Sóng thần

Sóng thần (tsunami) là một loạt các đợt sóng được hình thành khi một thể tích nước, như một đại dương, bị chuyển dịch nhanh chóng trên một quy mô lớn. Các trận động đất, các dịch chuyển địa chất lớn bên trên hay bên dưới mặt nước, các cuộc núi lửa phun và những vụ va chạm thiên thạch đều có khả năng gây ra sóng thần. Những hậu quả của sóng thần có thể ở mức không nhận ra được tới mức gây thiệt hại to lớn.

Thuật ngữ tsunami (sóng thần) bắt nguồn từ tiếng Nhật có nghĩa "cảng" (津 tsu, "tân") và "sóng" (波 nami, "ba"). Thuật ngữ này do các ngư dân đặt ra dù họ không thể nhận biết được các đợt sóng ở ngoài biển khơi. Một sóng thần là một hiện tượng bên dưới đáy biển sâu; ở ngoài khơi, sóng có biên độ (chiều cao sóng) khá nhỏ (thường dài hàng trăm kilômét), điều này giải thích tại sao ở ngoài biển chúng ta khó nhận ra nó, và khi ở ngoài khơi nó chỉ đơn giản là một gồ sóng chạy ngang biển.

Sóng thần trước kia từng được coi là sóng thuỷ triều bởi vì nó tiến vào bờ, và nó có tính chất của một đợt thuỷ triều mạnh đang tiến vào hơn là một loại sóng có mũ sóng hình thành do hoạt động của gió trên đại dương (loại sóng chúng ta thường gặp). Tuy nhiên, vì trên thực tế nó không liên quan tới thuỷ triều, thuật ngữ này đã bị chứng minh là sai (dù không phải trận sóng thần nào cũng xảy ra ở cảng) và các nhà hải dương học đã không sử dụng nó nữa.

Sóng thần diễn biến rất khác biệt tùy theo kiểu sóng: chúng chứa năng lượng cực lớn, lan truyền với tốc độ cao và có thể vượt khoảng cách lớn qua đại dương mà chỉ mất rất ít năng lượng. Một trận sóng thần có thể gây ra thiệt hại trên bờ biển cách hàng nghìn cây số nơi nó phát sinh, vì thế chúng ta có thể có nhiều tiếng đồng hồ chuẩn bị từ khi nó hình thành tới lúc ập vào một bờ biển, nó xuất hiện một thời gian khá dài sau khi sóng địa chấn hình thành từ nơi xảy ra sự kiện lan tới. Năng lượng trên mỗi mét dài trong sóng tỷ lệ với nghịch đảo của khoảng cách từ nguồn phát.

Thậm chí một trận sóng thần riêng biệt có thể liên quan tới một loạt các đợt sóng với những độ cao khác nhau. Ở vùng nước rộng, các cơn sóng thần có chu kỳ rất dài (thời gian để đợt sóng sau tới vị trí một điểm sau đợt sóng trước), từ nhiều phút tới nhiều giờ, và chiều dài sóng dài lên tới hàng trăm kilômét. Điều này rất khác biệt so với các con sóng hình thành từ gió bình thường trên mặt đại dương, chúng thường có chu kỳ khoảng 10 giây và chiều dài sóng 150 mét.

Chiều cao thực của một đợt sóng thần trên đại dương thường không tới một mét. Điều này khiến những người ở trên tàu giữa đại dương khó nhận ra chúng. Bởi vì chúng có chiều dài sóng lớn, năng lượng của một cơn sóng thần điều khiển toàn bộ cột nước, hướng nó xuống phía đáy biển. Các cơn sóng đại dương ở vùng nước sâu thường xuất hiện do chuyển động của nước tính từ bề mặt đến một độ sâu bằng một nửa chiều dài sóng. Điều này có nghĩa rằng sự di chuyển của sóng bề mặt đại dương chỉ đạt tới độ sâu khoảng 100 m hay ít hơn. Trái lại, những cơn sóng thần hoạt động như những con sóng vùng nước nông giữa biển khơi (bởi chiều dài của chúng ít nhất lớn gấp 20 lần chiều sâu nơi chúng hoạt động), bởi sự phân tán chuyển động của nước ít xảy ra nơi nước sâu.

Con sóng đi qua đại dương với tốc độ trung bình 500 dặm một giờ. Khi tiến tới đất liền, đáy biển trở nên nông và con sóng không còn di chuyển nhanh được nữa, vì thế nó bắt đầu "dựng đứng lên"; phần phía trước con sóng bắt đầu dựng đứng và cao lên, và khoảng cách giữa các đợt sóng ngắn lại. Tuy một người ở ngoài đại dương có thể không nhận thấy dấu hiệu sóng thần, nhưng khi vào bờ nó có thể đạt chiều cao một tòa nhà sáu tầng hay hơn nữa. Quá trình dựng đứng lên này tương tự như khi ta vẩy một chiếc roi da. Khi sóng tiến từ phía cuối ra đầu roi, cùng một lượng năng lượng phân bố trong khối lượng vật liệu ngày càng nhỏ, khiến chuyển động trở nên mãnh liệt hơn.

Một con sóng trở thành một con "sóng nước nông" khi tỷ lệ giữa độ sâu mặt nước và chiều dài sóng của nó rất nhỏ, và bởi vì sóng thần có chiều dài sóng rất lớn (hàng trăm kilômét), các cơn sóng thần hoạt động như những cơn sóng nước nông ngay bên ngoài đại dương. Những con sóng nước nông di chuyển với tốc độ bằng căn bậc hai của tích giữa gia tốc trọng trường (9.8 m/s²) và chiều sâu nước. Ví dụ, tại Thái Bình Dương, với độ sâu trung bình 4000 m, một cơn sóng thần di chuyển với tốc độ khoảng 200 m/s (720 km/h hay 450 dặm/giờ) và mất ít năng lượng, thậm chí đối với những khoảng cách lớn. Ở độ sâu 40 m, tốc độ sẽ là 20 m/s (khoảng 72 km/h hay 45 dặm/giờ), nhỏ hơn tốc độ trên đại dương nhưng rõ ràng con người không thể chạy nhanh hơn tốc độ này.

Sóng thần lan truyền từ nguồn phát (tâm chấn), vì thế những bờ biển trong vùng bị ảnh hưởng bởi chấn động thường lại khá an toàn. Tuy nhiên, các cơn sóng thần có thể gây nhiễu xạ xung quanh các mảng lục địa (như thể hiện trong hoạt hình này).

Đặc trưng riêng của điều kiện địa lý địa phương có thể dẫn tới hiện tượng triều giả hay sự hình thành các đợt sóng dừng, có thể gây thiệt hại lớn hơn trên bờ biển. Ví dụ, cơn sóng thần lan tới Hawaii ngày 1 tháng 4, 1946 có thời gian ngắt quãng mười lăm phút giữa các đợt sóng. Chu kỳ cộng hưởng tự nhiên của Vịnh Hilo là khoảng mười ba phút. Điều đó có nghĩa mỗi đợt sóng tiếp theo trùng pha với chuyển động của Vịnh Hilo, tạo ra một đợt triều giả trong vịnh. Vì thế, Hilo bị thiệt hại nặng nền nhất so với tất cả các địa điểm khác tại Hawaii, đợt sóng thần/triều giả có độ cao lên tới 14 m giết hại 159 người.

Sóng thần

Sóng biển được chia làm 3 loại, căn cứ vào độ sâu :

• Tầng nước sâu
• Tầng nước trung bình
• Tầng nước nông

Dù được tạo ra ở tầng nước sâu (khoảng 4000 m dưới mực nước biển), sóng thần được xem là sóng ở tầng nước nông. Khi sóng thần tiến vào tầng nước nông gần bờ, khoảng thời gian của nó không đổi, nhưng chiều dài sóng thì giảm liên tục, điều này làm cho nước tích tụ thành một mái vòm khỏng lồ, gọi là hiệu ứng "bị cạn".

Dấu hiệu của một đợt sóng thần sắp tới

Những dấu hiệu sau đây thường báo trước một cơn sóng thần :

• Cảm thấy động đất.
• Các bong bóng chứa khí gas nổi lên mặt nước làm ta có cảm giác như nước đang bị sôi.
• Nước trong sóng nóng bất thường.
• Nước có mùi trứng thối (khí hyđro sulfua) hay mùi xăng, dầu.
• Nước làm da bị mẩn ngứa.
• Nghe thấy một tiếng nổ như là:

- tiếng máy nổ của máy bay phản lực

- hay tiếng ồn của cánh quạt máy bay trực thăng, hay là

- tiếng huýt sáo.

• Biển lùi về sau một cách đáng chú ý.
• Vệt sáng đỏ ở đường chân trời.

Cảnh báo và ngăn chặn

Sóng thần không thể được dự đoán một cách hoàn toàn chính xác, nhưng có những dấu hiệu có thể báo trước một đợt sóng thần sắp xảy ra, và nhiều hệ thống đang được phát triển và được sử dụng để giảm thiểu những thiệt hại do sóng thần gây ra.

Ở những khoảnh khắc khi lưỡi đợt sóng thần là vùng lõm của nó, nước biển sẽ rút khỏi bờ với khoảng cách bằng nửa chu kỳ sóng trước khi đợt sóng tràn tới. Nếu đáy biển có độ nghiêng thấp, sự rút lui này có thể lên tới hàng trăm mét. Những người không nhận thức được về sự nguy hiểm có thể vẫn ở lại trên bãi biển vì tò mò, hay để nhặt những con cá trên đáy biển lúc ấy đã trơ ra.

Dấu hiệu cảnh báo sóng thần tại đập ngăn nước ở Kamakura, Nhật Bản, 2004. Ở thời Muromachi, một cơn sóng thần đã tràn vào Kamakura, phá hủy những ngôi nhà gỗ nơi đặt pho tượng Phật A di đà tại Kotokuin. Từ ấy, bức tượng được đặt ngoài trời.

Ở những khoảnh khắc khi lưỡi sóng của cơn sóng thần đạt mức đỉnh lần thứ nhất, những đợt sóng tiếp theo có thể khiến nước dâng cao hơn. Một lần nữa, việc hiểu biết về hoạt động của sóng thần rất quan trọng, để có thể nhận thức rằng khi mực nước rút xuống lần đầu tiên, nguy hiểm chưa hề qua. Ở những vùng bờ biển có độ cao thấp, một trận động đất mạnh là dấu hiệu cảnh báo chính rằng một cơn sóng thần có thể đã được tạo ra.

