Nhà máy điện than là một nhà máy nhiệt điện đốt than để tạo ra điện. Trên toàn thế giới có khoảng 2.500 nhà máy điện than, trung bình mỗi nhà máy có khả năng tạo ra một gigawatt. Chúng tạo ra khoảng một phần ba lượng điện năng của thế giới, nhưng lại gây ra nhiều bệnh tật và tỷ lệ tử vong sớm cao nhất trên mỗi đơn vị năng lượng được sản xuất, chủ yếu là do ô nhiễm không khí. Công suất lắp đặt trên toàn thế giới đã tăng gấp đôi từ năm 2000 đến năm 2023 và tăng 2% vào năm 2023.
Nhà máy điện than là một loại nhà máy điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch. Than thường được nghiền thành bột và sau đó được đốt trong lò hơi đốt than nghiền. Nhiệt từ lò hơi chuyển đổi nước trong lò hơi thành hơi nước, sau đó được sử dụng để quay các tua-bin làm quay máy phát điện. Do đó, năng lượng hóa học được lưu trữ trong than được chuyển đổi lần lượt thành nhiệt năng, cơ năng và cuối cùng là điện năng.
Nhà máy điện than
Các nhà máy điện than là tác nhân lớn nhất gây ra biến đổi khí hậu, thải ra khoảng 12 tỷ tấn carbon dioxide mỗi năm, chiếm khoảng một phần năm lượng khí thải nhà kính toàn cầu. Trung Quốc chiếm hơn một nửa sản lượng điện than toàn cầu.[10] Trong khi tổng số nhà máy điện than đang hoạt động bắt đầu giảm vào năm 2020 do việc đóng cửa ở châu Âu và châu Mỹ, việc xây dựng vẫn tiếp tục ở châu Á, chủ yếu là ở Trung Quốc. Lợi nhuận của một số nhà máy được duy trì nhờ các yếu tố bên ngoài, vì chi phí y tế và môi trường của việc sản xuất và sử dụng than không được phản ánh đầy đủ trong giá điện. Tuy nhiên, các nhà máy mới hơn đang đối mặt với nguy cơ trở thành tài sản bị mắc kẹt. Tổng Thư ký Liên Hợp Quốc đã kêu gọi các quốc gia OECD loại bỏ dần việc sản xuất điện than vào năm 2030 và các nước còn lại trên thế giới vào năm 2040.
Lịch Sử Phát Triển Của Nhà Máy Điện Than Trên Thế Giới
Nhà máy điện Holborn Viaduct ở London, nhà máy điện than chạy bằng hơi nước công cộng đầu tiên trên thế giới, được khánh thành vào năm 1882
Các nhà máy điện than đầu tiên được xây dựng vào cuối thế kỷ 19 và được sử dụng động cơ pittong để tạo ra dòng điện một chiều. Tua bin hơi nước cho phép xây dựng các nhà máy lớn nhiều vào đầu thế kỷ 20 và dòng điện xoay chiều sử dụng để cung cấp điện cho các khu vực rộng lớn hơn.
Nhà máy điện Holborn Viaduct tại London
Cách vận hành của nhà máy điện than
Là một loại nhà máy nhiệt điện, nhà máy điện than chuyển đổi năng lượng hóa học được lưu trữ trong than thành nhiệt năng, cơ năng và cuối cùng là điện năng. Than thường được nghiền thành bột và sau đó được đốt trong lò hơi đốt than nghiền. Nhiệt từ than nghiền được đốt sẽ chuyển đổi nước trong lò hơi thành hơi nước, sau đó được sử dụng để quay tua bin làm quay máy phát điện. So với nhà máy nhiệt điện đốt các loại nhiên liệu khác, cần phải xử lý nhiên liệu than và xử lý tro xỉ riêng.
Đối với các tổ máy có công suất trên 200 MW, việc dự phòng các thành phần chính được đảm bảo bằng cách lắp đặt các quạt hút cưỡng bức và cưỡng bức, bộ sấy sơ bộ không khí và bộ thu tro bay. Trên một số tổ máy có công suất khoảng 60 MW, có thể lắp đặt hai lò hơi cho mỗi tổ máy. 100 nhà máy điện than lớn nhất có công suất từ 3.000 MW đến 6.700 MW.
