vấn đề nhiên liệu và động cơ. Mỗi dự án đều có những ưu điểm
riêng, hãy cùng điểm qua…
Khí hoá lỏng
LPG là sản phẩm trung gian giữa khí thiên nhiên và dầu thô. Nhiên liệu khí hoá
lỏng có thể thu được từ công đoạn lọc dầu hoặc làm tinh khiết khí thiên nhiên. Chúng
thường có trong phần còn lại (cặn) của quá trình chưng cất dầu hoả, được hoá lỏng ở áp
suất nhỏ hơn áp suất khí quyển và ở nhiệt độ môi trường chúng thường ở trạnh thái khí.
Về mặt lý thuyết, LPG chứa 50% Propan và 50% Butan.
Ôtô sử dụng LPG ít gây ô nhiễm nhờ giảm một lượng lớn các chất độc hại như
hydro carbon (HC), oxit nitơ (Nox), khí cacbonic (CO2), oxit cacbon (CO). Lượng khí
độc của động cơ sử dụng LPG chỉ bằng 10% ÷ 20% so với động cơ xăng và Diesel. Do
LPG có các đặc tính kỹ thuật như có tính chống kích nổ cao, không có chì nên sản phẩm
cháy không có muội than, không có hiện tượng đóng màng do đó động cơ dùng LPG ít
gây kích nổ hơn, ít gây mài mòn xy lanh, piston, xéc măng (segment), và các chi tiết kim
loại khác trong động cơ. Trữ lượng khí thiên nhiên trên thế giới để sản xuất ra LPG rất
lớn, chi phí sản xuất LPG thấp và LPG có tính kinh tế nhiên liệu cao hơn so với các loại
nhiên liệu truyền thống.
Dầu Điesel
Đây là nhiên liệu cần cho động cơ đốt trong. Động cơ diesel có hiệu quả sử dụng
nhiên liệu cao hơn động cơ xăng ít nhất là 30%. Nếu tất cả ô tô ở Hoa Kỳ đều dùng động
cơ diesel thì nước này sẽ tiết kiệm được 30% mức tiêu thụ nhiên liệu. Tuy nhiên, trên
thực tế, chỉ có chưa đến 1% xe hơi ở Hoa Kỳ dùng động cơ diesel, tỷ lệ quá nhỏ so với
các nước châu Âu và châu Á (hơn 50%). Một tín hiệu tích cực là các vấn đề lâu nay như
tiếng ồn, muội đen, mùi và sự thiếu linh hoạt khiến động cơ diesel chưa được chấp nhận
trên thị trường đã được giải quyết.
Ngày nay, động cơ diesel chạy êm hơn và được trang bị bộ tăng áp (turbocharger),
hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp, và hệ thống xử lý khí thải. Bộ tăng áp giúp động cơ
đốt cháy nhiều nhiên liệu hơn bằng cách nén thêm nhiên liệu vào xi-lanh trong mỗi chu
kỳ nổ. Mercedes Benz đang tự hào là sở hữu công nghệ “sạch” nhất thế giới - BLUETEC
- tổ hợp trung hòa khí thải dùng cho động cơ diesel do Audi, Mercedes-Benz và
Volkswagen hợp tác phát triển.
Điện sinh học
Về lý thuyết, động cơ diesel có thể chạy bằng bất cứ nhiên liệu nào, bao gồm cả
dầu ăn đã qua sử dụng. Tuy nhiên, các yếu tố thực tế như độ lỏng, mức ổn định nhiệt
độ… đã dẫn đến việc phải xác định tiêu chuẩn cho các loại nhiên liệu dùng cho động cơ
diesel là loại nhiên liệu có nguồn gốc từ các loại dầu tự nhiên như dầu nành hay dầu hạt
cải, có thể đáp ứng được các tiêu chuẩn về khí thải và môi trường. Biodiesel, hay còn gọi
là “diesel sinh học”, là hỗn hợp tỷ lệ 2-5% dầu tự nhiên với dầu diesel làm từ dầu mỏ.
Lợi ích của việc sử dụng biodiesel là giảm lượng khí carbon monoxide (CO),
hydrocarbons, và sulfur dioxide ra môi trường. Biodiesel nhờn hơn nên sẽ giúp chủ xe
giảm chi phí bảo dưỡng động cơ, đây là nhiên liệu có thể tái chế.
Bio-DME (Dimethyl Ether)
Bio-DME sử dụng khí tổng hợp để sản xuất. Loại khí tổng hợp này được lấy từ
quá trình khí hóa sinh khối. Tuy nhiên, có thể sản xuất loại khí này rất dễ dàng từ than đá
và khí thiên nhiên trên quy mô lớn, tại các nhà máy điện và các quá trình khí hóa lỏng.
Ethanol
Một loại nhiên liệu khác có thể thay thế xăng là ethanol. Đây là một loại rượu cồn
làm từ thực vật, thường là từ ngô và mía. Vì cồn vốn có hàm lượng octane cao nên
ethanol là loại nhiên liệu lý tưởng cho động cơ có tỷ số nén cao. Có thể dễ dàng hiệu
chỉnh các loại động cơ hiện nay, với mức chi phí không cao, để sử dụng ethanol hoặc hỗn
hợp ethanol và xăng - thông dụng nhất hiện nay là E85, một hỗn hợp gồm 85% ethanol
và 15% xăng. Hiện nay ở Hoa Kỳ có gần 2 triệu xe "flex-fuel" (ô tô có động cơ dùng
nhiên liệu linh hoạt) đang sử dụng có thể chạy bằng ethanol.
Một ưu điểm lớn của ethanol là có lượng khí thải thấp, nhờ hàm lượng ôxy cao.
Nhiên liệu khác
Khí thiên nhiên: Là khí được khai thác từ các mỏ khí có sẵn trong tự nhiên. Thành phần
chủ yếu của khí thiên nhiên là mêtan (CH4) từ 80÷90%. Khí thiên nhiên dùng làm nhiên
liệu cho ôtô dưới 3 dạng sau đây:
- Khí thiên nhiên nén (Compressed Natural Gas/CNG): khí nén ở thể tích nhỏ
hơn với một áp suất cao 250 bars và chứa trong một bình chứa chắc chắn. Bình
chứa chứa được 40-50 lít khí.
- Khí thiên nhiên hoá lỏng (Liquid Natural Gas/LNG): khí được làm lạnh ở nhiệt
độ -162oC, áp suất khoảng 8,9 bars để chuyển sang trạng thái lỏng và chứa
trong các bình cách nhiệt.