Những vùng có nguy cơ sóng thần cao có thể sử dụng những hệ thống cảnh báo sóng thần để xác định và cảnh báo người dân trước khi sóng đi tới đất liền. Tại một số cộng đồng ở bờ biển phía tây nước Mỹ, vốn có nguy cơ đối mặt với các cơn sóng thần Thái Bình Dương, những dấu hiệu cảnh báo hướng dẫn người dân đường thoát hiểm khi một cơn sóng thần tràn tới. Các mô hình máy tính có thể dự đoán phỏng chừng khoảng thời gian tràn tới và sức mạnh của sóng thần dựa trên thông tin về sự kiện gây ra nó và hình dạng của đáy biển (bathymetry) và vùng đất bờ biển (địa hình học).

Một trong những dấu hiệu cảnh báo sớm nhất là từ những loài động vật ở gần. Nhiều loài vật cảm giác được sự nguy hiểm và bỏ chạy lên vùng đất cao trước khi những con sóng tràn tới. Vụ động đất Lisbon là trường hợp đầu tiên được ghi lại về hiện tượng đó tại Châu Âu. Hiện tượng này cũng đã được nhận thấy tại Sri Lanka trong trận Động đất Ấn Độ Dương 2004. Một số nhà khoa học có thể suy luận rằng các loài vật có thể có một khả năng cảm nhận được sóng hạ âm Rayleigh waves từ một trận động đất nhiều phút hay nhiều giờ trước khi một cơn sóng thần tấn công vào bờ.

Trong khi vẫn chưa có khả năng ngăn chặn sóng thầm, tại một số quốc gia thường phải hứng chịu thảm họa thiên nhiên này, một số biện pháp đã được tiến hành nhằm giảm thiệt hại do sóng thần gây ra. Nhật Bản đã áp dụng một chương trình lớn xây dựng các bức tường chắn sóng thần với chiều cao lên tới 4.5 m (13.5 ft) trước những vùng bờ biển nhiều dân cư sinh sống. Những nơi khác đã xây dựng các cửa cống và kênh để dẫn dòng nước từ những cơn sóng thần đi hướng khác. Tuy nhiên, hiệu quả của chúng vẫn còn là một vấn đề tranh cãi, bởi vì các cơn sóng thần thường cao hơn tường chắn. Ví dụ, đợt sóng thần tràn vào đảo Hokkaido ngày 12 tháng 7, 1993 tạo ra những đợt sóng cao tới 30 m (100 ft) - tương đương một tòa nhà 10 tầng. Thị trấn cảng Aonae đã được trang bị một bức tường chắn sóng thần bao kín xung quanh, nhưng các cơn sóng đã tràn qua tường và phá hủy toàn bộ cấu trúc xây dựng bằng gỗ trong vùng. Bức tường có thể có tác dụng trong việc làm chậm và giảm độ cao sóng thần nhưng nó không ngăn cản được tính phá hủy và gây thiệt hại nhân mạng của sóng thần.

Những hiệu ứng của một cơn sóng thần có thể giảm bớt nhờ những yếu tố thiên nhiên như cây trồng dọc bờ biển. Một số vị trí trên đường đi của cơn sóng thần Ấn Độ Dương 2004 hầu như không bị thiệt hại gì nhờ năng lượng sóng thần đã bị một dải cây như dừa và đước hấp thụ. Một ví dụ khác, làng Naluvedapathy tại vùng Tamil Nadu Ấn Độ bị thiệt hại rất ít khi những con sóng thần tan vỡ trong khu rừng 80.244 cây được trồng dọc bờ biển năm 2002 để được ghi tên vào Sách kỷ lục Guinness. [6] Những nhà môi trường đã đề xuất việc trồng cây dọc theo những vùng bờ biển có nguy cơ sóng thần cao. Tuy có thể mất vài năm để cây lớn đạt tới kích cỡ cần thiết, những công cuộc trồng rừng như vậy có thể mang lại những công cụ hữu hiệu, rẻ tiền cũng như có tác dụng lâu dài trong việc ngăn chặn sóng thần hơn những biện pháp đắt tiền, gây hại đến môi trường như các bức tường chắn sóng.

Các trận sóng thần lịch sử

Sóng thần xảy ra thường xuyên nhất ở Thái Bình Dương nhưng là một hiện tượng toàn cầu; sóng thần có thể xảy ra ở bất kì nơi nào có khối nước lớn, bao gồm cả những hồ nằm trong đất liền, có khả năng xảy ra sự dịch chuyển của khối đất bên dưới. Những cơn sóng thần nhỏ, không gây thiệt hại và không thể nhận biết được nếu không có thiết bị chuyên môn, xảy ra thường xuyên như kết quả của những trận dộng đất nhẹ và các địa chấn khác.

Trận sóng thần ở Đảo Vancouver, Canada năm 1700

Ngày 26 tháng 1, trận dộng đất Cascadia, một trong những trận dộng đất mạnh nhất trong lịch sử, làm gián đoạn Cascadia Subduction Zone offshore từ đảo Vancouver đến bắc California, tạo nên một cơn sóng thần được ghi lại trong lịch sử Nhật Bản cũng như trong lịch sử truyền khẩu của người thổ dân châu Mỹ.

Trận sóng thần ở Lisboa, Bồ Đào Nha năm 1755

Hàng chục ngàn người sống sót qua trận động đất ở Lisboa năm 1755 đã thiệt mạng trong đợt sóng thần xảy ra sau đó nửa giờ. Nhiều cư dân thành phố chạy ra bờ biển, tin rằng nơi này có thể tránh khỏi các đám cháy và mảnh vỡ do động đất. Trước khi cơn sóng thần ập vào cảng, nước rút rất nhanh, để lộ những hàng hóa bị rơi xuống biển và những chiếc tàu đắm bị lãng quên.

Động đất, sóng thần và hỏa hoạn sau đó đã giết chết hơn một phần ba dân số Lisboa trước trận động đất. Những văn lịch sử ghi chép lại các cuộc thám hiểm của Vasco da Gama và những nhà hàng hải trước đó bị mất, rất nhiều ngôi nhà bị phá hủy (gồm cả đa số những kiến trúc Manueline Bồ Đào Nha). Những người châu Âu ở thế kỷ 18 đã tìm cách giải thích thảm họa này trong tôn giáo và các hệ thống đức tin lý trí. Các nhà triết học Thời khai sáng, nổi tiếng nhất là Voltaire, đã viết về sự kiện này. Quan niệm triết học về sự siêu phàm, như được nhà triết học Immanuel Kant miêu tả trong cuốn Beobachtungen über das Gefühl des Schönen und Erhabenen (Những quan sát về Cảm giác của Cái đẹp và sự Siêu phàm), có một phần cảm hứng trong nỗ lực tìm hiểu tầm cỡ của trận động đất và sóng thần Lisboa.

1883 - Vụ nổ phun trào Krakatoa

Hòn đảo núi lửa Krakatoa ở Indonesia đã nổ tung với sức mạnh hủy diệt năm 1883, thổi tung một phần buồng magma dưới chân nó khiến vùng đất nằm phía trên đó và đáy biển sụp đổ. Một loạt những cơn sóng thần đã hình thành sau vụ sụp đổ, một số cơn đạt tới độ cao hơn 40 mét trên mực nước biển. Các cơn sóng thần được quan sát thấy trên khắp Ấn Độ Dương, Thái Bình Dương, bờ biển phía tây nước Mỹ, Nam Mỹ và thậm chí xa tới cả Kênh Anh Quốc. Ở bờ biển phía đối diện tại Java và Sumatra nước lụt tràn sâu nhiều dặm vào trong bờ gây ra thiệt hại to lớn về nhân mạng tới mức một vùng dân cư đã không bao giờ được khôi phục và trở thành rừng rậm và hiện là khu dự trữ sinh quyển Ujung Kulon.

Vụ nổ Halifax và sóng thần

Vụ nổ Halifax xảy ra ngày thứ Năm, 6 tháng 12 năm 1917 lúc 9:04:35 sáng giờ địa phương tại Halifax, Nova Scotia ở Canada, khi chiếc tàu chở vũ khí cho Thế chiến thứ nhất Mont-Blanc của Pháp va chạm với chiếc tàu thủy Na Uy Imo được thuê chở đồ trợ cấp cho Bỉ. Hậu quả của vụ va chạm làm chiếc Mont-Blanc bốc cháy và nổ tung. Vụ nổ gây ra một cơn sóng thần, và một làn sóng sung kích trong không khí.

1929 - Trận sóng thần Newfoundland

Ngày 18 tháng 11 năm 1929, một trận động đất mạnh 7.2 độ xảy ra bên dưới Dốc Laurentian tại Grand Banks. Chấn động được cảm nhận thấy tại khắp các tỉnh bang vùng Atlantic ở Canada và đến tận Ottawa ở phía tây cũng như Claymont, Delaware ở phía nam. Hậu quả là sau 2½ giờ một cơn sóng thần cao hơn 7 mét tràn vào bán đảo Burin trên bờ biển phía nam Newfoundland, 28 người thuộc nhiều cộng đồng dân cư đã thiệt mạng.

1946 - Trận sóng thần Thái Bình Dương

Người dân Hawai'i chạy trốn trước một cơn sóng thần đang ập vào Hilo, Hawai'i

Ngày 1 tháng 4 trận sóng thần do vụ Động đất quần đảo Aleut gây ra giết hại 165 người tại Hawaii và Alaska dẫn tới việc hình thành hệ thống cảnh báo sóng thần (cụ thể là Trung tâm Cảnh báo Sóng thần Thái Bình Dương), được thành lập năm 1949 giám sát cho các quốc gia vùng Thái Bình Dương. Tại Hawaii cơn sóng thần được gọi là "Sóng thần Ngày Nói dối" vì mọi người đã tin rằng cảnh báo sóng thần là một trò đùa Ngày Nói dối.

1960 - Trận sóng thần Chile

Trận Động đất Lớn Chile với cường độ 9.5 đọ là trận động đất mạnh nhất từng được ghi lại. Tâm chấn nằm ngoài khơi Trung Nam Chile, gây ra một trong những trận sóng thần có sức tàn phá lớn nhất thế kỷ 20.