Cách chế biến than
Than được chuẩn bị để sử dụng bằng cách nghiền than thô thành các mảnh có kích thước nhỏ hơn 5 cm (2 inch). Sau đó, than được vận chuyển từ bãi chứa đến các silo chứa than trong nhà máy bằng băng tải với tốc độ lên đến 4.000 tấn mỗi giờ.
Tại các nhà máy đốt than nghiền, silo sẽ cấp than cho các máy nghiền (máy nghiền than) để nghiền các mảnh than lớn hơn 5 cm, nghiền chúng đến độ đặc như bột talc, phân loại và trộn chúng với khí đốt sơ cấp, vận chuyển than đến lò hơi và gia nhiệt trước than để loại bỏ độ ẩm dư thừa. Một nhà máy công suất 500 MWe có thể có sáu máy nghiền như vậy, năm trong số đó có thể cung cấp than cho lò với công suất 250 tấn mỗi giờ khi hoạt động đầy tải.
Tại các nhà máy không đốt than nghiền, những mảnh than lớn hơn 5 cm có thể được đưa trực tiếp vào các silo, sau đó được đưa vào các máy phân phối cơ học để thả than vào vỉ than di chuyển hoặc các đầu đốt dạng xyclon, một loại buồng đốt đặc biệt có thể đốt cháy hiệu quả các mảnh nhiên liệu lớn hơn.
Vận hành lò hơi
Các nhà máy được thiết kế cho than non (than nâu) được sử dụng ở nhiều địa điểm khác nhau như Đức, Victoria, Úc và Bắc Dakota. Than non là một dạng than non hơn nhiều so với than đen. Nó có mật độ năng lượng thấp hơn than đen và đòi hỏi một lò đốt lớn hơn nhiều để tạo ra nhiệt lượng tương đương. Loại than này có thể chứa tới 70% nước và tro, tạo ra nhiệt độ lò thấp hơn và đòi hỏi quạt hút gió lớn hơn. Hệ thống đốt cũng khác với than đen và thường hút khí nóng từ cửa lò và trộn với than đầu vào trong các máy nghiền kiểu quạt, phun hỗn hợp than nghiền và khí nóng vào lò hơi.
Lò xử lý tro xỉ
Tro xỉ thường được lưu trữ trong các ao chứa tro xỉ. Mặc dù việc sử dụng ao chứa tro xỉ kết hợp với các biện pháp kiểm soát ô nhiễm không khí (như máy lọc ướt) giúp giảm lượng chất ô nhiễm trong không khí, nhưng các công trình này lại gây ra những rủi ro nghiêm trọng cho sức khỏe môi trường xung quanh. Các công ty điện lực thường xây dựng các ao chứa tro xỉ mà không có lớp lót, đặc biệt là ở Hoa Kỳ, và do đó, hóa chất trong tro xỉ có thể ngấm vào nước ngầm và nước mặt.
Từ những năm 1990, các công ty điện lực ở Hoa Kỳ đã thiết kế nhiều nhà máy mới với hệ thống xử lý tro xỉ khô. Tro xỉ khô được xử lý tại các bãi chôn lấp, thường bao gồm lớp lót và hệ thống giám sát nước ngầm. Tro xỉ khô cũng có thể được tái chế thành các sản phẩm như bê tông, vật liệu lấp kết cấu cho xây dựng đường bộ và vữa.
Sản xuất điện than
Tính đến năm 2020, hai phần ba lượng than được đốt để tạo ra điện. Năm 2020, than là nguồn điện lớn nhất với 34%. Hơn một nửa sản lượng điện than toàn cầu năm 2020 được sản xuất tại Trung Quốc, và than cung cấp khoảng 60% điện năng ở Trung Quốc, Ấn Độ và Indonesia.
Trên toàn cầu, năm 2020, công suất điện than đạt 2.059 GW, với 50 GW mới được đưa vào vận hành và 25 GW đang được xây dựng (chủ yếu ở Trung Quốc), trong khi 38 GW đã ngừng hoạt động (chủ yếu ở Hoa Kỳ và EU).
