ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
KHOA SAU ĐẠI HỌC
NGUYỄN VĂN MINH
NGHIÊN CỨU TIỀM NĂNG ÁP DỤNG CƠ CHẾ PHÁT TRIỂN SẠCH
NHẰM GIẢM NHẸ PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH TRONG
KHAI THÁC THAN ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
Hà Nội – 2014
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 4
DANH MỤC BẢNG 6
DANH MỤC HÌNH 7
MỞ ĐẦU 9
CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 13
1.1. Tổng quan về Công ƣớc khí hậu, Nghị định thƣ Kyoto và Cơ chế
phát triển sạch 13
1.1.1. Công ước khí hậu 13
1.1.2. Nghị định thư Kyoto 16
1.1.3. Thực trạng phát triển Cơ chế phát triển sạch trên thế giới 21
1.1.4. Thực hiện Nghị định thư Kyoto và Cơ chế phát triển sạch tại Việt
Nam 22
1.1.5. Những thách thức và vấn đề đặt ra 24
1.2. Tổng quan về công nghệ khí hóa than ngầm, công nghệ thu hồi và
lƣu giữ các-bon 28
1.2.1. Công nghệ khí hóa than ngầm 28
1.2.2. Công nghệ Thu hồi và lưu trữ các-bon 36
1.3. Tổng quan về nguồn tài nguyên than của Đồng bằng sông Hồng 46
CHƢƠNG 2 ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN 48
2.1. Đối tƣợng tính toán 48
2.2. Phƣơng pháp tính toán giảm phát thải cho UCG-CCS 48
2.2.1. Cách tiếp cận 48
2.2.2. Phương pháp tính toán 49
CHƢƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 53
3.1. Áp dụng công nghệ UCG tại mỏ Bình Minh 53
3.1.1. Lượng than tiêu thụ 55
3.1.2. Phát thải khí nhà kính 57
Cuối cùng tôi xin gửi lời cám ơn đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã
luôn động viên, khuyến khích và tạo điều kiện tốt nhất có thể cho tôi trong quá
trình thực hiện luận văn tốt nghiệp của mình. Hà Nội, ngày tháng năm 2014
Học viên
Nguyễn Văn Minh
4
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
AAU
Assigned Amount Unit
Đơn vị định lượng
BĐKH
Biến đổi khí hậu
CCGT
Combined Cycle Gas Turbine
Tuabin khí chu trình hỗn hợp
CCS
Carbon Capture and Storage
Thu hồi và lưu trữ các-bon
CDM
Clean Development Mechanism
5
IPCC
Intergovernmental Panel on Climate Change
Ban liên Chính phủ về biến đổi khí hậu
JCM
Joint Crediting Mechanism
Cơ chế tín chỉ chung
JI
Joint Implementation
Cơ chế đồng thực hiện
KNK
Khí nhà kính
KTTVBĐKH
Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu
PDD
Project Design Document
Văn kiện thiết kế dự án theo CDM
PIN
Project Idea Note
Tài liệu ý tưởng dự án theo CDM
ppm
part per million
Phần triệu thể tích
TKV
Tập đoàn Công nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam
TNMT
Bộ Tài nguyên và Môi trường
UCG
2
57
Bảng 3.4. Tổng lượng phát thải khí CO
4
59
Bảng 3.5. Tổng lượng khí CO
2
thất thoát trong quá trình CCS 64
7
DANH MỤC HÌNH
Chƣơng 1
Hình 1.1. Quá trình ra đời Nghị định thư Kyoto và các Cơ chế 19
Hình 1.2. Tỷ lệ các loại hình dự án CDM đã được đăng ký trên thế giới 21
Hình 1.3. Tỷ lệ phân bổ dự án CDM trên thế giới 23
Hình 1.4. Số lượng dự án CDM được đăng ký của các quốc gia Đông Nam Á . 24
Hình 1.5. Lượng CER được cấp cho các quốc gia Đông Nam Á 24
Hình 1.6. Tổng phát thải khí nhà kính năm 2010 và ước tính cho năm 2020 và
năm 2030 26
Hình 1.7. Tổng mức phát thải theo các kịch bản giá nhiên liệu hóa thạch khác
nhau 2012-2030 27
Hình 1.8. Mô hình UCG-CSS 29
