Các nguồn năng lượng tương lai

Các Nguồn Năng Lượng Tương Lai TS Mai Thanh Truyết , Kiều bào Mỹ Năng lượng chúng ta đang tiêu dùng xuất phát từ nhiều nguồn khác nhau. Từ thiên nhiên, cần phải kể đến than đá, than bùn, dầu hỏa, và khí thiên nhiên. Do nhân tạo, có nguồn năng lượng từ thủy điện còn được gọi là than trắng, nguồn nguyên tử năng, và năng lượng từ gió và từ ánh sáng mặt trời. Đối với các tài nguyên thiên nhiên thuôc nhóm thứ nhất, theo ước tính thì khoảng độ 80 năm nữa, các nguồn năng lượng trên sẽ bị cạn kiệt vì con người đã và đang tận dụng tối đa, và với mức độ cấp số nhân nhanh hơn mức tái tạo của thiên nhiên. Do đó, ngay từ bây giờ nếu không chuẩn bị để nghiên cứu hay truy tìm những nguồn tài nguyên về năng lượng mới, thế giới sẽ đi dần đến sự tự hủy diệt. Đối với nguồn năng lượng đến từ nhóm hai, thủy điện đã xuất hiện từ hơn 70 năm trước đây, và đã là nguồn hy vọng cho nhân loại trong một thời gian dài. Từ ban đầu và căn cứ theo hướng suy nghĩ của những nhà khoa học thời bấy giờ thì thủy điện là một nguồn điện năng sạch và toàn hảo vì không tạo ra ô nhiễm môi trường. Do đó, các đập thủy điện được tiếp nối xây dựng ồ ạt từ các quốc gia tân tiến cho đến những quốc gia đang phát triển. Nhưng trong khoãng 20 năm trở lại đây, khoa học gia trên thế giới đã nhận định đúng đắn thảm nạn môi trường do thủy điện gây ra. Đó là: 1- Thủy điện đã làm đão lộn hoàn toàn hệ sinh thái của một vùng rộng lớn chung quanh hồ chứa cũng như ở thượng nguồn và hạ nguồn của đập; 2- Thủy điện làm giảm thiểu hoặc hủy diệt đa dạng sinh học của toàn vùng; 3- Hiệu quả kinh tế của thủy điện hoàn toàn bị đão ngược vì chi phí cần thiết để tái tạo lại môi trường thiên nhiên đã bị đánh mất cao hơn lợi nhuận do việc cung cấp điện năng. Hai thí dụ điển hình minh xác qua trường hợp của hàng chuổi đập thiết lập dọc theo sông Colorado (Hoa Kỳ) và Hoàng Hà (Trung Quốc); và sau hơn vài chục năm khai thác, dòng chảy của hai con sông nầy không còn điểm đến là vịnh Mễ Tây Cơ và biển Trung Ha nữa. Ở Việt Nam, dù mới khai thác đập thủy điện trong khoảng hơn 10 năm nay, nhưng nhiều tác hại đã xảy ra như trường hợp đập Yali đã làm ngập lụt một thành phố ở Cambodia năm 2000 sau khi được khai thác vào năm thứ hai mà thôi. Tuy nhiên đối với các nước đang phát triển ở Á Châu như Trung Quốc, Thái Lan, Lào, Việt Nam, việc thiết lập các đập thủy điện mới để giải quyết nhu cầu điện năng cho quốc gia trong hiện tại là một việc làm thiếu một tầm nhìn nghiêm chỉnh cho tương lai. Họ không rút tỉa được kinh nghiệm của các quốc gia Tây phương đang trên đà phá vỡ các đập đã xây dựng ngõ hầu tái tạo hệ sinh thái của vùng, đồng thời cũng không học hỏi kinh nghiệm về các tác hại môi trường vì không nghiên cứu tác động môi trường trong kế hoạch thiết lập đập. Đối với nguồn năng lượng do nguyên tử năng, mức an toàn trong vận hành vẫn là một dấu hỏi lớn và tác hại đến nhân sự và môi trường trong trường hợp tai nạn xảy ra đã làm cho nhiều quốc gia do dự khi quyết định xây dựng thêm nhà máy.. Thêm nữa năng lượng nầy thải hồi nhiều thán khí (carbon dioxide) ảnh hưởng đến tầng ozone của bầu khí quyển và nhất là phế thải nguyên tử vẫn còn là một nan đề chưa giải quyết được của nhân loại. Trong nhóm nầy chỉ còn lại năng lượng đến từ gió và ánh sáng mặt trời là tương đối an toàn cho chúng ta. Ngoài ra, trong cuộc chiến đấu cho sinh tồn của nhân loại cần