Cơn sóng trải dài khắp Thái Bình Dương, với những con sóng đo được tới 25 mét. Đợt sóng đầu tiên ập tới Hilo, Hawaii sau khoảng 14.8 giờ từ khi nó được hình thành ngoài khơi Trung Nam Chile.

Đợt sóng cao nhất tại Vịnh Hilo đo được khoảng 10,7 m (35 ft.). 61 người thiệt mạng với nguyên nhân được cho là do không để ý tới những hồi còi báo động. Khi sóng thần tràn vào Onagawa, Nhật Bản, 22 giờ sau trận động đất, chiều cao sóng đạt 3 mét trên mực thủy triều đang dâng cao. Số lượng người chết do vụ động đất và cơn sóng thần sau đó được ước lượng trong khoảng 490 tới 2.290.

1963 - Thảm họa Đập Vajont

Hồ chứa nước phía sau Đập Vajont phía bắc Ý đã bị một trận lở đất lớn lao xuống. Một cơn sóng thần phát sinh quét qua đỉnh đập (nhưng không làm vỡ nó) lao xuống thung lũng bên dưới. Gần 2.000 người thiệt mạng.

1964 - Trận sóng thần Ngày thứ Sáu Tuần thánh

Sau Trận động đất Ngày thứ Sáu Tuần thánh cường độ 9.2 độ, một cơn sóng thần đã tấn công Alaska, British Columbia, California và các thị trấn ven bờ biển Tây bắc Thái Bình Dương, khiến 121 người chết. Những cơn sóng cao tới 6 mét, và giết hại 6 người ở Crescent City, California.

1976 - Trận sóng thần Vịnh Moro

Ngày 16 tháng 8 năm 1976 lúc 12:11 sáng, một trận động đất 7.9 độ xảy ra ở đảo Mindanao, Philippines. Nó tạo ra một cơn sóng thần tàn phá hơn 700 km bờ biển quanh Vịnh Moro ở phía Bắc biển Celebes. Ước lượng số người chết trong thảm họa này lên tới 5.000 người, 2.200 người mất tích hay được cho đã chết, hơn 9.500 người bị thương và tổng cộng 93.500 trở thành vô gia cư. Nó cũng đã tàn phá các thành phố và thị trấn như Thành phố Pagadian, Zamboanga del Sur, Thành phố Zamboanga, Basilan, Sulu, Sultan Kudarat, Maguindanao, Thành phố Cotabato, Lanao del Sur và Lanao del Norte.

1979 - Trận sóng thần Tumaco

Một trận động đất mạnh 7.9 độ đã xảy ra ngày 12 tháng 12 năm 1979 lúc 7:59:4.3 (UTC) dọc theo bờ biển Thái Bình Dương của Colombia và Ecuador. Trận động đất và cơn sóng thần do nó gây ra đã phá hủy ít nhất năm làng cá và cái chết cảu hàng trăm người tại tỉnh Nariño Colombia. Chấn động được cảm nhận thấy tại Bogotá, Cali, Popayán, Buenaventura và nhiều thành phố khác tại Colombia và tại Guayaquil, Esmeraldas, Quito cũng như nhiều vùng khác tại Ecuador. Khi Sóng thần Tumaco tràn lên bờ, nó phá hủy trầm trọng thành phố Tumaco, cũng như các thị trấn El Charco, San Juan, Mosquera và Salahonda trên bờ biển Thái Bình Dương của Colombia. Tổng số nạn nhân trong thảm họa này là 259 người chết, 798 người bị thương 95 người mất tích hoặc được cho là đã chết.

1993 - Trận sóng thần Okushiri

Một trận sóng thần có sức tàn phá lớn đã xảy ra ngoài khơi Hokkaido Nhật Bản sau một trận động đất ngày 12 tháng 7 năm 1993. Kết quả, 202 người trên hòn đảo nhỏ Okushiri thiệt mạng và hàng trăm người mất tích hay bị thương. Thêm nữa, hàng trăm triệu chú chim cảnh, mèo và chó cũng thiệt mạng.

2004 - Trận sóng thần Ấn Độ Dương

Trận động đất Ấn Độ Dương 2004, với cường độ được ước lượng khoảng từ 8.90-9.30 trên thang độ Richter (cường độ hiện vẫn chưa được thống nhất, nhưng đa số cho rằng là lớn hơn 9.0 Richter), đã gây ra một loạt những cơn sóng thần khủng khiếp ngày 26 tháng 12 năm 2004 giết hại khoảng 230.000 người (gồm 168.000 người tại riêng Indonesia), biến nó trở thành trận sóng thần gây nhiều thiệt hại nhân mạng nhất trong lịch sử. Cơn sóng thần giết hại người dân ở cả vùng lân cận trận động đất tại Indonesia, Thái Lan và bờ biển tây bắc Malaysia cho tới những nơi cách xa hàng nghìn kilômét tại Bangladesh, Ấn Độ, Sri Lanka, Maldives và thậm chí tới cả Somalia, Kenya và Tanzania ở Đông Phi. Thảm họa đã dẫn tới một chiến dịch quyên góp toàn cầu hỗ trợ cho các nạn nhân, với hàng tỷ dollar đã được quyên góp.

Không giống như Thái Bình Dương, không hề có một trung tâm cảnh báo sóng thần nào đặt tại Ấn Độ Dương. Một phần do nguyên nhân là do từ vụ phun trào Krakatoa năm 1883 (giết hại 36.000 người) tới năm 2004 không một trận sóng thần nào xảy ra ở khu vực này. Sau trận sóng thần Ấn Độ Dương năm 2004, UNESCO và các tổ chức quốc tế khác đã kêu gọi thiết lập một hệ thống giám sát sóng thần toàn cầu.

2006 - Trận sóng thần nam Đảo Java

Một trận động đất mạnh 7.7 độ làm rung chuyển Ấn Độ Dương ngày 17 tháng 7 năm 2006 tại địa điểm cách 200 km phía nam Pangandaran, một bãi biển đẹp nổi tiếng về những đợt sóng thích hợp cho những người ưa thích môn lướt sóng. Trận động đất này đã gây ra một cơn sóng thần với nhiều độ cao khác nhau từ 2 mét tại Cilacap tới 6 mét tại bãi biển Cimerak cuốn và phạt bằng những ngôi nhà ở sâu tới 400 mét bên trong bờ biển. Số lượng nạn nhân được thông báo gồm 600 người chết và khoảng 150 người vẫn đang mất tích.

2009 - Trận sóng thần ở Samoa

Cơn địa chấn có cường độ lên tới 8,3 độ Richter xảy ra vào 17h48 ngày 29/9 GMT (0h48 sáng nay Hà Nội). Tâm chấn của nó nằm ở độ sâu khoảng 32 km dưới đáy đại dương và cách quần đảo Samoa chừng 190 km. Một số người dân nói rằng động đất kéo dài khoảng hai tới ba phút. Nó gây nên những đợt sóng cao tới 4,5 m trên một số bờ biển. Những cơn sóng khủng khiếp do một trận động đất mạnh ở phía nam Thái Bình Dương gây nên đã tấn công các làng mạc ven bờ biển trên quần đảo Samoa hôm qua. Ít nhất 100 người thiệt mạng.Quần đảo Samoa gồm hai thực thể riêng rẽ: nhà nước độc lập Samoa và American Samoa (lãnh thổ thuộc Mỹ với dân số là 65.000 người).Trung tâm Cảnh báo Sóng thần Thái Bình Dương (PTWC) nói trận động đất xảy ra ở độ sâu 33km, chấn tâm cách Apia 190km . Sóng cao 1,57m đã dội vào Apia và Pago Pago.

Vì sao động đất dồn dập ở châu Á-Thái Bình Dương?

Trong vòng chưa đầy một tuần, châu Á - Thái Bình Dương hứng chịu tới 5 trận động đất mạnh. Các nhà khoa học lý giải hiện tượng này theo những cách khác nhau.

Một cơn địa chấn gây sóng thần trên quần đảo Samoa vào ngày 29/9, sau đó hai trận động đất tấn công đảo Sumatra của Indonesia trong hai ngày tiếp theo. Peru hứng chịu một cơn địa chấn 5,9 độ Richter trong ngày 30/9. Tối 4/10, một trận động đất mạnh 6,5 độ Richter làm rung chuyển khu vực miền nam Philippines.

Các nhân viên cứu hộ khiêng thi thể của một nạn nhân trong đống đổ nát của khách sạn Ambacang, thành phố Padang, đảo Sumatra, Indonesia vào ngày 3/10. Khách sạn sụp đổ trong trận động đất giữa tuần trước. Ảnh: Reuters.

Vành đai lửa Thái Bình Dương là một khu vực hay xảy ra động đất và các hiện tượng phun trào núi lửa bao quanh vòng lòng chảo Thái Bình Dương. Nó có hình dạng tương tự vành móng ngựa và dài khoảng 40.000 km. Khoảng 71% trận động đất có cường độ mạnh nhất thế giới diễn ra tại vành đai lửa. Nó đi qua quần đảo Samoa, Indonesia và cả Peru.

Theo National Geographic, mặc dù có bằng chứng cho thấy những trận động đất mạnh có thể nới rộng các phay (đường đứt gãy trên vỏ địa cầu) cách đó nửa vòng trái đất, nhiều nhà khoa học vẫn không đủ tự tin để nói rằng địa chấn tại quần đảo Samoa, Indonesia và Peru có mối liên quan với nhau. Họ do dự bởi nhiều lý do.

Thứ nhất, những trận động đất mạnh là sự kiện rất phổ biến.

“Chẳng hạn, những trận động đất mạnh như ở Peru tuần trước xảy ra hàng trăm lần mỗi năm. Điều đó có nghĩa là, nếu tính trung bình, cứ ba ngày lại có một trận động đất mạnh ở đâu đó trên hành tinh”, Emile Okal, một giáo sư địa chất của Đại học Northwestern (Mỹ), giải thích.

Thứ hai, ngay cả những loạt trận động đất liên tiếp tại Indonesia cũng không hề hiếm. Okal nói rằng nếu tính trung bình thì động đất kép xảy ra một lần mỗi tháng.

Tuy nhiên, nhiều nhà khoa học không loại trừ khả năng một trận động đất này kéo theo những trận động đất khác. Sóng thần trên Ấn Độ Dương vào năm 2004 xuất hiện sau động đất tại Indonesia. Rất có thể ứng suất (sức căng) địa tầng của trận động đất từ năm 2004 đã “kích hoạt” hai cơn địa chấn trên đảo Sumatra của Indonesia tuần trước.

