Hướng đến năng lượng nhiệt hạch Hiện nay, mức tiêu thụ năng lượng trên toàn thế giới là khoảng 15,7 terawatt (TW). Để dễ dàng so sánh ta có thể hình dung đó là mức tiêu thụ năng lượng bình quân cho mỗi người dân trên hành tinh khoảng 2.400 watt/người. 1. Nhân loại đang tiêu thụ một lượng lớn năng lượng. Hiệnnay,mức tiêuthụ năng lượngtrên toànthế giới là khoảng15,7terawatt (TW). Để dễ dàngso sánhta có thể hìnhdung đó là mức tiêu thụ năng lượng bìnhquân cho mỗi người dân trên hành tinhkhoảng 2.400watt/người. Năng lượngtiêuthụ này tươngứng vớicông suất thắp sáng của 24đèn bóng đèn100 w. Tuynhiên, sự tiêu thụ nănglượng lại rất khôngđồng đều, ở một số quốc gia mức tiêu thụ rất cao, trong khiđó tại một số nước khác là khôngđáng kể. Mức tiêu thụ (tính theo một người dân) tạiHoa Kỳ là 10,3 kW(một trongnhữngkỷ lục), tại Nga -6,3 kW,tại Vương quốc Anh -5,1 kW,vv… trongkhiđó, ở Bangladeshchỉ là 0,21 kW(bằng 2% mức tiêu thụ năng lượngở Mỹ!). 2. Thế giới tiêu thụ năng lượng đang tăng lên đáng kể Theo dự báo của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (2006),mức tiêu thụ năng lượng thế giới đến năm 2030sẽ tăng 50%.Đó là điều cần để giảm nghèotại các nướcđang pháttriển, trong đó khoảng1,5 tỉ người đang phải đối mặt vớitình trạng thiếu năng lượngđiện. 3. Hiện nay, 80% tiêu thụ năng lượng của thế giới tạo ra từ nguồn nhiên liệu hóa thạch (dầu mỏ, khí đốt và than đá), từ đó : a) sẽ đem lạitai họa tiềm ẩn gâynguy cơ biến đổi môi trường; b) một lúc nàođó sẽ khôngtránh khỏi cạn kiệt nguồn nhiên liệu. Vì vậy, sẽ xuất hiện những vấn đề quan trọng sau đây.Liệu còn có thể sử dụngcác nhiên liệu hóa thạch thêm baonhiêu năm nữa, nếu có tínhđến sự biến đổi khí hậu hành tinh? Những việc nào cần phải và có thể làm trong thời gian này? Ngườidân Ả Rập Saudi cócâu nói đùa phổ biến: "Chatôi đã cưỡi lạc đà. Tôi đã mua cho mìnhmột chiếc xe hơi, và con trai tôi đã được bay trên máy bay, nhưng cháu tôi lại sẽ cưỡi lạc đà ". Điều đó rất giống như một sự dự báo nghiêm túc về trữ lượng dầu mỏ sẽ kết thúc saukhoảng 50 năm.Thậmchí theo đánh giácủa CụcĐịa chất Hoa Kỳ (dự báo nàycó phầnlạc quanhơn nhữngngười khác) sự tăng trưởng của sản lượng dầu mỏ toàn thế giới sẽ tiếp tục không quá20 năm tới,(một số chuyên gia khác dự báo rằng sản lượng khaithácsẽ đạt tới điểm đỉnh trong 5-10 năm tới),sau đó sản lượngdầu mỏ bắt đầu suy giảm với tốcđộ khoảng 3% /năm. Triểnvọng khaithác khí tự nhiên nhìn chungcó tốthơn. Còn than đá,có người cho rằng rằngsẽ đáp ứng cho chúngta trong khoảng 200năm, đâylà dự báo dựa trên mức độ khai thác và tiêu thụ hiện tại. Trong khi đó, tiêuthụ than đá đang tăng lên 4,5% /năm, như vậy giaiđoạn 200năm nêu trên sẽ rút ngắnchỉ còndưới 50 năm! Điều đó cho thấy từ bây giờ chúngta cần chuẩn bị sẵn sàng khi kết thúc kỷ nguyêncủa cácloại nhiên liệuhóa thạch. Khi nói về sự biến đổi khíhậu, làm ta nhớ đến khí cacbonic CO 2 thải vàokhí quyển đã tích tụ quanhiều thế kỷ, vì