- Khí thiên nhiên hấp thụ (Adsorbed Natural Gas/ANG): khí thiên nhiên được
chứa dưới dạng hấp thụ trong các vật liệu đặc biệt (như ống mao dẫn Cacbon
hoạt tính) ở áp suất 30-40 bars.
Thành phần khí xả của khí thiên nhiên so với nhiên liệu xăng và Diesel ít ô nhiễm
môi trường hơn vì nó giảm được khí CO, năng lượng Hydrocacbon, lượng Sunfuadioxit
SO2 và không có chì (Pb). Đồng thời việc sản xuất khí thiên nhiên đơn giản, an toàn hơn
và lượng khí thiên nhiên trên thế giới có trữ lượng rất lớn.
Hyđrô, CNG, propane và methanol cũng là các nhiên liệu có thể dùng cho động cơ xăng;
tất nhiên, cần phải có một số hiệu chỉnh cơ bản. Khí tự nhiên nén hiện đang được sử dụng
rộng rãi cho xe buýt ở các đô thị của Mỹ nhằm góp phần giảm lượng khí thải ra môi
trường. Các nhà sản xuất cũng đang dùng công nghệ DOD (displacement-on-demand,
hay dung tích xi-lanh biến thiên) để tăng hiệu quả tiêu thụ nhiên liệu. Sử dụng hộp số tự
động 6, 7, thậm chí là 8 cấp để tối đa hóa hiệu quả công suất động cơ. Một số hãng như
Nissan còn dùng hộp số vô cấp CVT cho hầu hết tất cả các xe. Công nghệ này cho phép
động cơ hoạt động ở mức hiệu quả nhất trong hầu hết mọi điều kiện. Tăng áp
(turbocharge) cũng là một công nghệ nổi tiếng trong việc tăng hiệu quả đốt nhiên liệu.
Động cơ Hybrid
Ôtô chạy điện rất lý tưởng về việc hạn chế mức độ gây ồn cũng như không phát
sinh các chất gây ô nhiễm thông thường như bồ hóng và các chất độc hại dạng khí khác.
Ôtô điện đựoc xếp vào dạng ôtô sạch (ZEV: Zero Emission Vehicles).
Hiện nay những ôtô vừa hoạt động bằng nhiệt, vừa hoạt động bằng điện được gọi
là ôtô Hybrid đựoc quan tâm nghiên cứu. Đây là loại động cơ sử dụng động cơ tổ hợp kết
hợp giữa một động cơ đốt trong thông thường với một động cơ điện sử dụng điện năng
của ắc quy. Ôtô Hybrid hoạt động theo nguyên tắc: động cơ điện sử dụng để khởi động
xe, sau đó trong quá trình chạy bình thường sẽ vận hành đồng bộ. Động cơ điện còn có
công dụng tăng cường năng lượng để xe gia tốc hoặc leo dốc. Khi phanh xe hoặc xuống
dốc, động cơ điện sẽ được sử dụng như một máy phát để nạp điện cho ắc quy. Việc điều
khiển sự phối hợp đồng bộ giữa động cơ đốt trong và động cơ điện sẽ được quyết định
bởi một bộ điều khiển điện tử. Với sự phối hợp giữa động cơ đốt trong và động cơ điện,
động cơ Hybrid đựơc mở rộng giới hạn làm viêc, giảm tiêu thụ nhiên liệu cho động cơ
đốt trong, hiệu suất tổ hợp động cơ cao, moment lớn ở số vòng quay nhỏ và giảm thiểu ô
nhiễm môi trường.
Hybrid - động cơ kết hợp xăng-điện - đang là đề tài nóng hổi hiện nay, với Toyota
và Honda thống lĩnh thị trường. Nhiều nhà sản xuất khác cũng đã sẵn sàng nhập cuộc.
Động cơ hybrid có nhiều ưu điểm, trong đó nổi bật nhất là giảm khí thải, tăng hiệu quả sử
dụng nhiên liệu, vận hành êm và mang lại cho chủ xe cảm giác mình đang góp phần bảo
vệ môi trường.
Pin nhiên liệu
Công nghệ pin nhiên liệu hiện đang được nhiều nhà sản xuất ô tô lớn nghiên cứu
phát triển. Đây là giải pháp hứa hẹn nhất cho dự án ô tô chạy bằng điện trong tương lai,
theo đó, dòng điện dùng để chạy mô-tơ được sinh ra từ một thiết bị điện hóa. Pin nhiên
liệu có sức hấp dẫn rất lớn vì nó không chỉ cung cấp năng lượng cho ô tô mà còn có thể
ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác như nông nghiệp nông thôn, quân sự… Pin nhiên
liệu sạch, không có khí thải nào khác ngoài hơi nước.
Hiện nay, Honda, DaimlerChrysler, Toyota, Hyundai, Nissan, Audi, BMW, Daihatsu,
Fiat, Kia, Mitsubishi, Peugeot, Suzuki, Volkswagen, Ford, GM và Tập đoàn dầu khí Shell
đang hoạt động tích cực trong các dự án pin nhiên liệu.
Dầu phi truyền thống
Ba loại nguồn dự trữ dầu phi truyền thống có thể được thấy rõ; dầu nặng, bitum
chứa cát nhựa và đá phiến chứa dầu. Dầu nặng trung bình và dầu nặng quá mức trung
bình có tỷ trọng trong phạm vi từ 25o API tới 7o API và độ nhớt từ 10-10000 centiPoise
(cP). các nguồn tài nguyên này hay thay đổi trong điều kiện các hồ chứa. Cát có nhựa và
bitum có tỷ trọng từ 12oAPI tới 7o API và độ nhớt khoảng 10000 cP. Các loại cát chứa
dầu này thay đổi chậm trong các điều kiện hồ chứa.
Các nguồn dự trữ dầu nặng trên mức trung bình được tập trung ở Venezuela, trong
khi cát chứa dầu và bitum lại tập trung ở Canada. Tổng lượng dầu ở mỏ ở hai quốc gia
này lần lượt là: 1200.109 thùng và 1630.109 thùng, chiếm khoảng 80% dự trữ dầu toàn
thế giới. Đối với cả hai nguồn dự trữ có thể so với dầu dữ trữ của Ảrập Xêút (310.109
thùng của Canađa và 270.09 thùng của Venezuela).