“Trận động đất mới nhất trên đảo Sumatra chỉ cách tâm chấn của trận động đất năm 2004 khoảng 470 km”, Fengling Niu, một nhà nghiên cứu động đất của Đại học Rice (Mỹ), cho biết.

Okal cho rằng loại ứng suất kiến tạo của trận động đất năm 2004 chỉ xảy ra trong phạm vi khá ngắn, xấp xỉ 1.000 km.

“Trong phạm vi đó nó không thể gây nên động đất tại Samoa, vì quần đảo này cách Indonesia khoảng 6.400 km. Có một số phay nằm giữa hai quần đảo nên ứng sự lan truyền của ứng suất kiến tạo sẽ bị cản trở. Ngay cả khi khoảng cách không lớn thì sự hiện diện của các phay cũng khiến ứng suất giảm trong quá trình lan truyền”, Okal nói.

Thế nhưng, trong một nghiên cứu vừa được công bố trên tạp chí Nature tuần trước, các nhà khoa học của Đại học Rice chứng minh rằng sự rung lắc trong trận động đất có thể tác động tới những phay ở khoảng cách cực xa.

Nhóm nghiên cứu nhận thấy những đợt rung lắc từ trận động đất tại Indonesia năm 2004 có thể làm tăng tần số xuất hiện của những cơn địa chấn nhỏ ở châu Mỹ bằng cách đẩy chất lỏng vào phay. Sự hiện diện của chất lỏng khiến hai phía của phay dễ bị sạt lở, dịch chuyển và gây nên động đất.

“Mọi người đều muốn biết những cơn địa chấn tuần trước có liên quan với nhau hay không, song tới giờ phút này chúng tôi vẫn chưa biết chắc câu trả lời. Với kết quả nghiên cứu mới nhất, chúng tôi cho rằng có thể chúng liên quan tới nhau. Nhưng vẫn còn quá sớm để đưa ra kết luận, bởi chúng tôi vẫn chưa có bằng chứng đáng tin cậy”, Taka"aki Taira, trưởng nhóm nghiên cứu của Đại học Rice, phát biểu.

Vì sao Indonesia thường bị động đất?

Indonesia hàng năm hứng chịu hàng trăm trận động đất lớn nhỏ, gây thiệt hại lớn về người và của. Lý do chính là vì nước này nằm trên cả hai vành đai địa chấn đang hoạt động tích cực nhất hành tinh, nơi gây ra tới 98% các cơn chấn động dữ dội nhất. Trong số hai vành đai này, nguy hiểm hơn cả là "Vòng tròn Lửa", còn được gọi là vành đai vòng Thái Bình Dương chạy quanh bờ Thái Bình Dương, từ New Zealand, qua Nhật Bản và San Francisco tới Chile. Khu vực này là nơi xảy ra 90% các trận động đất trên thế giới, trong đó chiếm tới 4/5 số cơn địa chấn mạnh nhất.

Dọc theo các đảo phía đông bắc của Indonesia, nhất là những đảo nàm gần vùng New Guinea và Borneo, các cơn chấn động thường xuất phát từ những va chạm giữa tầng kiến tạo Australia và Thái Bình Dương. Tuy nhiên, trận động đất 6,2 độ Richter ngày 27/5, cũng như trận động đất từng gây ra sóng thần tháng 12/2004, xảy ra dọc vành đai Alpide - vốn ít được nhắc tới. Vành đai này kéo dài từ Java - nơi xảy ra trận động đất hôm qua, qua bắc Sumatra - tâm chấn của trận động đất năm 2004, qua dãy Himalaya ra Địa Trung Hải và tới cả Đại Tây Dương. Tại khu vực Indonesia, vành đai này bị khống chế bởi va chạm giữa lớp kiến tạo Âu Á và Australia. Dù vành đai Alpide tạo ra ít chấn động hơn, song phần lớn các cơn chấn động này cực kỳ nghiêm trọng. Nơi này chỉ chiếm khoảng 6% số vụ động đất trên thế giới, nhưng lại chiếm tới 17% các cơn mạnh nhất. Ngoài hai trận động đất xảy ra tại vành đai Alpide nêu trên, còn một trận động đất nghiêm trọng khác, với cường độ 8,7 độ Richter cũng diễn ra dọc vành đai này làm chấn động bờ biển Sumatra vào ngày 28/3/2005 khiến 1.000 người thiệt mạng. Tháng 12/1992, một trận động đất khác đã làm chết ít nhất 2.200 người tại dải đảo thuộc tỉnh Đông Nusa Tenggara của Indonesia. Hồi đầu tháng 5/2006, núi lửa Merapi, nằm gần khu vực động đất hôm qua cũng bắt đầu phun trào. Kể từ năm 1548, núi lửa Merapi đã phun trào 68 lần. Lần gần đây nhất núi Merapi hoạt động và làm chết người là vào năm 1994 khi một đám mây chứa đầy khí độc làm 60 người thiệt mạng. Năm 1930, khoảng 1.300 người đã thiệt mạng khi Merapi phun trào. Nhưng có lẽ khủng khiếp nhất là cách đây đúng 1.000 năm, khi ấy Merapi đã vùi cả vùng trung Java trong tro bụi. Tuy nhiên, các chuyên gia địa chấn cho rằng nó không phải là nguyên nhân gây động đất.

TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG

Giải quyết vấn đề năng lượng đòi hỏi chúng ta không chỉ ưu tiên cho việc phát triển các nguồn năng lượng thay thế mới mà còn cần chú ý đến khía cạnh bảo tồn và nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng. Cả bảo tồn và nâng cao hiệu suất năng lượng đều nhằm một mục đích - tiết kiệm năng lượng. Tiết kiệm năng lượng sẽ đem lại cho chúng ta những ích lợi đáng kể về kinh tế, giảm thiểu suy thoái do việc khai thác và "để dành" được những tài nguyên quý giá cho mai sau.

Chương này đề xuất các ý tưởng tiết kiệm năng lượng, từ những giải pháp kỹ thuật cụ thể đến quy mô chiến lược trong hoạch định chính sách.

17.1. Giải pháp kỹ thuật

Giải pháp kỹ thuật để góp phần tiết kiệm năng lượng chủ yếu đến từ các nhà làm kỹ thuật, các kiến trúc sư…

17.1.1. Nâng cao hiệu suất thiết bị

Đây là công việc hiển nhiên đối với các nhà làm kỹ thuật. Tùy vào từng thiết bị, từng dây chuyền công nghệ cụ thể, các kỹ sư, công nhân kỹ thuật phát triển khả năng nâng cao hiệu suất của thiết bị.

17.1.2. Phối hợp sử dụng các hệ thống năng lượng

a) Về mặt thiết bị: Khi chế tạo một thiết bị sử dụng năng lượng, các nhà kỹ thuật cần chế tạo sao cho có thể chuyển đổi dễ dàng từ sử dụng dạng năng lượng này sang sử dụng dạng năng lượng khác. Ví dụ như các nhà máy sử dụng nguồn nước nóng hay dung môi nóng có thể sử dụng năng lượng Mặt Trời hỗ trợ cho việc làm nóng nước hay dung môi.

b) Về mặt đầu tư: Chính quyền cần khuyến khích mở các nhà máy tiêu thụ năng lượng lớn nằm trong vùng có các nhà máy điện. Điều này giúp giảm bớt áp lực truyền tải điện năng của lưới điện quốc gia, giúp phối hợp sử dụng tốt các nguồn năng lượng (chẳng hạn nhiệt thải từ các nhà máy điện có thể sử dụng đun nóng cho các nhà máy hóa chất…), đồng thời giảm tổn hao năng lượng từ việc truyền tải điện.

17.1.3. Sử dụng các phương pháp điều khiển thông minh

Việc chế tạo các hệ thống điều khiển thông minh hiện nay không khó đối với phần lớn các nhà làm kỹ thuật, giá thành cũng rất rẻ. Năng lượng để cung cấp cho các bộ điều khiển này hầu như không đáng kể. Sau đây là một số gợi ý.

+ Tự động tắt mở đèn chiếu sáng.

Đối với chiếu sáng trong nhà, tận dụng được nguồn ánh sáng tự nhiên sẽ góp phần tiết kiệm năng lượng. Tuy vậy nguồn ánh sáng tự nhiên lại không ổn định, phụ thuộc vào điều kiện thời tiết và các mùa trong năm. Hệ thống chiếu sáng nhân tạo sẽ được điều khiển bằng bộ điều khiển tự động. Bộ điều khiển làm việc trên nguyên tắc phối hợp ánh sáng tự nhiên và nhân tạo, sao cho trong giờ làm việc luôn đủ ánh sáng và giảm đến mức thấp nhất chiếu sáng nhân tạo.

Đối với hệ thống chiếu sáng công cộng (chiếu sáng đường, công viên…), vào những giờ có lưu lượng phương tiện tham gia giao thông thấp, cần tự động tắt bớt một số đèn đường, hoặc vào những giờ ít người đến công viên, tắt bớt một số lớn đèn chiếu sang trang trí và một phần đèn chiếu sáng thông thường.

+ Tự động tắt mở máy điều hòa nhiệt độ, lò sưởi.

Thực tế tự bản thân các máy điều hòa nhiệt độ đã có chế độ làm việc tự động để duy trì nhiệt độ đặt sẵn. Tuy vậy để duy trì sự làm việc liên tục của máy thì năng lượng tiêu tốn cũng đáng kể.

+ Tự động tiết giảm hệ thống làm mát cưỡng bức máy móc.

Làm mát cưỡng bức các máy biến áp, các thiết bị khác hoặc các tháp giải nhiệt… nên có các bộ dò nhiệt độ để biết khi nào cần quạt, bơm nước, bơm chất làm mát… Ví dụ việc bơm nước cho tháp giải nhiệt của hệ thống lạnh. Khi hệ thống làm việc với công suất thấp, việc bơm nước làm mát tháp giải nhiệt là không cần thiết hoặc không cần vận hành hết công suất máy bơm. Lúc đó máy bơm nước sẽ được ngưng hoạt động hoặc vận hành ở chế độ tiết giảm, công suất thấp.

+ Tự động điều chỉnh góc nhận ánh nắng Mặt Trời.

Đối với các thiết bị sử dụng năng lượng Mặt Trời, việc điều chỉnh góc nhận ánh sáng giúp tăng thêm hiệu suất của thiết bị.

