Công nghệ xanh và năng lượng sạch hạt nhân, địa nhiệt, fuel cell

Trường Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh  Bài Tập Lớn Môn Môi Trường Và Con Người Đề Tài: CÔNG NGHỆ XANH VÀ NĂNG LƯỢNG SẠCH HẠT NHÂN, ĐỊA NHIỆT, FUEL CELL Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh Các thành viên nhóm: Lê Quốc Trí Trương Quốc Dũng Phạm Võ Trọng Ân Tăng Kiến An Phạm Đăng Khoa Hồ Thanh Lâm Nguyễn Tuấn Anh Lê Đức Toàn G1003578 51100649 51200154 51200024 81201717 81201835 81200095 81203913 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỤC LỤC I Công nghệ xanh lượng sạch: Công nghệ xanh: 2 Năng lượng sạch: II Ứng dụng cộng nghệ xanh lượng sạch: Tế bào nhiên liệu (fuel cell): a) Định nghĩa: b) Cấu tạo c) Nguyên lý hoạt động: .4 d) Phân loại: e) Ứng dụng: f) Vấn đề môi trường: Năng lượng địa nhiệt: a) Khái niệm địa nhiệt năng: b) Tác động môi trường: .12 c) Kinh tế: 12 d) Triển vọng khai thác sử dụng điện địa nhiệt Việt Nam: .13 Năng lượng hạt nhân: 14 a) Khai thác: 14 b) Sử dụng tái sử dụng: 14 c) Tác động môi trường: 15 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com I Công nghệ xanh lượng sạch: 1) Công nghệ xanh: Công nghệ xanh khái niệm người trước nguy nhiễm tồn cầu Đây nỗi ưu tư lớn nhà làm khoa học chân nhằm mục đích cổ suý việc tạo dựng tiêu dùng lượng qua chiều hướng phát thải phế thải khơng độc hại hay độc hại hạn chế vấn nạn hâm nóng tồn cầu Từ suy nghĩ đó, họ ln ln nghĩ đến phương cách, quy trình mới, sáng tạo cải tiến công nghệ cũ trở thành công nghệ xanh để bảo vệ môi trường chung cho giới Mục tiêu chiều hướng giải vần đề qua khái niệm công nghệ xanh gồm nhiều lãnh vực liệt kê sau: - Phát triển bền vững công nghệ thân thiện với môi trường (friendly), không làm tổn hại đền nguồn tài nguyên thiên nhiên hay ảnh hưởng nguy hại đến hệ tương lai - Tạo dựng chu trình kín sản xuất, nghĩa phế phẩm quy trình nguyên liệu quy trình sản xuất khác - Giảm thiểu tối đa phế thải độc hại tăng cường khả tái tạo sản phẩm cũ thành nguyên liệu - Trong nông nghiệp, sáng tạo công nghệ thay sư dụng phân bón hố chất - Một lãnh vực quan trọng cần phải nêu lãnh vực lượng Công nghệ xanh đòi hỏi cần phải sử dụng lượng hợp lý giảm thiểu hầu bảo vệ mội trường thiên nhiên - Hóa học xanh yếu tố quan trọng góp phần vào việc giải cơng nghệ xanh 2) Năng lượng sạch: Là nguồn lượng chất thải có chất thải khơng gây ô nhiễm bầu không khí ô nhiễm nguồn nước không ảnh hưởng tới môi trường sống người hệ sinh thái Ví dụ điện, gió, lượng mặt trời nguồn lượng II Ứng dụng cộng nghệ xanh lượng sạch: 1) Tế bào nhiên liệu (fuel cell): LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com a Định nghĩa: Các tế bào nhiên liệu (tiếng Anh: fuel cell), hay gọi "pin nhiên liệu", biến đổi lượng hóa họccủa nhiên liệu, thí dụ hiđrơ, trực tiếp thành lượng điện Không giống pin ắc quy, tế bào nhiên liệu không bị điện khơng có khả tích điện Tế bào nhiên liệu hoạt động liên tục nhiên liệu (hiđrô) chất ơxi hóa (ơxy) đưa từ ngồi vào Pin nhiên liệu loại thiết bị lượng có mức thải ô nhiễm gần "bằng 0", thân thiện với mơi trường nhiên giá thành khơng nhỏ  * Lịch sử Năm 1839 nhà khoa học tự nhiên người xứ Wales Sir William Robert Grove chế tạo mơ hình thực nghiệm tế bào nhiên liệu, bao gồm hai điện cựcplatin bao trùm hai ống hình trụ thủy tinh, ống chứa hiđrô ống chứa ôxy Hai điện cực nhúng axít sulfuric lỗng chất điện phân tạo thành dịng điện chiều Vì việc chế tạo hệ thống tế bào nhiên liệu phức tạp giá thành đắt, công nghệ dừng lại thập niên 1950  Thời gian ngành du hành vũ trụ kỹ thuật quân cần dùng nguồn