Cát có dầu chứa 10-15% bitum. 10% cát nhựa được đặt ở vị trí trong vòng 50 m
trên bề mặt và có thể được khai thác lộ thiên. Thu hồi cát chứa dầu đối với các nguồn tài
nguyên được khai thác trên bề mặt tới là rất thuận lợi. Tới 90% cát chứa dầu có thể được
khai thác sử dụng công nghệ phù hợp (phần lớn tỷ lệ thu hồi thấp từ 10-20%). Hàng loạt
các công nghệ khai thác dưới lòng đất có thể được thể hiện như: phương pháp kích thích
hơi tuần hoàn (CSS), điều khiển hơi tuần hoàn bằng áp lực (PCSD), sản xuất dầu nặng
trong cát bằng phương pháp làm mát (CHOPS); phun dung môi và tiêu nước bằng trọng
lực có sự trợ giúp của hơi nước (SAGD). Khai thác lộ thiên vẫn là công nghệ chủ đạo
hiện nay ở Canađa (chiếm khoảng 80%)
Cát được khai thác và vận chuyển tới nhà máy xử lý, loại bỏ bitum sử dụng quy
trình làm sạch hỗn hợp bằng nước, natri hyđrôxit và một số dạng khác. Sau khi làm sạch
bitum được pha loãng bằng naptalin và chuyển tới nhà máy tuyển chọn. Đun nóng bitum
ở nhiệt độ 500oC, thu được khoảng 70% nhiên liệu thô đồng hành. Nhiên liệu thô đồng
hành tạo ra sản lượng dầu hỏa tối ưu và các sản phẩm chưng cất trung gian khác. Phần
còn lại sẽ được crack bằng phương pháp nhiệt tạo ra sản phẩm khí hoặc chuyển đổi thành
than cốc.
Trong trường hợp cát nhựa của Orinoco, Venezuela, nhiệt độ của bể chứa tại độ
sâu 1000 m là 55oC. Nhiệt độ của bể chứa cao sẽ làm giảm độ nhớt. Theo một kết quả,
dầu có thể được thu hồi không cần hoặc sử dụng nhiệt rất hạn chế. Dầu nặng có tỷ trọng
trung bình là 9,5o API (100 t/m3) được hút lên từ các giếng được lắp đặt theo cụm, sử
dụng bơm trục vít.
Đặc biệt, chi phí sản xuất cũng thấp hơn chi phí sản xuất dầu truyền thống. Điều
này minh chứng cho việc sản xuất ngày càng tăng nhanh. 829 triệu thùng bitum được sản
xuất ở Canađa năm 2002. Vào năm 2011, cát chứa dầu của Alberta sẽ sản xuất được gần
2 triệu thùng dầu thô /ngày, tương ứng với 57% tổng sản lượng dầu thô của Canađa.
Venezuela đang xây dựng kế hoạch áp dụng công nghệ chuyển đổi nhiều cát có nhựa để
sản xuất nhiên liệu dùng trong giao thông có giá trị cao. Quá trình luyện cốc là công nghệ
chuyển đổi sơ cấp.
Tổng sản lượng nhiên liệu dầu thô/ ngày của Venezuela và Canađa trong năm
2010 sẽ là 3 triệu thùng, chiếm 3% sản lượng dầu thế giới. Tổng quan năng lượng thế
giới của IEA dự báo tổng sản lượng dầu thô chứa khí (syncrude) vào năm 2030 là 6 triệu
thùng/ngày, sản lượng này đạt được nhờ vào các dự án nhiều tỷ đô la được xây dựng và
thực hiện. Các dự án này đòi hỏi môi trường chính sách phải ổn định.
Quy trình tổng hợp Fischer-Tropsch từ khí thiên nhiên và than
Quy trình công nghệ tổng hợp Fischer-Tropsch sản xuất các nhiên liệu đồng hành.
Các nhiên liệu hóa thạch hoặc sinh khối được biến đổi thành khí đồng hành bằng phương
pháp loại bỏ hơi nước. Khí đồng hành được biến đổi thành diesel và naphtha trong phản
ứng xúc tác Fischer-Tropsch. Nam Phi đã triển khai công nghệ này trên phạm vi rộng
trong vòng 50 năm qua và hiện nay nhà máy hóa lỏng than đang hoạt động với sản lượng
0,15 triệu thùng/ngày. Sản phẩm hỗn hợp gồm 80% diesel và 20% naphthan. Trung Quốc
đang quan tâm tới phiên bản mới của quy trình sản xuất này, có thể tăng tới 1,2 triệu
thùng/ngày vào năm 2020.
Hiện nay, 40% nhiên liệu lỏng thu được từ than bằng quy trình xử lý Fischer-
Tropsch. Sản xuất nhiên liệu lỏng từ than ít bị ảnh hưởng bởi giá nguyên liệu đầu vào
hơn là sản xuất từ khí thiên nhiên, nhưng chi phí đầu tư rất cao do chi phí bổ sung để khí
hóa, sản xuất ôxy. Trong trường hợp sử dụng đầu vào là khí, khoảng 17-25% các bon đi
vào theo nguyên liệu đầu vào vào và thải ra trong quá trình xử lý. Trong trường hợp đầu
vào là than, tổng lượng phát thải trong quá trình xử lý là hơn 50% cácbon trong nhiên liệu
đầu vào, Việc thu, lưu giữ CO2 có thể được áp dụng để giảm mạnh phát thải CO2.
Trong những năm gần đây đã có sự chú ý về sản xuất kết hợp giữa điện và nhiên
liệu đồng hành, chẳng hạn như methanol, diesel và hyđrô theo công nghệ Fischer-
Tropsch. Việc sản xuất kết hợp sẽ cho phép hệ số tải trung bình cao, có thể giảm chi phí
vốn trên một đơn vị sản phẩm. Việc sản xuất nhiên liệu cho giao thông theo công nghệ
Fischer-Tropsch và điện năng từ than đang làm tăng hiệu suất chuyển đổi năng lượng từ
40-50% so với nhà máy cùng loại không đồng thời sản xuất nhiên liệu và phát điện. Một
kết quả phân tích cho thấy, chi phí sản xuất nhiên liệu đồng hành có thể giảm được 10%,
nếu áp dụng chiến lược sản xuất đồng thời cả nhiên liệu và phát điện.
Xe chạy bằng khí thiên nhiên
Các động cơ xe có thể chạy bằng khí thiên nhiên, nhưng đòi hỏi một số cải tiến đối
với động cơ. Sử dụng khí yêu cầu phải có bình chứa và tuổi thọ của động cơ sẽ ngắn hơn.