vậy việc chống lại các tác động của sự biến đổi khí hậu cần bắt đầu ngày hômnay! Tất nhiên, nhân loại sẽ tận dụng phần nhiên liệu hóa thạch cònlại cuối cùng trong thế kỷ kế tiếp, và vì vậybiện pháp cấp bách duy nhất chống lại sự biến đổi khí hậu một cách thảm hại có thể là các biệnpháp được ký hiệu là CCS (CarbonCaptureandStorage), bằngviệc quản lý nghiêm ngặtsự sản sinh khí CO 2 và tiếp tụccách ly chúng. Tất nhiên, loại dự án như thế sẽ rất phứctạp và và tốn kém. Để chuẩn bị cho sự kết thúc của kỷ nguyên nhiên liệu hóa thạch, các giải pháp thực tế có thể chia như sau: 1. Giảm nhiều hơn nữa mức tiêu thụ năng lượng Giải phápnày baogồm việc tănghiệu quả của phương pháptiếp nhận, truyền dẫn, và sử dụng nănglượng. Tất nhiên,việc áp dụng các cải tiếnchế độ vận hành đòi hỏi đầu tư ban đầu, và việc thuhồi vốn trong thời gian dài. Hiện nayđã có những biện pháp để tiết kiệmnăng lượng (vídụ, nângcao hiệu suất các động cơ phươngtiện vận tái, hợp lý hóa các phương phápxây dựng, vv). Việc nâng cao hiệu suấtnăng lượng đó làm giảm khôngđáng kể sovới sự tăng trưởngtiêuthụ năng lượng trên phạm vitoàncầu, màgiải pháp thực tế của vấn đề chỉ có thể bằng biện pháp rút ngắn khoảng cách lớn mức sốngcủa dân cư ở các nướcpháttriển và cácnướcthế giới thứ ba. Những nước này gọi là các nướcđangphát triển, và trongđó, hàng triệungười đang khát khaođếnmột số cải thiện nào đó điều kiện sống (vấn đề đặc biệt cấpthiết đốivới dânsố thuộc diện nghèo của thế giới thứ ba sẽ tăng năm 2030, khoảngmột thêm 30%). 2. Phát triển và mở rộng phạm vi sử dụng các nguồn năng lượng khác. Theo ướctính sơ bộ, hiện nay tỉ lệ các nguồn khác nhautrong toàn bộ sản lượng năng lượngtrên thế giới là: • nhiên liệu hóathạch - 80% • cácphế liệu vàsinh khối -10% • nhàmáy năng lượnghạt nhân- 5% • thuỷ điện - 5% • Cácnguồn khác (gió, nănglượngmặttrời, địa nhiệt, vv ) - 0,5%. Nhìn quacác con số cho thấy rằng,các nguồn nănglượng thaythế không đủ lớn để thay thế cho nguồn nănglượng từ các nhiên liệu hóa thạch (13 TW), vì những lýdo sau đây. Theo đánh giá lạc quannhất, toàn bộ lượng năng lượng ( tính theođươnglượng nhiệt) tạo ra từ các nguồn này kể trên, gồm có3 TW (gió), 1 TW(thuỷ điện), 1 TW (tài nguyên sinh vật) vàGW 100(địa nhiệtvà ra sóngbiển).Tổng số năng lượng bổ sung (theodự báo tối ưu)chỉ có khoảng 6 TW. Từ đó cho thấy rằng việc nghiên cứu cácnguồnnăng lượngmới là vấn đề kỹ thuật rất phứctạp, bởi vì giá thành của năng lượngdocác nguồn trên sản ra trong bất kỳ trường hợp cũngsẽ cao hơn so với việcđốt thanmột cách bìnhthường, vv. Nói cáchkhác, có một khoảng cáchlớn giữacác dự báo lạc quannhất vể khả năng những nguồn mới (6 TW)và mứctiêu thụ hiện tại (13 TW). Rõràng lànhân loạiphải đi tìm mộtsố nguồn năng lượng khác,mà hiện naythực sự có thể xét đến Mặt trời vàphản ứng tổng hợp nhiệt hạch. Về cơ bản, Mặt trời thực tế là nguồn năng lượng vô tận. Khốilượng năng lượng thuđượctrên 0,5% bề mặt hành tinh