Hình 1.9. Bản đồ phân bố dự án UCG tại các quốc gia 30
Hình 1.10. Tình hình thực hiện các dự án UCG trên thế giới 31
Hình 1.11. Phạm vị áp dụng công nghệ UCG theo độ sâu của vỉa than trên thế
giới 32
Hình 3.2. Sơ đồ công nghệ UCG tại thử nghiệm Bình Minh – Khoái Châu 54
Hình 3.3. Khí hóa than ngầm kết hợp thu hồi và lưu trữ các-bon 61
Hình 3.4. Sơ đồ hoạt động CCS tại khu thử nghiệm Bình Minh – Khoái Châu . 62
Hình 3.5. So sánh chi phí thực hiện các dự án khi có CCS và không có CCS 66 9
MỞ ĐẦU
A. Đặt vấn đề
Lý do lựa chọn đề tài nghiên cứu
Trong quá trình phát triển kinh tế từ thời kỳ tiền công nghiệp, đặc biệt
trong những thập kỷ gần đây, các hoạt động như đốt nhiên liệu hóa thạch, sản
xuất và tiêu thụ năng lượng, phá rừng, sản xuất hóa chất, sản xuất công nghiệp,
sản xuất nông nghiệp đã phát thải quá mức các khí nhà kính (KNK) vào khí
quyển. Nồng độ KNK trong khí quyển đã và đang tăng nhanh, dẫn đến gia tăng
hiệu ứng nhà kính, làm nhiệt độ bề mặt trái đất và khí quyển tăng nhanh với tốc
độ chưa từng có trong lịch sử. Người ta gọi đó là hiện tượng nóng lên toàn cầu,
gây biến đổi khí hậu (BĐKH), ảnh hưởng nghiêm trọng đến các hệ sinh thái tự
nhiên, môi trường, đe dọa sự phát triển và mọi sự sống trên trái đất mà hậu quả
tiêu biểu nguy hiểm nhất là làm mực nước biển dâng cao. BĐKH hiện nay đã trở
thành một trong những thách thức lớn nhất của nhân loại trong thế kỷ 21, tác
động mạnh mẽ đến sự phát triển bền vững của tất cả các quốc gia trên thế giới,
đặc biệt là các quốc gia đang phát triển như Việt Nam chúng ta.
Để bảo vệ hệ thống khí hậu trái đất, hạn chế mức phát thải KNK vào khí
quyển, các quốc gia trên thế giới, trong đó có Việt Nam đã phê chuẩn Công ước
khung của Liên hợp quốc về BĐKH - Công ước khí hậu (UNFCCC). Nhằm có
hoặc cao hơn. Ứng dụng kết hợp công nghệ Khí hóa than ngầm (UCG) và Thu
hồi lưu trữ các-bon (CCS) là tổ hợp công nghệ khai thác tối ưu, đáp ứng được
các tiêu chuẩn về phát thải vào môi trường, bên cạnh đó công nghệ này còn đáp
ứng được các yêu cầu về chi phí thấp nhất và thu hồi lưu trữ các-bon từ việc đốt
sơ bộ, áp suất khí cao khi đưa lên mặt đất từ vỉa than ở độ sâu trong lòng đất;
đồng thời tạo ra cơ hội để phát triển các dự án CDM không những giảm thiểu
phát thải KNK, mà còn để tham gia thị trường buôn bán khí thải đang rất phát
triển hiện nay. Vì vậy, học viên chọn đề tài "Nghiên cứu tiềm năng áp dụng
Cơ chế phát triển nhằm giảm nhẹ phát thải khí nhà kính trong khai thác than
Đồng bằng sông Hồng".
11
Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu tổng quát
Áp dụng cơ chế CDM-CCS cho dự án khai thác than ĐBSH bằng công
nghệ UCG nhằm giảm thiểu phát thải KNK góp phần thực hiện mục tiêu phát
triển năng lượng bền vững.
Mục tiêu cụ thể
- Tổng quan về UNFCCC, Nghị định thư Kyoto và các phương thức thực
hiện như thương mại khí thải, đồng thực hiện và CDM, đặc biệt là cơ chế CDM-
CCS trong giảm thiểu phát thải KNK.
- Phân tích và đánh giá về tiềm năng giảm phát thải KNK bằng giải pháp
CDM-CCS trong ứng dụng công nghệ UCG khai thác than ĐBSH.
- Phân tích những thuận lợi và khó khăn khi thực hiện CDM-CCS trong
khai thác than ĐBSH bằng công nghệ UCG, từ đó đề xuất các biện pháp thực
hiện.