phải kể thêm ngoài năng lượng gió, còn có việc truy tìm nguồn thay thế cho dầu khí, đó là nguồn hóa chất methanol, ethanol và các chất phế thải gia cư và kỹ nghệ. Đó là các nguồn năng lượng sạch vừa giải quyết và thay thế các nguồn năng lượng thiên nhiên sắp bị cạn kiệt, và nhất là bảo vệ môi trường thiên nhiên đồng thời giải quyết một phần nào ô nhiễm môi trường do con người tạo ra. Vào ngày 7/12/2004, Viện Năng Lượng và Ngân hàng Phát Triển Á Châu vừa tổ chức một hội thảo quốc tế tại Hà Nội về phát triển năng lượng tái tạo và làm giảm thiểu thải hồi khí nhà kính cùng hạn chế sự hâm nóng toàn cầu. Chính hai nguyên nhân vừa kể là trọng tâm của tất cả những cuộc nghiên cứu về tình trạng khan hiếm nguồn nguyên liệu dầu thô trên thế giới. Hiện tại, con người tùy thuộc vào các nguồn tài nguyên thiên nhiên như than đá, dầu hỏa và các khí đốt để tạo ra năng lượng. Các loại năng lượng vừa kể trên ảnh hưởng rất nhiều lên hiệu ứng nhà kính và hiện tượng hâm nóng toàn cầu. Do đó, gần 30 năm qua, con người cố gắng truy tìm những nguồn năng lượng khác trong đó nguyên liêu được xử dụng là những nguồn năng lượng thiên nhiên như gió, ánh sáng mặt trời, thủy triều và sóng biển v.v....Ngoài ra phế thải từ các sản xuất kỹ nghệ, phế thải gia cư, thậm chí đến phế thải của người và thú vật cũng có thể biến cải thành năng lượng được. Và các loại năng lượng vừa kể trên có tên chung là năng lượng tái tạo. Ngoài ra nguồn năng lượng sinh khối (biomass) cũng là một nguồn năng lượng tái tạo quan trọng xử dụng từ các chất hữu cơ trong cây cỏ, bãi rác, phó sản hữu cơ trong công nghiệp, thậm chí đến khí thải methane từ các bãi rác. Những nguồn năng lượng vừ kể trên khá phức tạp và cũng khá quan trọng, và sẽ là một trong những nguồn năng lượng chính trong tương lai. Chúng sẽ thay thế các nguồn tài nguyên thiên nhiên trong việc sản xuất năng lượng nhất là điện năng. Có ba lợi điểm tăng cường thêm tầm quan trọng của nguồn năng lượng nầy là: Về môi trường : Công nghiệp cho các loại năng lượng tái tạo là công nghiệp sạch và nguyên liệu xử dụng hoặc đã có sẳn trong thiên nhiên và không tạo ra ô nhiễm như mặt trời, gió, sóng biển v.v...; hoặc là những phó phẩm hay phế thải từ các công nghệ khác thay vì cần phải xử lý, nay được xử dụng lại, do đó, công nghệ tái tạo nầy đương nhiên tiếp tay vào việc giải quyết ô nhiễm môi trường; Về tương lai : Đây là một loại năng lượng dành cho các thế hệ cháu, chắc của chúng ta vì nguồn nguyên liệu không bao giờ bị cạn kiệt; Về an ninh quốc gia : Vì không còn tùy thuộc vào các nguồn nguyên liệu cổ điển, đối với một quốc gia, một khi đã đẩy mạnh công nghiệp năng lượng tái tạo, thì mức an ninh quốc phòng được bảo đảm thêm vì không còn tùy thuộc vào lượng năng lượng cần phải nhập cảng từ các quốc gia khác.. Và trong tương lai, sẽ không có những cuộc khủng hoảng năng lượng trên thế giới như đã xảy ra vào thập niên 70. Song hành với việc truy tìm những nguồn năng lượng sạch và năng lượng tái tạo, nhân loại cần phải nâng cao hiệu năng trong vịêc xử dụng các loại năng lượng nầy. Chính việc nầy cũng là một việc làm cần thiết trước nguy cơ của sự hâm nóng toàn cầu. Và đây cũng là một yếu tố quan trọng trong sự phát triển quốc gia. Từ năm 1970 đến 2000, mức xử dụng năng lượng ở Hoa Kỳ đã tăng 45%, trong lúc đó tổng sản lượng quốc gia tăng 160%. Hay nói một cách khác, lượng năng lượng dùng cho một Mỹ Kim giảm 