Những bộ phận thay mới của xe ôtô chạy gas có chi phí trung bình khoảng 3400
USD/ôtô. Điện năng đầu ra của xe giảm khoảng 15-20%. Hiện nay những bộ phận thay
mới kiểu này đang thu hút được các loại xe ở Đức, bởi vì khí thiên nhiên không phải chịu
thuế như nhiên liệu là dầu mỏ. Tuy nhiên, việc triển khai mở rộng bị hạn chế bởi các trạm
nạp khí thiên nhiên và việc cung cấp khí thiên nhiên đồng thời về phương diện xe cộ
cũng bị hạn chế. Chi phí đầu tư cho các bộ phận thay mới bằng cách đưa vào giá xăng,
theo tính toán sẽ tương đương khoảng 35 cent/lít. Các chi phí đầu tư này là không đáng
kể, phải tính đến sự thích hợp của các nhiên liệu thay thế. Trên toàn thế giới, khoảng 3,8
triệu xe động cơ chạy bằng khí thiên nhiên, chủ yếu là ở các nước như: Argentina,
Braxin, Pakistan, Italy, Ấn Độ và Hoa Kỳ, chiếm 0,5% tổng số xe gắn động cơ trên thế
giới.
Công nghệ sử dụng Bioethanol và các nhiên liệu sinh học khác
Năm 2003, sản lượng ethanol của thế giới là 28 tỷ lít (tương đương với 0,5 % tiêu
thụ dầu mỏ trên toàn cầu). Sản xuất loại nhiên liệu này tập trung chủ yếu ở Braxin và Hoa
Kỳ, chủ yếu từ các nguyên liệu đầu vào là cây mía (Braxin) và ngô (Hoa Kỳ), sau đó dần
mở rộng sang sử dụng cây trồng cellulose và thậm chí là từ gỗ. Như vậy chi phí nguyên
liệu đầu vào sẽ thấp, tạo ra khả năng sản xuất gia tăng trên toàn cầu, vì sản xuất ethanol
có chi phí thấp. Các nước và các khu vực khác nhau đang xây dựng kế hoạch nhanh
chóng mở rộng sản xuất ethanol. Một số kịch bản đưa ra là vào năm 2020 sẽ tăng sản
lượng gấp 10 lần chỉ riêng từ nguyên liệu đầu vào là cây mía đường. Sinh khối cũng có
thể chuyển đổi thành nhiên liệu thay thế bằng công nghệ Fischer-Tropsch, nhưng chi phí
sẽ cao hơn so với sản xuất từ gas và than bởi vì nguồn cung cấp không thuận lợi.
Viễn cảnh lâu dài của ethanol hoặc bất kỳ của nhiên liệu sinh học nào khác như methanol
và diesel sinh học sẽ phụ thuộc vào sự có sẵn của nguồn nhiên liệu sinh khối. Sự có sẵn
này phụ thuộc vào nhu cầu và mô hình lương thực trong tương lai các loại hình sử dụng
đất và sản lượng nông nghiệp. các yếu tố khuyến khích có thể đưa vào nhằm giảm phát
thải ở mức 80 USD/1 tấn CO2, khả năng hiệu quả chi phí đối với sinh khối sơ cấp “mới”
trong khoảng 50-100 EJ vào năm 2050, khoảng xấp xỉ một nửa sản lượng nhiên liệu sinh
học được sử dụng. Hiệu suất thu hồi sinh khối khoảng 50% đối với 25-50 EJ sản lượng
nhiên liệu sinh học. Theo kết quả đánh giá sự tập trung sản lượng nông nghiệp và thương
mại tư do các sản phẩm nông nghiệp trên toàn cầu, nên việc chi phí cho khuyến khích
giảm CO2 khá cao.
Sản xuất hyđrô
Hiện nay, việc sản xuất hyđrô từ khí thiên nhiên là sự lựa chọn sản xuất quy mô
lớn giá thấp. Các nhà máy sản xuất tập trung quy mô lớn có thể được trang bị thiết bị thu
giữ CO2, như vậy hệ thống vận tải sẽ không phát thải CO2. Tuy nhiên, việc chuyển đổi
hệ thống giao thông sử dụng nhiên liệu hyđrô có thể dẫn đến một giai đoạn chuyển đổi
hyđrô có giá cao hơn do sản xuất bằng phương pháp điện phân.
Trong thời gian dài, than hoặc năng lượng hạt nhân có thể được sử dụng sản xuất
hyđrô không phát thải CO2. Dự án FutureGen, Hoa Kỳ được xây dựng để vận hành nhà
máy điện có công suất 275 MW sản xuất cả điện năng và hyđrô từ than và cô lập 1 triệu
tấn CO2/năm. Dự án này sẽ chi phí 950 triệu USD. Nhà máy dự kiến hoàn thành vào năm
2012 và thử nghiệm vào năm 2015. Nhiệt hạt nhân có nhiệt độ cao (khoảng 850oC) có
thể được sử dụng để khởi động chu trình sulphur-Iot để sản xuất hyđrô. Chi phí của loại
lò phản ứng này sẽ giảm từ 5-10 USD/GJ, có thể cung cấp cho các hệ thống quy mô rất
lớn sử dụng và chi phí đối với các lò hạt nhân mới có thể giảm 1000 USD/ kW. Hyđrô
có thể được sử dụng cho động cơ đốt trong, nhưng nó lại là một loại nhiên liệu đặc biệt
phù hợp đối với các pin nhiên liệu hiệu suất cao. Tuy nhiên, tại thời điểm này các pin
nhiên liệu chưa sẵn sàng đưa ra thị trường đại trà. Chi phí của pin nhiên liệu cần phải
được giảm từ 2000 USD/kW xuống 50 USD/kW và thời gian hoạt động cần được nâng
cao. Trong thời gian dài, hyđrô sẽ còn giữ vai trò quan trọng, tạo ra nguồn cung cấp an
toàn và lợi ích phát tán CO2.
Methnol và DME từ khí thiên nhiên và than
Các nhiên liệu khác đang còn tranh luận là methanol và DiMethylEther (DME).
