Đề 6 phân tích ưu và nhược Điểm của các công nghệ sản xuất Điện từ năng lượng hoá thạch thể hiện quan Điểm cá nhân về quan Điểm này

Nhiên liệu hóa thạch fossil fuel là tên gọi chung cho những nhiên liệu có nguồn gốc hóa thạch nằm ở trong lớp vỏ Trái Đất, gồm những hợp chất có tỉ lệ các nguyên tố C/H trong phân tử khá

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

KHOA CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG

BÀI TIỂU LUẬN

NĂNG LƯỢNG CHO PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG

ĐỀ 6: PHÂN TÍCH ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÁC CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐIỆN TỪ NĂNG LƯỢNG HOÁ THẠCH THỂ HIỆN

QUAN ĐIỂM CÁ NHÂN VỀ QUAN ĐIỂM NÀY

Họ Đỗ Trung Sơn

Nguyễn Hoàng Sơn Đàm Đăng Quang Nguyễn Văn Hoàng Anh

Lớp D17 Điện Lạnh 2 Giảng viên Nguyễn Quốc Uy

Hà Nội, tháng 5 năm 2023

ỤC LỤC

A.MỞ ĐẦU

ỘI DUNG

Ưu và nhược điểm của các công nghệ sản xuất điện từ năng lượng hoá thạch

Các loại nhiên liệu hóa thạch và tác động môi trường trong quá trình khai thác, chế biến

và sử dụng chúng

.1 Than đá (coal)

.1.1 Thế nào là than đá?

.1.2 Nguồn gốc và quá trình hình thành than đá

.1.3 Thành phần của than đá

.1.4 Trữ lượng than đá trên thế giới

.1.5 Vai trò của than đá

.1.6 Tác động môi trường của việc sử dụng than đá

.2 Dầu mỏ (petroleum)

.2.1 Thế nào là dầu mở?

.2.2 Nguồn gốc và quá trình hình thành dầu mỏ

.2.3 Thành phần của dầu mỏ

.2.4 Trữ lượng và nhu cầu dầu mỏ

.2.5 Vai trò của dầu mỏ

.2.6 Tác động môi trường trong quá trình khai thác, chế biến và sử dụng dầu mỏ và các sản phẩm từ dầu mỏ

.3.2 Nguồn gốc và quá trình hình thành

.3.3 Vai trò của khí thiên nhiên

.3.4Tác động môi trường của khí thiên nhiên

II Quan điểm cá nhân

Những biện pháp giảm thiểu ô nhiễm hững nguồn năng lượng mới

.1 Áp dụng những kỹ thuật mới để tăng hiệu suất sử dụng

.1.1 Than đá.

.1.2 Dầu mỏ.

.1.3 Khí đốt.

.2 Năng lượng xanh.

.2.1 Thủy năng

.2.2 Năng lượng gió.

Ở ĐẦU

Lịch sử đã chứng minh, năng lượng có vai trò quyết định đến sự phát triển của xã hội loài người Quốc gia nào giàu có về năng lượng và tự chủ được năng lượng, quốc gia đó sẽ có điều kiện rất lợi để phát triển kinh tế Nguồn năng lượng hóa thạch là nguồn năng lượng quan trọng nhất cho đến hiện nay, cung cấp trên 80% năng lượng sơ cấp của thế giới Năm 2005, trừ các sinh khối truyền thống, nhiên liệu hóa thạch được sử dụng nhiều nhất là dầu mỏ (35%), than đá (25%), khí thiên nhiên (21%) Tuy nhiên, trữ lượng của các nguồn nhiên liệu hóa thạch

là có hạn Và vấn đề an ninh năng lượng thế giới đang bị đe dọa khi chúng ta đang phải đối diện với nguy cơ cạn kiệt nguồn nhiên liệu này trong tương lai không xa Nhiên liệu hóa thạch (fossil fuel) là tên gọi chung cho những nhiên liệu có nguồn gốc hóa thạch nằm ở trong lớp vỏ Trái Đất, gồm những hợp chất có tỉ lệ các nguyên tố C/H trong phân tử khác nhau, từ giá trị thấp như methan (CH4) ở thể khí đến dầu mỏ ở thể lỏng và cuối cùng là đến những khoáng vật hầu như chỉ chứa carbon là than antracit Được tạo thành bởi quá trình phân hủy kỵ khí của các sinh vật chết bị chôn vùi trong lòng đất dưới áp suất và nhiệt độ cao, qua thời gian lâu dài có thể đến hàng trăm triệu năm Nhiên liệu hóa t hạch là nguồn tài nguyên không tái tạo được

