Lê Minh Tiến
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
Đà Nẵng - Năm 2013
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO
ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG HAI NHIÊN LIỆU
BIOGAS/DIESEL TRÊN CƠ SỞ ĐỘNG CƠ
MỘT XI LANH TĨNH TẠI
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Lê Minh Tiến
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
Đà Nẵng - Năm 2013
Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐỘNG CƠ NHIỆT
Mã số: 62 52 34 01
Người hướng dẫn khoa học I: PGS.TS. Trần Văn Nam
Người hướng dẫn khoa học II: GS.TSKH. Bùi Văn Ga
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO
ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG HAI NHIÊN LIỆU
BIOGAS/DIESEL TRÊN CƠ SỞ ĐỘNG CƠ
MỘT XI LANH TĨNH TẠI

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
- 3 -

LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công
bố trong bất kỳ công trình nào khác.

DANH MỤC CÁC BẢNG - 10 -
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ - 11 -
MỞ ĐẦU 1
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 2
3. GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU 2
4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3
5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN 3
6. CẤU TRÚC NỘI DUNG LUẬN ÁN 3
7. NHỮNG KẾT QUẢ MỚI CỦA LUẬN ÁN 4
Chương 1 NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 5
1.1. VẤN ĐỀ NĂNG LƯỢNG VÀ MÔI TRƯỜNG 5
1.1.1. Nhiên liệu hóa thạch và sự bùng nổ khí hậu 5
1.1.2. Nhiên liệu thay thế có nguồn gốc từ năng lượng mặt trời 9
1.2. NHIÊN LIỆU BIOGAS SỬ DỤNG CHO ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 10
1.2.1. Tính chất biogas 10
1.2.2. Yêu cầu chất lượng biogas để làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong 12
1.2.3. Công nghệ lọc tạp chất trong biogas tại Việt Nam [4] 14
1.2.4. Chỉ số mêtan của biogas 16
1.3. NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BIOGAS CHO ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 16
1.3.1. Nghiên cứu và ứng dụng biogas trên thế giới 16
1.3.2. Nghiên cứu và ứng dụng biogas tại Việt Nam 21
1.4. NHU CẦU ĐỘNG CƠ BIOGAS CỠ NHỎ TẠI VIỆT NAM 25
1.4.1. Nhu cầu công suất kéo máy phát điện và máy công tác 25
- 5 -

1.4.2. Đặc điểm của công nghệ hai nhiên liệu biogas/diesel Gatec-20 27
1.4.3. Lựa chọn động cơ nghiên cứu phát triển phù hợp 28
1.5. KẾT LUẬN 29
Chương 2 PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CHUYỂN ĐỔI ĐỘNG CƠ DIESEL THÀNH

- 6 -

VIKYNO EV2600-NB-BIO TRÊN CƠ SỞ MẪU ĐỘNG CƠ VIKYNO EV2600-NB
89
4.1. THIẾT KẾ BỘ TẠO HỖN HỢP 89
4.1.1. Tính toán thành phần hỗn hợp qua bộ tạo hỗn hợp 89
4.1.2. Tính toán các thông số của bộ tạo hỗn hợp 90
4.1.3. Thiết kế bộ tạo hỗn hợp 93
4.1.4. Tính toán mô phỏng bằng phần mềm Ansys® Fluent 93
4.1.5. Các thông số chọn và kết quả tính toán điều kiện biên 95
4.1.6. Kết quả tính toán: Trường áp suất, thành phần CH
4
, O
2
, vector tốc độ 98
4.2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU TỐC BIOGAS 108
4.2.1. Đặc điểm 108
4.2.2. Xác định phương án lắp đặt bộ điều tốc biogas lên cơ cấu chuyển động
quay sẵn có trên động cơ 108
4.2.3. Định vị cơ cấu điều tốc lên trục cân bằng trên 109
4.2.4. Đo xác định kích thước nắp máy 111
4.2.5. Thiết kế nắp máy và các cơ cấu điều khiển 112
4.2.6. Tính toán bộ điều tốc biogas 113
4.2.7. Chế tạo lắp đặt nắp máy, càng điều khiển và cơ cấu điều tốc 119
4.3. KẾT LUẬN 121
Chương 5 THỬ NGHIỆM TÍNH NĂNG ĐỘNG CƠ 122
5.1. THỰC NGHIỆM ĐO ĐẠC TÍNH NĂNG ĐỘNG CƠ 122
5.1.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 122
5.1.2. Các phương án lắp đặt động cơ biogas lên băng thử công suất 123
5.1.3. Vít hạn chế lượng phun tối thiểu 124
- 8 -