17.1.4. Thiết kế xây dựng làm giảm thiểu tiêu thụ năng lượng và tận dụng năng lượng tự nhiên

Việc tiết kiệm năng lượng và tận dụng năng lượng tự nhiên cần được các kiến trúc sư, các kỹ sư xây dựng lưu ý. Các văn phòng làm việc không phải đóng kín cửa để mở đèn làm việc, mở máy điều hòa nhiệt độ… Sự sáng tạo trong việc giảm thiểu tiêu thụ năng lượng là không giới hạn. Sau đây là một số gợi ý cho các nhà xây dựng.

+ Thiết kế tận dụng nguồn ánh sáng tự nhiên

Các nhà làm chiếu sáng nhân tạo luôn cố gắng tạo ra thứ ánh sáng thực, tức là thứ ánh sáng gần giống ánh sáng Mặt Trời nhất. Vì vậy các nhà thiết kế xây dựng cần quan tâm đến việc tận dụng ánh sáng tự nhiên khi thiết kế nhà ở, các văn phòng làm việc, nhà xưởng…

+ Thiết kế tận dụng làm mát từ sức gió tự nhiên

Đối với những vùng có nhiệt độ trung bình cao, xu hướng bố trí máy điều hòa là phổ biến. Việc bố trí máy điều hòa có nhiều điểm bất lợi. Ngoài việc tiêu tốn điện năng để vận hành, còn có nhiều ảnh hưởng không tốt khác như: chất thải (môi chất làm lạnh) làm ảnh hưởng không tốt đến môi trường; làm tăng nhiệt độ chung cho môi trường tổng thể (việc tăng entropy); các cửa sổ hay cửa chính đều phải đóng kín để giữ nhiệt độ cho phòng, phải tốn năng lượng cho chiếu sáng nhân tạo… Vì vậy việc tận dụng nhiệt độ thích hợp từ môi trường tự nhiên như làm mát từ gió tự nhiên là điều nên làm.

+ Bố trí hệ thống điều hòa nhiệt độ hợp lý

Máy điều hòa nhiệt độ làm việc trên nguyên tắc lấy nhiệt từ môi trường này thải ra môi trường khác. Vì vậy phía nguồn nóng của máy, nhiệt độ sẽ cao hơn môi trường xung quanh. Bố trí các nguồn nóng sao cho nhiệt từ nguồn nóng tản tốt vào môi trường xung quanh sẽ làm tăng hiệu suất làm việc của máy điều hòa. Đồng thời hạn chế bố trí nhiều nguồn nóng cạnh nhau…

+ Bố trí chiếu sáng nhân tạo thích hợp
Ngoài việc tận dụng tốt độ phản xạ ánh sáng trên trần nhà, trên tường hay sàn nhà, việc sử dụng bóng đèn có hiệu suất cao cũng quan trong không kém. Các bóng đèn sợi đốt được khuyến cáo hạn chế sử dụng, thay vào đó là các bóng đèn compact, đèn huỳnh quang…

+ Lắp đặt bộ điều khiển thông minh

Các bộ cảm biến nhiệt độ và ánh sáng được lắp đặt sẽ dò độ sáng và nhiệt độ của phòng làm việc. Nếu ánh sáng tự nhiên nhiều thì bộ điều khiển chiếu sáng sẽ tự động tắt bớt các đèn chiếu sáng, và khi ánh sáng tự nhiên thiếu, bộ điều khiển này sẽ tự động mở thêm các đèn chiếu sáng, sao cho độ sáng luôn đủ để làm việc. Tương tự cho hoạt động của máy điều hòa.

+ Việc bố trí các bồn chứa nước

Nước được bơm lên cho các tầng lầu sử dụng hiện nay được tập trung vào sân thượng các tòa nhà. Tùy giải pháp thiết kế có tận dụng không gian sử dụng hay không. Nhưng gợi ý là nếu bơm nước lên bồn chứa cao nhất để sử dụng cho cá tòa nhà là không hợp lý trong việc tiêu thụ năng lượng. Nước được bơm lên tầng cao nhất để sử dụng cho tầng thấp nhất là lãng phí. Vì vậy chỉ nên sử dụng các loại bồn chứa nước cho từng tầng riêng biệt, như chẳng hạn bồn đặt ở tầng trên sử dụng cấp nước cho tầng dưới kế tiếp…

+ Thiết kế hệ thống điều hòa nhiệt độ tập trung

Việc tính toán thiết kế các hệ thống điều hòa nhiệt độ tập trung cho thấy hiệu suất cao hơn hẳn so với các hệ thống điều hòa nhiệt độ riêng biệt, đối với các khu nhà ở lớn, các khách sạn… Trước tiên là hệ thống giải nhiệt cưỡng bức (bằng không khí, bằng nước) tốt hơn là giải nhiệt không cưỡng bức. Kế đến là việc sử dụng hệ thống khép kín giúp tái sử dụng phần nhiệt quay về (hệ thống hồi tiếp).

17.2. Giải pháp con người

Về mặt con người, giải pháp là nâng cao ý thức tiết kiệm năng lượng, tránh lãng phí năng lượng trong quá trình sử dụng.

17.2.1. Tuyên truyền, giải thích sự cần thiết của việc tiết kiệm năng lượng

Tuyên truyền, giải thích, vận động tiết kiệm năng lượng trong cộng đồng dân cư sẽ góp phần tiết kiệm phần lớn năng lượng. Thống kê cho thấy, tùy theo từng khu vực, mức độ sử dụng điện (năng lượng chính phục vụ cho sinh hoạt) chiếm tỉ lệ không nhỏ trong việc tiêu thụ năng lượng.

a) Tuyên truyền, giải thích phải mang tính đại chúng. Đối tượng của việc tuyên truyền, vận động tiết kiệm năng lượng là đa số người dân, đủ mọi thành phần trong xã hội. Vì vậy công việc này cần mang tính đại chúng. Ngôn ngữ sử dụng càng đơn giản, dễ hiểu càng tốt. Các bà nội trợ không quan tâm đến chất lượng điện năng hay độ ổn định của hệ thống điện. Các tài xế không cần quan tâm đến trữ lượng dầu mỏ. Họ chỉ quan tâm đến việc chi tiêu của họ. Vì thế, ta có thể chẳng hạn như khuyên các bà nội trợ tắt bếp ga một phút trước khi nấu chín nồi canh, các tài xế nên tắt máy nếu thời gian chờ đèn đỏ quá lâu, các nhân viên văn phòng tắt máy điều hòa nhiệt độ hay lò sưởi năm phút trước khi rời công sở… Hiện nay trên truyền hình đã thấy xuất hiện các lời khuyên sử dụng bóng đèn compact, đèn huỳnh quang thay cho bóng đèn sợi đốt.

b) Phổ biến kiến thức khoa học dưới dạng các cuộc thi. Các cuộc thi trên truyền hình ngày càng thu hút nhiều người quan tâm. Đó chính là cơ hội phổ biến các kiến thức khoa học về việc tiết kiệm năng lượng.

c) Hạn chế sử dụng điện trong các giờ cao điểm. Hạn chế sử dụng điện trong các giờ cao điểm giúp các nhà mày điện và các lưới truyền tải giảm áp lực hoạt động, như vậy các nhà máy hay lưới truyền tải sẽ hoạt động ở chế độ tối ưu nhiều hơn, làm giảm tổn hao năng lượng để vận hành ở chế độ quá tải, nâng cao chất lượng điện năng.

d) Giáo dục ý thức tiết kiệm năng lượng cho học sinh. Đưa việc giáo dục ý thức tiết kiệm năng lượng vào trong nhà trường sẽ có hiệu quả to lớn trong tương lai. Mỗi công dân sau này sẽ có sẵn những kiến thức và việc tiết kiệm năng lượng tạo thành thói quen.

e) Phát động những phong trào để gây hiệu ứng mạnh. Mới đây thủ tướng Nhật đã phát động phong trào không đeo cà vạt tại công sở để tiết kiệm năng lượng trong việc giảm bớt hoạt động của máy điều hòa nhiệt độ. Việc làm thì có vẻ không lớn nhưng đã ảnh hưởng mạnh mẽ đến ý thức tiết kiệm năng lượng của không chỉ người dân Nhật.

f) Tổng kết và khen thưởng. Chính quyền nên tổ chức tổng kết hiệu quả của việc tiết kiệm năng lượng hàng năm. Như vậy người dân sẽ thấy được hiệu quả từ việc làm của họ có ảnh hưởng to lớn cho xã hội bên cạnh việc tiết kiệm chi tiêu cho chính gia đình họ.

17.2.2. Sử dụng các biện pháp chế tài nhằm hạn chế sự tiêu thụ năng lượng

Việc tiêu thụ năng lượng nhiều hay ít là quyền của mỗi người. Nhưng ảnh hưởng của việc tiêu thụ nhiều năng lượng thì buộc người tiêu thụ phải có trách nhiệm. Chẳng hạn như tăng độ không ổn định của hệ thống điện, thải nhiều chất khí độc hại vào môi trường, gây hiệu ứng nhà kính làm nóng địa cầu, làm biến đổi khí hậu…

Vì vậy, nhà nước cần đưa ra mức tiêu thụ năng lượng trung bình và nếu vượt qua mức này thì người tiêu thụ phải chịu những khoản phí trách nhiệm. Các khoản phí này cũng nên tăng một cách không tuyến tính với mức tiêu thụ năng lượng (Ví dụ vượt 1 thì đóng phí 1, vượt 2 thì đóng phí 3 – thay vì đóng phí 2). Một người mua xe hơi cá nhân với dung tích máy lớn phải đóng các khoản phí hàng năm cho việc tiêu thụ vượt định mức này.