lượng nhỏ gọn có suất cao Các tàu du hành vũ trụ tàu ngầm cần dùng lượng điện không thông qua động đốt NASA định dùng cách sản xuất điện trực tiếp phương pháp hóa học thơng qua tế bào nhiên liệu chương trình du hành vũ trụ Gemini Apollo Các tế bào nhiên liệu sử dụng chương trình Gemini NASA phát triển vào năm 1965 Với công suất khoảng kW tế bào nhiên liệu cung cấp đồng thời điện vànước uống cho phi hành gia vũ trụ Các tế bào nhiên liệu chương trình Gemini dài 60 cm có đường kính 20 cm  Cơng việc nghiên cứu công nghệ tế bào nhiên liệu bị ngưng đến thập niên 50 kỷ 20 mà tiếp tục phát triển để hoàn thiện  Nhờ chế tạo màng (membrane) có hiệu cao vật liệu có khả chống ăn mịn hóa học tốt nhờ vào cơng tìm kiếm nguồn lượng thân thiện mơi trường cho tương lai tế bào nhiên liệu phát triển mạnh vào đầu thập niên 1990 Thơng qua việc sử dụng tế bào nhiên liệu dành cho mục đích dân trở thành thực Ngày khả sử dụng trải dài từ vận hành ô tô, sưởi nhà qua nhà máy phát điện có cơng suất 100 kW ứng dụng bé nhỏ điện thoại di động máy vi tính xách tay LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com b Cấu tạo: Một tế bào nhiên liệu có cấu tạo đơn giản bao gồm ba lớp nằm Lớp thứ điện cực nhiên liệu (cực dương), lớp thứ hai chất điện phân dẫn ion lớp thứ ba điện cực khí ơxy (cực âm) Hai điện cực làm chất dẫn điện (kim loại, than chì, ) Chất điện phân dùng nhiều chất khác tùy thuộc vào loại tế bào nhiên liệu, có loại thể rắn, có loại thể lỏng có cấu trúc màng Vì tế bào riêng lẻ tạo điện thấp tùy theo điện cần dùng nhiều tế bào riêng lẻ nối vào nhau, tức chồng lên Người ta thường gọi lớp chồng lên stack Ngoài ra, hệ thống đầy đủ cần có thiết bị phụ trợ máy nén, máy bơm, để cung cấp khí đầu vào, máy trao đổi nhiệt, hệ thống kiểm tra yêu cầu, chắn vận hành máy, hệ thống dự trữ điều chế nhiên liệu c Nguyên lý hoạt động: Về phương diện hóa học tế bào nhiên liệu phản ứng ngược lại điện phân Trong q trình điện phân nước bị tách thành khí hiđrơ khí ơxy nhờ vào lượng điện Tế bào lượng lấy hai chất biến đổi chúng thành nước Qua đó, lý thuyết, phần lượng điện đưa vào giải phóng thật thất qua q trình hóa học vật lý lượng thu Các loại tế bào nhiên liệu chung nguyên tắc mô tả dựa vào tế bào nhiên liệu PEM (Proton Exchange Membrane - tế bào nhiên liệu màng trao đổi proton) sau: Ở bề mặt cực dương khí hiđrơ bị ơxy hóa hóa điện: Các điện tử giải phóng từ cực dương qua mạch điện bên cực âm Các proton H+ di chuyển chất điện phân xuyên qua màng có khả cho proton qua cực âm kết hợp với khí ơxy có sẵn khơng khí (nồng độ 21%) điện tử tạo thành nước: Tổng cộng: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com d Phân loại: Các hệ thống tế bào nhiên liệu phân loại theo nhiều cách khác tùy theo cách nhìn: + Phân loại theo nhiệt độ hoạt động + Phân theo loại chất tham gia phản ứng + Phân loại theo điện cực + Phân theo loại chất điện phân cách phân loại thông dụng ngày Liệt kê loại tế bào nhiên liệu khác nhau:  AFC (Alkaline fuel cell - tế bào nhiên liệu kiềm)  PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell - trao đổi hạt nhân qua mạng lọc) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com  PAFC (Phosphoric acid fuel cell - tế bào nhiên liệu axit phosphoric)  MCFC (Molten carbonate fuel cell - tế bào nhiên liệu carbonat nóng chảy)  SOFC (Solid oxide fuel cell - tế bào nhiên liệu oxit rắn)  DMFC (Direct methanol fuel cell - tế bào nhiên liệu methanol trực tiếp) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com  e Ứng dụng: Tế bào nhiên liệu sử dụng lĩnh vực mà phí tổn khơng đóng vai trò