t
Nguyên liệu là trời phú, không phải mọi nơi đều có, mà từ thiên nhiên, nó làm giàu cho xứ sở nếu nơi đó có nguồn nguyên liệu dồi dào. Thế nhưng để có nhiên liệu cung cấp cho mọi lãnh vực không là điều dễ làm với những nước có nguồn công nghiệp kém phát triển, có nguồn nguyên liệu phong phú nhưng với khả năng kỹ thuật yếu kém thì nguồn nguyên liệu kia sẽ xuất ra khỏi xứ sở của mình.
Nhiên liệu là một phần từ nguồn nguyên liệu giàu có ấy và với kỹ thuật hiện đại và đầu óc tinh tế, sẽ sản sinh ra nhiều nhiên liệu thiết thực cho cuộc sống.
Cũng như hiện nay nhiều nước phát triển quá nhanh cộng với kỹ nghệ tiên tiến, phương tiện di chuyển càng ngày dùng nhiều nhiên liệu như:
* Phương tiện giao thông - máy bay, xe hơi, xe lửa, tàu thủy,
* Thiết bị điện máy gia đình như máy lạnh, máy sưởi – thiết bị điện tiêu dùng như máy giặt, máy rửa chén, máy sấy...
* Thiết bị văn phòng như máy vi tính, máy photocopie vv đều cần điện để hoạt động.
* Công xưởng sản xuất đều cần nhiên liệu để vận hành máy móc, thiết bị kỹ thuật đủ loại...chế tạo xe hơi, sản xuất sắt thép, nhôm, đồng,v.v.v....
Những nguồn nhiên liệu hiện nay gồm có:
Những nguồn nhiên liệu hiện nay gồm có:
* Nhiên liệu hóa thạch như than đá từ vài ngàn năm trước
* Dầu hỏa (petroleum) từ thế kỷ XIX về sau
* Khí đốt thiên nhiên (Natural gas)
* Dầu cát (sand oil)
* Điện sản xuất từ nước (thủy điện), than đá, năng lượng gió (wind mill), nguyên tử hạt nhân, v.v.v...
* Nguyên tử hạt nhân để chạy tàu thủy và tiềm thủy đỉnh.
* Năng lượng mặt trời (solar energy), năng lượng gió, v.v.v….
* Fuel cell tạm dịch là năng lượng tế bào để chạy xe hơi và bus.
* Biofuel – nhiên liệu sinh học như biodiesel, Ethanol từ bắp và thực vật (plant) và biogas.
Mọi sự sống trên Trái đất: từ những cấu trúc vi sinh vật cho đến động vật và con người, đều phụ thuộc và sử dụng nhiên liệu là nguồn cung cấp năng lượng. Các tế bào trong cơ thể sống tham gia quá trình biến đổi hóa học mà qua đó năng lượng trong thức ăn hoặc ánh sáng mặt trời được chuyển hóa thành những dạng năng lượng có thể duy trì sự sống.
Con người sử dụng nhiều cách thức nhằm biến đổi năng lượng ở nhiều hình thức thành những dạng phù hợp mới mục đích sử dụng phục vụ cuộc sống và các quá trình xã hội. Ứng dụng giải tỏa năng lượng từ nhiên liệu rất đa dạng trong cuộc sống như đốt cháy khí tự nhiên để đun nấu, dùng xăng dầu để chạy động cơ, biến năng lượng hạt nhân thành điện năng, v.v..
Các dạng nhiên liệu phổ biến được dùng hiện nay là dầu hỏa, xăng, dầu cặn diesel, than đá, nguyên tử hạt nhân, v.v..
Tương lai sẽ có sự cạn kiệt nguồn nhiên liệu quốc tế, vấn đề ô nhiễm môi trường và sự hâm nóng toàn cầu. Giá cả tăng đều làm kinh tế thế giới khó khăn hơn và nhiên liệu thay thế ngày nay với công xuất thấp khó có thể thay thế lò phản ứng hạt nhân nguyên tử dùng phát điện, phi thuyền hỏa tiển Challenger, Atlantis, Appolo, tiềm thủy đỉnh và tàu hạm,v.v.v...
Vào thời điểm hiện nay, ngành năng lượng thế giới đang đứng trước bốn thử thách lớn:
* Giá cả xăng dầu luôn tăng theo thời gian. Như vậy ngày nào đó người tiêu dùng không còn khả năng để mua xăng chạy xe hơi và để sưởi ấm nhà. Dân số và nhu cầu quốc tế càng ngày càng gia tăng, mức sống phồn thịnh của toàn cầu sẽ ngày càng cao hơn vì nhiều trang bị máy móc tối tân.
* Quan tâm phát triển các nguồn năng lượng mới như mặt trời, gió, fuel cell, diesel sinh học và biogas, v.v.v….
* Giảm thải tác hại gây ô nhiễm môi trường do khai thác và sử dụng năng lượng hóa thạch – dầu hỏa, cát dầu và khí đốt thiên nhiên, đồng thời giảm tác nhân gây tăng hiệu ứng nhà kính để bảo vệ môi trường.
* Triển vọng tác hại đến sức khỏe cư dân cư ngụ gần những nơi khai thác dầu cát, đường dây điện cao thế, thảm nạn từ các lò nguyên tử hạt nhân như Chernobyl, Fukushima, Three Miles Island, v.v.v…
Trữ lượng dầu hỏa thế giới còn khoảng 1,200 tỷ thùng, khai thác với tốc độ hiện nay còn độ khoảng 30-35 năm nữa. Trữ lượng than đá còn khá lớn (tuy ngày càng khó khai thác) nhưng cũng còn khai thác được 250 năm nữa. Các hãng sản xuất xe hơi đang ráo riết cải tiến kỹ thuật của họ bằng cách chế tạo xe chạy bằng hybrid (gas và điện), diesel sinh học, ethanol, LPG (liquidified processed gas), điện, năng lượng mặt trời, v.v.v…
Chúng ta thử ôn lại nguồn gốc, tiến triển của nhiên liệu qua quá trình lịch sử nhân loại để mong phán xét phần nào sự sống con người sẽ đi về đâu một mai nhiên liệu trở nên hiếm hoặc không đủ cung ứng cho nhân loại... và cuộc sống cũng sẽ phát triển hay chậm lại?
Trước thế kỷ XX
Nhiên liệu là vật chất được sử dụng để giải tỏa năng lượng khi cấu trúc vật lý hoặc hóa học bị thay đổi. Nhiên liệu giải tỏa năng lượng thông qua quá trình hóa học như cháy hoặc quá trình vật lý, ví dụ phản ứng nhiệt hạch, phản ứng phân hạch.
Hàng nghìn năm trước đây nguồn năng lượng được con người sử dụng cho cuộc sống chủ yếu lấy từ củi gỗ, rơm, rạ, cỏ, lá cây, v.v... Than đá được khai thác sớm nhất vào thế kỷ thứ X ở Đức nhưng không được con người ưa chuộng vì khó cháy và lại tỏa nhiều khí độc khi đốt.
Đến thế kỷ XV, ngành công nghiệp luyện kim ra đời và ngày càng phát triển, nhất là đến đầu thế kỷ XIX, với sự ra đời của các nhà máy nhiệt điện, thì nhu cầu sử dụng than đá mới chiếm tỷ trọng ngày một lớn. Tuy nhiên, cho đến những năm 60 của thế kỷ XX, lượng than đá khai thác và sử dụng mới chỉ chiếm dưới 27% tổng năng lượng sử dụng, còn khí đốt và dầu mỏ thì vẫn coi như không đáng kể.
Từ đầu thế kỷ XX, cơ cấu thành phần nhiên liệu sử dụng có sự thay đổi lớn. Tỷ lệ dùng than đá, dầu mỏ và khí đốt tăng cao. Theo số liệu năm 1965, tỷ lệ đó là 40%, 33.5% và 16.3% tương ứng. Song đối với từng khu vực và từng quốc gia, cơ cấu năng lượng sử dụng phụ thuộc vào trình độ phát triển của nền kinh tế - xã hội của mỗi nước. Chẳng hạn Ấn Độ vào năm 1965, năng lượng do than đá cung cấp chiếm 40%, trong khi đó năng lượng cung cấp từ điện năng (trừ nhiệt điện), dầu mỏ, khí đốt... chỉ là 7%. Tuy nhiên trong thời gian qua, xu hướng sử dụng năng lượng từ than đá có sự giảm sút rõ rệt vì dầu hỏa và khí đốt được khai thác ngày càng nhiều nên giá thành hạ. Gần đây, một xu hướng mới lại xuất hiện ở nhiều nước, trước tình hình nguồn dầu hỏa và khí đốt thiếu hụt, giá tăng nhanh. Người ta đang quay trở lại sử dụng than đá, đồng thời cải tiến kỹ thuật đốt than để dễ điều khiển quá trình cháy và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
Bảng 1. Nhu cầu sử dụng than đá trên thế giới trước thập kỷ 80 của thế kỷ XX (số liệu năm 1990)
Năm | -Than đá (triệu tấn) | Các nhiên liệu khác (triệu tấn) | Tổng cộng Tỉ lệ % năng (triệu tấn) lượng từ than | |
1900 | - 725 | 50 | 775 | 93.6 |
1940 | - - 1,500 | 600 | 2,100 | 71.4 |
1950 | - 1, 550 | 1,150 | 2,700 | 67.4 |
1960 | - 2,100 | 2,100 | 4,200 | 50.0 |
1972 | - 2,500 | 5,300 | 7,800 | 32.0 |
Trữ lượng than đá thế giới được đánh giá là 23,000 tỷ tấn, trong đó khoảng 30% tập trung ở Liên Xô (cũ), Mỹ và Trung Quốc. Các nước có trữ lượng than đá lớn hơn 20 tỉ tấn là: Liên Xô (4,122 tỉ tấn), Mỹ (1,100 tỉ tấn), Trung Quốc (1,011 tỉ tấn), Đức (70 tỉ tấn), Canada (61 tỉ tấn), Ba Lan (46 tỉ tấn), Nam Phi (26 tỉ tấn), Nhật Bản (20 tỉ tấn). Với nhịp độ khai thác hiện nay thì việc khai thác than đá có thể còn chừng 250 năm nữa.
Nhu cầu sử dụng than đá ở một số nước vẫn tăng cao, tuy nhiên số lượng than khai thác thì lại có nguy cơ giảm xuống. Thực trạng thị trường than đá thế giới đang trong giai đoạn cung thấp hơn cầu. Hiện tại Trung Quốc và Nhật Bản là hai nước nhập khẩu than đá lớn nhất thế giới.