17.3. Giải pháp chiến lược: chính sách năng lượng

17.3.1. Quy hoạch phát triển năng lượng

Đối với các nước phát triển, xu hướng đầu tư ra nước ngoài các ngành công nghiệp tiêu tốn nhiều năng lượng cũng là một phần trong chính sách năng lượng của họ. Các nước ấy giữ lại trong nước các ngành công nghệ cao và tiêu tốn ít năng lượng hơn. Việt Nam đang trong giai đoạn thu hút đầu tư nước ngoài nên không thể tránh khỏi việc tiêu thụ năng lượng lớn cho công nghiệp. Dù vậy tùy từng giai đoạn cụ thể có thể quy hoạch phát triển năng lượng sao cho tiết kiệm năng lượng đồng thời không ảnh hưởng đến phát triển kinh tế.

a) Xác định các nguồn năng lượng sơ cấp: đánh giá trữ lượng, hiệu quả khai thác, vận chuyển, biến đổi thành các dạng năng lượng khác và mức độ ảnh hưởng đến môi trường. Các nguồn năng lượng sơ cấp được xác định bao gồm: than, dầu mỏ, khí đốt, sức nước, thủy triều, gió, địa nhiệt, củi gỗ, khí sinh học, nguyên liệu cho năng lượng nguyên tử (Uranium)…

b) Đánh giá mức độ tiêu thụ của từng ngành, từng khu vực: có thể chia việc tiêu thụ năng lượng thành các nhóm chính: công nghiệp, thương mại-dịch vụ, sinh hoạt, giao thông vận tải, nông nghiệp. Nông thôn Việt Nam tiêu thụ năng lượng dưới nhiều dạng, từ năng lượng thô đến năng lượng thứ cấp. Tuy điện ngày càng được dung nhiều hơn nhưng việc sử dụng than củi, rơm rạ cũng chiếm phần lớn trong cơ cấu năng lượng phục vụ sinh hoạt.

Việc đánh giá mức độ tiêu thụ năng lượng của từng ngành, từng khu vực nhằm mục đích quy hoạch sử dụng năng lượng sao cho có lợi nhất. Tỉ lệ sử dụng các nguồn năng lượng sơ cấp, thứ cấp của từng ngành khác nhau theo từng giai đoạn, vì vậy quy hoạch cũng phải theo từng giai đoạn. Ví dụ:

- Đầu vào: năng lượng hạt nhân, địa nhiệt, sức nước, thủy triều phục vụ sản xuất điện năng; năng lượng dầu mỏ dùng phát điện, chạy máy móc công nghiệp, vận tải…

- Đầu ra: ngành vận tải sử dụng chủ yếu năng lượng từ dầu mỏ, khí đốt; công nghiệp sử dụng hầu hết các dạng năng lượng nhưng phần lớn từ điện năng…

Quy hoạch phát triển năng lượng là bài toán tối ưu về kinh tế - kỹ thuật. Giải quyết tốt vấn đề này làm cho việc sử dụng năng lượng hiệu quả cao, góp phần tiết kiệm năng lượng.

17.3.2. Ứng dụng công nghệ mới

Ngày càng có nhiều giải pháp công nghệ mới nhằm giảm thiểu việc tiêu tốn năng lượng cho một sản phẩm ra đời.

a) Đánh giá hiệu quả sử dụng thiết bị và đầu tư mới thiết bị. Đầu tư mới thiết bị hiện đại giúp giảm thiểu chi phí nhiên liệu cho sản phẩm. Chúng ta không thể kéo dài việc sử dụng các thiết bị lạc hậu. Tuy vậy việc đầu tư phải được tính toán sao cho hợp lý giữa kinh tế và kỹ thuật. Ngoài việc quy hoạch kinh tế của các doanh nghiệp cần có sự hỗ trợ tài chính hoặc các ưu tiên từ phía chính quyền. Ví dụ như việc thay thế các tua bin hơi nước tại các nhà máy nhiệt điện bằng các tua bin khí sử dụng chu trình hỗn hợp.

b) Đào tạo nguồn nhân lực trình độ cao. Bên cạnh việc đầu tư công nghệ cao, cần có đội ngũ người làm kỹ thuật và quản lý trình độ cao nhằm nghiên cứu để có các thành quả công nghệ mới trong việc giảm tiêu thụ năng lượng trong sản xuất. Nhập khẩu máy móc thiết bị công nghệ cao với giá đắt làm giảm hiệu quả của việc đầu tư này. Việc đầu tư cho con người còn góp phần nghiên cứu và ứng dụng các nguồn năng lượng đòi hỏi công nghệ cao như năng lượng hạt nhân.

17.3.3. Tận dụng khai thác các nguồn năng lượng tái tạo

a) Sức nước: cũng như Trung Quốc, Việt Nam đang đầu tư xây dựng rất nhiều các nhà máy thủy điện. Nguồn năng lượng này vẫn đang còn chưa khai thác hết. Tuy nhiên, bên cạnh việc khai thác, chúng ta cũng phải chú ý đầu tư cho sự ổn định của nguồn năng lượng này như phát triển rừng phòng hộ đầu nguồn, giải quyết việc làm cho người dân các vùng cao, giáo dục ý thức bảo vệ môi trường…

b) Sức gió: năng lượng gió chưa được khai thác tốt ở Việt Nam, dù Việt Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, lượng gió dồi dào quanh năm. Một phần vì việc sử dụng nguồn năng lượng này đòi hỏi công nghệ cao, phần khác vì người ta chưa coi trọng sử dụng sức gió.

Để sử dụng được năng lượng điện phát từ sức gió, có chất lượng điện năng cao như độ ổn định điện áp, ổn định tần số cao… đòi hỏi đầu tư nhiều cho việc nghiên cứu. Sức gió không ổn định như sức nước. Tuy vậy người viết bài này cũng có ý nghĩ tại sao không chuyển động năng không ổn định của gió thành một dạng thế năng dự trữ, như thế năng của nước chẳng hạn. Gió sẽ làm quay cánh quạt máy phát điện, cũng có thể làm quay máy bơm nước vào hồ dự trữ để phát điện dưới dạng thủy điện. Việc bơm nước có thể không ổn định nhưng việc xả nước để phát điện là ổn định. Nước sau khi được xả để phát điện lại được sức gió bơm ngược vào hồ chứa trên cao.

c) Năng lượng Mặt Trời: Cũng như sức gió, Việt Nam nhận được rất nhiều năng lượng Mặt Trời. Phần lớn năng lượng Mặt Trời đang được sử dụng để phơi sấy trong nông nghiệp và thủy sản.

Hiện nay ở Việt Nam đã có một số thiết bị đun nấu sử dụng năng lượng Mặt Trời. Chính quyền cần có những hỗ trợ cho người dân vùng quê sử dụng điện Mặt Trời nhằm chia sẻ gánh nặng từ lười điện quốc gia; hỗ trợ người dân vùng sâu, vùng xa, hải đảo sử dụng tốt nguồn năng lượng này.

Chính quyền cũng cần hỗ trợ phát triển các thiết bị sử dụng năng lượng Mặt Trời không dưới dạng điện năng, như các bồn chứa nước, hoặc các máy điều hòa nhiệt độ sử dụng năng lượng Mặt Trời… cũng như khuyến khích phát triển các thiết bị sử dụng năng lượng chuyển đổi giữa điện năng và năng lượng Mặt Trời.

d) Nghiên cứu phát triển các dạng năng lượng khác như địa nhiệt, khí sinh học…

17.3.4. Đầu tư nhà máy điện hạt nhân

Hiện nay có nhiều tranh cãi xung quanh việc đầu tư nhà máy điện hạt nhân. Các nước phát triển đang có xu hướng giảm dần việc sản xuất điện từ năng lượng hạt nhân vì lý do an toàn và chất thải gây ô nhiễm môi trường. Xét về quy luật phát triển thì Việt Nam đang trong giai đoạn cần sử dụng nhiều năng lượng như các nước phát triển đã từng trải qua. Hiện nay các nước phát triển đã đưa các nhà máy sản xuất đòi hỏi tiêu tốn nhiều năng lượng sang các nước đang phát triển, áp lực về năng lượng không còn nhiều như trong thời đại công nghiệp trước đây của họ. Do đó giảm phát điện từ năng lượng hạt nhân là điều tất yếu.

Riêng ở Việt Nam nếu không đầu tư cho năng lượng hạt nhân thì sự phát triển kinh tế phụ thuộc quá nhiều về nguồn dầu mỏ đang hết sức bấp bênh trên thị trường thế giới. Đầu tư cho Nhà máy lọc dầu Dung Quất không có nghĩa là đảm bảo đủ năng lượng cho phát triển trong giai đoạn hiện nay. Nguồn năng lượng hạt nhân góp phần giúp ổn định hơn về phát triển kinh tế. Sử dụng quá nhiều năng lượng từ dầu mỏ làm cạn kiệt nguồn nguyên liệu quý giá này.

17.4. Kết luận

Với sự phát triển quá nhanh của kinh tế thế giới hiện tại, nguồn dự trữ năng lượng từ thuở xa xưa đến nay gần đến ngày cạn kiệt. Khủng hoảng năng lượng do cạn kiệt nguồn dự trữ là điều sẽ xảy ra nếu con người không nhanh chóng tìm các nguồn năng lượng thay thế.

Nhưng trước tiên, khi vẫn chưa tìm ra nguồn năng lượng nào đó đủ sức thay thế cho các nguồn năng lượng chính hiện nay như than, dầu mỏ, khí đốt…, ý thức tiết kiệm năng lượng cần nằm trong suy nghĩ của mọi công dân.

Một khi đã có ý thức tiết kiệm năng lượng thì mỗi người dân, ở vị trí công việc của mình, sẽ giảm thiểu việc tiêu thụ năng lượng và luôn tìm tòi các giải pháp tiết kiệm năng lượng.

Tiết kiệm năng lượng, tiết kiệm tài nguyên cho mai sau, đó cũng là một thái độ sống có trách nhiệm với cộng đồng và với những thế hệ tương lai.
Liên kết hữu dụng

Trung tâm tiết kiệm năng lượng TP. Hồ Chí Minh
http://www.ecc-hcm.gov.vn/index.aspx?language=vn
Nguyễn Bá Quân

GIAI ĐOẠN PHÁT TRIỂN MỚI CỦA NHIÊN LIỆU HÓA THẠCH

1. Khí than - nguồn khí đốt đang phát triển

Khí than là khí đốt có thành phần chính là methane được khai thác từ các vỉa than đá. Khí than hình thành trong quá trình than hóa và tồn tại trong vỉa than đá ở dạng khí tự do, hòa tan trong nước vỉa hay hấp thụ trên bề mặt của than matrix. Do đó vỉa than đá có thể được coi vừa là nguồn sinh và vừa là vỉa chứa khí than. Điều này rất khác với các vỉa khí đốt thông thường vì khí đốt trong các vỉa thông thường di chuyển đến từ nguồn sinh ở sâu hơn và có thể ở xa nơi vỉa chứa. Vỉa khí than có độ rỗng và độ thấm rất thấp. Tuy nhiên do phần lớn khí than hấp thụ trên bề mặt của than matrix nên độ rỗng không mang tính quyết định dung lượng khí than tồn tại trong vỉa. Để khai thác khí than, khu vực quanh giếng khoan được gia tăng độ thấm bằng kích vỉa thủy lực để khí than có thể chảy vào giếng dễ dàng hơn. Nước vỉa được khai thác trước để giảm áp suất vỉa. Khi đó, do áp suất vỉa giảm, khí than hấp thụ trên than matrix sẽ được giải phóng, chảy vào giếng khai thác và lên mặt đất.