quan trọng Tế bào nhiên liệu nhẹ hiệu ắc quy đồng thời đáng tin cậy ồn động Diesel Những điều giải thích giới quân ngành du hành vũ trụ quan tâm đến công nghệ sớm Một số tàu thuyền biển dùng tế bào nhiên liệu  Động thúc đẩy cho ứng dụng dân xuất phát từ nhận thức trữ lượng dầu mỏ Trái Đất có hạn mong muốn tiếp tục kinh doanh xe thời kỳ sau dầu mỏ vốn mang nhiều lợi nhuận  Từ 20 năm nhiều hãng sản xuất xe (DaimlerChrysler, Ford, Honda, Opel) nghiên cứu xe có nhiên liệu hiđrô, sử dụng tế bào nhiên liệu để chuyển hóa lượng dùng động điện để vận hành Kỷ thuật phát triển cho xe buýt, xe du lịch, xe tải nhẹ.Ở Hamburg (Đức) Stuttgart (Đức) người ta thử nghiệm chạy xe buýt sử dụng nhiên liệu hydro tuyến đường xe buýt bình thường Từ năm 2003 hai hãng đóng tàu Đức cung cấp loại tàu ngầm vận hành điện cung cấp từ máy phát điện Diesel từ hệ thống tế bào nhiên liệu hiđrô  Các tế bào nhiên liệu sử dụng khí đốt chuẩn bị đẩy lùi thiết bị kết hợp phát điện sưởi (combined heat and power plant) Ở hệ thống khí đốt biến đổi thành hiđrô đưa vào tế bào nhiên liệu  Một số vật dụng cầm tay điện thoại di động, máy vi tính xách tay, máy quay phim, vật liệu cắm trại hay quân tiến tới ứng dụng loại nguồn cung cấp lượng Xe máy Yamaha Xe bus dùng pin nhiên liệu Xe ôtô GM HydroGen Tàu Hydrogen Challenger Tàu ngầm LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com f Vấn đề môi trường:  Để thật thân thiện với môi trường khí hậu, mặt tế bào nhiên liệu phép thải khí nhà kính chất có hại khác tốt, mặt khác q trình khai thác chất đốt khơng phép thải chất khí Vấn đề chỗ khí hiđrơ khơng có tự nhiên mà phải dùng lượng để sản xuất  Nước hợp chất hydrocacbon khí tự nhiên, dầu mỏ mêthanol xem nguồn để sản xuất khí hiđrơ Việc tách nước qua điện phân nguyên tắc phù hợp với môi trường sinh thái lượng cần dùng sản xuất từ nguồn lượng tái sinh nước, Mặt Trờihoặc gió khơng phải từ phương pháp sản xuất điện thông thường  Trong nhiều loại tế bào lượng ngày thật khơng phải khí hiđrơ tinh khiết dùng làm khí đốt mà lại chất đốt hóa thạch khí tự nhiên,xăng hay methanol Các loại tế bào nhiên liệu sử dụng nhiều công nghiệp ô tô để tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển đổi từ động thông thường sang loại động thay khác Trong kiểu động hỗn hợp khí tự nhiên chuyển hóa nhiệt lượng thành oxit cacbon hiđrô Hiđrô dùng tế bào nhiên liệu làm chất đốt tiêu thụ hồn tồn khí oxit cacbon cịn lại, phản ứng với nước tạo thành đioxit cacbon, khí nhà kính tác hại đến khí hậu  Theo nghiên cứu Hội mơi trường bảo vệ tự nhiên Đức (Bund für Umwelt und Naturschutz Deutschland – BUND) ô tô dùng tế bào nhiên liệu thải khí chỗ so với động thông dụng việc sản xuất hiđrơ từ nguồn lượng hóa thạch lại tạo khí thải nên tổng cộng lại, lượng khí tạo hiệu ứng nhà kính thải tăng lên nhiều Việc thải khí di chuyển từ ô tô nơi sản xuất hiđrơ  Thay hiđrơ, sử dụng nguồn lượng hóa thạch khác methanol tác động đến khí hậu động Otto Nhưng hợp chất lưu huỳnh chất độc hại đến sức khỏe thải từ ô tô tế bào nhiên liệu giảm nhiều  Tóm lại nghiên cứu cho xe tế bào nhiên liệu thật lựa chọn cho tương lai hiđrô sản xuất tái sinh khối lượng lớn đủ dùng tích trữ Mặc dù vậy, theo quan điểm chuyên gia, xe tế bào nhiên liệu vận hành chất đốt hóa thạch có ý nghĩa: Chúng giúp công nghệ phổ biến, phát triển chấp nhận tốt lâu dài dọn đường cho xe thật không phát sinh khí thải  Khí tự nhiên xem chất đốt thích hợp cho thiết bị sử dụng tế bào nhiên liệu nhà máy phát điện cho thiết bị nhỏ dùng cho nhà Kết nghiên cứu so sánh BUND cho thấy khí hiđrơ sản xuất tái sinh phương LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com cách phù hợp với sinh thái nhất, thiết bị tế bào nhiên liệu vận hành khí tự nhiên thải lượng oxit nitơ gấp ba lần thải hợp chất lưu huỳnh nhiều  Nếu sử dụng nhà máy phát điện chuyên gia dự tính việc phát thải khí nhà kính giảm đến khoảng 4% năm 2010 Thêm nữa, việc sản xuất điện nhiệt để sưởi ấm phân tản tiếp tục, thiết bị nhỏ dùng cho nhà thực dễ dàng có hiệu nhiều so với công nghệ thông thường nhiều Tổng kết lại chuyên gia khẳng định phần công nghệ tế bào nhiên liệu thân thiện với môi trường phương pháp sản xuất điện thông dụng nhiều 2) Năng lượng địa nhiệt: a Khái niệm địa nhiệt năng: Địa nhiệt loại lượng lấy từ nguồn nhiệt tự nhiên lòng đất cách khoan sâu xuống lòng đất Độ biến thiên địa nhiệt lỗ khoan vào khoảng 10 C/36mét Nguồn nhiệt đưa lên mặt đất dạng nóng nước nóng Nguồn nhiệt sử dụng trực tiếp để sưới ấm hộ dùng để sản xuất điện Theo tính tốn, nhiệt độ tâm trái đất vào khoảng 6.650 độ C Trái đất nguội dần với tốc độ khoảng 300 ÷ 350OC/1 tỉ năm Khảng 2% lượng nhiệt nằm lớp vỏ trái đất, lại 98 % phần ruột trung tâm Như vậy, 2% lượng nhiệt (tương ứng vào khoảng 840 tỉ W) đáp ứng nhu cầu lồi người thời gian dài Các nguồn địa nhiệt: Một số vùng vỏ trái đất, đặc biệt vùng có hoạt động địa chấn mạnh nhiệt độ tăng nhanh theo chiều sâu Như vậy, tiềm địa nhiệt vùng quanh vành đai động đất lớn Phía lớp vỏ trái đất lớp đá nóng chảy gọi mác-ma Tiềm nhiệt lượng độ sâu 10.000 mét gấp khoảng 50.000 lần tồn trữ lượng dầu khí trái đất Nhiều điểm nóng nằm vành đai động đất Thái Bình Dương, cịn gọi “vành đai lửa” có nhiều núi lửa hoạt động Những phương pháp sử dụng lượng địa nhiệt Hai phương pháp sử dụng lượng địa nhiệt sử dụng trực tiếp nguồn nhiệt dùng cho sản xuất điện Nguồn nhiệt sử dụng trực tiếp để sưởi ấm hộ, sấy quần áo, làm tan băng đường giao thông Nếu dùng nhiệt để sản xuất điện năng, nhiệt độ cần có phải cao 1500C Tại Caliphocnia khoảng 5% lượng điện sản xuất từ nguồn địa nhiệt Tại Xanvado khoảng 30% Tại Iceland nguồn địa nhiệt dùng rộng rãi nhiều lĩnh vực đời sống công nghiệp LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Nguyên lý hoạt động nhà máy điện địa nhiệt Hiện có loại sơ đồ sản xuất điện sử dụng nguồn địa nhiệt: Sơ đồ trực tiếp sử dụng nóng khơ; sơ đồ gián tiếp sử dụng nước sơ đồ hỗn hợp (hai chu trình) Trong sơ đồ trực tiếp, nóng thổi trực tiếp tuốc bin, làm quay máy phát để sinh điện Đây kiểu nhà máy điện địa nhiệt lâu đời nhất, lần xây dựng Italia năm 1904 hoạt động Tại Caliphocnia có nhà máy lớn giới hoạt động theo nguyên lý Trong sơ đồ gián tiếp, nước địa nhiệt làm tăng độ nóng lên 1820C Hơi nước dồn vào buồng bay để giảm áp lực, phần dung dịch biến thành nước Hơi nước làm quay tuốc bin Nếu bình chứa cịn dư chất lỏng, đưa vào bình bay để tăng thêm công suất 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trong sơ đồ hỗn hợp, sử dụng nước nóng có nhiệt độ thấp 2000 C, nguồn nước nóng dồi đa số vùng địa nhiệt Nước nóng địa nhiệt chất lỏng thứ cấp có nhiệt độ sơi thấp đưa qua buồng trao đổi nhiệt Nhiệt nước địa nhiệt làm chất lỏng thứ cấp bốc nước làm quay tuốc bin Bởi hệ thống khép kín nên khơng có chất thải vào khí Nước nóng có nhiệt độ vừa phải nguồn địa nhiệt thơng dụng có tiềm dồi Do đa số nhà máy điện địa nhiệt tương lai hoạt động theo nguyên lý Iceland xây dựng nhà máy điện địa nhiệt cực lớn Tại Iceland thực lỗ khoan địa nhiệt sâu 3.000 mét vùng núi lửa để chuẩn bị cho dự án khai thác địa nhiệt dùng để sản xuất điện thân thiện với môi trường Từ lỗ khoan sâu hai dặm gần núi lửa Krafla