Trữ lượng than đá trong lòng đất có thể cung cấp năng lượng trong hai thế kỷ nữa theo nhịp tiêu thụ hiện nay của nhân loại. Nhưng đốt than thì làm ô nhiễm môi trường vì tạo ra nhiều bụi, khí CO2 một khí gây ra hiệu ứng nhà kính và khí dioxide sulfuric, một khí gây ra mưa acid. Dưới mặt đất có nhiều lớp than đá khai thác không có lợi vì lớp than hoặc quá mỏng, hoặc quá vụn, hoặc quá sâu. Ở nhiều nước có những mỏ than bây giờ ngưng hoạt động vì than còn lại không bỏ khai thác nữa. Nhưng ở lòng đất vẫn còn rất nhiều than. Thí dụ ở Pháp, sau ba thế kỷ khai thác, tất cả những mỏ than đều ngưng hoạt động, các hố đã bị lấp, nhưng trong lòng đất vẫn còn những khối than khổng lồ tản mác xung quanh những đường hầm và những mạch khai thác cũ. Đất đá ở những khu khai thác cũ đã bị rạn nứt khi những thợ mỏ và máy móc đến đó đào bới. Lâu dần khí đốt, chủ yếu là khí methane, từ than đá còn lại tỏa ra. Có nhiều người dự định khoan một giếng để khai thác khí đó như là lấy khí đốt từ một túi khí tự nhiên. Nhưng năng lượng mót được như vậy không đáng kể so với năng lượng của than còn tại chỗ.
Bộ Ô Nhiễm Môi Trường Canada vừa ban hành đạo luật rắt rao về việc kiểm soát ô nhiễm, Ông Peter Kent cho biết kể từ 1 tháng 7 năm 2015 tất cả công nghiệp dùng than đá buộc phải ngừng hoạt động vì không có khả năng làm giảm ô nhiễm lượng CO thải ra trong không khí theo tiêu chuẩn mới. Do đó chỉ có những kỹ thuật mới, đòi hỏi đầu tư rất cao mới có thể hoạt động. Đây là một cách gián tiếp Canada muốn loại dần kỹ nghệ khai thác than đá vì vấn đề ô nhiễm môi trường quá cao…(Theo The Montreal Gazette – edition Saturday August 20,2011)
Thế kỷ XX
Dầu hỏa nhẹ hơn nước nên dầu xuất hiện lộ thiên ở nhiều nơi, vì thế loài người đã tìm thấy dầu hàng ngàn năm trước Công Nguyên. Thời đó dầu thường được sử dụng trong chiến tranh. Còn rất nhiều dấu tích của việc khai thác dầu hỏa được tìm thấy ở Trung Quốc khi dân cư bản địa khai thác dầu hỏa để sử dụng trong việc sản xuất muối ăn như các ống dẫn dầu bằng tre được tìm thấy có niên đại vào khoảng thế kỷ 4. Khi đó người ta sử dụng dầu hỏa để đốt làm bay hơi nước biển trên các ruộng muối.
Mãi đến thế kỷ 19 người ta mới bắt đầu khai thác dầu theo mô hình công nghiệp, xuất phát từ việc tìm kiếm một chất đốt cho đèn, vì dầu cá voi quá đắt tiền chỉ những người giàu mới có khả năng dùng trong khi nến làm bằng mỡ thì lại có mùi khó ngửi. Vì thế giữa thế kỷ thứ 19 một số nhà khoa học đã phát triển nhiều phương pháp để khai thác dầu một cách thương mại. Năm 1852 một bác sĩ và nhà địa chất người Canada tên là Abraham Gessner đã đăng ký bằng sáng chế sản xuất một chất đốt rẻ tiền và đốt tương đối sạch. Năm 1855 nhà hóa học người Mỹ Benjamin Silliman đề nghị dùng acid sulfuric làm sạch dầu hỏa dùng để làm chất đốt.
Người ta cũng bắt đầu đi tìm những mỏ dầu lớn. Những cuộc khoan dầu đầu tiên được tiến hành trong thời gian từ 1857 đến 1859. Lần khoan dầu đầu tiên có lẽ diễn ra ở Wietze, Đức, nhưng cuộc khoan dầu được toàn thế giới biết đến là của Edwin L. Drake vào ngày 27 tháng 8 năm 1859 ở Oil Creek, Pennsylvania. Drake khoan dầu theo lời yêu cầu của nhà công nghiệp người Mỹ George H. Bissel và đã tìm thấy mỏ dầu lớn đầu tiên chỉ ở độ sâu 21.2 m.
Từ năm 2000 trở đi, năng lượng chủ yếu được khai thác và sử dụng cho nhu cầu công nghiệp là dầu hỏa và khí đốt. Riêng dầu hỏa, trữ lượng toàn cầu (trừ Liên Xô và các nước XHCN cũ) là 65.3 tỉ tấn, và đến năm 1978 trữ lượng này tăng lên 74.9 tỉ tấn do quá trình thăm dò bổ sung ở một số vùng biển và thềm lục địa. Không kể phần Liên Xô (cũ) thì khoảng 65% dự trữ dầu hỏa tập trung ở các nước thuộc khối Ả Rập.
Từ nửa sau thế kỷ XX, nhu cầu về dầu hỏa ngày càng tăng và lượng dầu khai thác cũng tăng lên gấp đôi. Lượng dầu khai thác hàng năm vào cuối thế kỷ XX gấp 150 lần lượng khai thác hàng năm vào đầu thế kỷ (Bảng 2). Theo ước tính, với nhịp độ khai thác hiện nay thì trữ lượng dầu hỏa sẽ cạn trong vòng 30 - 35 năm nữa. Vì thế các nhà khoa học trên thế giới làm nghiên cứu không ngừng để tìm những nguồn nhiên liệu thay thế mới như dầu sinh học, biogas, ethanol, năng lượng mặt trời, gió,v.v.v…
Bảng 2: Sản lượng dầu thô khai thác được trên thế giới từ năm 1900
Năm | Sản lượng | Năm | Sản lượng |
1900 | 19.9 | 1965 | 1,503.5 |
1920 | 96.9 | 1970 | 2 ,336.2 |
1930 | 196.5 | 1975 | 2, 709.1 |
1945 | 354.6 | 1980 | 3 .624.0 |
1950 | 524.8 | 1985 | 3 ,700.0 |
1955 | 770.1 | 1990 | 3 ,003.4 |
1960 | 1, 051.5 | 1994 | 2, 982.5 |
Trong nửa sau thế kỷ XX, khí đốt thiên nhiên (natural gas) là nguồn cung cấp quan trọng sau dầu hỏa. Trữ lượng khí đốt ở độ sâu hiện đang khai thác (3 000m) là 72.9 ngàn tỉ m3 trong đó có 20% nằm ở đại dương. Nếu tính ở độ sâu 5,000 mét thì trữ lượng khí đốt là 86 ngàn tỉ m3. Mức độ khai thác khí đốt cũng khác nhau tùy theo khu vực và từng nước là do nhu cầu thực tiễn của sự phát triển kinh tế - xã hội của mỗi nước.
Do nhu cầu tiêu thụ năng lượng trên toàn cầu tăng cao, trong khi nguồn nhiên liệu than đá và dầu hỏa cạn dần, đã khiến giá nhiên liệu nói chung, nhất là dầu mỏ, tăng cao. Giá dầu mỏ tăng đang làm chao đảo nền kinh tế nhiều khu vực và thế giới. Mỹ là nước tiêu thụ dầu hỏa lớn nhất thế giới (khoảng 1 tỷ tấn năm) và phải nhập khẩu 70% nhu cầu sử dụng, ước 20 - 25 triệu thùng/ngày. Trung Quốc (TQ) hiện đang là nước tiêu thụ dầu hỏa đứng thứ 2 sau Mỹ, vượt cả Nhật Bản. Theo số liệu của cơ quan Năng lượng Quốc tế, năm 2003 tổng khối lượng dầu mỏ tiêu thụ của TQ là 252.3 triệu tấn. Trong năm 2004, con số đó dự kiến sẽ tăng đến 308 triệu tấn. Theo số liệu của Bộ Thương mại TQ, nước này đang nhập khẩu dầu mỏ với khối lượng ngày càng tăng và chiếm 1/3 lượng dầu mỏ tiêu thụ ở TQ. Năm 2004, TQ nhập khẩu 110 triệu tấn dầu thô, vượt 21% so với năm 2003. Dự báo đến năm 2020, sự thâm hụt dầu hỏa ở TQ sẽ đạt tới 250 triệu tấn/ năm. Các nguồn dầu hỏa mà TQ đang hướng tới là Nga, Arabie Saudi, Iran, Kazarstan, Turmenistan, Kirgistan, Syria. Ngoài ra TQ cũng đang tìm cách tăng cường thăm dò và khai thác dầu khí trong nước.
Nguy cơ thế giới sẽ thiếu năng lượng đang trở thành sự thật hiển nhiên. Năng lượng hạt nhân, năng lượng tái tạo (thủy điện) và năng lượng thay thế (sinh học) sẽ đóng vai trò ngày càng lớn. Năng lượng tái tạo nguồn gốc sinh học có một ý nghĩa nhất định nhưng chúng ta không thể đốt cháy giai đoạn. Cần phải có thời gian phát triển, thời gian đó có thể là 10 - 20 năm nữa.
Ngành công nghiệp dầu mỏ phân chia "dầu thô" theo khu vực mà nó xuất phát (ví dụ "West Texas Intermediate" (WTI) hay "Brent") thông thường theo tỷ trọng và độ nhớt tương đối của nó ("nhẹ", "trung bình" hay "nặng"); các nhà hóa dầu còn nói đến chúng như là "ngọt", nếu nó chứa ít lưu huỳnh, hoặc là "chua", nếu nó chứa đáng kể lưu huỳnh và phải mất nhiều công đoạn hơn để có thể sản xuất nó theo các thông số hiện hành.
Khí thiên nhiên là một loại khí không màu sắc và được phân loại tùy theo thành phần của nó. Khí khô có chứa tỷ lệ methane cao còn khí ướt có chứa đáng kể khối lượng hydrocarbon có phân tử lượng cao hơn thuộc nhóm alkan, bao gồm éthane, propane, và butane. Phần cặn lắng của khí là phần còn lại sau khi các alkan đã được rút khỏi khí ướt. Khí chua là khí chứa nồng độ hydro sulfite cao (đây là một chất khí không màu, độc có mùi trứng thối). Khí thiên nhiên được khai thác khỏi mặt đất, nó được vận chuyển bằng đường ống dẫn khí đến một nhà máy tinh lọc và xử lý, nơi nó được chế biến.
