Đánh giá tác động của khí thải từ các thiết bị bay đến bầu khí quyển và xu hướng phát triển các nhiên liệu sạch thay thế

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA SAU ĐẠI HỌC NGUYỄN THỊ TRANG ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA KHÍ THẢI TỪ CÁC THIẾT BỊ BAY ĐẾN BẦU KHÍ QUYỂN VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÁC NHIÊN LIỆU SẠCH THAY THẾ LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU HÀ NỘI – 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA SAU ĐẠI HỌC NGUYỄN THỊ TRANG ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA KHÍ THẢI TỪ CÁC THIẾT BỊ BAY ĐẾN BẦU KHÍ QUYỂN VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÁC NHIÊN LIỆU SẠCH THAY THẾ LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Chuyên ngành: BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Mã số: Chương trình đào tạo thí điểm Người hướng dẫn khoa học: TS Phạm Thiện Hân HÀ NỘI – 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Nếu có sai, xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Tác giả luận văn Nguyễn Thị Trang LỜI CẢM ƠN Tôi xin trân trọng cảm ơn thầy cô giáo Trường Đại học Quốc Gia Hà Nội tạo điều kiện giúp đỡ suốt trình học tập Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Phạm Thiện Hân tận tình hướng dẫn, động viên suốt trình thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn bạn đồng nghiệp nhiệt tình giúp đỡ chia sẻ kinh nghiệm giúp hoàn thành luận văn MỤC LỤC Danh mục chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ MỞ ĐẦU 10 Tính cấp thiết 10 Mục tiêu nghiên cứu 11 Đối tượng khu vực nghiên cứu 11 Cơ sở phương pháp luận 11 Kết mong đợi 11 Bố cục luận văn 12 Chương TỔNG QUAN VỀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ TÁC ĐỘNG CỦA THIẾT BỊ BAY ĐẾN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 13 1.1.Tổng quan biến đổi khí hậu 13 1.1.1 Khái niệm Biến đổi khí hậu 13 1.1.2 Hiệu ứng nhà kính 15 1.1.3 Khí nhà kính 16 1.1.4 Tác động khí nhà kính đến biến đổi khí hậu 17 1.2 Tác động thiết bị bay đến biến đổi khí hậu 18 1.2.1 Các loại thiết bị bay 19 1.2.2 Nhiên liệu sử dụng 21 1.2.3 Cơ chế phát sinh khí nhà kính 28 1.3 Tổng quan giải pháp giảm thiểu tác động TBB đến bầu khí 31 1.3.1 Giải pháp kỹ thuật 33 1.3.2 Giải pháp kinh tế 37 1.3.3 Phát triển nhiên liệu thay 38 1.4 Tổng quan ngành hàng không dân dụng Việt Nam 45 Chương ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ 52 2.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 52 2.2 Cách tiếp cận 53 2.3 Phương pháp đánh giá, tính toán 54 Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 56 3.1 Tác động thiết bị bay đến bầu khí 56 3.1.1 Phát thải khí nhà kính 56 3.1.2 Tác động khí nhà kính thiết bị bay đến bầu khí 60 3.2 Đề xuất giải pháp giảm thiểu cho ngành hàng không Việt Nam 79 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 Danh mục chữ viết tắt BĐKH – Biến đổi khí hậu; HKDD – Hàng không dân dụng; HƯNK – Hiệu ứng nhà kính; TBB – Thiết bị bay; VTHK – Vận tải hàng không Danh mục bảng Bảng 1.1.Thực trạng đội máy