khai thác nước siêu lỏng (là trạng thái xóa nhịa ranh giới pha lỏng hơi) Nếu sử dụng để phát điện Iceland tăng gấp 10 lần lượng khai thác từ lòng đất Krafla Geothermal Station in Hiện có khoảng 50 nước giới sử dụng địa nhiệt Iceland xếp vị trí 14 giới tiềm địa nhiệt nước có sản lượng điện địa nhiệt tính theo đầu người cao giới Với tổng vốn đầu tư khoảng 22 tỉ USD, thực 10 năm, dự án đầy tham vọng Iceland từ cuối năm 2009 bắt đầu khai thác nguồn nước địa nhiệt siêu lỏng Các chuyên gia đặt cược cho thành công dự án 50/50 Nếu thành công, cho sản lượng điện nhà máy điện nguyên tử cỡ vừa Hiện tại, Iceland sử dụng khoảng 20% tiềm địa nhiệt có Nếu khai thác toàn trữ lượng địa nhiệt phương pháp thơng thường hàng năm cho sản lượng khoảng 20 tỉ W/giờ, tương đương với sản lượng lò phản ứng hạt 11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com nhân Iceland bắt đầu khai thác lượng địa nhiệt từ đầu kỷ 20 Trên đảo hoạt động nhà máy địa nhiệt điện với tổng công suất khoảng 420 MW, 26,5% tổng lượng điện nước Còn nguồn nhiệt dùng để để sưởi ấm đun nóng nước địa nhiệt chiếm tới 90% Những vấn đề phát sinh Dự án lớn khai thác địa nhiệt Iceland tiềm ẩn rủi ro định Trong trường hợp xấu nhất, nước nóng với áp lực cao phăng dàn khoan xảy năm 1999, tạo thành hố sâu rộng tới 30 mét Mặt khác, nước nóng độ sâu lịng đất thường có chứa a-xít clohydric phá hủy kết cấu thép Ngồi ra, khoan thủng tới tầng mác-ma chưa có cơng nghệ sử dụng chế ngự phải chuyển sang lỗ khoan khác b Tác động mơi trường: Các dịng nước nóng bơm lên từ sâu lịng đất chứa vài khí với điơxít cacbon hydro sunfua Khi chất nhiễm ngồi mơi trường, góp phần vào ấm lên tồn cầu, mưa axít, mùi độc hại thực vật xung quanh Các nhà máy phát điện địa nhiệt hữu phát thải trung bình 90–150 kg CO2 1MWh điện, phần nhỏ so với nhà máy phát điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch Một số nhà máy u cầu phải có hệ thống kiểm sốt lượng phát thải nhằm làm giảm lượng axít chất bay Bên cạnh khí hịa tan, nước nóng từ nguồn địa nhiệt chứa nguyên tố vết nguy hiểm thủy ngân, arsen antimon thải vào sơng có chức cung cấp nước uống Các nhà máy địa nhiệt mặt lý thuyết bơm chất với khí trở lại lịng đất dạng lập cacbon Việc xây dựng nhà máy phát điện ảnh hượng ngược lại đến ổn định đất khu vực xung quanh Đây mối quan tâm lớn với hệ thống địa nhiệt nâng cao, nước bơm vào đá nóng khơ khơng chứa nước trước Địa nhiệt chiếm diện tích đất tối thiểu; nhà máy địa nhiệt hữu sử dụng 1-8 hecta/1MW so với nhà máy điện hạt nhân 5-10ha/MW 19 ha/MW nhà máy điện chạy than c Kinh tế Năng lượng địa nhiệt không cần nhiên liệu không phụ thuộc vào giá nhiên liệu chi phí đầu tư ban đầu cao Chi phí cho nhà máy điện địa nhiệt phải kể đến chi phí chi phí khoan giếng thăn dị nguồn sâu chúng chứa đựng nhiều rủi ro mặt tài cao Hiện tại, chi phí xây dựng nhà 12 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com máy điện địa nhiệt giếng chiếm khoảng 2-5 triệu € (Euro)/1MW công suất thiết kế, chi phí vận hành chiếm khoảng 0,04-0,10€/1kWh Năng lượng địa nhiệt có cấp độ khác nhau: nhà máy địa nhiệt lớn cung cấp lượng cho toàn thành phố nhà máy nhỏ cung cấp cho khu vực nông thôn số hộ gia đình d Triển vọng khai thác sử dụng điện địa nhiệt Việt Nam: Dù phải đứng trước thách thức kinh tế, kỹ thuật trên, nhà khoa học lượng địa nhiệt có dự báo lạc quan khai thác địa nhiệt vượt qua khó khăn ban đầu để lượng địa nhiệt thực có vị trí quan trọng nguồn lượng tương lai Ở Việt Nam, theo khảo sát đánh giá nhà khoa học, có khoảng 264 nguồn, suối nước nóng phân bố tương đối nước: suối