Khí thiên nhiên được chế biến bằng các thiết bị tách lọc khí để loại bỏ các hợp chất không phải là hydrocarbon, đặc biệt là hydro sulfite và carbon dioxide. Hai quá trình sử dụng cho mục đích này là hấp thụ và hút bám (absorption and adsorption).
Quá trình hấp thụ sử dụng một chất lỏng hấp thụ khí tự nhiên và các tạp chất và phân tán chúng trong chất lỏng này. Trong một quá trình được gọi là hấp thụ hóa học, các tạp chất phản ứng với chất lỏng hấp thụ. Khí thiên nhiên sau đó thoát ra khỏi chất hấp thụ còn chất hấp thụ còn tạp chất ở lại trong chất lỏng. Các chất lỏng hấp thụ thường được sử dụng là nước, các dung dịch amin nước (aqueous amine) và natrium carbonate.
Quá trình hút bám là một quá trình cô đặc khí tự nhiên trên bề mặt một chất rắn hoặc một chất lỏng để loại bỏ tạp chất. Một chất thường được sử dụng cho mục đích này là carbon (than), là chất có diện tích bề mặt trên đơn vị trọng lượng rộng. Ví dụ, các hợp chất lưu huỳnh trong phí tự nhiên được bề mặt hấp thụ của cacbon giữ lấy. Sau khi các tạp chất đã được loại bỏ trong các thiết bị tách lọc, khí thiên nhiên được vận chuyển đến các nhà máy chế biến nơi các hợp chất như ethane, butan và các chất khác được tách ra để sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau. Các chất étane, propane, và butane được sử dụng rộng rãi trong ngành hóa dầu. Sau khi được chế biến, khí thiên nhiên được vận chuyển bằng các đường ống dẫn khí đến các hộ tiêu thụ là các khu dân cư hay các khu công nghiệp. Khi khí di chuyển trong lòng ống, sự ma sát của khí lên thành ống làm giảm lưu lượng khí. Do đó, các trạm nén được lắp đặt dọc theo tuyến ống để bổ sung áp lực cần thiết đủ giữ cho khí di chuyển đến nơi yêu cầu.
Một khi khí đã đến nơi tiêu thụ, các công ty khí đốt thường chứa vào các bồn bể để cung cấp cho thị trường vào giờ cao điểm. Ví dụ khi thời tiết lạnh thì nhu cầu tiêu thụ khí tự nhiên thường vượt quá số lượng đường ống có thể vận chuyển từ các nhà máy chế biến khí thiên nhiên. Do đó, các công ty kinh doanh khí đốt thường chứa khí thiên nhiên vào các bể chứa lớn chịu áp lực cao hoặc chứa vào các tầng đá xốp. Trong nhiều trường hợp, các khu vực tàng trữ khí thiên nhiên được sử dụng là các mỏ than hoặc các giếng dầu đã bị bỏ hoang. Khi cần, người ta lại bơm lên mặt đất.
Khí thiên nhiên có thể được chở bằng tàu và tàng trữ dưới dạng khí hóa lỏng (Liquidified Process Gas). Khí thiên nhiên được hóa lỏng ở nhiệt độ -160° C (-256° F). Khí thiên nhiên chiếm thể tích lớn hơn 600 lần lớn hơn so với dạng lỏng của nó. Khí hóa lỏng được vận chuyển bằng tàu bồn và xe bồn.
Thế kỷ thứ 21…
Bước vào thế kỷ 21 thì dầu hỏa vào vẫn là một trong những nhiên liệu quan trọng nhất của xã hội hiện đại dùng để sản xuất điện và cũng là nhiên liệu của tất cả các phương tiện giao thông vận tải. Hơn nữa, dầu cũng được sử dụng trong công nghiệp hóa dầu để sản xuất các chất dẻo (plastic) và nhiều sản phẩm khác. Vì thế dầu thường được ví như là "vàng đen".
Tùy theo nguồn tính toán, trữ lượng dầu hỏa thế giới nằm trong khoảng từ 1.148 tỉ thùng (barrel) (theo BP Statistical Review 2004) đến 1 260 tỉ thùng (theo Eldorado 2004 của ExxonMobil). Trữ lượng dầu hỏa tìm thấy và có khả năng khai thác mang lại hiệu quả kinh tế với kỹ thuật hiện tại đã tăng lên trong những năm gần đây và đạt mức cao nhất vào năm 2003. Người ta dự đoán rằng trữ lượng dầu hỏa sẽ đủ dùng cho 35 đến 50 năm nữa. Năm 2003 trữ lượng dầu hỏa nhiều nhất là ở Arabia Saudi( 262.7 tỉ thùng), Iran (130.7 tỉ thùng) và ở Iraq (115.0 tỉ thùng) kế đến là ở Các Tiểu Vương quốc Ả Rập Thống nhất, Kuwait và Venezuela.
Nước khai thác dầu nhiều nhất thế giới trong năm 2003 là Arabia Saudi (496.8 triệu tấn), Nga (420 triệu tấn), Mỹ (349.4 triệu tấn), Mexico (187.8 triệu tấn) và Iran (181.7 triệu tấn). Việt Nam được xếp vào các nước xuất khẩu dầu hỏa từ năm 1991 khi sản lượng xuất được vài ba triệu tấn. Đến nay, sản lượng dầu khí khai thác và xuất khẩu hàng năm đạt vào khoảng 20 triệu tấn/năm.
Vì tầm quan trọng kinh tế, dầu hỏa cũng là lý do cho những mâu thuẫn chính trị. Tổ chức các nước xuất khẩu dầu mỏ (OPEC) đã sử dụng dầu mỏ như vũ khí trong cuộc xung đột Trung Đông và tạo ra cuộc khủng hoảng dầu hỏa vào năm 1973 và 1979.
Dầu hỏa bị tràn ra biển gây ô nhiễm môi trường do một vài tai nạn chuyên chở tàu như Exxon Valdez, ảnh hưởng đời sống sinh vật biển. Dầu hỏa đem đốt cũng gây ra ô nhiễm vì sinh ra nhiều khí như SO2 , CO2 .
Xe cộ, máy móc ... chạy bằng xăng góp phần làm Trái Đất nóng lên. Do trữ lượng dầu hỏa có hạn nên các nguồn nhiên liệu tái sinh như năng lượng mặt trời và năng lượng gió được tìm cách sử dụng với một hiệu quả kinh tế đáng kể.
Dân số thế giới sẽ tăng từ con số hiện tại, khoảng 6.3 tỉ người lên tới 9 tỉ người vào năm 2050. Mức độ phồn thịnh trung bình toàn cầu sẽ ngày càng cao hơn. Càng nhiều người và mức sống càng cao hơn có nghĩa là sẽ không tránh khỏi sử dụng năng lượng nhiều hơn. Các nước đang phát triển hiện đang cần nhiều năng lượng hơn bao giờ hết để đáp ứng yêu cầu tăng cao mức sống. Theo một số tài liệu khoa học, thì vào năm 2050 mức tiêu thụ năng lượng toàn cầu sẽ tăng gấp đôi, nhưng điều này có thể còn cao hơn thế.
Hiện tại, tính trên toàn cầu, mức năng lượng đang sử dụng hàng ngày tương đương với khoảng 200 triệu thùng dầu hỏa (khoảng 10 tỷ tấn /năm). Trong số này, có khoảng 80% năng lượng có nguồn gốc là năng lượng hóa thạch (dầu hỏa, khí đốt, than đá). Năng lượng hạt nhân, thủy điện, năng lượng sinh học chiếm gần 20% còn lại. Trong đó, thực tế năng lượng tái tạo (thủy điện, gió và sinh học truyền thống như gỗ, chất thải nông nghiệp) chỉ chiếm 10%.
Tỷ lệ tăng sử dụng năng lượng trung bình hàng năm trên thế giới hiện nay là khoảng 1.5 – 2%. Điều này có nghĩa là khối lượng dầu hỏa khai thác phải tăng lên thêm hàng ngày là 1.5 triệu thùng.
Ngành dầu mỏ toàn cầu sẽ phải hoạt động hết công suất, đồng thời phải luôn tìm kiếm cơ hội đầu tư thêm và việc khám phá mỏ mới để bù đắp lại các thất thoát tự nhiên ở các khai trường (tổng mức thất thoát như vậy đôi khi lên tới 4 - 5%/ năm, tương ứng khối lượng dầu khai thác 3.5 triệu thùng/ ngày). Trong 5 năm tới ngành dầu hỏa toàn cầu sẽ phải tăng thêm công suất tương ứng với mức khai thác 28.5 triệu thùng/ ngày (gấp 3 lần mức khai thác hiện tại của Arabia Saudi).
Nhiên liệu tế bào (fuel cell), sử dụng hydro làm nguyên liệu, cũng là một ngành công nghệ mới có nhiều triển vọng để thay thế cho dầu mỏ trong tương lai để sử dụng cho xe cộ, vận tải và bus.
Những nước đang tiến hoặc đã tiến triển không ngừng khai thác điện hạt nhân vì công suất mạnh. Tuy nhiên vấn đề nguy cơ rủi ro do động đất, sóng thần Tsunami có thể có khả năng gây thiệt hại đáng kể cho nhân loại như thảm họa Chernobyl năm 1986, Three Mile Island Pennsylvania năm 1989 và Fukushima ở Sendai Nhật bản năm 2010 mà nhân loại vẫn còn phải chịu hậu quả tai hại của tai nạn do những lò hạt nhân gây ra…Những thảm họa do tai nạn hạt nhân làm dấy lên những lo ngại về sự an toàn trong ngành công nghiệp năng lượng hạt nhân.[3]
Dầu cát (sand oil) là một loại tích tụ của bitumen. Loại cát này có mặt một cách tự nhiên ở dạng hỗn hợp của cát hoặc đất sét, nước và là một dạng của dầu mỏ có độ nhớt và tỷ trọng rất lớn. Chúng được tìm thấy với trữ lượng lớn ở một số quốc gia trên thế giới, trong đó, trữ lượng lớn nhất được tìm thấy ở Alberta Canada và Venezuela.[1]
Thực ra Canada đã có nguồn nhiên liệu này từ lâu nhưng vào cuối thế kỷ 20 thì người ta mới bắt tay vào việc khai thác dầu cát vì nhiên liệu này cần nhiều năng lượng để sản xuất và thải nhiều CO2 vào không gian so với dầu hỏa. Ngày nay với nhiều cải tiến kỹ thuật hiện đại thì việc sản xuất dầu cát cần năng lượng gần bằng dầu hỏa và đã giảm 45% lượng khí CO2 so với dầu hỏa.