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
1. CÁC KÝ HIỆU MẪU TỰ LA TINH:
- V
h

[m
3
]
Dung tích xi lanh
- V
c

[m
3
]
Thể tích buồng cháy
- S
[m]
Hành trình piston
- D

-

p
h

[Pa]
Độ chân không tại họng
- i

Số xi lanh
- W
i

[J]
Công chỉ thị
- f

Hệ số thành phần hỗn hợp
- f
fuelThành phần nhiên liệu trong hỗn hợp
- f
secThành phần nhiên liệu thứ cấp trong hỗn hợp
- f
ox

[độ]
Góc đánh lửa sớm (góc phun diesel mồi)
-
Tỉ số nén
- 9 -

-
Số kỳ
-

hHệ số lưu lượng của họng
-

biogas

[kg/m
3
]
Khối lượng riêng của biogas
-


Chỉ số kiềm tổng (Total Base Number)
- MN
Chỉ số mêtan (Methane Number)
- 10 -

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Thành phần trung bình các thành phần của biogas [74] 11
Bảng 1.2: Sản lượng CH
4
theo lý thuyết [74] 12
Bảng 1.3: Sản lượng CH
4
với nguồn nguyên liệu khác nhau [74] 12
Bảng 1.4: Thời gian sử dụng động cơ biogas theo số lượng lợn và công suất động cơ
25
Bảng 2.1: Thông số động cơ Vikyno EV2600-NB 46
Bảng 2.2: Kích thước và thông số cơ bản của động cơ Vikyno EV2600-NB 47
Bảng 3.1: Giá trị của các hệ số của phương trình (3.42) 67

2
trong 1000 năm gần đây 6
Hình 1.3: Biến thiên nhiệt độ khí quyển và nồng độ CO
2
trong 100 năm gần đây 6
Hình 1.4: Biến thiên nhiệt độ trung bình thực tế trên mặt đất a: Mô hình có xem xét
yếu tố do hoạt động của con người b: Mô hình không xem xét yếu tố do hoạt động
của con người 6
Hình 1.5: Dòng nước luân chuyển trong đại dương 7
Hình 1.6: Sự gia tăng mực nước biển theo các kịch bản khác nhau và các yếu tố làm
tăng mực nước biển 7
Hình 1.7: Bản đồ ngập mặn do nước biển dâng ở Việt Nam 8
Hình 1.8: Nồng độ CO
2
trong bầu khí quyển theo các kịch bản phát thải khác nhau 8
Hình 1.9: Sơ đồ trung hòa Carbon của nhiên liệu biogas 11
Hình 1.10: Yêu cầu lọc biogas đối với các phương tiện sử dụng khác nhau 14
Hình 1.11: Các phương án lọc H
2
S 15
Hình 1.12: Hiệu quả lọc hấp phụ H
2
S bằng các vật liệu lọc khác nhau 15
Hình 1.13: Động cơ biogas kéo máy phát điện và xay xát 22
Hình 1.14: Giá thành và tiết kiệm khi sử dụng động cơ biogas [13]. 26
Hình 1.15: Bộ Gatec-20 27
Hình 1.16: Động cơ RV70 kéo máy phát 3KVA lắp bộ Gatec-20 27
Hình 2.1: Giới hạn cháy của hỗn hợp với thành phần CH
4
và CO

và p
sec
51
Hình 3.3: Biểu diễn đồ thị hàm mật độ xác suất p(f) 55
Hình 3.4: Ví dụ hàm pdf delta kép 57
Hình 3.5: Sự phụ thuộc logic của các đại lượng trung bình

vào , và mô
hình hóa học (hệ thống đoạn nhiệt, một thành phần hỗn hợp). 58
Hình 3.6: Ảnh hưởng của áp suất đến biến thiên tốc độ cháy CH
4
theo  ở nhiệt độ
400K [50] 66
Hình 3.7: Ảnh hưởng của áp suất đến biến thiên tốc độ cháy theo nhiệt độ ở =1 [50]
66
Hình 3.8: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ cháy chảy tầng của hỗn hợp CH
4
/không
khí bị làm bẩn ở p=3,5atm và =1 [28] 68
Hình 3.9: Ảnh hưởng của áp suất đến tốc độ cháy chảy tầng của hỗn hợp CH
4
/không
khí bị làm bẩn ở T=350K và =1 [28] 69
Hình 3.10: Kết quả thực nghiệm biến thiên tốc độ cháy chảy tầng theo tỉ lệ các chất
khí làm bẩn hỗn hợp khác nhau (Ngọn lửa CH
4
/không khí, p = 0.1 MPa, T = 393 K,
= 1) [36] 69
Hình 3.11: Ảnh hưởng của CO
2