13.1.1. Lịch sử khai thác và tiềm năng của khí than

Vào giữa thế kỷ 16, người ta nhận biết sự hiện diện của khí methane trong các hoạt động khai thác than đá. Năm 1810, vụ nổ hầm than đá đầu tiên ở Hoa Kỳ được báo cáo là do khí methane. Mãi tới năm 1973, các giếng thử nghiệm được khoan vào vỉa khí than ở tiểu bang Pennsylvania và Alabama. Năm 1977, khí than được sản xuất thương mại từ bể San Juan, Hoa Kỳ. Tiếp theo sau, các quốc gia nhiều tiềm năng than đá như Úc và Canada cũng đã sản xuất khí than thương mại. Hiện nay đã có khoảng 36 nước trên thế giới đang có các hoạt động nghiên cứu, thử nghiệm hoặc khai thác khí than.

Riêng tại Hoa Kỳ, vào năm 2003 có khoảng 20000 giếng đang sản xuất 1600 tỉ bộ khối khí than mỗi năm. Trữ lượng khai thác được của khí than được ước tính chiếm khoảng 6-14% tổng trữ lượng khí đốt có thể khai thác được tại nước này. Tiềm năng khí than dự đoán của một số quốc gia khác trên thế giới như Trung Quốc là 1060-2800 nghìn tỉ bộ khối, ở Nga là 600-2800 nghìn tỉ bộ khối và tại Canada là 1287 nghìn tỉ bộ khối^[i]. Để hình dung sự to lớn của con số này, ta có thể so sánh với khoảng 200 tỉ bộ khối khí mà tập đòan BP cung cấp cho dự án Phú Mỹ vào năm 2005^[ii] .

13.1.2. Một vài đặc tính của vỉa khí than

Vỉa khí than hay nói cách khác vỉa than đá là vỉa nứt nẻ tự nhiên. Điều này có nghĩa là ngoài độ rỗng và thấm của các matrix, các cấu tạo nứt nẻ cũng có độ rỗng và thấm riêng. Do đó vỉa khí than có tính độ rỗng kép và độ thấm kép.

Matrix của than có cấu tạo chủ yếu là thành phần hữu cơ và có hệ thống các micropore tạo thành độ rỗng cho matrix. Đường kính của các micropore thường nhỏ hơn 100 Angstroms nên matrix có độ rỗng và thấm rất kém. Tuy nhiên do khí than hấp thụ trên bề mặt của micropore, thành phần rỗng khá nhỏ của matrix không chỉ là nơi duy nhất chứa khí than. Người ta tính rằng diện tích bề mặt của micropore có thể vào khoảng 100-400 m²/gram matrix^[iii]. Do đó matrix có khả năng hấp thụ khí than rất lớn. Trong thực tế, vào khoảng 80-90% khí than trong vỉa được hấp thụ bởi matrix^[iv]. Khí than được hấp thụ vật lý trên bề mặt của micropore bởi những lực hấp dẫn (Van der Waals) khá yếu. Khả năng hấp thụ khí than phụ thuộc vào điều kiện áp suất, nhiệt độ và thành phần cấu tạo hữu cơ của matrix. Thể tích của khí than có trong vỉa thường gia tăng với độ sâu của vỉa (Hình 13.3) và phụ thuộc vào các yếu tố như thể tích khí hình thành lúc ban đầu và sự di chuyển của khí vào hay ra khỏi vỉa than trong suốt quá trình thay đổi địa chất trong quá khứ.

Hệ thống nứt nẻ tự nhiên của vỉa khí than liên kết với nhau tạo ra đường chảy cho khí than từ matrix tới giếng trong quá trình khai thác. Các nứt nẻ này có độ thấm cao nhưng thường có khả năng chứa đựng khí than thấp. Nguyên nhân là độ rỗng do các nứt nẻ tạo ra vào khoảng 2% và thường lấp đầy bởi nước vỉa và khí than bão hòa.

13.1.3. Cơ chế vận chuyển của khí trong vỉa và một vài công đoạn liên quan trong khai thác

Để khai thác số khí than hấp thụ trong matrix, áp suất vỉa cần phải được giảm tới mức thấp nhất có thể đạt được. Khi áp suất của vỉa giảm, khí than hấp thụ trên bề mặt của micropore sẽ được giải phóng thành khí tự do. Khí than tự do sẽ khuyếch tán từ micropore sang hệ thống các nứt nẻ và chảy vào giếng khai thác (Hình 13.4).

Áp suất của vỉa được hạ thấp bằng cách trước tiên khai thác nước có trong vỉa. Nước vỉa thông thường bão hòa bởi khí than, do đó khí than bão hòa sẽ được tách khỏi nước vỉa trên mặt đất trước khi nước vỉa được xử lý và thải ra môi trường. Ở các quốc gia phát triển, nước vỉa được xử lý kỹ lưỡng để đảm bảo không gây ảnh hưởng xấu đến môi trường sống. Sau giai đoạn khai thác nước vỉa, lượng khí than khai thác sẽ đạt được mức ổn định và tối đa trong một thời gian trước khi bước vào thời kỳ giảm sút sản lượng (Hình 13.5).

Do độ thấm tương đối thấp của các vỉa khí than, một vài kỹ thuật hoàn thiện giếng được áp dụng cho các giếng khai thác nhằm gia tăng sản lượng và tỷ lệ thu hồi khí. Tùy vào từng trường hợp cụ thể, một vài kỹ thuật như open hole, cavitation, kích vỉa thủy lực và khoan ngang có thể làm tăng độ thấm xung quanh giếng hay diện tiếp xúc của vỉa với giếng.

13.1.4. Tương lai phát triển của ngành khí than

Với xu hướng gia tăng sử dụng khí đốt, khí than sẽ đóng góp rất lớn vào lượng khí đốt ở các quốc gia có tiềm năng than đá. Những vấn đề kỹ thuật đang được phát triển như phương pháp xác định lượng khí trong mỏ và lượng khí có thể thu hồi cho mục đích đánh giá kinh tế, các kỹ thuật hoàn thiện giếng, thử giếng sẽ giúp ngành khí than có khả năng cạnh tranh cao. Kỹ thuật khai thác khí than ở các vỉa khí than sâu cũng đang được nghiên cứu và thử nghiệm vì tiềm năng khí than ở các vỉa than sâu là rất lớn. Kết hợp kỹ thuật bơm khí CO₂ vào vỉa nhằm tăng sản lượng khí than thu hồi đồng thời giúp giải quyết vấn đề hiệu ứng nhà kính do khí thải công nghiệp CO₂ gây ra.

13.2. Công nghệ cô lập địa chất khí thải công nghiệp CO₂

Các khí nhà kính được công nhận rộng rãi là các khí cacbon đioxit (CO₂), metan (CH₄), nitơ oxit (NO_x), hơi nước, ozon (O₃), halo cacbon (CFCs, HFCs, PFCs) và hexa florit (SF₆). Khí nhà kính tồn tại trong bầu khí quyển có thể từ một trong hai nguồn gốc: tự nhiên và nhân tạo. Ví dụ, trong tự nhiên CO₂ có thể được tạo ra bởi quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ và hơi nước là do sự bốc hơi tự nhiên của nước. Trong khi đó các hoạt động của con người như đốt nhiên liệu hóa thạch, phá rừng, thay đổi việc sử dụng đất và một số hoạt động nông nghiệp gây ra sự hình thành nhân tạo của một số các khí này. Các khí nhà kính cản trở các tia hồng ngoại phản xạ từ bề mặt trái đất ra không gian. Do đó chúng đóng vai trò lưu giữ nhiệt trên mặt đất. Ở mức độ tự nhiên, các khí nhà kính giữ trái đất đủ ấm cho cuộc sống của con người và động thực vật. Tuy nhiên, nếu mức tập trung của chúng trong bầu khí quyển tăng cao do các hoạt động của con người thì trái đất sẽ nóng lên. Sự nóng lên của trái đất dẫn đến thay đổi khí hậu toàn cầu lâu dài. Một số hậu quả của sự thay đổi này là:

§ Mực nước biển trung bình dâng cao gây lục lội và có thể xóa sổ các vùng đất thấp.

§ Giảm lượng sản xuất lương thực trong một số khu vực.

§ Tàn phá hệ sinh thái.

§ Tạo điều kiện lan truyền các mầm mống bệnh.

Trong số các khí nhà kính, khí CO₂ có trên 60% ảnh hưởng trên hiện tượng nóng lên của trái đất. Trong tổng số khí CO₂ tạo ra bởi hoạt động của con người thì khoảng một phần ba tạo thành từ nhà máy nhiệt điện, lọc dầu, khí đốt, xi măng và luyện kim. Những nhà máy này sử dụng nhiên liệu hóa thạch là nguồn năng lượng hay nhiên liệu thô. Khí thải CO₂ công nghiệp từ chúng là mục tiêu chính của các nghiên cứu cô lập địa chất khí CO₂.

13.2.1. Kỹ thuật cô lập địa chất khí thải công nghiệp CO₂

Bao gồm 3 công đoạn chính: tách CO₂ từ hỗn hợp khí thải công nghiệp, vận chuyển CO₂ đến khu vực có các cấu trúc địa chất thích hợp và bơm CO₂ vào các cấu trúc ấy (Hình 13.6).

Trước tiên CO₂ phải được tách từ hỗn hợp khí thải công nghiệp bằng các công nghệ như hấp thu hóa học, hấp thu vật lý, làm đông dưới áp suất cao hay màng lọc. Sau giai đoạn này thông thường vẫn còn có một phần hơi nước trong khí CO₂. Do hỗn hợp CO₂ và hơi nước mang tính axit và ăn mòn các thiết bị bằng thép, hơi nước được tách ra để chỉ còn khí CO₂ khô và một phần nhỏ các tạp chất khí khác. Khí CO₂ khô sẳn sàng cho vận chuyển và bơm vào các cấu trúc địa chất.