Trữ lượng dầu cát mới chỉ được xem là một phần của trữ lượng dầu thế giới trong những năm gần đây, khi mà giá dầu cặn diesel tăng cao và công nghệ mới cho phép khai thác loại sản phẩm này có thể sinh lợi. Dầu cát thường được xem là không phải dầu thô truyền thống hay bitumen thô, cũng nhằm để phân biệt với loại bitumen được chiết tách từ các hỗn hợp hydrocarbon khác như dầu thô.
Để sản xuất các nhiên liệu lỏng từ dầu cát đòi hỏi nguồn năng lượng bơm hơn nước vào và chưng cất. Quá trình này tạo ra gấp từ 2 đến 4 lần lượng khí nhà kính trên một thùng dầu so với việc sản xuất từ các sản phẩm dầu truyền thống. Nếu đốt sản phẩm cuối cùng từ quá trình sản xuất dầu cát sẽ sinh ra từ 10% đến 45% khí nhà kính so với dầu thô truyền thống.
Nguồn dầu cát được chứa dồi dào dưới lòng đất của Fort McMurray tỉnh bang Alberta, phía Tây Canada. Tuy vấn đề khai thác mỏ dầu cát là đề tài tranh cải khá lâu giữa Mỹ và Canada vì khả năng làm ô nhiễm môi trường cao từ 2 đến 4 lần hơn kỹ nghệ khai thác dầu thô. Tuy nhiên vì thế giới đang trải qua bao nhiêu khó khăn về khủng hoảng kinh tế cho nên các nhà chính trị gia nới tay phần nào về việc khai thác cát dầu sẽ tạo ra công ăn việc làm cấp bách cho nền kinh tế rất cần để tạo thế vững cho chính quyền đang nắm quyền hiện tại có một lợi thế để ra tranh cử nhiệm kỳ tới..Cộng với khối OPEC đang độc quyền thao túng giá cả thị trường của dầu trên thế giới mà đa số nền kinh tế sản xuất chuyên chở các nước đều phụ thuộc vào giá dầu…
Canadian Energy Research Institute (CERI) đã dày công nghiên cứu về nguồn nhiên liệu mà Canada đã có từ lâu nhưng chưa được khai thác vì giá thành vẫn còn đắt để được bán ra công chúng. Năm 2004 khi giá thành 1 barrel dầu thô lên đến một mực khá cao 120$/barrel và những năm sau đó giá dầu thô lên xuống bất thường 50$-120$/barrel từ đấy CERI mới bật đèn xanh về những cải tiến về kỹ thuật trích cát dầu có thể cạnh tranh với dầu thô hiện nay với giá thành từ 60$ đến 70$. Theo West Texas Intermediate thì giá thành dầu thô phải trên 60$-70$ thì những đầu tư về cát dầu mới sinh lợi vì họ quan tâm rất nhiều về vấn đề ô nhiễm môi trường và phẩm chất của cát dầu có thể bị ảnh hưởng vì kinh nghiệm sơ khai. Sự cân bằng giữa cải tiến kỹ thuật khai thác và việc kiễm soát ô nhiễm môi sinh sẽ là một thử thách lớn của thế kỷ 21 này…
Gần đây có nhiều vụ tranh cãi và kiện tụng nhà máy dầu cát Suncor ở Fort McMurray vì sau khi trưng cất và trích dầu thô từ cát dầu ra rồi thì người ta phải phóng thải đi phần đất ẩm ướt vì còn nhiễm một ít dầu để lấp hố đào. Khi mưa xuống chất đất thải ra từ dầu cát làm ô nhiễm môi trường. Đất đai không thể trồng trọt được nữa…Hãng Suncor này đang ráo rút nghiên cứu tìm cách làm khô đất trước khi loại bỏ bằng cách trộn một dung dịch polymer vào đất trong vòng 14 ngày rồi mới đem đi phóng thải lấp hố đào…[4]
Ngoài ra chính phủ Alberta ra luật rắt rao từ năm 1970 về vấn đề ô nhiễm môi sinh gây ra bởi những nhà máy lọc dầu cát. Các nhà máy dầu cát buộc phải xử lý sạch sẽ nước trước khi thải ra sông Athabasca. Từ 1990 chính phủ Alberta lập ra chương trình xử lý nước sông (Regional Aquatics Monitoring Program RAMP) và không khí.
Từ năm 2006 đã có một vài tiếng nói nêu lên thực trạng tỉ lệ người mắc bệnh ung thư cao hơn bình thường trong những vùng thuộc hạ lưu con sông chảy ngang mỏ khai thác dầu cát ở Alberta. Cụ thể là ở Fort Chipewyan cách Fort McMurray 220 km về phía Bắc. Đến năm 2009 gần ba năm sau mới có một công trình khảo sát của chính quyền Alberta được công bố, xác nhận chiều hướng gây bệnh ung thư không bình thường, nhưng đề nghị nên có thêm nhiều nghiên cứu khác để xác định rõ nguyên nhân. Công trình nghiên cứu sắp được thực hiện dưới sự chủ trì của Y tế Alberta sẽ đặt trung tâm tại vùng Fort Chipewyan cũng như Fort MacKay, nằm cách đó 175 km về phía nam. Cư dân ở 2 khu vực này, có đường dây liên lạc thân mật và đi lại thăm hỏi nhau. Các khoa học gia sẽ cố gắng xác định một cách rõ ràng có phải các hóa chất hay vật liệu phế thải từ mỏ dầu cát thâm nhập vào sông Athabasca river là thủ phạm chính gây ra bệnh tật. Tháng 12 năm 2010 một bản điều trần gồm 414 trang ra đời nhờ công sức đóng góp của nhiều chuyên gia trong các Học Viện Khoa học và Nhân Chủng thuộc Tổ chức Royal Society of Canada đưa ra kết luận:” cho đến nay chưa có chứng cớ khẳng định chất phế thải từ tiến trình khai thác dầu cát đã làm ô nhiễm Fort Chipewyan ở mức cao đến có thể gây ra ung thư bất bình thường”. Nên cần biết là Hội đồng Ung thư Alberta (Alberta Cancer Board) xác nhận vào năm 2009 tỉ lệ người mắc bệnh ung thư tại Fort Chipewyan cao hơn bình thường đến 30%. Nhiều công trình khảo sát khác cũng đưa ra kết quả, có nhiều tạp chất và độc tố trên sông Athabasca river….[5]
Hãng TransCanada Corp’s Keystone oil sand pipeline đã đệ đơn đến chính phủ Obama nhằm xin phép xây đường ống dẫn dầu nguyên sau khi trích ra từ cát dầu để chuyển sang nhà máy Houston để lọc thành nhiên liệu có chất lượng cao hơn như xăng. Công trình dài hơn 4,000 km với giá đầu tư lúc đầu là 7 tỉ Mỹ kim. Chính phủ Hoa Kỳ còn ngần ngại vì việc lọc dầu cát có thể là mối đe dọa ô nhiễm môi sinh lớn hơn và gây thêm lượng khí lòng kính, điều mà hiện tại các quốc gia tiến bộ đang tìm mọi cách để giảm khí thải CO2 trong mọi ngành công nghiệp.
Điều này chứng tỏ các chính quyền rất quan tâm về vấn đề ô nhiễm môi sinh. Mặc dù là một nhiên tương lai để bổ sung vào lượng dầu hỏa sẽ cạn dần trong một tương lai gần nhưng áp lực chính trị còn nặng hơn việc thiếu năng lượng.[9]
Thủy điện (hydro power) - theo The Montreal Gazette April 9, 2011 page B4 - Hydro Power’s dirty side
Điện lực sản xuất ở Québec Canada đa số từ thủy điện, vài nhà máy điện nguyên tử hạt nhân. Tuy nhiên gần đây chính quyền Québec có nhiều kế hoạch triệt để khai thác nguồn năng lượng tái tạo (renewable energy) trên chi nhánh sông Romaine.
Con sông lớn nhất Québec Romaine River dài hơn 500 km bắt nguồn từ Hồ Michikamau (279.2 square kilometers) ở Labrador, phía đông Bắc Québec và giáp ranh với tỉnh bang New FoundLand và đổ ra đầu cửa sông Saint-Lawrence và ra Biển Đại Tây Dương. Là một nhánh sông nguồn của nhiều sinh vật và Thổ dân Québec (Indian aboriginal). Công trình xây dựng 4 đập thủy điện trên khúc sông ước lượng 8 tỉ mỹ kim năm 2009 sẽ được hoàn thành năm 2020 với công xuất 1.550 mw.
Sau đây là ước tính năng lượng tiêu thụ ở Canada từng gia đình:
Ontario: 11.493kWh per capita per year
Québec: 24.350 kWh per capita per year
Tuy nhiên theo các thống kê của sở Năng Lượng Canada thì dân Québec sử dụng nhiều điện thứ nhì ở Bắc Mỹ và giá điện thấp cũng thứ nhì ở Bắc Mỹ.
Một khi đập thủy điện Romaine hoàn tất và cũng theo thống kê ước lượng giá sản xuất điện vị chi là 8.3 cent/kWh và chính quyền Québec sẽ bán ra với giá 6.5 đến 10 cent/kWh.
Hãng điện công Québec-Hydro hiện đang có phong trào khuyến khích người dân và hãng xưởng tiết kiệm điện bằng nhiều cách như thay bóng đèn high efficiency, nồi nước nóng, thay đổi cửa kính, làm nhà ít mất nhiệt hơn R-2000, v.v.v….Ở Québec hơn 60% sự tiêu thụ điện hàng năm cho việc sưởi ấm nhà. Hơn nữa chính quyền Québec còn kêu gọi người dân tự sản xuất điện bằng những dụng cụ khá rẽ tiền như năng lượng mặt trời để hâm nước nóng hay điện gió, khí thải từ rác rưởi hay, nhiệt lượng trích từ lòng đất (geothermal heat pump) để sưởi ấm nhà, v.v.v….