=40 độ) 77
Hình 3.20: Biến thiên nồng độ CH
4
(M6C4; n=2000 v/ph; 
s
= 40 độ) 77
Hình 3.21: Biến thiên nhiệt độ trung bình môi chất (K) (n=2000 v/ph; 
s
=40 độ;
M6C4) 78
Hình 3.22: Áp suất chỉ thị theo dung tích xi lanh (M6C4; 
s
= 40 (độ); n=2000 v/ph)
78
Hình 3.23: Áp suất chỉ thị theo góc quay trục khuỷu (M6C4; 
s
= 40 (độ); n=2000
v/ph) 79
Hình 3.24: Công chỉ thị theo độ đậm đặc của hỗn hợp (M6C4, n=2000 v/ph; 
s
= 40 độ) 79
i

f
2
'f
- 13 -

Hình 3.25: Diễn biến quá trình cháy tại vị trí  =339 độ 80
Hình 3.26: Diễn biến quá trình cháy tại vị trí  =357 độ 80

s
= 30 độ; ϕ=1 85
Hình 3.36: Áp suất chỉ thị chu trình theo  ứng với n=1400 v/ph; 
s
= 30 độ; ϕ=1 . 85
Hình 3.37: Áp suất chỉ thị chu trình theo V
h
ứng với n=800 v/ph; 
s
= 30 độ; ϕ=1 . 85
Hình 3.38: Áp suất chỉ thị chu trình theo V
h
ứng với n=1400 v/ph; 
s
= 30 độ; ϕ=1 86
Hình 3.39: Biến thiên công chỉ thị theo tốc độ động cơ;
s
= 30 độ; ϕ=1 86
Hình 3.40: Biến thiên công suất chỉ thị theo tốc độ động cơ 
s
= 30 độ; ϕ=1 87
Hình 4.1: Bộ tạo hỗn hợp biogas không khí 93
Hình 4.2: Dòng chảy trong bộ tạo hỗn hợp sử dụng để mô phỏng. 94
Hình 4.3: Chia lưới dòng chảy qua bộ tạo hỗn hợp 94
Hình 4.4: Đặc tính lưu lượng theo độ mở bướm ga 97
Hình 4.5: Trường áp suất tĩnh (M6C4, bướm ga 87%) 98
Hình 4.6: Trường hàm lượng CH
4
(M6C4, bướm ga 87%) 98
Hình 4.7: Trường hàm lượng CO

Hình 4.21: Đặc tính cục bộ ứng với nhiên liệu M6C4 (ϕ=1, bướm ga mở 87%) 107
Hình 4.22: Đặc tính cục bộ ứng với nhiên liệu M8C2 (ϕ=1, bướm ga mở 56%) 107
Hình 4.23: Sơ đồ dẫn động của các bánh răng. Bánh răng 1,2: 24 răng; Bánh răng 3,4:
45 răng; Bánh răng 5: 48 răng. 108
Hình 4.24: Bộ con đội quả văng 109
Hình 4.25: Khoan lỗ dẫn hướng chốt điều tốc trên trục cân bằng trên 109
Hình 4.26: Đế gắn bộ con đội quả văng lên trục cân bằng trên. 110
Hình 4.27: Gắn bộ con đội quả văng lên chân đế. 110
Hình 4.28:Vị trí cơ cấu điều tốc diesel và biogas bên trong động cơ. 111
Hình 4.29: Đo kích kích thước của nắp máy 111
Hình 4.30: Kết quả đo kích thước nắp máy 112
Hình 4.31: Nắp máy mới có gắn các càng điều tốc. 112
Hình 4.32: Các vị trí điều khiển trên nắp máy mới: 113
Hình 4.33: Sơ đồ tính toán điều tốc điều chỉnh van tiết lưu biogas dạng bướm. 113
Hình 4.34: Đặc tính cân bằng điều tốc 117
Hình 4.35: Công suất động cơ theo độ mở bướm ga ở các tốc độ khác nhau (M6C4)
118
Hình 4.36: Hàn khung và các mặt xung quanh 119
Hình 4.37: Phay mặt lắp ghép với thân động cơ 119
Hình 4.38: Phay mặt lắp ghép bơm cao áp 119
Hình 4.39: Gắn các cơ cấu điều khiển của hai bộ điều tốc 120
Hình 4.40: Lắp đặt nắp máy lên động cơ 120
Hình 4.41: Cụm động cơ đã được chuyển đổi lắp đặt hoàn chỉnh 120
Hình 5.1: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 122
Hình 5.2: Thiết kế bệ máy di động lắp băng thử và động cơ. 123
Hình 5.3: Cụm động cơ-băng thử lắp đặt cố định trên nền bê tông. 124
Hình 5.4: Cụm động cơ-băng thử lắp đặt trên xe tải để có thể di động. 124
- 15 -