DME không độc hại như methanol. Cả hai nhiên liệu này được sản xuất ra từ một khối
lượng lớn các nguyên liệu đầu vào gồm; than, khí thiên nhiên và sinh khối. Công nghệ
sản xuất methanol từ khí thiên nhiên đã được chính thức hóa. Tuy nhiên, phần chủ yếu
của methanol được sử. DME có thể được sử dụng làm nhiên liệu để chạy tua bin phát
điện, động cơ diesel hoặc thay thế LPG sử dụng trong các hộ gia đình. Hiện nay, sản
lượng DME toàn cầu đạt 0,15 triệu tấn /ngày, sử dụng chủ yếu trong các bình xịt tóc. hai
nhà máy DME từ than đang vận hành ở Trung Quốc với tổng công suất 40.000 tấn/ngày.
các dự án sản xuất từ khí thiên nhiên đã được lên kế hoạch và dự định ở Trung Đông. Sản
xuất DME được tiến hành theo quy trình 2 bước. Bước 1, methanol được sản xuất từ khí
đồng hành. Tiếp theo methanol được khử nước bằng xúc tác để tạo ra DME.
Sản xuất điện
Các phương tiện giao thông hybrid (HEVs) gần đây đã thu được nhiều lợi ích. Các
phương tiện giao thông sử dụng động cơ đốt trong, chạy điện. Nguồn điện này được sử
dụng để khởi động động cơ điện. Hiệu suất năng lượng của các loại phương tiện giao
thông này đạt tới 50% cao hơn ICEs truyền thống. Đặc biệt trong trường hợp giao thông
đô thị theo tuyến khép kín, nhiều bến đỗ, khoản tiết kiệm thu được là đáng kể. Khi các
loại phương tiện giao thông này có lắp ắc quy, có thể nạp bằng điện lưới đối với quang
đường đi lại ngắn. Phần lớn các tuyến giao thông ngắn sẽ tiết kiệm được một lượng điện
đáng kể do sử dụng nhiên liệu, mặc dù phạm vi hạn chế.
Một trạm nạp cỡ trung bình cho HEV có ắc quy nạp điện cho xe chạy trong phạm
vi 35 km sẽ có giá từ 4000 đến 6100 USD, trạm nạp trong phạm vi 100 km sẽ có giá 7400
tới 10300 USD. Ắc quy có tổng giá là 5800 USD cho xe chạy trong phạm vi 100 km,
còn lại là chi phí bổ sung cho hệ thống hybrid.
Chi phí và vấn đề an ninh nguồn cung cấp
Viêc đưa vào sử dụng các nhiên liệu thay thế phụ thuộc vào chi phí so với các
nhiên liệu từ dầu mỏ. Tuy nhiên các chính phủ giữ vai trò quan trọng trong việc xây dựng
giá. Ở châu Âu, hơn 2/3 của giá tiêu dùng chịu thuế. Sự thay đổi các mức thuế đối với các
nhiên liệu khác nhau có thể tác động đáng kể tới hiệu quả chi phí. Tuy nhiên giá dầu mỏ
trong tương lai sẽ thay đổi. Phần lớn giá xăng cao và diesel có thể xảy ra trong trường
hợp khan hiếm nhiên liệu. Hiệu suất của xe thay đổi khi sử dụng các loại nhiên liệu khác
nhau. Động cơ diesel đạt khoảng 20%, hiệu suất cao hơn các loại xe sử dụng xăng. Đặc
biệt, hyđrô làm nhiên liệu cho pin nhiên liệu của xe có thể đạt hiệu suất cao gấp 2 lần
hiệu suất của các động cơ đốt trong. Tuy nhiên, nếu HEV được đưa vào sử dụng trên quy
mô lớn, thì sự khác nhau về hiệu suất giữa hyđrô và các nhiên liệu khác là không nhiều.
Do hiệu suất và chi phí khác nhau, so sánh về giá nhiên liệu/một đơn vị năng lượng là
không khách quan. Nhiên liệu sẽ phân loại hệ thống động cơ được sử dụng với hiệu suất
khác nhau và tình trạng phát triển khác nhau. Chi phí của các loại phương tiện khác nhau
cũng khác nhau. Bởi vậy chi phí vòng đời là tiêu chuẩn thực tế tốt nhất để đánh giá.
Bất kỳ giá nhiên liệu đầu vào nào cũng được xác định, nó phụ thuộc vào thời
điểm. Đặc biệt, việc tìm kiếm trong tương lai một loại khí giá rẻ sẽ là khó khăn, nó phụ
thuộc vào việc cạnh tranh sử dụng khí.. như LNG hay các đường ống dẫn cao áp. Mối
liên hệ giữa giá khí và giá dầu đang tăng lên và giá khí hóa lỏng, vận chuyển và tái khí
hóa, giá của khí khan hiếm cũng tăng dần. Như vậy, những đặc trưng về an ninh nguồn
cung cấp các nhiên liệu thay thế khác so với dầu truyền thống khai thác ở Trung Đông.
Cát chứa dầu của Canađa và các nhiên liệu sinh học rõ ràng làm tăng an ninh nguồn cung
cấp, nếu giảm thiểu nhu cầu nhập khẩu dầu. Việc tăng chuyển đổi loại khí khan hiếm trên
quy mô lớn để tăng cường an ninh nguồn cung cấp cũng là không thực tế. Điện sản xuất
từ than, nhiên liệu hạt nhân, tái tạo có thể làm tăng an ninh nguồn cung cấp, nhưng mỗi
một loại đều có các vấn đề nan giải riêng.
3. CÂN BẰNG CO2 CỦA NHIÊN LIỆU THAY THẾ
Phát thải CO2 của các nhiên liệu có thể tách ra thành các phát thải trong quá trình
sử dụng và phát tán ngược. Đối với nhiên liệu dầu mỏ, các phát thải trong quá trình sử
dụng la những yếu tố quan trọng nhất. Hyđrô không gây các phát thải CO2 trong quá
trình sử dụng và các phát thải từ nhiên liệu sinh học như ethanol được cân bằng bởi được
thu giữ CO2 trong quá trình phát triển sinh khối. Phát thải ngược đối với các nhiên liệu
thay thế là có thể xảy ra. Tuy nhiên, đối với các quy trình sản xuất trên quy mô lớn, CO2
có thể được thu và lưu giữ dưới đất. Phương pháp này có thể làm giảm các phát thải
ngược từ 85-95%. Phụ thuộc vào việc lựa chọn nhiên liệu ban đầu và sử dụng hệ thống
thu giữ cácbon (CCS), các phát thải ngược có thể thay đổi cơ bản.