nước nóng Kim Bơi-Hịa Bình, Thạch Bích-Quảng Ngãi, Bình Châu-Bà Rịa-Vũng Tàu,….với nhiệt độ trung bình từ 70-100oC độ sâu 3km Ơng Tạ Hường, Phó Chủ tịch Hội Nhiệt Việt Nam nhận định, nước ta đánh giá có tiềm địa nhiệt trung bình so với giới Bên cạnh đó, nguồn lượng nước ta cịn có ưu điểm phân bố khắp lãnh thổ nước nên cho phép sử dụng rộng rãi hầu hết địa phương Phú Thọ, Quảng Bình, Quảng Trị… Mới đây, Chính phủ đồng ý cấp phép đầu tư xây dựng Nhà máy Điện địa nhiệt Đakrông - Quảng Trị Nhà máy dự kiến có cơng suất 25MW với vốn đầu tư khoảng 50 triệu đô la Mỹ Việc xây dựng Nhà máy Điện địa nhiệt huyện Đakrông tận dụng nguồn tiềm thiên nhiên từ khu mỏ nước nóng cịn có thêm ý nghĩa nữa, góp phần cải thiện đời sống sinh hoạt bà dân tộc Vân Kiều sinh sống địa bàn Trong trình hoạt động, Nhà máy Điện địa nhiệt cịn giúp cải thiện mơi trường xung quanh tận dụng để phát triển du lịch Quyết định xem động thái Chính phủ nhằm đánh thức tiềm lớn nguồn lượng nước ta; đồng thời mở triển vọng khai thác ứng dụng nguồn lượng hữu ích rộng rãi vào đời sống kinh tế xã hội đất nước, vừa giải toán kinh tế vừa thân thiện với môi trường 13 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 3) Năng lượng hạt nhân: a Khai thác: Năng lượng hạt nhân so sánh với lượng từ nhiên liệu hoá thạch: tiết kiệm nhiêu liệu, khơng có nguy phát tán khí thải Theo tính tốn, Uranium phân hạch hồn tồn tạo lượng lượng tương đương với triệu than đá 14 triệu thùng dầu Đáng tiếc là, công nghệ lượng hạt nhân nay, chủ yếu dựa Lò phản ứng Nước Nhẹ (Light Water Reactors-LWR) vận hành Uranium làm giàu neutron nhiệt, xa so với kỳ vọng lý tưởng hóa đề cập Chỉ có 235U (chiếm 0.71%) chứa Uranium tự nhiên phân hạch trực tiếp được, đó, khoảng 60% tách chiết kỹ thuật làm giàu Do đó, khoảng 0,4% lượng tiềm tàng chứa Uranium tự nhiên khai thác b Sử dụng tái sử dụng:  Sử dụng: Các nhà máy lượng hạt nhân biến đổi lượng giải phóng từ hạt nhân ngun tử thơng qua phản ứng phân hạch Khi hạt nhân nguyên tử dùng để phân hạch (thường urani 235 plutoni-239) hấp thụ nơtron tạo phân hạch nguyên tử Quá trình phân hạch tách nguyên tử thành hay nhiều hạt nhân nhỏ kèm theo động (hay gọi sản phẩm phân hạch) giải phóng tia phóng xạ gamma nơtron tự Một phần nơtron tự sau hấp thụ nguyên tử phân hạch khác tiếp tục tạo nhiều nơtron Đây phản ứng tạo nơtron theo cấp số nhân Đến năm 2005, lượng hạt nhân cung cấp 2,1% nhu cầu lượng giới chiếm khoảng 15% sản lượng điện giới, tính riêng Mỹ, Pháp Nhật Bản sản lượng điện từ hạt nhân chiếm 56,5% tổng nhu cầu điện ba nước Đến năm 2007, theo báo cáo Cơ quan Năng lượng Ngun tử Quốc tế (IAEA) có 439 lị phản ứng hạt nhân hoạt động giới, thuộc 31 quốc gia 14 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com  Tái sử dụng: Chu trình nguyên liệu hạt nhân bắt đầu urani khai thác, làm giàu chế tạo thành nguyên liệu hạt nhân, đưa đến nhà máy lượng hạt nhân Sau sử dụng nhà máy, nguyên liệu đưa tới nhà máy tái xử lý Trong trình tái xử lý, 95% nguyên liệu xử dụng thu hồi để tái sử dụng c Tác động môi trường:  Tác động việc khai thác mỏ urani: Quặng urani chủ yếu khai thác cách cổ điển mỏ lộ thiên mỏ ngầm Nếu mỏ lộ thiên, cần bóc lớp đất đá phủ tương đối mỏng để lấy quặng, cịn mỏ ngầm phải đào hầm lị sâu qua lớp đá khơng quặng, có tới hai ba kilơmet lịng đất Hàng triệu lít nước nhiễm bơm từ mỏ vào sơng rạch, khiến lớp trầm tích ngày chứa nhiều chất phóng xạ Tuy việc thơng khí mỏ giảm phần tai hại cho sức khỏe công nhân, bụi phóng xạ khí rađon thổi ngồi lại làm tăng nguy mắc bệnh ung thư phổi cho người dân sống gần Đá thải