Hình 5.5: Vít hạn chế lượng phun diesel tối thiểu. 125

s
=30 độ, M7C3) 135
Hình 5.19: So sánh công suất mô phỏng và thực nghiệm (M8C2) 136
Hình 5.20: So sánh công suất mô phỏng và thực nghiệm (M7C3) 137
Hình 5.21: So sánh công suất mô phỏng và thực nghiệm (M6C4) 137

1

MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch đã gây ô nhiễm nặng nề bầu khí quyển.
CO
2
, sản phẩm cháy của nhiên liệu hóa thạch là chất khí gây hiệu ứng nhà kính, thủ
phạm chính làm tăng nhiệt độ mặt đất dẫn đến tình trạng biến đổi khí hậu và mực
nước biển dâng, đe dọa cuộc sống của nhân loại. Mặt khác nguồn nhiên liệu hóa thạch
trong lòng đất có giới hạn. Sự khai thác cường độ cao trong những thập niên gần đây
đã làm cho nguồn năng lượng này cạn kiệt nhanh chóng. Sự gia tăng giá dầu mỏ trong
thời gian gần đây đã phản ảnh thực trạng này. Khả năng tìm thấy nguồn dầu mỏ lớn
có thể khai thác thương mại như trong quá khứ hầu như không còn hy vọng.
Một câu hỏi đặt ra là khi nhiên liệu hóa thạch cạn kiệt thì loài người sẽ sử dụng
nguồn năng lượng nào để thay thế. Năng lượng hạt nhân từ lâu được xem là cứu cánh
nhưng những thảm họa hạt nhân ở Chernobyl năm 1986 và Fukushima năm 2011 đã
làm cho người ta đặt lại vấn đề. Nước Đức đã tuyên bố từ bỏ hoàn toàn năng lượng

“Nghiên cứu thiết kế chế tạo động cơ sử dụng hai nhiên liệu biogas/diesel trên cơ
sở động cơ diesel một xi lanh tĩnh tại” là đề tài có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
Nghiên cứu thiết kế chuyển đổi động cơ diesel nguyên thủy thành động cơ hai
nhiên liệu biogas-diesel mẫu, compact, có thể áp dụng được trong thực tiễn. Động cơ
này có thể chạy bằng biogas theo phương thức nhiên liệu kép, đánh lửa bằng tia phun
mồi diesel; hoặc chạy bằng diesel như thiết kế truyền thống. Công nghệ chuyển đổi
động cơ này có thể được áp dụng trên nhiều chủng loại động cơ khác để tạo ra sản
phẩm công nghiệp mới, góp phần tiết kiệm nhiên liệu hóa thạch và bảo vệ môi trường.
3. GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU
Đề tài tập trung nghiên cứu nâng cấp thiết kế động cơ diesel Vikyno
EV2600-NB thành động cơ hai nhiên liệu biogas/diesel với các nội dung chính:
- Nghiên cứu quá trình cháy hai nhiên liệu biogas/diesel;
- Nghiên cứu chế tạo bộ tạo hỗn hợp biogas/không khí;
3