Không sử dụng CCS, các phát thải của hầu hết các nhiên liệu thay thế cao hơn các
nhiên liệu tinh chế, trừ ethanol. Điều này lý giải rằng tổn thất năng lượng ngược cao hơn
và như vậy các phát thải này cao hơn phát thải của các nhà máy lọc dầu hiện nay. Sử
dụng methanol, DME và CNG cho phép giảm phát tán ở mức vừa phải.
Các nhiên liệu khí đồng hành và than phát thải tương tự như những nhiên liệu dầu
tinh lọc hiện nay. Giảm phát các phát thải lớn có thể thực hiện được trong trường hợp sử
dụng sinh khối và nhiên liệu hóa thạch có áp dụng CCS. Sử dụng sinh khối có thể gây ra
phát thải của hàng loạt các nhiên liệu tiêu cực.
Bảng 1: Nhiên liệu phát thải CO2 có hoặc không sử dụng hệ thống CCS
Phát thải
trong
quy
trình sản
xuất
[kg
CO2/GJ]
Phát thải
sử dụng
[kg
CO2/GJ]
CCS
[kg
CO2/GJ]
Tổng
phát thải
có/khôn
g CCS
[kg
CO2/GJ]
Chỉ số
Tổng
phát thải
có CCS
[kg
CO2/GJ]
Chỉ số
Phƣơng tiện giao thông hiện tại/ cơ sở hạ tầng cung cấp nhiên liệu
Xăng từ
dầu thô
5-10 73 -5-0 78-83 98-102 78 100
Xăng
CO2-EOR 5-10 73 -50-100 78-83 98-102 -22-33 -28-42
Xăng phi
truyền
thống
35 73 -30 108 133 78 100
Ethanol
(sinh khối) 10-30 0 -90-0 10-30 12-37 -80-10 -103-13
Xăng/
diesel
(khí)
25 73 -20 98 126 78 100
ăng/diesel
(than) 160 73 -145 233 288 88 113
Xăng/
diesel
(sinh khối)
5 0 -100 5 6 -95 -122
Xe mới/cần cơ sở hạ tầng cung cấp nhiên liệu
Methanol
(khí) 10 65 10 75 93 65 83
DME
(khí) 10 67 10 77 95 67 86
CNG
(khí) 5-10 56 0 61-66 75-81 61-66 78-85
Hyđrô
(điện) 0-100 0 -90-0 0-90 0-123 0-10 0-13
Hyđrô
phân tán
(khí)
80-100 0 0 80-100 99-123 80-100 103-128
Hyđrô tập
trung (khí) 70-90 0 -85- 60 70-90 86-111 5-10 6-13
Hyđrô tập
trung
(than)
134-156 0 -110-
145 134-156 165-193 9-24 12-31
4. TÁC ĐỘNG THỊ TRƢỜNG CỦA DẦU TIỀM NĂNG
Nhiều kịch bản về khả năng cung cấp nhiên liệu được đưa ra không có sự thay đổi
về nhu cầu. Tuy nhiên, chỉ một số ít trong số này đáp ứng tất cả các mục tiêu chính sách
năng lượng. Theo tính toán sơ bộ, vào năm 2050 khoảng 30-60% nhiên liệu giao thông
được thay bằng các nhiên liệu thay thế. Tổng nhu cầu nhiên liệu giao thông theo kịch bản
giao thông thông thường sẽ vào khoảng 175 EJ/năm. Vì vậy sẽ cần tới khoảng 55-105 EJ
nhiên liệu thay thế (hiệu suất năng lượng). Điều này có nghĩa là khoảng 70-125 EJ nhiên
liệu giao thông là dầu truyền thống, một khu vực sản xuất và sử dụng dầu mỏ truyền
thống ổn định tăng 2/3 so với mức năm 2000. Dự báo phát triển đến năm 2030 được dựa
trên cơ sở kế hoạch và các chương trình đầu tư. Các dự báo đến năm 2030 và phát triển
hàng năm trong giai đoạn 2030-2050 cho thấy có thể đáp ứng nhu cầu nhiên liệu trong
thời gian dài (đến năm 2050), không có sự thay đổi về nhu cầu. Khí thiên nhiên và khí
thiên nhiên dựa vào các nhiên liệu thay thế có thể coi như là một giải pháp “cuối cùng”
trong trường hợp cung cấp dầu truyền thống thấp hơn các kịch bản giả định.
5. CÁC VẤN ĐỀ MÔ HÌNH HÓA CHÍNH SÁCH
Triển khai các loại nhiên liệu thay thế trong tương lai là vấn đề của hàng loạt các
bất định. Dựa vào các mục tiêu chính sách năng lượng, các kết quả đạt được có thể hoàn
toàn khác nhau. Những thay đổi quan trọng nhất mà các nhà chính sách có thể xem xét là:
Xác định lượng dầu mỏ truyền thống có thể thu hồi;
Chi phí thu hồi và giá;
Những liên quan về an ninh nguồn cung cấp của việc tăng phụ thuộc vào dầu mỏ;
Biện pháp cung cấp nhanh các loại nhiên liệu thay thế khác nhau;
Giá trong tương lai của khí khan hiếm;
Hiệu quả và các đặc điểm chi phí của sản xuất nhiên liệu thay thế;
Giá sinh khối để sản xuất nhiên liệu sinh học;
Xác định tốc độ phát triển thị trường của các phương tiện giao thông sử dụng pin
nhiên liệu hyđrô.
6. SỬ DỤNG LPG VÀ CNG VÀ BIOGAS TRONG GIAO THÔNG Ở VIỆT NAM
a-Sử dụng LPG và CNG
Tình hình
Thực tế cho thấy, khí thiên nhiên là nhiên liệu sạch, rẻ và sẵn có ở nhiều nơi trên
thế giới. Do thành phần chủ yếu của khí thiên nhiên là mêtan (chiếm tới 85-99%) nên
phương tiện chạy bằng khí nén thiên nhiên (CNG) tạo ra khí thải HC không metan ít hơn
so với xe chạy xăng và vì hệ thống nhiên liệu kín nên ít khí thải bay hơi. Với hiệu suất
năng lượng tương đương, khí nhà kính (GHG) thải ra từ động cơ chạy bằng CNG thấp
hơn khoảng 15-20%, NOx thấp hơn 35% so với xe chạy bằng xăng. Khí dầu mỏ hoá lỏng
(LPG) là loại nhiên liệu dùng cho động cơ đánh lửa, nó cũng có nhiều lợi thế như khí tự
nhiên. Vì vậy LPG đang được sử dụng rộng rãi làm nhiên liệu cho phương tiện giao
thông ở các nước phát triển như: Hoa Kỳ, Canada, Hà Lan, Nhật Bản,... Theo số liệu
thống kê của Hiệp hội Gas thế giới, tính đến 2007 mạng phân phối LPG cho auto gas trên
phạm vi 70 quốc gia và vùng lãnh thổ là 51.730 điểm, đang cung cấp LPG cho 13 triệu xe
ô tô các loại.