Tuy nhiên, những lợi điểm nào cũng có bề trái của nó. Hồ dự trữ (reservoir nhận nước tan từ tuyết trên núi rồi từ hồ đổ ra biển hay sông khác với Lake thì nước thiên nhiên hơn) chứa lưu lượng nước để đổ ra sông Romaine sẽ phát ra nhiều khí lòng kính (greenhouse gas effect) theo nhiều tài liệu nghiên cứu khoa học. Tất cả hồ ở Canada phát ra gần 1 triệu tấn khí lòng kính hàng năm. Nguyên nhân của sự phát khí lòng kính là do cây cỏ chết trong rừng và di chuyển từ từ ra hồ và nằm lâu đời trong đấy (biomass). Nhưng chính quyền Québec biện hộ rằng lưu lượng khí lòng kính phát ra ít hơn 20 lần trong trường hợp sản xuất điện từ than đá (coal-fired power plant). Có nhiều sự tranh cải về môi trường ô nhiễm bởi những hồ cũng như sự chính xác của các con số. Một vài tài liệu đáng tin cậy cho rằng khí lòng kính là thủ phạm phát ra từ nhiều thế kỷ và khuyên chính quyền nên quan tâm về việc làm sạch hồ trước khi khai thác nó (Eric Duchemin of the Institut des Sciences de l’Environnement at the Universite du Quebec a Montreal). Đường dây di chuyển điện từ miền Bắc về miền Nam bằng hệ thống cao thế cũng gây lắm phiền phức cho cư dân cư ngụ hai bên đường dây có thể bị ung thư não (brain cancer) và máu (leukemia) theo Tiến sĩ Gilles Theriault – epidermiolost của đại học McGill Montreal. Giáo sư này làm nghiên trên 200 000 nhân viên điện lực làm việc từ năm 1970-80 trên đường dẫn điện ở Ontario, Quebec và Pháp. Theo nghiên cứu này thì luồng điện cao thế có ảnh hưởng trực tiếp hay không vào bện ung thư máu(leukemia) thì không rỏ ràng cho lắm nhưng nó cho biết sự liên hệ trực tiếp với ung thư phổi cũng như người ta không thề cắt nghĩa được việc hút thuốc có ảnh hưởng đến ung thư phổi. Nhưng kết quả việc nghiên cứu lâu dài của ông khẳng định rằng tỉ lệ sác xuất bị nguy cơ về ung thư ở Quebec nhiều hơn Pháp.
Gần đây bộ trưởng môi trường Canada ông Peter Kent vừa ra đạo luật buộc các nhà máy phải làm giảm số lượng khí thải CO vào không khí vào ngày 1 tháng 7 năm 2015. Như vậy các nhà máy chạy bằng than đá sẽ không có khả năng để giảm lượng khí thải CO sẽ bị bắt buộc ngừng hoạt động. Vì thế hiện thời các chính phủ liên và tỉnh bang đang nghiên cứu khai thác mạnh những nhiên liệu “sạch” (clean energy) như năng lượng mặt trời, gió, v.v….và có thể biomass và geothermal…
Tiêu thụ dầu hỏa các quốc gia tiến triển
Source: US Energy Information Administration
Quốc gia 2008 (1000 bbl/day) (1000 m3/day) dân số-triệu
bbl/năm/người
Hoa Kỳ 19,497.95 3,099.9 314 22.6
Trung Quốc 7,831.00 1,245.0 1,345 2.1
Nhật 4,784.85 760.7 127 13.7
Ấn độ 2,962.00 470.9 1,198 0.9
Nga 2,916.00 463.6 140 7.6
Đức 2,569.28 408.5 82 11.4
Brazil 2,485.00 395.1 193 4.7
Saudi Arabia
(OPEC) 2,376.00 377.8 25 33.7
Canada 2,261.36 359.5 33 24.6
Nam Hàn 174.91 345.8 48 16.4
Mexico 2,128.46 338.4 109 7.1
Pháp 1,986.26 315.8 62 11.6
Iran (OPEC) 1,741.00 276.8 74 8.6
Anh Quốc 1,709.66 271.8 61 10.1
Italy 1,639.01 260.6 60 10
Khả năng sản xuất dầu hỏa các quốc gia
Quốc gia sản xuất 103bbl/d 103bbl/d 103bbl/d 103bbl/d Tỉ lệ 2010
2006 2007 2008 2009
1 .Saudi Arabia (OPEC) 10,665 10,234 10,782 9,760 11.8%
2 .Nga 9,677 9,876 9,789 9,934 12.0%
3. Hoa Kỳ 8,331 8,481 8,514 9,141 11.1%
4 .Iran (OPEC) 4,148 4,043 4,174 4,177 5.1%
5. Trung Quốc 3,845 3,901 3,973 3,996 4.8%
6. Canada 3,288 3,358 3,350 3,294 4.0%
7. Mexico 3,707 3,501 3,185 3,001 3.6%
8. United Arab Emirates 2,945 2,948 3,046 2,795 3.4%
9. Kuwait (OPEC) 2,675 2,613 2,742 2,496 3.0%
10.Venezuela (OPEC) 2,803 2,667 2,643 2,471 3.0%
11. Norway 2,786 2,565 2,466 2,350 2.8%
12. Brazil 2,166 2,279 2,401 2,577 3.1%
13. Iraq (OPEC) 2,008 2,094 2,385 2,400 2.9%
14. Algeria (OPEC) 2,122 2,173 2,179 2,126 2.6%
15. Nigeria (OPEC) 2,443 2,352 2,169 2,211 2.7%
16. Angola (OPEC) 1,435 1,769 2,014 1,948 2.4%
17. Libya (OPEC) 1,809 1,845 1,875 1,789 2.2%
18. Anh Quốc 1,689 1,690 1,584 1,422 1.7%
19. Kazakhstan 1,388 1,445 1,429 1,540 1.9%
20. Qatar (OPEC) 1,141 1,136 1,207 1,213 1.5%
21. Indonesia 1,102 1,044 1,051 1,023 1.2%
22. Ấn Độ 854 881 884 877 1.1%
23. Azerbaijan 648 850 875 1,012 1.2%
24. Argentina 802 791 792 794 1.0%
25. Oman 743 714 761 816 1.0%
26. Malaysia 729 703 727 693 0.8%
27. Egypt 667 664 631 678 0.8%
28. Colombia 544 543 601 686 0.8%
29. Úc 552 595 586 588 0.7%
30. Ecuador (OPEC) 536 512 505 485 0.6%
31. Sudan 380 466 480 486 0.6%
32. Syria 449 446 426 400 0.5%
33. Equatorial Guinea 386 400 359 346 0.4%
34. Thailand 334 349 361 339 0.4%
35. Vietnam 362 352 314 346 0.4%
36. Yemen 377 361 300 287 0.3%
37. Denmark 344 314 289 262 0.3%
38. Gabon 237 244 248 242 0.3%
39. Nam Phi 204 199 195 192 0.2%
40. Turkmenistan No data 180 189 198 0.2%
Proton exchange membrane fuel cell
Tế bào nhiên liệu (fuel cell) được sử dụng đầu tiên trong những lĩnh vực mà phí tổn không đóng vai trò quan trọng. Tế bào nhiên liệu nhẹ và hiệu quả hơn ắc quy đồng thời đáng tin cậy và ít ồn ào hơn động cơ Diesel. Những điều này giải thích tại sao giới quân sự và ngành du hành vũ trụ quan tâm đến công nghệ này rất sớm. Một số tàu thuyền trên biển cũng dùng tế bào nhiên liệu.
Động cơ thúc đẩy cho các ứng dụng dân sự xuất phát từ nhận thức trữ lượng dầu hỏa trên Trái Đất là có hạn nhưng vẫn mong muốn tiếp tục kinh doanh xe thời kỳ sau dầu hỏa vốn đang mang về nhiều lợi nhuận.
Từ 20 năm nay nhiều hãng sản xuất xe (Mercedes-Benz, BMW, Ford, Honda, Opel) đã nghiên cứu về xe có nhiên liệu là hydro, sử dụng tế bào nhiên liệu để chuyển hóa năng lượng và dùng động cơ điện để vận hành. Kỷ thuật này đã được phát triển cho xe buýt, xe du lịch, xe tải nhẹ.Ở Hamburg (Đức) và Stuttgart (Đức) người ta đang thử nghiệm chạy xe buýt sử dụng nhiên liệu hydro trên các tuyến đường xe buýt bình thường. Từ năm 2003 hai hãng đóng tàu của Đức đã cung cấp loại tàu ngầm vận hành bằng điện được cung cấp từ máy phát điện Diesel hoặc từ một hệ thống tế bào nhiên liệu hydro.
Các tế bào nhiên liệu sử dụng khí đốt đang chuẩn bị đẩy lùi các thiết bị kết hợp phát điện và sưởi (combined heat and power plant). Ở hệ thống này khí đốt được biến đổi thành hydro đưa vào tế bào nhiên liệu.
Một số vật dụng cầm tay như điện thoại di động, máy vi tính xách tay, máy quay phim, vật liệu cắm trại hay quân sự cũng đang tiến tới ứng dụng loại nguồn cung cấp năng lượng này.
Trong các ưu điểm của tế bào nhiên liệu so với các hệ thống chuyển đổi cạnh tranh khác phải kể đến độ hiệu quả cao không phụ thuộc vào độ lớn của hệ thống. Chúng cung cấp năng suất năng lượng điện tăng từ 40% đến 70% điện, ngoài ra có thể hơn 85% khi tận dụng cả điện và nhiệt.
Ngoài ra việc vận hành tế bào nhiên liệu không phát sinh tiếng ồn và sản phẩm của phản ứng chỉ là nước và dioxide carbone (nếu sử dụng các nhiên liệu hóa thạch). Tế bào nhiên liệu giảm sự phụ thuộc vào dầu mỏ, giảm lượng dioxide carbon, một trong các khí gây ra hiệu ứng nhà kính, các oxyde sulfuric và nitrogene là các khí gây ô nhiễm môi trường đang là vấn đề lớn cho xã hội.
Các tế bào nhiên liệu không cần động cơ quay hay các bộ phận cơ học chuyển động, do đó tăng tuổi thọ và độ tin cậy.
Nhiệt dộ vận hành khác nhau của tế bào nhiên liệu cho phép dùng cùng với turbine hay những áp dụng hơi nước nóng.
Hiện nay tiếp tế cho xe cộ là vấn đề lớn nhất cho tế bào nhiên liệu vì ít đa dụng của nó. Bên Đức BMW lập ra vài trạm xăng đặc biệt để bán hydrogen độc quyền cho xe hiệu BMW.
Năng lượng gió. Hiện nay nước Anh dẫn đầu thế giới về công nghệ gió ngoài khơi với nhiều dự án đang được thực hiện và dự án trong tương lai nhiều hơn bất cứ nước nào khác trên thế giới và xếp thứ 8 thế giới về các nước sử dụng điện gió nhằm cân bằng lượng carbon vào năm 2030 bằng cách nhấn mạnh tầm quan trọng của điện gió.