chất thành gị lớn hay có độ phóng xạ cao loại đá bình thường Kể mỏ ngừng hoạt động, gò đá thải mối đe dọa môi trường khu dân cư lân cận khí rađon, nước rỉ nhiễm ngồi Sau ngừng khai thác, để phịng tai họa cho người mơi trường, cần phải thu dọn, cải thiện tình trạng nhiễm mỏ phân xưởng gia công, phải quản lý chặc chẽ lượng phế thải (đá quặng thải) hạt nhân khổng lồ Chi phí xử lý sau khai thác tuỳ thuộc vào tiêu chuẩn bảo vệ môi trường Đức 49 USD cho phế thải hay 14 USD cho cân Anh U3O8 khai thác CHDC Đức cũ, chi phí tương ứng Canađa 0,48 USD/tấn phế thải 0,12 USD/lb U3O8 Tổng chi phí xử lý chục triệu phế thải từ mỏ urani lên tới hàng triệu, chí hàng trăm triệu đô-la Mỹ Càng để lâu, việc xử lý phế thải khó khăn tốn  Chất thải hạt nhân: Chất thải phóng xạ vấn đề chưa có hướng giải triệt để Nhìn tổng thể, lượng hạt nhân tạo chất thải so với lượng từ nhiên liệu hoá thạch Tro, bụi, khói từ nhiên liệu hố thạch có phóng xạ chất thải phóng xạ, đơn vị lượng tạo nhiên liệu hố thạch thải lượng khí thải cao gấp nhiều lần so với lượng từ phản ứng phân hạch 15 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tuy nhiên chất thải phóng xạ lại độc hại tồn lâu mơi trường nhiên liệu phóng xạ có chu kì bán rã lâu, nên việc xử lý chất thải phóng xạ coi nhược điẻm công nghiệp hạt nhân Các chất thải phóng xạ trữ 430 vị trí giới, nơi mà nguyên liệu phóng xạ tiếp tục tích luỹ  Xử lý chất thải hạt nhân: Dưới giải pháp đối mặt với vấn đề chất thải hạt nhân rủi ro từ chúng:  Đưa vào không gian Nỗi lo chất thải hạt nhân tan biến gây hại cho người đưa chúng vào hệ mặt trời, hay “thả” vào mặt trời Nhưng vụ phóng tàu để đưa chất thải hạt nhân vào không gian thất bại, hậu khôn lường nào? Khi tàu phóng rơi xuống đại dương, phát nổ vùng thượng quyển… hậu với người, sinh vật Trái Đất khơn lường Do đó, việc đưa chất thải vũ trụ cần cân nhắc Thậm chí, giả sử việc phóng ngồi khơng gian thành cơng theo lộ trình an tồn, ngày đó, chất thải quay trở lại  Chơn sâu lịng đất Việc chơn chất thải hạt nhân xuống sâu lịng đất lựa chọn ưa thích nhiều quốc gia Tuy nhiên, chơn câu hỏi gây tranh cãi Giải pháp chơn sâu dự tính giấy, mơ tả việc đưa chất thải vào hộp thép chôn sâu hàng km bề mặt Trái Đất Một lợi việc chôn chất thải khoan chúng gần lị phản ứng hạt nhân, giúp giảm khoảng cách để vận chuyển chất thải “nguy hiểm cao độ” xuống nơi chôn lấp Tuy nhiên, nước vấp phải vấn đề liên quan đến lựa chọn địa điểm chôn lấp chất thải, nguyên tắc tiêu chuẩn để đảm bảo an toàn cho mơi sinh khu vực đó…  Chơn lấp đáy biển Phần lớn đáy đại dương cấu tạo từ lớp đất sét dày nặng, nguyên liệu hồn hảo để hấp thụ phóng xạ chất thải hạt nhân phát Biện pháp nhà hải dương học Charles Hollister, thuộc Viện Hải dương Woods Hole khởi xướng vào năm 1973 Việc lưu giữ chất thải hạt nhân đáy biển Quốc hội Mỹ thông qua năm 1986 Tuy nhiên, vấn đề cộm với việc lưu trữ, phải thực khoan giếng ngầm sâu đáy biển Thảm họa tràn dầu Deepwwater Horizon lời cảnh báo hoạt động khoan, khai thác đáy biển Bên cạnh đó, cịn nhiều tranh cãi diễn đàn đa phương quốc gia phát triển hạt nhân nói riêng tồn cầu vấn đề xử lý chất thải hạt nhân biển Vì 16 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com vậy, giải pháp chôn lấp đáy biển cần xem xét thỏa ước quốc tế nhằm đem lại lợi ích chung  Chơn lấp vùng hút chìm Khái niệm vùng hút chìm cịn lạ lẫm với nhiều người Đây thuật ngữ địa chất học, nơi diễn trình hội tụ biên giới mảng kiến tạo: mảng kiến tạo di chuyển xuống mảng kiến tạo khác, sau bị chìm xuống lớp vỏ trái đất Tỉ lệ hút chìm khoảng vài cm năm (trung bình từ 