Ở Việt Nam thời gian qua cùng với quá trình đô thị hoá, vấn đề ứng dụng CNG và
LPG trong giao thông vận tải cũng đã được các nhà quản lý quan tâm. Một số đề án thí
điểm sử dụng CNG và LPG đã được nghiên cứu triển khai như:
- Năm 2003- 2006 Công ty Cơ khí Ngô Gia Tự (Tổng Công ty công nghiệp ô tô
Việt Nam) đã đầu tư thí điểm dự án chuyển đổi xe xăng sang chạy LPG. Đến
năm 2006 Công ty cơ khí Ngô Gia Tự đã làm chủ được công nghệ chuyển đổi,
lắp đặt 1 trạm LPG ở Hà Nội và tổ chức vận hành 30 xe taxi chạy nhiên liệu
LPG tại Hà Nội.
- Từ 2006, thành phố Đà nẵng đã bắt đầu cho sử dụng các xe thùng 3 bánh chạy
LPG phục vụ công tác thu gom rác thải sinh hoạt tại công ty môi trường đô thị.
- Đặc biệt đầu năm 2009, thành phố Hồ Chí Minh đã công bố kế hoạch thử
nghiệm sử dụng CNG cho xe buýt để giảm giá thành vận tải và bảo vệ môi
trường. Qua thử nghiệm, Thành phố Hồ Chí Minh và Tập đoàn dầu khí Việt
Nam đang có kế hoạch ứng dụng rộng rãi xe buýt chạy bằng CNG tại Tp. Hồ
Chí Minh và các vùng lân cận. Hiện tại Tp. Hồ Chí Minh đã có 3 cột nạp phục
vụ gần 500 xe taxi sử dụng LPG.
- Cả nước hiện có khoảng 1.500 xe taxi chạy bằng nhiên liệu LPG, chủ yếu tại 3
thành phố lớn Hà Nội, Tp. Hồ Chí Minh, Đà Nẵng.
Giải pháp
Việc chuyển đổi nhiên liệu xăng, diesel sang sử dụng CNG, LPG trong giao thông
vận tải sẽ mang lại nhiều lợi ích về kinh tế và xã hội, mở ra cơ hội có thể tăng hiệu suất
năng lượng một số loại phương tiện, bảo vệ môi trường do giảm đáng kể khí thải trong đó
có việc giảm phát thải khí nhà kính (CO2, CH4 và N2O). Tuy nhiên ứng dụng CNG,
LPG trong giao thông vận tải ở nước ta mới đang ở giai đoạn bắt đầu, do đó có những trở
ngại nhất định: chủ phương tiện cần đầu tư thiết bị chuyển đổi nhiên liệu, bình gas (ước
tính từ 1.200-1.500 USD/ôtô); thiếu hạ tầng dịch vụ cung ứng LPG/CNG (kho chứa
nhiên liệu, cột nạp LPG/CNG cho phương tiện); mất không gian chứa hàng; thời gian nạp
nhiên liệu tăng lên, quãng đường xe chạy ngắn hơn nên đòi hỏi cần tổ chức vận tải
chuyên tuyến ...
Thực hiện Luật bảo vệ môi trường 2005, Nghị quyết số 41-NQ/TW (15/11/2004)
của Bộ Chính trị về bảo vệ môi trường trong thời kỳ đẩy mạnh công nghiệp hoá và hiện
đại hoá đất nước việc ứng dụng CNG, LPG đã và đang được quan tâm trong xây dựng
chính sách phát triển hệ thống giao thông vận tải. Chính phủ đã giao Bộ Giao thông vận
tải nghiên cứu, đề xuất các giải pháp phát triển các công trình hạ tầng cho viêc phát triển
các phương tiện giao thông sử dụng các dạng năng lượng mới (LPG, CNG, nhiên liệu
sinh học). Đề xuất các cơ chế, chính sách khuyến khích phát triển các loại phương tiện
này (Thông báo số: 34/TB-CP ngày 04/12/2009 của Chính phủ).
Để tạo điều kiện thuận lợi cho chủ phương tiện, doanh nghiệp chuyển đổi sử dụng
nhiên liệu truyền thống sang LPG/CNG có thể áp dụng một số biện pháp sau:
- Các khu vực gần nguồn cung cấp CNG (các tỉnh phía Nam) cần có chính sách
khuyến khích thay thế xe bus dùng nhiên liệu diesel bằng xe bus sử dụng CNG.
Đối với các đơn vị vận tải có các đội xe chạy chuyên tuyến, có khả năng tổ
chức nạp nhiên liệu tập trung (xe chở rác, xe giao hàng tại địa phương, xe
trung chuyển) cần khuyến khích doanh nghiệp thay thế xăng, diesel bằng CNG.
- Đối với các trở ngại do việc chuyển đổi sử dụng nhiên liệu truyền thống sang
sử dụng CNG, LPG nêu trên (thiếu hạ tầng giao thông và kho chứa, chi phí bổ
sung cho việc lắp đặt bình chứa nhiên liệu; mất không gian chứa hàng và thời
gian nạp nhiên liệu, quãng đường xe chạy ngắn,…) cần áp dụng các giải pháp
đòn bẩy kinh tế như: thuế nhiên liệu, ưu đãi đầu tư, chính sách thuế khác nên
được xem xét để các cơ sở vận tải có thể chấp nhận sử dụng loại nhiên liệu
này.
- Đối với các doanh nghiệp vận tải đầu tư phương tiện chạy LPG/CNG hoặc đầu
tư lắp đặt hệ thống chuyển đổi từ xăng, diesel sang LPG, CNG cho phương tiện
có chính sách ưu đãi về đầu tư, về lãi suất vốn vay nhằm thúc đẩy sử dụng loại
nhiên liệu này.
- Hoàn thiện hệ thống chính sách, tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật đối với loại
phương tiện giao thông sử dụng LPG/CNG.