Dự kiến những đóng góp của đề tài
thực hiện CDM trên thế giới và tại Việt Nam.
- Thu thập, tổng hợp các số liệu liên quan đến tiềm năng khai thác than,
than ĐBSH.
- Nghiên cứu các tài liệu về công nghệ UCG, CCS, phương pháp luận về
tính toán lượng các-bon được thu hồi và lưu trữ khi áp dụng kết hợp công nghệ
UCG-CCS.
Phương pháp phân tích thông tin
Thu thập, tính toán và xử lý số liệu 13
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về Công ƣớc khí hậu, Nghị định thƣ Kyoto và Cơ chế phát
triển sạch
1.1.1. Công ƣớc khí hậu
Trong những năm 1980, bằng chứng khoa học về mối liên hệ giữa lượng
KNK phát thải vào khí quyển do các hoạt động của con người với nguy cơ
BĐKH toàn cầu đã dẫn đến sự quan tâm chung của mọi người. Cùng với sự phát
triển công nghiệp mạnh mẽ trên toàn cầu, thông qua những hoạt động của mình
như đốt các nhiên liệu hóa thạch, khai thác mỏ, cháy rừng và khai thác rừng,
chuyển đổi sử dụng đất, sản xuất lương thực và chăn nuôi, sản xuất công nghiệp,
chất thải con người đã đang làm tăng nồng độ các KNK trong khí quyển, ví dụ
như khí CO
2
tăng từ 290 lên 370 phần triệu thể tích (ppm). Điều đó dẫn đến gia
tăng hiệu ứng nhà kính, làm nhiệt độ bề mặt Trái đất và khí quyển tăng nhanh
với tốc độ chưa từng có trong quá khứ. Người ta gọi đó là hiện tượng nóng lên
toàn cầu, gây BĐKH trên Trái đất, ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường sinh
dân cư vùng ven biển.
Trước những hiểm họa và thách thức lớn nêu trên đối với nhân loại, Liên
hợp quốc với hai Tổ chức chuyên môn chính là Tổ chức Khí tượng Thế giới
(WMO) và Chương trình Môi trường của Liên hợp quốc (UNEP) đã tập hợp
nhiều nhà khoa học, chuyên gia trên thế giới bàn bạc và đi đến nhất trí là cần có
một Công ước quốc tế về khí hậu và coi đó là cơ sở pháp lý để thiết lập quan hệ
hợp tác rộng lớn, tập hợp nỗ lực chung mạnh mẽ nhất của cộng đồng thế giới
nhằm đối phó với những diễn biến, hiện tượng tiêu cực của BĐKH trên toàn
cầu. Trong những năm 1990, một loạt hội nghị quốc tế cũng đã khẩn cấp kêu gọi
cần có một Điều ước mang tính toàn cầu về vấn đề này nhằm đi đến cam kết
phối hợp các nỗ lực chung để bảo vệ hệ thống khí hậu vì lợi ích của các thế hệ
hôm nay và mai sau [10].
Hưởng ứng lời kêu gọi nêu trên, WMO và UNEP đã thành lập Ban Liên
Chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC) để nghiên cứu và đưa ra các biện pháp
nhằm hạn chế tác động tiêu cực của BĐKH đối với nhân loại. Năm 1990, Đại
Hội đồng Liên hợp quốc đã thành lập Ủy ban Hiệp thương liên Chính phủ (INC)
để đàm phán và soạn thảo Công ước khung về biến đổi khí hậu. INC được ủy
nhiệm soạn thảo Công ước khung và các công cụ pháp lý cần thiết có liên quan.
Những nhà thương thuyết từ hơn 150 quốc gia đã gặp nhau tại 5 phiên họp trong
khoảng thời gian từ tháng 02 năm 1991 đến tháng 5 năm 1992 để dự thảo văn 15
bản Công ước. Ngày 09 tháng 5 năm 1992, UNFCCC đã được thông qua tại trụ
sở Liên hợp quốc ở New York [10].