2-8 cm) Về mặt lý thuyết, việc chôn lấp chất thải hạt nhân vùng hút chìm đưa thùng chứa nhiên liệu hạt nhân qua sử dụng dọc theo đai băng chuyền mảng kiến tạo vào lớp vỏ Trái Đất Tuy nhiên, giải pháp gặp phải nhiều vấn đề liên quan đến chủ quyền lãnh thổ quốc gia tham gia nhiều bên liên quan, giống dự án chôn lấp đáy biển  Chôn sông băng Việc đặt cầu chất thải hạt nhân xuống phiến băng ổn định, để chảy xuống bên dưới, sau lớp băng khác cô đặc lại Chất thải bảo quản vĩnh viễn bên lớp băng dày hàng chục m Tuy nhiên, ý kiến sớm bị loại bỏ Lý giải cho việc bác bỏ, lo ngại việc dịch chuyển mảng băng tượng biến đổi khí hậu nóng lên tồn cầu Hiện nay, đỉnh Quelccaya Nam Peru, đỉnh núi băng nhiệt đới lớn giới, có tốc độ tan chảy khoảng 60 mét năm, tăng gấp 10 lần so với tốc độ tan băng năm 1960  Cất giữ đá nhân tạo Lựa chọn tốt thực việc lập chất thải phóng xạ loại đá tổng hợp nhân tạo sau chơn xuống lịng đất Cách ngăn chất thải phóng xạ làm nhiễm độc đất, đá nước xung quanh Các nhà khoa học phát triển loại đá nhân tạo (synroc) từ năm 1970 nhằm lưu giữ chất thải hạt nhân có mức phóng xạ lớn Các loại đá thiết kế khác phụ thuộc vào loại chất thải riêng biệt, dựa công thức cho phản ứng nước-ánh sáng hàm lượng chất plutonium Một giải pháp tương tự sử dụng vật liệu gốm nano bảo quản lưu giữ chất thải phóng xạ nhà khoa học Australia dùng sơn với sợi gốm nano làm từ oxit titan để sơn lên bề mặt bể hay thùng lớn thép, dùng để chứa chất thải phát sinh q trình khai thác chất phóng xạ nước thải q trình làm mát lị phản ứng Vật liệu gốm nano có ưu điểm bền có thời gian tồn lâu ion chất phóng xạ, có khả bẫy ion dương chất phóng xạ giữ chặt chúng Chỉ cần quét lớp sơn mỏng cỡ nano mét (một phần tỷ mét) tăng độ an toàn lên nhiều  Rút ngắn chu kỳ bán rã Hiện, số nhà khoa học tính tới việc giảm chu kỳ bán rã chất thải phóng xạ, qua đó, xử lý nhanh chóng chất này, thay tìm cách chơn chúng chờ chúng phân rã hết Máy Laser Vulcan thiết bị đời từ ý tưởng Máy có 17 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com thể tạo xung điện mạnh ngắn, triệu tỷ Watts, bắn vào cục vàng nhỏ, tạo đủ xạ gama để đánh bật neutron đơn lẻ khỏi chất thải phóng xạ Iodine 129 Iodine129 nhiều đồng vị phóng xạ tạo Uranium bị đốt lò phản ứng hạt nhân Tuy nhiên, nhà khoa học đánh giá, máy Laser không giải triệt để vấn đề chất thải xong giảm độ mức độ phóng xạ Phương pháp thực phòng thí nghiệm có khả áp dụng giai đoạn xử lý ban đầu chất thải hạt nhân  Tái chế chất thải hạt nhân Uranium sử dụng lò phản ứng hạt nhân lấy 5% lượng nhà máy điện nguyên tử chưa thể tái sử dụng nhiên liệu Nguyên nhân dạng phổ biến Uranium, ion uranyl khó phân tách từ nhiên liệu qua sử dụng Các nhà khoa học ĐH Edinburth (Scotland) nghiên cứu sáng chế phân tử mạch vịng, có khả “ăn” phần lớn ion tiếp xúc với chất uranyl Nhờ vậy, cấu trúc uranyl bị suy yếu giúp nhiên liệu cháy dễ dàng phản ứng với chất có khả để tách lọc khỏi chất thải, không gây ô nhiễm môi trường 18 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ...MỤC LỤC I Công nghệ xanh lượng sạch: Công nghệ xanh: 2 Năng lượng sạch: II Ứng dụng cộng nghệ xanh lượng sạch: Tế bào nhiên liệu (fuel cell) : ... I Công nghệ xanh lượng sạch: 1) Công nghệ xanh: Công nghệ xanh khái niệm người trước nguy nhiễm tồn cầu Đây nỗi ưu tư lớn nhà làm khoa học chân nhằm mục đích cổ suý việc tạo dựng tiêu dùng lượng. .. công nghệ cũ trở thành công nghệ xanh để bảo vệ môi trường chung cho giới Mục tiêu chiều hướng giải vần đề qua khái niệm công nghệ xanh gồm nhiều lãnh vực liệt kê sau: - Phát triển bền vững công