44% từ năm 70 đến 90. Hay cũng có thể nói, nền kinh tế quốc gia Hoa Kỳ đã dùng ít năng lượng hơn để phát triển và giảm thiểu ô nhiễm. Có nhiều loại năng lượng tái tạo điển hình như: Năng lượng sinh khối (biomass) hay còn gọi là năng lượng vi sinh (biogas), năng lượng địa nhiệt (geothermal energy), năng lượng hydro, và năng lượng đại dương, năng lượng gió, năng lượng mặt trời, v.v Về năng lượng sinh khối, đây là một loại năng lượng tái tạo đặc biệt vì loại năng lượng nầy có thể sản xuất trực tiếp ra khí đốt, xăng dầu cho các hệ thống giao thông như xe cộ, xe lưả, thậm chí nguyên liệu cho máy bay. Có hai loại năng lượng sinh khối là rượu ethanol và dầu diesel sinh học (biodiesel). Ethanol hay rượu cồn là do sự lên men của các loại chứa carbohydrat cao như tinh bột, đường và các sợi cellulose thực vật. Ethanol là hóa chất cần thiết để pha trộn vào xăng chạy xe để làm giảm thiểu lượng carbon monoxide (CO) thải hồi vào không khí. Hiện tại lượng rượu có thể trộn lẫn vào xăng lên đến 85% thể tích. Còn diesel sinh học là do sự pha trộn giữa rượu và dầu thực vật hay động vật. Hổn hợp nầy có thể làm giảm 20% khí CO so với việc xử dụng diesel cổ điển. Quá trình chuyển đổi từ năng lượng sinh khối qua địên năng gồm 2 quy trình khác nhau như: Đốt trực tiếp, biến thành khí đốt, qua sự tiêu hóa yếm khí (anaerobic digestion); Sự khử nước, sự đốt cùng với một nguyên liệu khác (co-firing). Tuy nhiên hầu hết các nhà máy điện từ biomass trên thế giới đều áp dụng phương pháp đốt trực tiếp. Còn năng lương sinh khối từ các phế thải động vật sản xuất ra hơi nóng sau khi đốt và hơi nóng sẽ chạy qua một turbine và máy phát điện để biến cải thành điện năng. Còn năng lượng từ sức nóng của địa cầu hay địa nhiệt đã được nghiên cứu qua nhiều công nghệ khai triển loại năng lượng nầy để biến thành điện năng, hoặc dùng để sưởi nóng các quy trình công nghệ cần nhiệt độ cao. Đây cũng là một loại năng lượng tái tạo từ thiên nhiên. Hoa Kỳ đang thử nghiệm loại năng lượng nầy ở Nevada, và đã có nhiều kết quả rất khích lệ. Năng lượng hydrogen đã được chú ý như sau: Hydrogen là một nguyên tố chiếm tỷ lệ cao nhất so với tất cả các nguyên tố khác trên địa cầu. Nhưng hydrogen không hiện diện dưới dạng nguyên tử hay phân tử mà dưới dạng hợp chất với các nguyên tố khác như nước gồm có hai hydrogen và một oxygen. Do đó một khi hydrogen được tách rời, sẽ biến thành một nguồn cung cấp nhiệt năng rất lớn và là một loại năng lượng sạch. Hydrogen có thể tách rời qua sự điện giải nước (H2O). Trong thiên nhiên, một số rong rêu và vi khuẩn, qua sự tiếp hợp của ánh sáng mặt trời có thể phóng thích ra hydrogen. Đây là một loại năng lượng không làm ô nhiễm không khí. Cơ quan quốc gia Nghiên cứu không gian Hoa kỳ từ năm 1970 đã xử dụng hydrogen làm nguyên liệu chính cho các hỏa tiển chuyên chở các tàu vũ trụ vào không gian. Sau cùng, đại dương cũng là một loại năng lượng tái lập và có thể sản xuất ra hai loại năng lượng: nhiệt năng từ sức nóng của mặt trời, và cơ năng từ thủy triều và sóng biển. Đại dương bao bọc hơn 70% diện tích địa cầu, do đó đây là một nguồn tiếp nhận ánh sáng mặt trời quan trọng nhất. Sức nóng của mặt trời làm ấm nước mặt của đại dương, và độ ấm nầy cao gấp nhiều lần hơn độ ấm của dòng nước biển dưới sâu. Sự khác biệt nhiệt độ giữa hai luồng nước biển nầy sẽ tạo ra nhiệt năng. Từ đó nhiệt năng có được sẽ biến cải thành điện năng theo