Các phân tích của giới nghiên cứu cho thấy sản xuất điện từ nhiên liệu hóa thạch đã đạt đỉnh trên toàn thế giới, khi các thị trường mới nổi lựa chọn công nghệ năng lượng tái tạo giá chi phí thấp hơn trong xu hướng toàn cầu chuyển đổi sang năng lượng sạch hơn Các nguồn năng lượng tái tạo như điện gió và điện Mặt Trời

đã trở thành nguồn năng lượng rẻ nhất để sản xuất điện tại 90% các thị trường mới nổi trên thế giới Theo đó, các quốc gia đang phát triển có thể tránh sử dụng dầu mỏ và khí đốt khi tìm cách đáp ứng nhu cầu điện ngày càng tăng Nghiên cứu mới của Hội đồng năng lượng, môi trường và nước (CEEW) của Ấn Độ và tổ chức tư vấn tài chính Carbon Tracker, có trụ sở tại Anh, cho thấy các thị trường mới nổi chiếm gần 90% nhu cầu điện trong tương lai đang bỏ qua nhiên liêu hóa thạch và hướng đến sản xuất điện sạch

Theo nghiên cứu này, nhu cầu nhiên liệu hóa thạch đã đạt đỉnh tại hầu hết các thị trường mới nổi, trừ Trung Quốc Tuy nhiên, với công suất điện Mặt Trời

và điện gió đang tăng nhanh tại Trung Quốc, nhu cầu nhiên liệu hóa thạch tại quốc gia đông dân nhất thế giới này dự kiến sẽ đạt đỉnh trong vòng 5 năm tới Chiến lược gia năng lượng tại Carbon Tracker và đồng tác giả nghiên cứu trên, ông Kingsmill Bond nhận định các thị trường mới nổi sẽ đóng góp tất cả đà tăng trưởng nguồn cung điện từ năng lượng tái tạo Điều này sẽ giúp cắt giảm chi phí nhập khẩu nhiên liệu hóa thạch của các nước này, tạo việc làm trong các ngành năng lượng sạch nội địa và ngăn chặn nguy cơ tổn thất hàng triệu sinh mạng do ô nhiễm

từ nhiên liệu hóa thạch Các nhà nghiên cứu đã nêu trường hợp Ấn Độ như một

ví dụ điển hình một quốc gia có thể nhanh chóng chuyển đổi sang sản xuất điện sạch với các điều kiện kinh tế phù hợp Kể từ năm 2010, công suất điện Mặt Trời của Ấn Độ đã tăng gần gấp 5, từ 20 GW lên 96 GW Nhu cầu sản xuất điện từ nhiên liệu hóa thạch của Ấn Độ đạt đỉnh vào năm 2018 và bắt đầu giảm trong năm

2019 và 2020 Hiện năng lượng tái tạo chiếm 37% sản xuất năng lượng của quốc

B NỘI DUNG

Ưu và nhược điểm của các công nghệ sản xuất điện từ năng lượng hoá thạch

Lịch sử đã chứng minh, năng lượng có vai trò quyết định đến sự phát triển của xã hội loài người Quốc gia nào giàu có về năng lượng và tự chủ được năng lượng, quốc gia đó sẽ có điều kiện rất lợi để phát triển kinh tế

Nguồn năng lượng hóa thạch là nguồn năng lượng quan trọng nhất cho đến hiện nay, cung cấp trên 80% năng lượng sơ cấp của thế giới Năm 2005, trừ các sinh khối truyền thống, nhiên liệu hóa thạch được sử dụng nhiều nhất là dầu mỏ (35%), than đá (25%), khí thiên nhiên (21%)

iên, trữ lượng của các nguồn nhiên liệu hóa thạch là có hạn Và vấn

đề an ninh năng lượng thế giới đang bị đe dọa khi chúng ta đang phải đối diện với nguy cơ cạn kiệt nguồn nhiên liệu này trong tương lai không xa

