Đang tải... (xem toàn văn)
Nhiên liệu thay thế viễn cảnh của công nghệ 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 [...]... 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... 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... 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... 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. .. 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... 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. .. 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. .. 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. .. 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... 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 . 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. 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