ba công nghệ khác nhau: công nghệ chu kỳ kín, công nghệ chu kỳ hở, và công nghệ hổn hợp. Nguyên lý của chu kỳ kín là làm bốc hơi nước biển ở nhiệt độ thấp qua sự hiện diện của ammoniac. Còn chu kỳ hở là làm nước biển bốc hơi dưới áp suất thấp. Chu kỳ hổn hợp là sự phối hợp của hai phương pháp trên. Hơi nước biển sẽ đi qua một turbine và biến thành điện năng. Về loại năng lượng thủy triều và sóng biển, Hoa Kỳ đã chọn một địa điểm ở Rhode Island là Port Judith làm thí điểm thử nghiệm với chi phí là 1 triệu Mỹ kim. Thí điểm nầy dự trù cung cấp 700 KW khi bắt đầu hoạt động vào năm 2006. Đứng trước những dự kiến về một cuộc khủng hoãng năng lượng trong tương lai, các quốc gia trên thế giới đang chạy đua với thời gian để truy tìm những loại năng lượng tái tạo mới, hầu thỏa mản tiến trình toàn cầu hóa qua Nghị định thư Kyoto 1997 về ô nhiễm không khí và hiệu ứng nhà kính. Anh Quốc đã dự kiến đầu tư 100 triệu Mỹ kim cho nghiên cứu năng lượng đại dương và hy vọng loại năng lượng nầy có thể cung ứng 10% tổng số năng lượng xử dụng cho toàn quốc trong năm 2010, và lên đến 15% cho năm 2015. Có thể đây là một dự phóng tương lai rất tiến bộ về năng lượng của Anh Quốc chăng? Câu trả lời có thể được giải đáp trong vài năm nữa khi các dữ kiện khoa học được thu thập đầy đủ. Và nếu dự phóng nầy thành công thì nhân loại đã thực hiện được một cuộc cách mạng lớn về năng lượng cho toàn cầu. Kết luận Trên đây là những suy nghĩ đã được khơi mào để đóng góp vào: 1- Việc hạn chế hiệu ứng lồng kín, và sự hâm nóng toàn cầu theo tinh thần của Nghị Định Thư Kyoto 1997; 2- Giải quyết ô nhiễm môi trường do việc gia tăng dân số và phát triển xã hội của các quốc gia trên thế giới; 3- Và nhất là để bổ túc vào sự thiếu hụt năng lượng trên thế giới trong tương lai khi các nguồn năng lượng trong thiên nhiên sắp bị cạn kiệt. Các quốc gia trên thế giới hiện đang đứng trước 3 vấn nạn chính: - Nhu cầu năng lượng để phát triển kinh tề và cân bằng mức gia tăng dân số; - Nhu cầu gia tăng phúc lợi của người dân; -Và nhu cần giải quyết ô nhiễm môi trường qua việc gia tăng phát triển. Đối với các quốc gia có trình độ phát triển và kỹ thuật cao, ba nhu cầu trên đã được giải quyết và họ đang đi dần đến những công nghệ “sạch” trong phát triển cộng thêm viễn kiến lớn hướng về tương lai để thay thế một số nguồn năng lượng không còn thích hợp trong việc bảo vệ môi trường. Đối với các quốc gia đang phát triển trong đó có Việt Nam, hiện đang phải tập trung vào nhu cầu đầu tiên, nghĩa là cần phải gia tăng phát triển để vứa giải quyết việc gia tăng dân số vừa cố gắng thâu ngắn cách biệt giàu nghèo so với các nước đã phát triển, do đó họ không có điều kiện hay không cố gắng tạo điều kiện để thực hiện hai nhu cầu sau. Vì lý do đó, triển vọng hội nhập vào cuộc chơi toàn cầu hóa của thế giới vẫn còn xa vời. Và vô hình chung, chính họ đã hướng dẫn đất nước họ vào con đường bế tắc do việc phát triển không đồng bộ, vô tổ chức, thiếu kế hoạch đúng đắn và dài hạn gây ra, trong đó việc xem thường công cuộc bảo vệ môi trường là một trong những nguyên nhân chính yếu. Tương lai của mỗi quốc gia đều nằm trong tầm tay của những người nắm quyền bính, và chỉ có họ với tầm nhìn xa mới có khả năng đưa đất nước cất cánh đi lên. Xin đừng ù lì dậm chân tại chỗ, thụ động mong chờ viện trợ đến từ bên ngoài, cũng như tận tình hủy hoại đất nước như đã xảy trong quá khứ và hiện tại.