Nhiên liệu hóa thạch (fossil fuel) là tên gọi chung cho những nhiên liệu có nguồn gốc hóa thạch nằm ở trong lớp vỏ Trái Đất, gồm những hợp chất có tỉ lệ các nguyên tố C/H trong phân tử khác nhau, từ giá trị thấp như methan (CH4) ở thể khí đến dầu mỏ ở thể lỏng và cuối cùng là đến những khoáng vật hầu như chỉ chứa carbon là than antracit Được tạo thành bởi quá trình phân hủy kỵ khí của các sinh vật chết bị chôn vùi trong lòng đất dưới áp suất và nhiệt độ cao, qua thời gian lâu dài có thể đến hàng trăm triệu năm.Nhiên liệu hóa thạch là nguồn tài yên không tái tạo được

Các loại nhiên liệu hóa thạch và tác động môi trường trong quá trình

khai thác, chế biến và sử dụng chúng

.1 Than đá (coal)

.1.1 Thế nào là than đá?

Than đá là một loại nhiên liệu hóa thạch, được hình thành ở các hệ sinh thái đầm lầy, nơi xác thực vật được nước và bùn lưu giữ không bị oxi hóa và phân huy boi sinh vật (biodegradation)

.1.2 Nguồn gốc và quá trình hình thành than đá

Nguồn gốc: than đá có nguồn gốc từ thực vật

Cách đây hàng trăm triệu năm, các khu rừng rậm trên Trái Đất bị chôn vùi Được bùn và nước bao phủ, cây không bị phân hủy sinh học và oxy hóa Với điều kiện nhiệt độ và áp suất cao làm cho thân cây bị cacbon hóa và tạo thành than đá Tóm tắt quá trình: chất hữu cơ (thực

anthracite Trong đó, than anthracite là than cứng nhất và có hàm lượng carbon cao nhất

.1.3 Thành phần của than đá

Trong than đá, nguyên tố carbon chiếm phần lớn Hiện nay, người ta đã tìn thấy 76 nguyên tố có mặt trong than, chủ yếu là các nguyên tố C, H, O, N, S Các nguyên tố có hàm lượng ít hơn là: Fe, Si, Mg, Ca, Mn, P, K, Ngoài ra, còn có các nguyên tố ở dạng vết: selenium, thủy ngân,

Trong quá trình hình thành than, một số nguyên tố kết hợp với nhau tạo thành khoảng 120 loại khoáng vật, như khoáng thạch anh, khoáng đất sét, pyrite (FeS,),

.1.4 Trữ lượng than đá trên thế giới

Trữ lượng than đá hiện nay trên thế giới ước tính khoảng 860 triệu tấn và có mặt trên 100 quốc gia, nhiều nhất là Hoa Kì (22%), tiếp đến là Nga và Trung Quốc

Tỉ số trữ lượng trên sản lượng, R/P ( Reserved

biết thời gian khai thác còn lại của nguồn lợi đó nếu tiếp tục khai thác chúng với

tốc độ hiện tại Như vậy, con người chỉ có thể khác thác than trong vòng hơn một thế kỉ nữa (118 năm)

Tổng lượng tiêu thụ than trên thế giới khoảng 6,75 tỉ tấn vào năm 2006 và ước tình tăng đến 9,98 tỉ tấn vào năm 2030

Theo Hội đồng Năng lượng quốc tế WEC năm 2010, sản lượng than của Việt Nam là 150 triệu tấn (chủ yếu là than antraxit), thấp hơn rất nhiều so với các báo cáo trước đó Như vậy, với các dự án nhà máy nhiệt điện than hiện nay thì đến năm 2020 nước ta sẽ phải nhập khẩu than để đảm bảo nhu cầu tiêu thụ trong nước .1.5 Vai trò của than đá

Than đá được sử dụng rất phổ biến trong đời sống và sản xuất Trước đây, than dùng làm nhiên liệu cho máy hơi nước, đầu máy xe lửa và sưởi ấm than đá được sử dụng phổ biến khi động cơ máy hơi nước ra đời

Ngày nay, than đá chủ yếu dùng làm nhiên liệu để sản xuất điện, luyện kim, và các ngành công nghiệp khác Khoảng 40% năng lượng điện trên thế giới được sản xuất từ than đá Ngoài ra, chúng còn được ứng dụng rộng rãi trong n

hóa học như: dược phẩm, chất dẻo, sợi nhân tạo, phân bón, Ngoài ra, do có tính chất hấp phụ các chất độc, than còn được sử dụng để chế tạo mặt nạ phòng độc, lọc nước,