- Tính toán bộ điều tốc bổ sung để điều chỉnh bộ tạo hỗn hợp một cách tự động.
4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết mô hình hóa và thực nghiệm để xác định
các thông số tối ưu của hệ thống thiết kế bổ sung.
 Nghiên cứu lý thuyết và mô hình hóa: nghiên cứu dòng chảy rối của hỗn hợp
biogas-không khí qua bộ tạo hỗn hợp và trong buồng cháy động cơ để xác lập đường
đặc tính bộ tạo hỗn hợp; nghiên cứu mô hình hóa quá trình cháy hỗn hợp biogas-không
khí được đánh lửa bằng tia phun mồi để dự đoán tính năng kinh tế-kỹ thuật của động
cơ ứng với các chế độ vận hành và thành phần nhiên liệu khác nhau. Kết quả mô hình
hóa giúp ta giảm bớt chi phí thực nghiệm.
 Nghiên cứu thực nghiệm: Đo đạc các tính năng động cơ trên băng thử công
suất khi chạy bằng diesel và khi chạy bằng biogas đánh lửa bằng tia phun mồi; nghiên
cứu thực nghiệm đường đặc tính điều tốc biogas; so sánh kết quả cho bởi mô hình
hóa và thực nghiệm.

- Khẳng định khả năng tính toán mô phỏng quá trình cháy nhiên liệu kép
biogas/diesel dựa trên nền phần mềm động lực học lưu chất FLUENT với mô
hình rối k-ε tiêu chuẩn, mô hình cháy Partially Premixed, mô hình tia phun
mồi có thể chọn gần đúng theo dạng hình trụ với năng lượng đánh lửa bằng
năng lượng do tia phun diesel cung cấp.
- Công suất động cơ nhiên liệu kép có thể lớn hơn công suất của động cơ này
khi chạy hoàn toàn bằng diesel. Do đó ở chế độ tốc độ định mức của động cơ
nhiên liệu kép, có thể sử dụng biogas nghèo, không cần lọc CO
2
, mà vẫn đảm
bảo được công suất cực đại của động cơ nguyên thủy trước khi chuyển đổi;
- Góc phun sớm tăng khi hàm lượng CH
4
trong nhiên liệu giảm hay khi tốc độ
động cơ tăng. Đối với biogas giàu, công chỉ thị chu trình của động cơ giảm
theo thành phần CH
4
trong nhiên liệu;
- Thiết kế chuyển đổi động cơ diesel VIKYNO EV2600-NB thành động cơ lưỡng
nhiên liệu biogas-diesel với bộ điều tốc biogas được lắp bên trong động cơ và
nắp máy được cải tạo phù hợp.
5

Chương 1
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
1.1. VẤN ĐỀ NĂNG LƯỢNG VÀ MÔI TRƯỜNG
1.1.1. Nhiên liệu hóa thạch và sự bùng nổ khí hậu
Sự gia tăng nồng độ các chất khí gây hiệu ứng nhà kính trong môi trường là
nguyên nhân làm gia tăng nhiệt độ bầu
khí quyển gây ra hiện tượng ấm dần lên

nhiên liệu hóa thạch
6

khí quyển đã tăng 0,74 độ và nếu xét riêng 50 năm trở lại đây, nhiệt độ khí quyển đã tăng
0,65 độ. Với tốc độ tăng như hiện nay, cứ mỗi thế kỷ, bầu khí quyển sẽ nóng lên 2,5 độ.

Hình 1.2: Biến thiên nhiệt độ khí quyển và
nồng độ CO
2
trong 1000 năm gần đây
Hình 1.3: Biến thiên nhiệt độ khí quyển và
nồng độ CO
2
trong 100 năm gần đây
Các mô hình tính toán nhiệt độ bầu khí quyển (Hình 1.4) cho thấy trước năm
1945, biến thiên nhiệt độ khí quyển là do thay đổi bức xạ mặt trời. Từ năm 1945 trở
lại đây, sự thay đổi nhiệt độ bầu khí quyển là do hoạt động của con người. Nếu không
có những chất khí gây hiệu ứng nhà kính do hoạt động của con người thải ra môi
trường thì chúng ta đang ở thời kỳ nhiệt độ bầu khí quyển giảm [38], [70], [80].