Nhiên liệu sinh học
Báo cáo làm giảm hoặc không thải carbon của Anh mới công bố gần đây phác thảo con đường chuyển đổi có sự cân bằng carbon vào năm 2030. Báo cáo nhấn mạnh vai trò chủ đạo của công nghệ gió để giảm phát thải carbon của Anh. Theo số liệu báo cáo của Cơ quan Năng lượng quốc tế (International Energy Agency), ngoài dẫn đầu thế giới về công nghệ gió, Anh xếp thứ 8 trong số các nước sử dụng năng lượng gió. Dẫn đầu là Hoa Kỳ, thứ 2 là Đức, thứ 3 Tây Ban Nha và Trung Quốc, xếp thứ 4 là Ấn Độ, thứ 5 là Ý, cao hơn Pháp 1 bậc, Đan Mạch và Bồ Đào Nha xếp vị trí thứ 9 và 10. Bên tỉnh bang Québec Canada người ta cũng đã lên kế hoạch thiết lập windmill để cung cấp điện cho những làng tương đối nhỏ với lưu lượng gió đều quanh năm. Vì mùa đông Canada rất khắc nghiệt cho nên điện lực vẫn là nguồn năng lượng bổ túc khi cần sưởi để sống sót qua mùa đông…
Khoảng đầu năm 2000 giá 1 gallon xăng thường là 1.27$US. Mười năm sau trở lại California thì giá xăng tăng gấp 3 lần tức khoảng 3.73$US. Lúc ấy trên xa lộ Cali hàng hàng lớp lớp xe SUV to tướng chạy đầy dẫy trên xa lộ vì xăng còn rẻ và rất an toàn. Cũng những nơi nầy giờ đây bị thay thế bởi những xe nhỏ hơn chạy bằng dầu cặn diesel hay hybrid vì giá cả xăng quá đắt. Nhật bản luôn đi đầu về việc cải tiến kỹ thuật để chế ra xe nhẹ và nhỏ hơn, ít tiêu thụ xăng hơn, v.v.v… xe hybrid điện-xăng. Trong khi đó khoa học gia Âu châu thử nghiệm và ứng dụng xe chạy diesel hay biodiesel, hơn nữa LPG (liquidified processed gas) và fuel cells. Hiện nay có nhiều thành phố lớn như Paris, Montreal, New-York người ta thử nghiệm xe bus công cộng chạy bằng biodiesel và biofuel bằng dầu bắp và dầu soya, v.v.v…
Nhiên liệu sinh học (tiếng Anh: Biofuels, tiếng Pháp: biocarburant) là loại nhiên liệu được hình thành từ các hợp chất có nguồn gốc động thực vật (sinh học) như nhiên liệu chế xuất từ chất béo của động thực vật (mỡ động vật, dầu dừa, dầu bắp, soya...), ngũ cốc (lúa mì, ngô, đậu tương...), chất thải trong nông nghiệp (rơm rạ, phân, ...), sản phẩm thải ra từ công nghiệp (mùn cưa, sản phẩm gỗ thải...),...
Nhiên liệu sinh học có thể được phân loại thành các nhóm chính như sau:
Diesel sinh học (Biodiesel) là một loại nhiên liệu lỏng có tính năng tương tự và có thể sử dụng thay thế cho loại dầu diesel truyền thống. Biodiesel được điều chế bằng cách dẫn xuất từ một số loại dầu mỡ sinh học (dầu thực vật, mỡ động vật), thường được thực hiện thông qua quá trình transester hóa bằng cách cho phản ứng với các loại rượu phổ biến nhất là methanol.
Xăng sinh học (Biogasoline) là một loại nhiên liệu lỏng, trong đó có sử dụng ethanol như là một loại phụ gia nhiên liệu pha trộn vào xăng thay phụ gia chì. Ethanol được chế biến thông qua quá trình lên men các sản phẩm hữu cơ như tinh bột, cellulose, lignocellulose. Ethanol được pha chế với tỷ lệ thích hợp với xăng tạo thành xăng sinh học có thể thay thế hoàn toàn cho loại xăng sử dụng phụ gia chì truyền thống.
Gas sinh học (Biogas) là một loại khí hữu cơ gồm Methane và các đồng đẳng khác. Biogas được tạo ra sau quá trình ủ lên men các sinh khối hữu cơ phế thải nông nghiệp, chủ yếu là cellulose, tạo thành sản phẩm ở dạng khí. Biogas có thể dùng làm nhiên liệu khí thay cho sản phẩm khí gas từ sản phẩm dầu mỏ.
Trước kia, nhiên liệu sinh học hoàn toàn không được chú trọng. Hầu như đây chỉ là một loại nhiên liệu thay thế phụ, tận dụng ở quy mô nhỏ. Tuy nhiên, sau khi xuất hiện tình trạng khủng hoảng nhiên liệu ở quy mô toàn cầu cũng như ý thức bảo vệ môi trường lên cao, nhiên liệu sinh học bắt đầu được chú ý phát triển ở quy mô lớn hơn do có nhiều ưu điểm nổi bật so với các loại nhiên liệu truyền thống (dầu khí, than đá...)
Không làm hại môi trường: chúng có nguồn gốc từ thực vật, mà thực vật trong quá trình sinh trưởng (quang hợp) lại sử dụng dioxide carbone CO2 (là khí gây hiệu ứng nhà kính - một hiệu ứng vật lý hâm nóng Trái Đất) nên được xem như không góp phần làm trái đất nóng lên.
Nguồn nhiên liệu tái sinh (renewable): các nhiên liệu này lấy từ hoạt động sản xuất nông nghiệp và có thể tái sinh. Chúng giúp giảm sự lệ thuộc vào nguồn tài nguyên nhiên liệu không tái sinh truyền thống.
Việc sản xuất cồn sinh học từ các nguồn tinh bột hoặc các cây thực phẩm được cho là không bền vững do ảnh hưởng tới an ninh lương thực. Khả năng sản xuất với quy mô lớn cũng còn kém do nguồn cung cấp không ổn định vì phụ thuộc vào thời tiết và nông nghiệp. Bên cạnh đó, giá thành sản xuất nhiên liệu sinh học vẫn cao hơn nhiều so với nhiên liệu truyền thống từ đó việc ứng dụng và sử dụng nhiên liệu sinh học vào đời sống chưa thể phổ biến rộng.
Diesel sinh học (Biodiesel) là loại nhiên liệu có những tính chất tương đương với dầu diesel tự nhiên nhưng không phải được sản xuất từ dầu mỏ mà từ dầu thực vật hay mỡ động vật. Diesel sinh học nói riêng hay nhiên liệu sinh học nói chung đều là loại năng lượng tái tạo và về phương diện hoá học thì biodiesel là methyl este (hay ethyl ester) của những axit béo trong dầu hay mỡ khi được ester hoá bởi các ancol methanol hoặc ethanol.[6]
Biodiesel là một chất lỏng, có màu giữa vàng hay nâu tối phụ thuộc vào nguyên liệu để chế biến. Methyl ester điển hình có điểm bốc cháy khoảng ~1,500C (3000 F), tỷ trọng thấp hơn nước (d= ~0,88g/cm3), có độ nhớt tương tự diesel từ dầu mỏ. Nhiều nước trên thế giới dùng chữ B với ý nghĩa là biodiesel, chữ BA hay E để cho biết hoá hợp với ethanol. Ví dụ: nhiên liệu chứa 20% biodiesel được ký hiệu là B20, biodiesel tinh khiết là loại B100. Biodiesel có thể sản xuất từ các loại dầu khác nhau như: dầu thực vật, mỡ động vật hay từ dầu của tảo, hoặc cả dầu mỡ phế thải sau khi đã được làm sạch.
Dầu dùng để tạo ra biodiesel có thể là dầu ăn (straight vegetable oil - SVO) hoặc dầu thực vật phế thải (waste vegetable oil - WVO). Dầu phế thải được sử dụng sau khi đã làm sạch, lọc, loại bỏ chất bẩn, trung hoà các acid béo tự do. Từ đó người ta pha methanol hoặc ethanol vào chất béo (từ dầu thực vật hay mỡ động vật) và dùng xúc tác là những kiềm mạnh (NaOH hay KOH) hoặc Natrisilicat ở áp suất thông thường và nhiệt độ phù hợp. Liên kết ester của glyceryn với acid béo trong dầu mỡ bị phá huỷ, các acid béo sẽ được ester hoá với methanol hoặc ethanol còn glycerine được tách ra. Bên cạnh biodiesel người ta còn thu được glycerine dùng cho các ngành công nghiệp khác. Dầu RME: methyl ester của cây cải dầu (Brassica napus) theo DIN EN –14214 cũng có giá trị toàn Châu Âu từ 2004, sau đó Mỹ, Canada cũng áp dụng tiêu chuẩn này... Cơ sở công nghệ để xác định được một sản phẩm phù hợp với tiêu chuẩn quy định bằng sắc ký khí (gas chromatography) đồng thời kiểm tra một số hợp chất quan trọng có trong dầu. Và sau đó người ta chấp nhận dầu đạt tiêu chuẩn chất lượng với độ độc LD50 là 50mL/ kg.
Những nghiên cứu sử dụng dầu hướng dương (sunflower, tournesol) để tạo ra nhiên liệu diesel tiêu chuẩn đã được thực hiện tại Nam Phi từ năm 1979 và năm 1983, quy trình sản xuất đã được hoàn thiện. Một công ty của Áo (Gaskoks) đã sử dụng những thành quả đạt đươc từ Nam Phi, lần đầu tiên, vào tháng 11/1987, nhà máy pilot thực vật biodiesel với công suất 30 000 tấn/năm được xây dựng, đến năm 1989, cho ra sản phẩm (Helen Buckland, Ed Matthew -2005). Trong suốt những năm 90 của thế kỷ 20, nhiều nước Châu Âu như Tiệp khắc, Đức, Thuỵ điển, Pháp đã có nhiều cơ sở sản xuất biodiesel từ dầu hạt cải dầu để pha trộn vào dầu diesel tới 30% cho các phương tiện vận tải. Các hãng ôtô nổi tiếng như Renault, Peugeot và các động cơ của các phương tiện vận chuyển hàng hoá khác sử dụng biodiesel tới 50%. Năm 1998, học viện Biofuels của Áo đã thực hiện các dự án Biodiesel với 21 quốc gia và hiện nay đã có nhiều trạm Biodiesel ở Châu Âu được xây dựng để cung cấp cho người sử dụng.