Tại Hội nghị của Liên hợp quốc về Môi trường và Phát triển (còn gọi là
Hội nghị Thượng đỉnh Trái đất) ở Rio de Janeiro, Bra-xin vào tháng 6 năm
1992, 155 lãnh đạo Nhà nước/Chính phủ (trong đó có Việt Nam) đã ký
UNFCCC. Theo quy định tại Điều 23 của UNFCCC, sau khi hội đủ các điều
Tháng 12 năm 1997, tại Hội nghị lần thứ 3 các Bên của UNFCCC (COP
3), tổ chức tại Kyoto, Nhật Bản, Nghị định thư của UNFCCC đã được thông qua
và gọi là Nghị định thư Kyoto [9].
Nghị định thư Kyoto đưa ra cam kết đối với các nước phát triển và các
nước có nền kinh tế chuyển đổi về giảm tổng lượng phát thải các KNK xuống
thấp hơn năm 1990 với tỷ lệ trung bình là 5,2% trong thời kỳ cam kết đầu tiên từ
2008-2012 theo các mức cắt giảm cụ thể (Cộng đồng Châu Âu: 8%; Hoa Kỳ:
7%; Nhật Bản: 6% ) [9].
Các KNK bị kiểm soát bởi Nghị định thư Kyoto là Carbon dioxide (CO
2
),
Methane (CH
4
), Nitrous oxide (N
2
O), Hydrofluorocarbon (HFCs), Per-
fluorocarbon (PFCs) và Sulphur hexanfluoride (SF
6
) [9]. Tại cuộc họp COP18
diễn ra ở Doha, Qatar vào cuối năm 2012, các Bên đã nhất trí bổ sung khí
Nitrogen trifluoride (NF
3
) là khí bị kiểm soát bởi Nghị định thư Kyoto trong thời
kỳ cam kết thứ hai từ 2013-2020 [5].
Tên, ký hiệu hóa học, tiềm năng nóng lên toàn cầu và nguồn gốc phát sinh
các KNK được trình bày trong Bảng 1.1.
17
Sinh ra từ các bãi rác, từ phân động vật,
các đầm lầy, đầm tự nhiên và khai thác
than, …
3
N
2
O
310
Phát thải từcác phân bón và các hoạt động
công nhiệp, …
4
HFCs
(bao gồm 13 loại)
140 - 11.700
Được sử dụng thay cho các chất phá hủy
ozone - O
3
(ODS) và HFC-23 là các sản
phẩm phụ của quá trình sản xuất HCFC-
22, …
5
PFCs
(bao gồm 7 loại)
6.500 - 9.200
Sinh ra từ các quá trình sản xuất nhôm, …
6
SF
6
23.900
+ Cơ chế mua bán quyền phát thải (ET): ET cho phép các Bên thuộc Phụ
lục I thu được các đơn vị định lượng (AAUs) từ các Bên khác thuộc Phụ lục I có
khả năng giảm phát thải dễ dàng hơn. ET mang đến cho các Bên những cơ hội
chi phí hiệu quả hơn để hạn chế phát thải các KNK hoặc tăng cường các bể hấp
thụ phục vụ công tác giảm nhẹ tác động của BĐKH.
+ Cơ chế phát triển sạch (CDM): được quy định tại Điều 12 của Nghị
định thư Kyoto có mục tiêu là (1) Giảm nhẹ tác động tiêu cực của BĐKH; (2)
Giúp các nước phát triển thực hiện cam kết về giảm phát thải KNK định lượng
quy định tại Điều 3 của Nghị định thư Kyoto và (3) Giúp các nước đang phát
triển đạt được sự phát triển bền vững, đồng thời góp phần thực hiện mục tiêu
cuối cùng của UNFCCC là nhằm ổn định các nồng độ KNK trong khí quyển ở
mức có thể ngăn ngừa được sự can thiệp nguy hiểm của con người đối với hệ
thống khí hậu, mức đó phải đạt được tới trong một khung thời gian đủ để cho
phép các hệ sinh thái thích nghi một cách tự nhiên với BĐKH, bảo đảm việc sản
xuất lương thực không bị đe dọa và kinh tế phát triển một cách bền vững. 19 Hình 1.1. Quá trình ra đời Nghị định thư Kyoto và các Cơ chế
Nguồn: http://www.cdmrulebook.org/305
Theo quy định của UNFCCC, các lĩnh vực có thể xây dựng, đầu tư thực
hiện dự án CDM bao gồm [6]:
- Sản xuất năng lượng;
- Chuyển tải năng lượng;
- Tiêu thụ năng lượng;
- Nông nghiệp;
- Xử lý chất thải;
- Trồng rừng và tái trồng rừng;
khi chuyển tải.