bay Việt Nam 47 Bảng 1.2.Thống kê kết vận tải hàng không Việt Nam, [1-7] 49 Bảng 1.3 Dự đoán vận tải hành khách đường hàng không Việt Nam ,[1-6] 49 Bảng 1.4 Dự đoán vận tải hàng hóa đường hàng không Việt Nam, [6] 49 Bảng 1.5 Dự báo sản lượng điều hành bay 50 Bảng 3.1 Các kịch khí thải TBB 57 Bảng 3.2.Thành phần khí thải số tên lửa đẩy điển hình 62 Bảng 3.3 Khí thải tên lửa đẩy 63 Bảng 3.4 Khí thải phóng tên lửa Satun Mỹ 65 Bảng 3.6 Khí thải từ tên lửa đẩy Năng lượng LB Nga 67 Bảng 3.7 Khí thải từ tên lửa đẩy LB Nga 50 năm 67 Bảng 3.8 Khí thải từ tên lửa đẩy LB Nga năm 68 Bảng 3.9 Khí thải từ tên lửa đẩy giới năm 69 Bảng 3.10 Thành phần khí thải hàng không giới năm 1992 71 Bảng 3.11 Thành phần khí NOx hàng không giới năm 1992 71 Bảng 3.12 Dự đoán sản lượng chuyến bay giới 72 Bảng 3.13 Khí thải từ số máy bay cất,hạ cánh [18] 74 Bảng 3.14 Số km điều hành bay HKDD Việt Nam 77 Bảng 3.15 Lượng khí nhà kính tính toán sơ máy bay bay địa phận Việt nam thải 78 Danh mục hình vẽ Hình 1.1 Mô tả nguyên lý hiệu ứng nhà kính 15 Hình 1.2 Hiệu ứng nhà kính 15 Hình 1.3 Thành phần khí nhà kính 16 Hình 1.4 Sơ đồ ảnh hưởng khí thải TBB đến bầu khí 29 Hình 1.5 Máy bay Airbus A380 34 Hình 1.6 Biểu tượng phát triển bền vững 38 Hình 1.7 Lò phản ứng sinh học Otto Pulz 41 Hình 1.8 Cây ngón biển, nguồn sản xuất nhiên liệu sinh học 42 Hình 2.1 Sơ đồ logic trình tự nghiên cứu đánh giá tác động khí thải từ thiết bị bay đến bầu khí 55 Hình 3.1 Kịch khí thải CO2 từ TBB 58 Hình 3.2 Mô hình phóng tên lửa Rokot, liên minh Châu âu 64 Hình 3.3 Biểu đồ số tên lửa đẩy giới từ năm 1960 – 1988 66 Hình 3.4 Biểu đồ số tên lửa đẩy Nga từ năm 2000 đến 2010 66 Hình 3.5 Lượng khí thải từ tên lửa đẩy LB Nga 68 Hình 3.6 Thành phần khí thải khu vực sân bay Seremetrevo 73 Hình 3.7 Lượng khí thải gây ô nhiễm máy bay Tu-134, 73 Hình 3.8 Lượng khí thải gây ô nhiễm máy bay Tu-154, 74 Hình 3.9 Lượng khí thải gây ô nhiễm máy bay An 2, 74 Hình 3.10 Sơ đồ logic đánh giá phát thải hàng không dân dụng bay bầu trời thuộc quản lý ngành hàng không Việt Nam 76 Hình 3.11 Phát thải CO2 từ máy bay không phận Việt Nam 78 Hình 3.12 Phát thải CO từ máy bay không phận Việt Nam 79 Hình 3.13 Phát thải NOx từ máy bay không phận Việt Nam 79 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết Thiết bị bay (TBB) thuật ngữ chung phương tiện bay gồm: Máy bay (máy bay quân dân sự) tên lửa (tên lửa quân tên lửa dân – tên lửa phóng tầu vũ trụ, vệ tinh) Trên giới ngành nghiên cứu TBB nói chung gọi ngành hàng không – vũ trụ Hiện nay, bên cạnh thành tựu khoa học giúp ích cho loài người vận tải hàng không, phóng vệ tinh, tầu vụ trụ…, ngành hàng không – vũ trụ nhiều có ảnh hưởng đến môi trường toàn cầu Những ảnh hưởng gồm: ảnh hưởng môi trường không khí (khí nhà kính), tiếng ồn, yếu tố vật lý (độ rung, điện từ trường, xạ ion hóa), môi trường nước, môi trường đất, chất thải rắn lỏng Hiện [9,14,15], với số lượng 16.000 máy bay thương mại giới toàn cầu tạo 600 triệu dioxitcarbon (CO2) hàng năm Thực tế, ngành hàng không tạo khối lượng khí CO2 hàng năm tương đương với