Để thuận lợi cho quá trình vận chuyển bằng đường ống thép, khí CO₂ thường được nén thành dạng lỏng. Do đó khí CO₂ có thể được nén đến 80-170 áp suất khí quuyển trước khi đi vào đường ống dẫn. Tùy thuộc vào chiều dài của đường ống và địa hình, có thể cần một số trạm tăng áp trên đường ống. Với lưu lượng 26.000 tấn CO₂/ngày thì có thể cần một đường ống có đường kính khoảng 0,5m.

Đầu cuối của đường ống là nơi có các giếng bơm tương tự như giếng bơm khí hay nước trong ngành dầu khí. Các giếng này được khoan xuống các cấu trúc địa chất sâu khoảng trên 800 m. Các cấu trúc địa chất có thể là vỉa dầu khí đã ngưng khai thác và không còn giá trị kinh tế, vỉa nước ngầm mặn không sử dụng được hay vỉa than đá sâu không khai thác được. CO₂ sẽ theo các giếng bơm vào các cấu trúc địa chất này và ở lại đấy đến hàng triệu năm. Cấu trúc địa chất được khảo sát kỹ lưỡng về khả năng chứa đựng và những phản ứng hóa học nếu có của CO₂ trong vỉa. Vỉa dầu khí đã ngưng khai thác là thích hợp nhất vì áp suất vỉa thấp, kiến thức địa chất của vỉa được nắm vững và CO₂ có thể đã từng tồn tại trong vỉa trước đây nên không phải quan tâm nhiều đến phản ứng hóa học của CO₂ trong vỉa. Vỉa nước ngầm mặn có nhiều nhất trong lòng đất nên là đề tài nghiên cứu chính ở các quốc gia công nghiệp. Vỉa than sâu có khả năng hấp thụ CO₂ khá cao tuy nhiên do độ thấm thấp nên cần phải khoan nhiều giếng và tốn kém. Tốc độ bơm CO₂ vào vỉa dầu khí cạn kiệt hay nước mặn có thể khoảng trên 3.000 tấn CO₂/giếng/ngày. Trong khi đó tốc độ bơm vào các vỉa than đá sâu có thể dưới 50 tấn CO₂/giếng/ngày. Chương trình nghiên cứu và phát triển công nghệ khí nhà kính thuộc cơ quan năng lượng quốc tế (IEA Greenhouse Gas R&D Programme) ước tính khả năng chứa đựng CO₂ trên thế giới của các vỉa nước ngầm mặn là khoảng 400-10.000 x 10⁹ tấn CO₂, của các mỏ dầu khí đã cạn kiệt là 900 x 10⁹ tấn CO₂, của các vỉa than sâu không khai thác được là trên 15 x 10⁹ tấn CO₂.

Về mặt kỹ thuật, công nghệ này có thể thực hiện được vì:

§ Kỹ thuật tách CO₂ từ khí thải công nghiệp hay khí đốt đã được sử dụng rộng rãi.

§ Các công ty khai thác dầu khí đã tiến hành dẫn khí CO₂ đến các mỏ dầu và bơm xuống các vỉa dầu nhằm tăng cường sản lượng dầu khai thác từ hơn 40 năm.

§ Khí CO₂ tồn tại tự nhiên dưới các cấu trúc địa chất hàng triệu năm nay do đó chứa CO₂ dưới các cấu trúc địa chất được cho là an toàn.

§ Các dự án nghiên cứu đang tiến hành thử nghiệm chứa CO₂ trong các vỉa nước ngầm mặn ở sâu dưới lòng đất với các kết quả khả quan.

13.2.2. Kinh tế dự án cô lập địa chất khí thải công nghiệp CO₂

Đối với các nhà máy nêu trên đang thải khí CO₂ công nghiệp thì cô lập địa chất khí CO₂ đồng nghĩa với việc thay đổi một số công đoạn trong nhà máy, đầu tư thêm trang thiết bị tách khí CO₂, nén khí CO₂, xây dựng đường ống dẫn, khảo sát địa chất và khoan giếng bơm. Chi phí cho việc tách khí CO₂ vào khoảng 20-70 USD/tấn CO₂. Số lượng khí càng lớn hay phần trăm CO₂ trong hỗn hợp khí thải càng lớn thì chi phí trên mỗi tấn CO₂ càng thấp. Chi phí cho phần còn lại vào khoảng 5-25 USD/tấn CO₂. Số lượng khí càng lớn, chiều dài đường ống càng ngắn hay vỉa có áp suất thấp độ thấm cao thì chi phí càng thấp. Nhìn chung, các nhà nghiên cứu cho rằng chi phí hiện nay cho công nghệ cô lập địa chất là vào khoảng 40-60 USD/tấn CO₂ (Hình 13.7). Các nhà khoa học cũng đang nghiên cứu giảm chi phí bằng cách tối ưu hóa công nghệ tách CO₂, tìm tòi công nghệ mới, thiết kế các nhà máy nhiệt điện mới cho phù hợp với việc tách CO₂ hay tối ưu hóa địa điểm xây nhà máy nhiệt điện mới dựa trên yếu tố nguồn nhiên liệu, thị trường điện và địa điểm chứa khí CO₂ trong lòng đất.

Riêng đối với các dự án phát triển khí đốt trong ngành dầu khí thì chi phí có thể rất thấp. Lý do là CO₂ mặc nhiên phải được tách khỏi khí đốt trước khi khí đốt đến nơi tiêu thụ nên chi phi tách CO₂ đã được tính vào giá sản xuất khí đốt rồi. Hơn nữa nơi tách khí CO₂ có thể rất gần các cấu trúc địa chất. Nếu mỏ khí đốt có 25% CO₂ thì chi phí cô lập địa chất CO₂ có thể tăng giá thành khí đốt lên khoảng 3-10%.

13.2.3. Cô lập địa chất khí thải công nghiệp CO₂ là một giải pháp hữu ích

Nghị định thư Kyoto đã có hiệu lực và các quốc gia có nền công nghiệp phát triển phải giảm mức thải CO₂ chung của họ vào giai đoạn 2008-2012 xuống khoảng 5,2% dưới mức của năm 1990. Đây là một thách thức lớn vì từ năm 1990 đến 2010 thì có thể các quốc gia này đã tăng lượng thải CO₂ đáng kể. Ví dụ tại Úc, mặc dù được đặc cách ở mức 8% trên mức của năm 1990, nhưng theo ước tính thì năm 2010 thì họ phải giảm 25% mức thải CO₂ của năm đó để có thể đạt được mục tiêu đề ra. Đây là một trong những lý do khiến Úc, một nước xuất khẩu quặng mỏ và có công nghiệp điện phụ thuộc vào than đá, rất do dự trong việc tham gia nghị định thư Kyoto. Tuy nhiên với công nghệ cô lập địa chất khí CO₂ các nhà nghiên cứu đang cố gắng thuyết phục chính phủ này khả năng thực thi mục tiêu nghị định thư Kyoto đề ra mà vẫn có thể duy trì việc sử dụng nguồn than đá dồi dào cũng như sản xuất và suất khẩu quặng mỏ.

Theo ước tính của các nhà nghiên cứu thì với việc áp dụng công nghệ thu hồi CO₂ giá thành sản xuất điện từ các nhà máy nhiệt điện vẫn còn thấp hơn một số nguồn năng lượng khác nếu giá than đá và khí đốt dưới 3 USD/Gj (Hình 13.8). Đó là chưa nói tới những yếu điểm hiện nay của các nguồn năng lượng khác này như quy mô cung cấp điện nhỏ hơn và bất ổn định.

Vậy, trong tương lai gần vài chục năm hay xa hơn trước mắt, cô lập địa chất khí CO₂ là giải pháp hữu ích vì những lý do sau:

§ Khả năng giảm được khí CO₂ với khối lượng lớn và đạt được mục tiêu nghị định thư Kyoto đề ra.

§ Tiếp tục khai thác nguồn nhiên liệu hóa thạch rẻ tiền và dồi dào so với các nguồn năng lượng khác đang có trên thị trường.

§ Tạo một bước đệm thời gian và tài chính cho các nghiên cứu phát minh nhằm giảm giá thành cho các loại năng lượng khác hay tìm ra nguồn năng lượng mới.

---

Chú thích

[i] Charles M. Boyer II, Coalbed methane – a developing source of natural gas, Schlumberger, 2003

[ii] http://www.bp.com.vn/

[iii] Ertekin, T., Sung W., and Schwerer, F.C.: “Production Performance Analysis of Horizontal Drainage Wells for the Degasification of Coalbeds,” SPE 15453,1986.

[iv] Meng et al, Why low permeability and and how does it affect coalbed methane supply in coal seam in China, SPE 37382, 1996.

Tài liệu tham khảo

1. Andy Rigg and John Bradshaw. The GEODISC Program Research into Geological Sequestration of CO₂ in Australia. Proceeding of the Fifth International Conference on Greenhouse Gas Control Technologies, CSIRO Publishing, 2001.

2. BP Exploration Vietnam Website: http://www.bp.com.vn/

3. David G. Hill, Changing perception of coalbed methane reservoirs, SPE distinguished lecturer series.

4. Duy Nghia Nguyen. Carbon Dioxide Geological Sequestration: Technical and Economic Reviews. SPE81199, SPE/EPA/DOE Exploration and Production Environmental Conference, San Antonio, Texas, U.S.A., 10–12 March 2003.

5. Duy Nghia Nguyen and Guy Allinson. CO2 Geological Storage Economics. The Sixth International Conference on Greenhouse Gas Control Technologies, Kyoto, Japan, 2002.

6. IEA Greenhouse Gas R&D Programme web site: http://www.ieagreen.org.uk

7. Charles M. Boyer II, Coalbed methane – a developing source of natural gas, Schlumberger, 2003

8. Ertekin, T., Sung W., and Schwerer, F.C.: “Production Performance Analysis of Horizontal Drainage Wells for the Degasification of Coalbeds,” SPE 15453,1986.

9. Meng et al, Why low permeability and and how does it affect coalbed methane supply in coal seam in China, SPE 37382, 1996.

10. United Nation Environment Programme (UNEP) and United Nation Framework Convention on Climate Change (UNFCCC). Climate Change Information Kit. July 2002.Nguyễn Duy Nghĩa