này tươngđương với 19TW (ngaycả khi hiệu suất biến đổi đạt15%). Vấn đề này do sự bất lực của chúng ta để thugiữ và biếnđổi năng lượngnày, do giá thành các tấm pinmặt trờicao, cũngnhư liên quan đến việc tích tụ, lưugiữ và truyền dẫn năng lượngthu được đến các khuvực tiêu thụ. "Sự tập trung”năng lượngmặt trời đượcthực hiện nhờ một gương parabol cho phép hội tụ ánh sáng mặt trời và sinh nhiệt, nhưngtừ đó lại xuất hiện những vấn đề khó khăn mới cho việclưu giữ (ví dụ như sử dụng muối nóng chảy làm chất mang nhiệt sẽ phức tạphơn vìnhiệt độ khác biệtgiữa ban ngày/đêm và vv…). Nếu các nhà khoa họccó thể chế tạo ra vật liệu để nâng cao nhiệt độ làm việc của kính thu nhiệt mặttrời đếnyêu cầu "phân hủy xúc táccủa nước", thì nhữnghệ thống như thế có thể sản xuất được hydro, và phầnlớn sẽ giải quyết vấn đề tích trữ năng lượng. Mặt khác, đã chế tạo được (cả sản phẩmthương mại) các tế bào quang điện có hiệu suất trên 15%, và mặc dùgiá thànhhiện nay vẫn cao, chúng đangđược sử dụngđể sản xuấtđiện phânhydro,cũng như làm nguồn điện. Hiện nay,các nhà máy điện hạt nhân phần lớn thu nhận năng lượng được giải phóngtrongquá trìnhbiến đổi hạt nhân.Chúng ta nên khuyến khích sự sáng tạo và phát triển cácnhà máy điện như vậy,nhưng cầnphải nhớ rằng, trữ lượng của mộttrong những nguyênliệu quantrọngnhất để chúng hoạt động (uranichất lượng thấp) cũng cóthể hoàn toàn cạn kiệt trongkhoảng50 năm sắp tới. Vì thế khả năngdựa trên sự tách hạt nhânnăng lượng nên và cần phải mở rộng hơnnữa nhờ sử dụng các chu kỳ năng lượnghiệu quả hơn, để tănggần gấp đôi khối lượng năng lượngthu được.Muốn phát triểnnăng lượngtheo hướng này cần phải xây dựng phản ứng thori, trongđó khi phản ứng sẽ sinh ranhiều thorihơn, so với uranibanđầu, nhờ đó tổng lượng nănglượng thunhậnđược tăng 40lầnso với cùng một lượngnguyên liệu nhấtđịnh. Hứahẹn mớivới sự ra đời của lò phản ứng plutonium trên các neutron nhanh sẽ đem lại hiệu quả rất lớn so với các lò phản ứng urani,chophép thu nhận đượcnăng lượng lớnhơn 60lần. Cho nên, để phát triển theo phươnghướngnày cầnnghiên cứucác phươngpháp mới, phitiêu chuẩn để thu hồi urani (ví dụ, từ nước biển,và điềuđó là dễ dàng nhất). Một hướng phát triển quantrọngkhác là sử dụng tổnghợp hạt nhân,và hiện nay là kỳ vọng chủ yếu, mặc dầu triển vọng thành cônghiện còn đangtrôngchờ. . Hướng đến năng lượng nhiệt hạch Hiện nay, mức tiêu thụ năng lượng trên toàn thế giới là khoảng 15,7 terawatt (TW). Để dễ dàng so sánh ta có thể hình dung đó là mức tiêu thụ năng lượng bình. tìm mộtsố nguồn năng lượng khác,mà hiện naythực sự có thể xét đến Mặt trời vàphản ứng tổng hợp nhiệt hạch. Về cơ bản, Mặt trời thực tế là nguồn năng lượng vô tận. Khốilượng năng lượng thuđượctrên. kW(bằng 2% mức tiêu thụ năng lượng Mỹ!). 2. Thế giới tiêu thụ năng lượng đang tăng lên đáng kể Theo dự báo của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (2006),mức tiêu thụ năng lượng thế giới đến năm 2030sẽ tăng