Tại Mỹ, năm 2005, tiểu bang Minnesota đã trở thành tiểu bang đầu tiên ở Mỹ được uỷ quyền bán toàn bộ nhiên liệu diesel chứa biodiesel. Hiện nay ở trên thế giới đã có những nước dùng tới 100% biodiesel chạy ôtô, và các phương tiện vận tải (Knothe, G - 2001).
Biodiesel cũng có thể dùng làm nhiên liệu đốt trong gia đình, tại Anh người ta cho rằng Biodiesel sẽ là nhiên liệu đốt cho tương lai (Errol Kiong - 2007). Kết quả này đã được đưa ra từ các thí nghiệm do Andrew J.Robertson thực hiện khi dùng biodiesel để đun nấu. Trong khi đó, ở triển lãm Biodiesel tại Anh (2006), Andrew J.Robertson đã cho ra đời quyển sách kỹ thuật, trong đó tác giả cho biết rằng, sản phẩm B 20 biodiesel sẽ là làm giảm CO2 thải ra đến 1.5 triệu tấn/năm và chỉ cần khoảng 330,000ha đất trồng trọt cho việc trồng cây có dầu để sản xuất biodiesel làm dầu đốt. Theo ước tính của Cục Thông tin Năng lượng và Bộ Năng lượng Mỹ, để đáp ứng nhiên liệu diesel và dầu đốt ở gia đình, ước tính, nước Mỹ phải sản xuất khoảng 24 tỷ pounds (11 tỷ tấn) hoặc 3 tỷ gallon (0.011km3) dầu thực vật và 12 tỷ pounds (5.3 tỷ tấn) nhiên liệu từ mỡ động vật (Van Gerpen, 2004). Theo Sperbeck, Jack. (Đại học Minnesota- 2001, 2007) - sản xuất biodiesel toàn cầu đang vươn tới mục tiêu đạt khoảng 85% biodiesel được sử dụng trong các phương tiện vận tải. Và, điều đó sẽ mang lại nhiều lợi nhuận cho các nông hộ nghèo từ việc tạo ra nguyên liệu cho sản xuất biodiesel, đặc biệt là các nông hộ trồng thầu dầu.
Tại các nước Châu Âu, cây cải dầu (Brassica napus) với hàm lượng dầu cao (40% đến 50%) được xem là cây thích hợp cho việc sử dụng làm nguyên liệu sản xuất biodiesel. Dầu được ép ra từ hạt cải dầu, phần còn lại dùng làm thức ăn cho gia súc. Trong một phản ứng giữa dầu cải và methanol có sự hiện diện của chất xúc tác, methyl ester của axit béo được tạo thành và thu lại glyceryn. Năm 2006, ở Đức trồng 1.2 triệu ha cải dầu và sản xuất được khoảng 2 triệu tấn. Trong tương lai sẽ còn có nhiên liệu sinh khối lỏng (liquid biomass) thay vì dầu thực vật, lúc đó sẽ sử dụng toàn bộ khối lượng của cây như là nguồn cung cấp năng lượng. Những thử nghiệm đầu tiên với nhiên liệu sinh tổng hợp này đã được tiến hành từ tháng 4/2003 ở Đức. Loại nhiên liệu này được sản xuất từ gỗ và các loại sinh khối khác, mà người ta gọi là Sundiesel. Ngoài ra, cũng còn phải nhắc đến các lựa chọn khác thích hợp cho diesel sinh học như có thể sử dụng nhiên liệu dầu thực vật trực tiếp không cần phải chuyển đổi este. Tùy theo loại động cơ mà phải thay đổi một số thông số cho động cơ Diesel để điều chỉnh các tính chất vật lý khác đi cho thích ứng.
Hiện nay nhiều nước đã và dang sử dụng dầu cây mè (Jatropha oil ). Tại Châu Á, Ấn Độ là nước chú ý nhiều nhất đến dầu nhiên liệu biodiesel, sau đó là Indonesia, Phillipine, Malaysia... Riêng Ấn Độ, giống Jatropha curcas và Jatropha podagrica là nguồn để lấy dầu quan trọng. Họ đã có mục tiêu chiến lược tới năm 2012 cho hầu hết các bang về sản xuất biodiesel để độc lập tự chủ về năng lượng nhằm giảm bớt sử dụng than đá và dầu hoả. Trong chính sách năng lượng, họ chú trọng trồng nhiều Jatropha, đã giải quyết công ăn việc làm cho nông dân nghèo (Centre For Jatropha Promotion - 2006).
Việt Nam đang gặp những khó khăn về nhiên liệu. Giá dầu và khí đốt tăng liên tục. Ngoài các sản phẩm dầu mỏ thì chưa có một nghiên cứu nào về biodiesel. So với các nước, bây giờ Việt Nam nghĩ đến nhiên liệu sinh học thì hơi muộn. Nghệ An cũng có nhiều loại cây lấy dầu. Riêng cây thầu dầu mọc hoang, rải rác ở nhiều nơi, cũng có nơi trồng bờ rào nhưng chẳng mấy người quan tâm. Trong giai đoạn khan hiếm nhiên liệu như hiện nay, các cơ quan Tỉnh, Thành cần có kế hoạch cho điều tra, tìm kiếm loài cây thực vật có hàm lượng dầu cao để trồng, bởi nó dễ trồng và đất hoang hoá có thể phủ xanh bằng cây này vừa thu dầu cho sản xuất biodesel vừa góp phần làm sạch môi trường không khí nhờ khả năng quang hợp mạnh của chúng. Sử dụng nguyên liệu cung cấp cho chế biến biodiesel chính là lợi dụng khả năng quang hợp của thực vật đã biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng hoá học - một dạng năng lượng sạch. Sự tích luỹ năng lượng trong các liên kết hoá học là kết quả của việc đồng hoá carbon dioxide tạo ra hydrat carbon rồi từ đó tạo ra chất béo nhờ xúc tác của các enzim đặc hiệu. Bên cạnh đó, cũng như các loài cây xanh khác, khi trồng nhiều những cây lấy dầu, nó còn góp phần quan trọng trong việc làm giảm khí nhà kính (greenhouse gases).
Đường hầm năng lượng Mặt trời (Solar Tunnel) đầu tiên của châu Âu đã được chính thức khai thông tại Bỉ, với mục tiêu cung cấp năng lượng sạch cho các xe lửa nối liền châu lục này. Đến đầu tuần này, những chuyến xe lửa tốc độ cao xuyên quốc gia nối liền Paris và Amsterdam đã trở thành xe lửa đầu tiên tại châu Âu sử dụng năng lượng Mặt trời.
Khi chui qua Solar Tunnel, hệ thống điện trên các xe lửa sẽ tự động chuyển sang sử dụng năng lượng Mặt trời bên trong đường hầm, giúp giảm nhiên liệu và chi phí giao thông, AFP dẫn lời giám đốc Steven De Tollenaere của công ty chịu trách nhiệm dự án Enfinity.
Với chi phí xây dựng 15.6 triệu euro, Solar Tunnel có chiều dài 3.6 km, chạy qua Antwerp ở miền bắc Bỉ. Tổng cộng có đến 16,000 bảng điện Mặt trời đã được sử dụng để bao phủ diện tích 50,000m2 của đường hầm, gấp 8 lần sân bóng đá.
Theo công suất thiết kế, các bảng năng lượng sẽ sản xuất 3,300 megawatt/giờ điện năng, tương đương với lượng điện tiêu thụ trung bình của gần 1,000 hộ gia đình. Hãng chuyên về năng lượng thay thế Enfinity cam đoan Solar Tunnel sẽ giúp loại bỏ được 2,400 tấn CO2 mỗi năm, nhưng vẫn đủ năng lượng để cung cấp cho 4,000 chuyến xe lửa/năm. Trong khi đó, tại Ý, Liên minh châu Âu đang tài trợ cho một dự án chế tạo xe lửa gắn bảng điện Mặt trời trên nóc các toa, với mục tiêu cung cấp năng lượng cho hệ thống điều hòa của tàu. Còn tại Pháp, giới hữu trách đang nghiên cứu công nghệ tương tự để cung cấp năng lượng cho hệ thống chiếu sáng và điều hòa trên tàu ở vùng Poitou Charentes.[7]
Xe chạy điện. Trong những năm 1960 và 1970, sự quan ngại về môi trường đã thúc đẩy một vài nghiên cứu về xe điện. Tuy nhiên, mặc dù có những tiến bộ trong kỹ thuật chế tạo ắc quy và điện tử công suất nhưng hiệu suất và phạm vi hoạt động vẫn là một cản trở lớn. Kỷ nguyên xe điện hiện đại lên đến đỉnh điểm là trong thập niên 80 và những năm đầu thập niên 90 với sự ra mắt của một vài xe của các hãng như GM với chiếc EV1 và PSA với chiếc 106 Electric. Mặc dù những xe điện này đại diện cho thành tựu cao nhất, đặc biệt là khi nó so sánh với những chiếc trước đó nhưng rõ ràng là trong những năm đầu thập niên 90, những xe điện không thể cạnh tranh được với những xe chạy xăng về phạm vi hoạt động. Một lý do nữa đó là năng lượng của ắc quy được chứa trong các điện cực bằng kim loại, nó nặng hơn động cơ xăng có cùng công suất. Công nghiệp ô tô đã từ bỏ xe điện để mở đường cho sự nghiên cứu xe lai điện hybrid. Một vài năm phát triển đã có những dây chuyền sản xuất hàng loạt mà xe điện trước đây chưa hề có.
Trong tình hình phát triển của xe điện như vậy, công nghệ ắc quy là yếu kém lớn nhất đã ngăn cản con đường tiến vào thị trường của xe điện. Sự đầu tư và cố gắng to lớn đã được đưa vào nghiên cứu ắc quy với mục đích nhằm cải thiện hiệu suất để phù hợp với yêu cầu của xe điện. Nhưng thật không may, quá trình phát triển này gặp quá nhiều giới hạn. Tính năng hoạt động không đáp ứng kịp yêu cầu, đặc biệt là năng lượng điện dự trữ trên một đơn vị khối lượng và thể tích. Nguồn năng lượng điện dự trữ hạn hẹp này của ắc quy cho phép xe điện chỉ có thể có một vài ứng dụng đặc biệt, chẳng hạn như tại sân bay, nhà ga xe lửa, trên các tuyến đường phân phối thư cũng như trên các xe golf…Thực tế, những nghiên cứu cơ bản cho thấy rằng xe điện sẽ không bao giờ có thể thách thức được xe chạy bằng nhiên liệu lỏng thậm chí với nguồn năng lượng ắc quy khả quan. Vì thế, những năm gần đây, nghiên cứu về công nghệ ô tô tiên tiến đã quay sang xe xăng điện hybrid cũng như là xe dùng pin nhiên liệu.[8]
Kết luận…
Nhiên liệu mang rất nhiều tiện nghi vật chất cho nhân loại – máy bay, xe lửa, xe du lịch, xe cộ di chuyển, máy lạnh máy sưởi, electronic games, máy vi tính, lò cơm điện, TV, hồ bơi, nhà cửa tiện nghi,v.v.v….