lượng khí CO2 sinh tất hoạt động người châu Phi Theo ước tính Ủy ban Liên Chính phủ Biến đổi khí hậu (gọi tắt IPCC) đánh giá [14]: đến năm 2010, ngành hàng không dân dụng thải 2% tổng lượng khí CO2 phát thải hoạt động người theo ước tính vào năm 2050, số 4%, tác động lớn đến việc làm trái đất nóng dần lên, gây “hiệu ứng nhà kính” Bên cạnh cần kể đến hàng ngàn chuyến bay huấn luyện máy bay quân chưa công bố Trong khí thải máy bay có chất khí NOx số khí khác, khí nhà kính mạnh, có ảnh hưởng ngắn hạn tương đương với khí CO2 Trên đánh giá ngành hàng không dân dụng, tác động khí thải từ thiết bị bay dạng tên lửa vấn đề chưa quan tâm nhiều Cho đến nay, Việt Nam, chưa có nghiên cứu liên quan đến vấn đề nêu Do vậy, đề tài: “Đánh giá tác động khí thải từ thiết bị bay 10 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: Cục Hàng không dân dụng, (2010), Báo cáo tổng kết năm 2010, Bộ GTVT, Hà Nội Cục Hàng không dân dụng, (2011), Báo cáo tổng kết năm 2011, Bộ GTVT, Hà Nội Cục Hàng không dân dụng, (2012), Báo cáo tổng kết năm 2012, Bộ GTVT, Hà Nội Cục Hàng không dân dụng, (2013), Báo cáo tổng kết năm 2013, Bộ GTVT, Hà Nội Cục Hàng không dân dụng, (2006), Báo cáo tổng kết Ngành HKDD Việt Nam năm từ 1995 đến 2006, Bộ GTVT, Hà Nội Cục Hàng không dân dụng, (2010), Kế hoạch phát triển đội máy bay đến năm 2020 Tổng công ty HKVN, Bộ GTVT, Hà Nội Lê Kỳ Biên, (2011), báo cáo tổng kết đề tài cấp nhà nước thuộc chương trình KHCN Vũ trụ “Thiết kế sơ tên lửa đẩy sử dụng nhiên liệu lỏng”, NXB Khoa học Kỹ thuật Nguyễn Hanh Hoàn, (2011), báo cáo tổng kết đề tài cấp nhà nước thuộc chương trình KHCN Vũ trụ “Nghiên cứu nguyên lý thiết kế công nghệ chế tạo động tên lửa đẩy sử dụng nhiên liệu lỏng phục vụ chương trình KHCN Vũ trụ Quốc gia”, NXB Khoa học Kỹ thuật Tiếng Anh Dmitriev A.N., Bukreeva G.F, (1995), The Cosmic dauses of the increase of Climatic instability // Ecosystem evolution Paleontological Institute Moscow, 10 http://www.icao.on.ca 11 Joyce E Penner (University of Michigan), David H Lister (UK Defence Research and Evaluation Agency), David J Griggs (UK Meteorological Office), David J Dokken (University Corporation for Atmospheric Research), Mack McFarland (DuPont Fluoroproducts), (2001), Aviation and the Global Atmosphere, Intergovernmental Panel on Climate Change 12 Suozzo R., Prether M.J.,Garcia M.M et al, (2010, Global Impact of the Antarctic ozone hole // J geophys 13 http://pulse.webservis.ru/ANDmitriev/Books/TechOnNature/oglav.html 14 http://www.grida.no/publications/other/ipcc_sr/?src=/climate/ipcc/aviation/0 64 Tiếng Nga: 15 Гаврилов Б.Н., Ситина M.Ю, (1995), Милитаризация космоса: новая глобальная угроза, Вопр философии No 11 С.92-102 16 Гринберг Э.И, (2012), Загрязнение космоса и космические полеты, Природа 2012 No С.12-17 17 Г.Сарнер, (1999), Химия реактивных топлив, Изд Мир Москва 18 Джойс Э Пеннер Дэвид Г Листер, (2011), Авиация и глобальная атмосфера, Изд Мир Москва 19 Докторов М В, (2000), МЕТОДЫ СНИЖЕНИЯ ТЕХНОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ, Санкт-Петербург