.1.6 Tác động môi trường của việc sử dụng than đá

Quá trình khai thác và chế biến than có ảnh hưởng rất lớn đối với hệ sinh thái

và gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng đặc biệt là nguồn nước

Việc đốt than gây ra rất nhiều tác động xấu đến môi trường Sản phẩm của quá trình đốt than rất phức tạp, bao gồm phần rắn và phần bay hơi (chủ yếu là VD: Khoảng pyrite (Fe*S_{7}) khi cháy tách ra thành lưu huỳnh và sắt, sắt kết hợp với oxygen thành oxide sắt nằm ở phần rắn, còn lưu huỳnh khi kết hợp với oxygen thành S*O_{x} bay vào khí quyển.Một số nguyên tố như selenium, thủy ngân, cũng bay hơi theo sản phẩm cháy Ngoài ra, còn có một lượng tro bụi cũng bay vào khí quyển

Khi dùng than làm nhiên liệu cho nhà máy nhiệt điện, mỗi kg than khi đốt cháy, ta thu được khoảng 2 kWh điện, với hiệu suất suất rất thấp khoảng 30

Về mặt môi trường, mỗi kg than thương mại (có hàm lượng carbon ít nhất 70%), sinh ra 2,93 kg khí carbonic Như vậy, mỗi kWh điện sản xuất ra tương ứng với

sự phát thải 1,47 kg khí carbonic Điều này chứng tỏ than đá là nguồn thải khí C*O_{2} lớn nhất, là nguyên nhân hàng đầu gây nên hiện tượng nóng lên toàn cầu

Ngoài ra, khi than bị đốt cháy sẽ sinh ra hàm lượng lớn khí SOx, NOx, là nguyên nhân gây mưa acid

Tro bụi từ quá trình đốt than cũng là nguồn gây ô nhiễm không khí nghiêm trọng

.2 Dầu mỏ (p

.2.1 Thế nào là dầu mở?

Dầu mỏ là hỗn hợp các hydrocarbon với phân tử lượng khác nhau cùng với các hợp chất hữu cơ khác

Là một chất lỏng sánh đặc, có màu nâu hoặc ngã lục

.2.2 Nguồn gốc và quá trình hình thành dầu mỏ

Có nhiều giả thuyết được đưa ra giải thích sự hình thành dầu mỏ, nhưng giả thuyết phổ biến và được đông đảo các nhà khoa học đồng thuận là thuyết sinh vật học (thuyết nguồn gốc hữu cơ)

Theo lý thuyết này, dầu mỏ được tạo thành từ các vật liệu còn sót lại sau q trình phân rã xác các động vật và tảo biển nhỏ thời tiền sử trong các đại dương, dần dần lắng đọng tạo nên một lớp vật chất hữu cơ Lớp vật chất hữu cơ này bị chôn sâu dưới lớp trầm tích dày trải qua hàng chục, hàng trăm triệu năm dưới tác dụng của nhiệt độ và áp suất được chuyển hóa thành các hydrocarbon, là tiền thân của dầu

Dầu được sinh ra rải rác trong các lớp đá trầm tích, nhưng phải tìm nơi "trú ẩn" bằng cách "di cư" qua các tầng đá Chúng xâm nhập lên phía trên thông qua các lớp đá ngay sát đó cho tới khi chúng bị rơi vào "bẫy dầu" bên dưới những tảng

đá không thể ngấm qua Bẫy dầu là những khối đá rỗng xốp, dầu có thể vào được

mà không ra được do có tầng đá chắn hoặc nút muối Sự tập trung dầu bên trong một bẫy dầu hình thành nên một giếng dầu, từ đó dầu lỏng có thể được khai thác bằng cách khoan và bơm

.2.3 Thành phần của dầu mỏ

Dầu mỏ là hỗn hợp của nhiều hydrocabon: alkan (paraffin), cycloalkan và các hydrocarbon vòng thơm Ngoài ra còn có nitrogen, oxygen, lưu huỳnh, Hàm lượng carbon (> 14%), luru huỳnh ( 0.05

Các thành phần hóa học của dầu mỏ được chia tách bằng phương pháp chưng cất phân đoạn