Đời sống hàng ngày của chúng ta phụ thuộc quá nhiều vào nhiên liệu như điện và dầu hỏa. Trong vòng 30 đến 50 năm nữa thì nguồn nhiên liệu dầu hỏa sẽ cạn kiệt với đà khai thác như hiện nay. Trở lại khai thác than đá để phát ra điện sẽ gặp nhiều phiền phức hơn là cái lợi nó mang đến vì áp lực nhân loại về ô nhiễm môi trường nặng nề. Dùng năng lượng gió với công trình qui mô sẽ có nhiều triển vọng khái thác trong tương lai, nhưng kế hoạch này cũng có giới hạn về công suất. Hiện nay năng lượng gió phát thành điện được dùng vào nông nghiệp hay cung cấp cho những làng nhỏ, nông trại, v.v…
Nhà cửa và hồ bơi có thể được sưởi bằng nhiên liệu mặt trời một khi công nghệ này được thịnh hành để giá thành trở nên affordable hơn. Tuy nhiên nguồn điện vẫn là nhiên liệu chính và bổ túc vì sự sống còn khi thời tiết cai nghiệt đến với dân cư bắc cực như chúng ta.
Vấn đề di chuyển như nhiên liệu cho xe hơi, xe bus, xe lửa và máy bay:
1. Hiện thời theo được biết chưa có nhiên liệu thay thế cho xăng để chạy máy bay ngoại trừ một vài thí nghiệm về việc sử dụng nhiên liệu mặt trời cho máy bay không người lái.
2. Di chuyển công cộng bằng bus có nhiều tiến triển hiện nay ở một vài thành phố lớn, người ta đang cho thí nghiệm xe bus chạy bằng dầu sinh học biodiesel, ethanol, LPG (liquidified processed gas), etc…
3. Xe cộ di chuyển trong thành phố. Nhiều hiệu xe Nhật đã tung ra thị trường những loại xe với kỹ thuật mới như xe hybrid Toyota Prius, Honda Insight, Nissan Altima, Lexus 450H, Ford Fusion H, v.v.v…Giá thành một chiếc xe hybrid vẫn còn đắt hơn xe chạy xăng khoảng 5 000 đô và có vài vấn đề nhỏ như công xuất yếu mà người lái xe bắt buộc phải thay đổi thói quen khi chuyển qua xe hybrid, việc sưởi ấm còn yếu vào mùa đông, bảo trì xe hơi mắt hơn xe xăng, v.v….Loại hybrid đời thứ nhất hiện nay chưa thuyết phục được nhiều dân tiêu thụ cho lắm mặc dù Bắc Mỹ cho trợ cấp để khuyến khích người tiêu thụ chuyển qua hybrid.
4. Âu châu và nhất là Đức cho ra nhiều loại xe chạy bằng dầu cặn theo tiêu chuẩn Europe nhưng chưa được thông dụng bên Bắc Mỹ vì tiêu chuẩn phẩm chất thấp của dầu diesel sản xuất nơi đây. Lợi điểm của xe chạy dầu cặn diesel là ít uống xăng nhưng giá dầu lại đắt hơn xăng vì các chính phủ đánh thuế nặng dầu diesel với mục đích làm giảm ô nhiễm môi sinh do diesel gây nên. Giá thành của xe chạy diesel cũng đắt hơn khoảng 5,000đô so với xe chạy xăng. Ngược lại xe chạy diesel cần rất ít bảo trì thường niên…
5. Một vài hiệu xe đang sắp tung ra thị trường những loại xe điện 100% như Chevrolet Voigt và Toyota Prius thế hệ 2. Phải đợi đến năm 2012 thì những loại xe này sẽ chính thức đưa vào thị trường tiêu thụ. Có nhiều lợi điểm của xe điện 100% như không gây ô nhiễm (0% emission), không tiếng động và bảo trì ở mức tối thiểu. Ngược lại xe điện chỉ chạy được tối đa 120 km và phải được sạt lại vài tiếng sau đó mới tiếp tục chạy được. Bình ắc-quy trữ điện có giới hạn về đời sống vì khi thay battery sẽ rất đắt. Hiện nay có rất nhiều nghiên cứu về bình battery thế hệ mới, làm sao để bình trữ điện lâu hơn và sống lâu hơn. Giá cả theo được biết cũng sẽ đắt hơn xe chạy xăng khoảng 5,000 đô. Cũng như tất cả kỹ thuật khác khi mới phát hiện phải mất hơn 10 năm nữa thì kỹ thuật xe điện 100% mới được hoàn toàn.
6. Xe cộ ở bắc Mỹ này theo thống kê sống sót khoảng 10 năm. Người tiêu thụ thông thường làm một bài tính nhẫm khi chọn mua một kỹ thuật mới với giá thành 5,000 đô đắt hơn xe chạy xăng. Họ phải so sánh cái lợi mà kỹ thuật mới đem lại như ít uống xăng hơn, giá bảo trì hàng năm, thỏa mãn nhu cầu cá nhân như đi xa lộ nhiều hơn trong thành phố hay ngược lại, xe thoải mái comfortable khi di chuyển đường xa, v.v... Chính vì những lý do ấy người tiêu thụ còn rất do dự mỗi khi quyết định mua một kỹ thuật mới vừa được đưa vào thị trường. Vì thế các hãng xe đang có phong trào đẩy mạnh những kế hoạch marketing để khuyến khích người tiêu thụ mua xe điện, xe hybrid hay diesel, ethanol, v.v…..
Mỗi công dân của bất cứ quốc gia nào trên thế giới đều góp phần vào việc tiêu thụ nhiên liệu thế giới. Nếu mỗi người trong chúng ta ý thức được trách nhiệm của mình sẽ tìm ra cách sử dụng ít năng lượng lại thì đó là một cố gắng lớn lao giúp làm giảm ô nhiễm môi sinh vì các nhà máy lọc dầu, các nhà máy sản xuất điện hơn lúc nào hết phải chạy 24/24 và 365 ngày/năm vẫn mà không đủ đáp ứng nhu cầu nhân loại.
Nếu mỗi công dân chịu khó làm những việc sau đây thì họ không những tiết kiệm được tiền mà còn góp phần lớn vào việc sống còn của nhân loại vì hậu quả của ô nhiễm môi trường và sự hâm nóng toàn cầu:
1. Thay bóng đèn loại “high efficiency” hay “low energy consumption bulb” trong nhà. Ngân sách tiêu thụ điện về ánh sáng sẽ giảm ¾.
2. Thay programmable thermostat hay smart thermostat để giảm sưởi hay máy lạnh khi ta vắng nhà.
3. Thay nồi nước nóng “high efficiency” hay nồi nhỏ hơn.
4. Dùng phương tiện công cộng như bus hay carpooling với đồng nghiệp ở gần mình khi đi làm hay đi du lịch. Chi phí di chuyển sẽ giảm đi một nữa.
5. Đa số chúng ta mua xe to, tiện nghi vì sỹ diện không muốn thua người khác. Với một hành vi có trách nhiệm chúng ta nên mua xe nhỏ hơn, nếu có thể dùng ít xăng vừa đở tốn kém vừa góp phần bảo vệ môi trường giúp nhiên liệu có thể kéo dài hơn 50 năm nữa.
6. Dùng xe đạp hoặc đi bộ, nếu có thể. Vừa tốt cho sức khỏe vừa đở tốn kém…
Các nhà khoa học trên thế giới cũng không ngừng tìm tòi những nguồn nhiên liệu mới, cải tiến kỹ thuật và sản xuất xe tiện nghi hơn cho đời sống, máy vi tính hoàn hảo hơn. Và tất cả đều dành cho người tiêu thụ. Vài nước có thiện chí luôn tìm cách là giảm mức tiêu thụ nhiên liệu và tranh đấu bảo vệ ô nhiễm môi sinh bằng nhiều biện pháp thích hợp cho từng quốc gia. Nước Anh đánh thuế rất đắt cho người dùng xe SUV, các biệt thự lớn bên Âu châu được trang bị mắt thần để tự động tắt đèn khi không có bóng người, v.v…Bên Canada thuế biển xe dựa vào trọng lượng của xe. Xa lộ California có đường dành riêng cho xe có trên 2 người (carpooling), v.v.v…
Chính phủ đưa ra nhiều biện pháp để làm giảm sự tiêu thụ nhiên liệu và làm giảm ô nhiễm môi sinh chưa đủ nếu không có mỗi người dân tiếp tay.
Hay người ta thường nói:”một cây làm chẳng nên non, ba cây chụm lại nên hòn núi cao” hay “Union fait la force” trong tiếng Pháp….
PhucNguyen
[1] Alberta’s Oil Sands Opportunity Balance & Environmental Challenges and Progress in Canada’s Oil Sands - CAPP (Canadian Association of Petroleum Producers)
[2] http://hoahocngaynay.com/vi/hoa-hoc-hien-dai/nhien-lieu-sinh-hoc.html
[3] http://www.hoahocngaynay.com/vi/nghien-cuu-giang-day/bai-nghien-cuu/178-nang-luong-hat-nhan.html
[4] Oil Sand rivals cast off mistrust – by Jennifer A. Dlouhy – HEARST NEWSPAPER
[5] Thời Mới – trang 6 ngày 27.08.2011
[6] http://www.hoahocngaynay.com/vi/nghien-cuu-giang-day/bai-nghien-cuu/320-diesel-sinh-hoc-va-trien-vong-phat-trien.html
[7] http://khoahoc.hoahocngaynay.com/baiviet/3788
[8] Mehrdad Ehsani, Yimin Gao, Sebastien E. Gay, Ali Emadi: Modern Electric, Hybrid Electric, and Fuel Cell Vehicles: Fundamentals, Theory, and Design
[9] The Montreal Gazette – Leystone oilsands pipeline gets crucial boost from State Department, edition Saturday August 27, 2011
Phucnguyen