- Cần tuyên truyền sâu rộng trong cộng đồng về lợi ích của việc sử dụng CNG,
LPG trong giao thông để người tham gia giao thông, đặc biệt là các doanh
nghiệp vận tải nhận biết, sử dụng.
b- Sử dụng biogas
Việc chuyển đổi động cơ đốt trong chạy bằng xăng dầu sang chạy bằng biogas có
thể thực hiện được theo các phương án: Chỉ chạy bằng biogas hay có thể chạy bằng hai
nhiên liệu biogas/xăng dầu.
Các bộ phận phụ kiện này có thể giúp chuyển đổi động cơ tĩnh cỡ nhỏ từ chạy
bằng xăng sang chạy bằng khí biogas một cách dễ dàng. Điều này sẽ hỗ trợ đắc lực cho
các hộ chăn nuôi, các nông trại, trang trại nhỏ trong việc thay thế nhiên liệu xăng bằng
cách tận dụng khí nguồn biogas dồi dào từ các loại chất thải nông nghiệp, gia súc… cho
các động cơ như máy bơm nước, máy phát điện, máy xay xát, máy lạnh để bảo quản sản
phẩm nông nghiệp… và kể cả vận hành xe nông dụng, chở hàng…
Hiện nay Trung tâm Nghiên cứu bảo vệ môi trường (Đại học Đà Nẵng) đang hợp
tác với Đại học Osaka Prefecturre (Nhật Bản) nghiên cứu khả năng hấp thụ khí mêtan
trong khí biogas. Nhờ đó có thể nạp khí biogas vào các bình chứa gas thông thường với
dung tích tăng gấp khoảng 5 lần so với hiện tại, cho phép sử dụng làm bình cấp gas nhiên
liệu để chạy các loại động cơ ô tô cỡ nhỏ.
Đây sẽ là giải pháp giúp các hộ nông dân, trang trại chuyển các loại xe nông cụ, xe
chở hàng từ sử dụng xăng dầu sang dùng khí biogas, giảm áp lực nhiên liệu và giúp cải
thiện môi trường.
7. KẾT LUẬN
Giống như các sản phẩm dầu mỏ tinh chế, các nhiên liệu thay thế sẽ chi phối thị
trường nhiên liệu giao thông trong 3 thập kỷ tới, nhưng thị phần lớn của các nhiên liệu
thay thế này sẽ xuất hiện vào sau năm 2030. Các nhiên liệu thay thế nhất định đã sẵn
sàng có mặt trên thị trường (dầu phi truyền thống), nhưng thời gian mở rộng ít nhất là 10
năm. Tuy nhiên, các loại nhiên liệu này không đảm bảo giảm triệt để phát thải CO2.
Đảm bảo an ninh nguồn cung cấp và giảm phát thải mạnh mẽ là thách thức đối với
chính sách trong chiến lược về năng lượng. Chi phí của tất cả nhiên liệu thay thế đến năm
2030 cần được cân nhắc, so sánh với dầu mỏ, trừ hyđrô. Tuy nhiên đối với nhiên liệu sử
dụng là khí, thì khả năng về chi phí thấp là một lợi thế.
Sự thúc ép ngày càng gia tăng đối với tất cả các nhiên liệu thay thế, hỗn hợp các
nhiên liệu thay thế sẽ xuất hiện trên phạm vi toàn cầu,có thể ở các khu vực khác nhau.
Đây là sự khác biệt với hệ thống vận tải sử dụng dầu mỏ hiện nay, nó có thể tác động tới
các ngành công nghiệp năng lượng toàn cầu. Sử dụng CCS cần được xem xét đối với tất
cả dầu mỏ, khí, than và sinh khối dựa trên các hệ thống cung cấp nhiên liệu. Việc triển
khai này có thể tạo ra các nhiên liệu cung cấp để sẵn sàng đưa vào thị trường, trở thành
sự lựa chọn chuyển đổi phù hợp.
Hyđrô và nhiên liệu sinh học (ethanol từ xenlulô và gỗ) chỉ là 2 loại nhiên liệu
cung cấp, để làm tăng an ninh nguồn cung cấp và đảm bảo giảm phát thải CO2. Trong cả
2 trường hợp này cần phải phát triển công nghệ thêm nữa. Vai trò của hyđrô sau năm
2020, có thể giành được 10-15 % thị trường nhiên liệu giao thông vào năm 2040-2050.
Tuy nhiên, trở ngại lớn vẫn là từ phía phương tiện và trong cách thức chuyển đổi sang
lĩnh vực giao thông sử dụng nhiên liệu hyđrô. Các biện pháp kích thích nhu cầu là cần
thiết khi phát thải CO2 toàn cầu từ giao thông được ổn định hoặc thậm chí giảm dưới
mức năm 2000.
Hành động của các chính phủ cần được thực hiện kịp thời để triển khai các công
nghệ nhiên liệu thay thế nhiều hơn nữa và tạo lập một môi trường thuận lợi trong thời
gian dài để ngành công nghiệp này có thể phát triển.
Vấn đề ô nhiễm môi trường hiện nay chủ yếu là do các chất thải của các động cơ
đốt trong gây ra, việc sử dụng các loại nhiên liệu sạch như: LPG, NGV, cồn, Biofuel,
Fuel Cell, động cơ Hybrid trước mắt là một sự thay thế tối ưu về mặt môi trường cũng
như về mặt phụ thuộc các nguồn nhiên liệu hoá thạch ngày càng cạn kiệt. Việc sử dụng
nhiên liệu sạch trên ôtô hiện nay là rất cần thiết nhưng một trở ngại rất lớn được đặt ra là
làm sao khai thác và sử dụng chúng một cách kinh tế, hiệu quả trên ôtô là một vấn đề mà
chúng ta cần phải quan tâm và nghiên cứu.
Biên soạn: ThS Trần Quang Ninh
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Air Products Market outlook for DiMethylEther (DME), 2002. Report prepared
for DOE. Alberta, 2003.
2. Clean coal conversion options using Fischer-Tropschtechnology. Steynberg, A.P.
and Nel, H.G. 2004.
3. Heavy oil - evermore mobile. Journal of Petroleum Science and Engineering, Ali,
A.K. Farouq, 2003.
4. Yamashita, K., Barreto, L. (2003) Integrated energy systems for the 21st century:
coal gasification for co-producing hydrogen, electricity and liquid fuels. IR-03-039.
International Institute for Applied Systems Analysis, Laxenburg, Austria. D. Gielen/F.
Unander ETO/2005.
5. Nghị quyết số 41-NQ/TW (15/11/2004) của Bộ Chính trị về bảo vệ môi trường
trong thời kỳ đẩy mạnh công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước.