Hình 1.4: Biến thiên nhiệt độ trung bình thực tế trên mặt đất
a: Mô hình có xem xét yếu tố do hoạt động của con người
b: Mô hình không xem xét yếu tố do hoạt động của con người
Khi nhiệt độ khí quyển tăng vượt quá một giá trị ngưỡng thì nó sẽ tiếp tục tăng
nhanh đến khi đạt giá trị cực đại. Hiện tượng này gọi là bùng nổ khí hậu. Do băng tuyết
trên mặt đất tan chảy khi nhiệt độ tăng cao, lượng khí CH
4
bị lớp băng này che phủ sẽ
- Băng ở Greenland: 7,3m
- Băng ở phía Tây các cực: 5m
- Băng ở phía Đông các cực: 52m
Hình 1.6: Sự gia tăng mực nước biển theo các kịch bản khác nhau
và các yếu tố làm tăng mực nước biển
Nhiệt độ bầu khí quyển tăng sẽ làm mực nước biển dâng cao [51], [79]. Khi
nhiệt độ khí quyển tăng 1 độ, mực nước biển dâng lên 0,2÷0,4m. Khi toàn bộ băng
tuyết trên trái đất tan chảy hết, mực nước biển có thể dâng lên đến 65m. Tính toán
bằng mô hình theo các kịch bản phát thải chất khí gây hiệu ứng nhà kính khác nhau
cho thấy vào cuối thể kỷ 21, mực nước biển có thể dâng lên từ 20÷60cm. Đến năm
3000, khả năng mực nước biển dâng lên 2÷6m là rất cao.
Năm
Gia tă
ng mực nước biển
(cm)Hình 1.5: Dòng nước luân chuyển trong đại dương
8

Việt Nam là một trong năm quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề nhất của biến
đổi khí hậu. Khi mực nước
biển dâng lên 1m, một bộ
phận đồng bằng sông
Hồng và châu thổ sông
Cửu Long bị ngập; Khi
mực nước biển dâng lên

kiếm một cam kết quốc tế về cắt giảm phát thải chất khí gây hiệu ứng nhà kính thay
thế cho Nghị định thư Kyoto hết hiệu lực vào cuối năm 2012 nhưng tất cả đều thất bại.
Các quốc gia phát thải chất khí gây hiệu ứng nhà kính chủ yếu đều không cam kết cắt
giảm, lý do là vì điều này sẽ làm chậm mức tăng trưởng kinh tế của họ [37].
1.1.2. Nhiên liệu thay thế có nguồn gốc từ năng lượng mặt trời
Việc nghiên cứu về năng lượng tái tạo có nguồn gốc từ năng lượng mặt trời đã
được tiến hành từ những năm 1870, khi bắt đầu có những mối quan tâm về sự cạn
kiệt của than đá dẫn đến các thí nghiệm về năng lượng mặt trời [29]. Tầm quan trọng
của năng lượng mặt trời đã được công nhận trong một bài báo khoa học Mỹ 1911:
“Trong một tương lai xa, khi nhiên liệu tự nhiên cạn kiệt, năng lượng mặt trời sẽ là
nguồn năng lượng duy nhất đảm bảo sự tồn tại của nhân loại” [42]. Năng lượng tái
tạo ngày càng khẳng định được vị thế và tầm quan trọng so với các nguồn năng lượng
truyền thống như than đá, khí đốt, dầu mỏ và hạt nhân. Thuyết về đỉnh dầu đã được
xuất bản vào năm 1956 [40]. Trong những năm 1970, các nhà môi trường thúc đẩy
sự phát triển của năng lượng tái tạo cho cả hai mục đích là đối phó với sự cạn kiệt
dầu mỏ và đồng thời cũng giảm sự phụ thuộc vào dầu mỏ. Các trang trại pin năng
lượng mặt trời đã được xây dựng với chi phí rất đắt đỏ [73]. Theo số liệu của Tổ chức
Hợp tác và phát triển kinh tế (OECD), sự phân bổ năng lượng tái tạo trong tổng năng
lượng của các nước trong khối tăng từ 4,8% năm 1971 đến 7,6% năm 2010. Các nước
ngoài OECD có tỉ lệ sử dụng năng lượng tái tạo cao hơn là 13,1% năm 2010 [57].
Mỗi một quốc gia đều định hướng và lựa chọn cho mình xu hướng phát triển
năng lượng tái tạo riêng, dựa trên những điều kiện về chính sách, kinh tế, môi trường
và xã hội. Dưới đây là những xu hướng chính tại nhiều quốc gia trên thế giới:
Năng lượng gió: Xu hướng này bao gồm việc mở rộng qui mô phát triển năng
lượng gió ngoài khơi, mạng lưới tua-bin và các dự án mới về năng lượng gió tại nhiều
vùng địa lý đa dạng khắp thế giới [63].
10

Năng lượng sinh khối: Các nhà máy điện sinh khối đã có mặt tại hơn 50 quốc
gia trên thế giới, cung cấp ngày càng nhiều nguồn điện năng cho con người. Thị