Các hoạt động đổi mới từ phía người tiêu thụ để giảm lượng
điện yêu cầu
Các dự án giao thông
Ưng dụng công nghệ động cơ sạch hơn.
Sử dụng các loại xe chạy bằng pin và pin nhiên liệu.
Kiểm soát tình trạng ùn tắc giao thông.
Thay thế phương tiện giao thông cá nhân bằng phương tiện
công cộng
Lâm nghiệp
Trồng và tái trồng rừng
Khác
Chôn vùi KNK trong các tầng địa chất; Chôn vùi KNK
trong các tầng địa chất để tăng lượng dầu thu hồi
Các bên xây dựng dự án, nhà đầu tư tự nguyện và chủ động lựa chọn lĩnh 21
vực phù hợp với khả năng, năng lực và điều kiện của mình để xây dựng, thực
hiện dự án CDM và tự chịu trách nhiệm về kết quả của dự án (trong quá trình
triển khai dự án có thể gặp rủi ro như dự án chỉ mang tính đầu tư kinh tế đơn
thuần mà không mang lại kết quả giảm phát thải KNK).
1.1.3. Thực trạng phát triển Cơ chế phát triển sạch trên thế giới
Tính đến ngày 31 tháng 10 năm 2014, các nước đã gửi 7.780 dự án đến
EB để đề nghị xem xét, công nhận và đăng ký là dự án CDM. Thông tin cụ thể
như Bảng 1.3 dưới đây [18]:
Bảng 1.3. Tình hình đăng ký dự án CDM trên thế giới
Số lƣợng dự án
Tiềm năng giảm phát thải khí nhà kính
22
1.1.4. Thực hiện Nghị định thƣ Kyoto và Cơ chế phát triển sạch tại Việt
Nam
1.1.4.1. Cơ sở pháp lý và cơ cấu tổ chức
Chính phủ Việt Nam ký UNFCCC ngày 11 tháng 6 năm 1992 và phê
chuẩn UNFCCC ngày 16 tháng 11 năm 1994, cũng như đã ký Nghị định thư
Kyoto ngày 03 tháng 12 năm 1998 và phê chuẩn Nghị định thư Kyoto ngày 25
tháng 9 năm 2002 [5].
Để tạo cơ sở cho việc thực hiện Nghị định thư Kyoto, chủ yếu là CDM và
tạo hành lang pháp lý cho các cơ quan, doanh nghiệp (nhà nước và tư nhân)
trong và ngoài nước triển khai hoạt động CDM, Chính phủ Việt Nam cũng như
Bộ Tài nguyên và Môi trường (TNMT) đã ban hành một số các văn bản quy
phạm pháp luật như Chỉ thị, Quyết định, Thông tư hướng dẫn xây dựng dự án
CDM. Thông tư về hướng dẫn xây dựng dự án CDM đã được sửa đổi, bổ sung
một số lần để cập nhật quy đinh quốc tế cũng như trong nước [5].
Thực hiện nhiệm vụ là cơ quan đầu mối của Chính phủ Việt Nam tham
gia và thực hiện UNFCCC, Nghị định thư Kyoto, Bộ TNMT đã thành lập Ban
Chỉ đạo thực hiện UNFCCC và Nghị định thư Kyoto. Chức năng chủ yếu của
Ban Chỉ đạo là giúp Bộ trưởng Bộ TNMT chỉ đạo, quản lý và điều phối thực
hiện UNFCCC, Nghị định thư Kyoto và CDM tại Việt Nam [5].
1.1.4.2. Thực trạng phát triển Cơ chế phát triển sạch tại Việt Nam
Bộ TNMT đã phối hợp với các Bộ, cơ quan, tổ chức và địa phương hướng
dẫn các cơ quan, tổ chức, doanh nghiệp (nhà nước, tư nhân) trong và ngoài nước
xây dựng, thực hiện dự án CDM. Dự án CDM thuộc loại dự án đầu tư nên chịu
sự điều chỉnh của các văn bản quy phạm pháp luật về đầu tư của Việt Nam. Bộ
TNMT và các Bộ, cơ quan có liên quan chịu trách nhiệm đánh giá, xác nhận sự
đóng góp của dự án vào sự phát triển bền vững và khả năng mang lại kết quả
1515
325
253
190
1496
Trung Quốc Ấn Độ Brazil Việt Nam Mexico Khác
Copyright: Tài liệu đại học ©