.2.4 Trữ lượng và nhu cầu dầu mỏ

Theo BP, trữ lượng dầu Việt Nam là 0,6 tỉ tấn, chiếm 0,3% toàn cầu và có tỉ

số R/P là 32,6 năm

Nhu cầu tiêu thụ dầu mỏ có xu hướng tăng dần, năm 2008 là 88,6 triệu thùng/ngày, năm 2012 là 89,9 triệu thùng Nhu cầu lớn nhất là Bắc Mỹ, châu Âu, Trung Quốc,

.2.5 Vai trò của dầu mỏ

Dầu mỏ có vai trò rất quan trọng trong đời sống hiện nay, là loại nhiên liệu hóa thạch được sử dụng phổ biến nhất

Dầu mỏ được sử dụng chủ yếu để sản xuất nhiên liệu và cung cấp cho ngành công nghiệp hóa dầu Trước đây, dầu mỏ còn được dùng để sản xuất điện Những ứng dụng thường gặp của dầu mỏ là: làm nhiên liệu cho các phương tiện giao thông, nhựa đường, chất dẻo, sợi vải tổng hợp, thuốc (aspirin, ), tấm pin mặt trời, mỹ phẩm, sáp màu, kẹo cao su,

.2.6 Tác động môi trường trong quá trình khai thác, chế biến và sử dụng dầu

mỏ và các sản phẩm từ dầu mỏ

Việc khai thác và vận chuyển dầu tiềm ẩn nhiều nguy cơ như tràn dầu do chìm tàu, rò rỉ đường ống, gây ô nhiễm nghiêm trọng đến biển và bờ biển, ảnh hưởng lớn đến nguồn lợi thủy sản và nguy hại đến sức khỏe con người Đặc biệt dầu có thể thấm vào đất gây ô nhiễm nước ngầm

Quá trình đốt cháy nhiên liệu từ dầu mỏ trong các động cơ đốt trong sẽ cho

ra khí CO2, H2O, N2 Tuy nhiên, do động cơ không hoàn hảo, khí thải sẽ chứa nhiều nhiên liệu chưa cháy là hydrocarbon, sản phẩm của quá trình c

hoàn toàn là CO, sản phẩm của nhiệt độ và áp suất cao trong buồng đốt là các hợp chất chứa N làNOx, cũng CO2 và hơi nước Khí CO2 gây hiệu ứng nhà kính, còn các hợp chất CO, NOx là các chất khí gây nguy hại cho con người

+ Tác hại của NOx

g tầng đối lưu, dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời, NOx có thể phản ứng tạo thành khi O3 ở gần mặt đất

Ozone đóng vai trò quan trọng trong việc hấp thu bức xạ có hại từ mặt trời nhưng khi ở tầng đối lưu lại chất có hại: là khí nhà kính, ảnh hưởng đến sức khỏe con người,

Ngoài ra, khí NOx có thể kết hợp với các hợp chất hữu cơ trong không khí tạo ra aldehyde, PAN gây sương mù quang hóa

ũng là nguyên nhân gây ra các trận mưa acid

+ Tác hại của CO

Quá trình đốt cháy không hoàn hoàn sẽ sinh ra CO

CO có ảnh hưởng rất lớn đối với sức khỏe con người, làm giảm khả năng hấp thụ oxy của hồng cầu Ngoài ra, CO cũng góp phần vào việc tạo khí O

Khí thiên nhiên là hỗn hợp chất khí cháy được, bao gồm phần lớn là các Khí thiên nhiên có thể nằm chung trong mỏ dầu hay hòa tan một phần trong dầu (khí đồng hành) hoặc nằm trong một mỏ khí riêng

.3.2 Nguồn gốc và quá trình hình thành

Nguồn gốc: Khí thiên nhiên có nguồn gốc từ dầu mỏ

Quá trình hình thành: Dầu mỏ ban đầu là hỗn hợp của các hydrocarbon

tử lượng lớn, mạch carbon chứa từ 30 40 nguyên tử carbon, khi chìm sâu trong lòng đất với áp suất lớn và nhiệt độ tăng, các phân tử bị cắt mạch thành các phân

tử nhỏ hơn

Do dó các mỏ dầu nằm càng sâu thì dầu càng ít và khí càng nhiều hơn Cuối ùng, khi tất cả dầu bị ắt h ần tử nhỏ, ta c