Đến năm 2023, công suất điện than toàn cầu đã tăng lên 2.130 GW, chủ yếu nhờ vào 47,4 GW bổ sung tại Trung Quốc.
Mặc dù một số quốc gia đã cam kết chuyển đổi từ điện than tại Hội nghị Biến đổi Khí hậu của Liên hợp quốc (COP26) năm 2021 thông qua Tuyên bố Chuyển đổi Điện than Toàn cầu sang Điện Sạch, nhưng những thách thức đáng kể vẫn còn tồn tại, đặc biệt là ở các nước đang phát triển như Indonesia và Việt Nam.
Chuyển Đổi Sang Năng Lượng Tái Tạo: Giải Pháp Cho Tương Lai Bền Vững
Trước những ảnh hưởng nghiêm trọng của các nhà máy điện than đến môi trường và sức khỏe cộng đồng, xu hướng chuyển dịch sang năng lượng tái tạo đang ngày càng trở nên cấp thiết và rõ ràng hơn bao giờ hết. Đây không chỉ là giải pháp để giảm phát thải khí nhà kính mà còn là hướng đi bền vững nhằm đảm bảo an ninh năng lượng cho tương lai.
Năng lượng tái tạo
Năng lượng tái tạo là gì?
Năng lượng tái tạo là những nguồn năng lượng được tạo ra từ các quá trình tự nhiên và có khả năng tái tạo liên tục trong thời gian ngắn, không cạn kiệt theo thời gian sử dụng. Khác với nhiên liệu hóa thạch như than đá hay dầu mỏ, năng lượng tái tạo có lượng khí thải carbon rất thấp hoặc bằng không, góp phần giảm thiểu biến đổi khí hậu.
Các loại năng lượng tái tạo phổ biến hiện nay bao gồm:
Điện mặt trời (pin năng lượng mặt trời): Sử dụng tấm pin mặt trời để chuyển đổi ánh sáng thành điện năng. Đây là nguồn năng lượng dồi dào, đặc biệt phù hợp với các quốc gia có khí hậu nắng nhiều như Việt Nam.
Điện gió: Tua bin gió được sử dụng để khai thác sức gió, chuyển động của không khí được chuyển thành điện năng.
Thủy điện: Sử dụng dòng chảy của nước để quay tua bin và tạo ra điện. Đây là nguồn năng lượng chiếm tỷ trọng lớn trong cơ cấu năng lượng của Việt Nam hiện nay.
Sinh khối (biomass): Tận dụng các phế phẩm nông nghiệp, gỗ, hoặc chất thải hữu cơ để tạo ra năng lượng.
Nhiệt điện địa nhiệt và năng lượng đại dương: Dù còn hạn chế trong khai thác, nhưng cũng là các hướng đi tiềm năng trong tương lai.
Việt Nam và xu hướng phát triển năng lượng tái tạo
Trong những năm gần đây, Việt Nam đã có bước chuyển mạnh mẽ sang phát triển các nguồn năng lượng sạch, đặc biệt là năng lượng mặt trời và năng lượng gió. Theo thống kê:
Đến cuối năm 2023, tổng công suất điện mặt trời tại Việt Nam đạt gần 20 GW, chủ yếu nhờ các chính sách ưu đãi về giá mua điện (FIT).
Điện gió cũng đang tăng trưởng, với hơn 4 GW công suất đã được đưa vào vận hành và hàng loạt dự án đang được đầu tư, đặc biệt là điện gió ngoài khơi.
Thủy điện vẫn đóng vai trò quan trọng, chiếm khoảng 30% công suất phát điện quốc gia.
Quy hoạch điện VIII được Chính phủ phê duyệt vào tháng 5/ 2023 ưu tiên điện sinh khối, điện rác, điện mặt trời áp mái.
Chính sách và cam kết quốc tế
Việt Nam là một trong những quốc gia ký cam kết tại Hội nghị COP26 năm 2021, trong đó tuyên bố đạt mức phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050. Để hiện thực hóa mục tiêu này, Chính phủ đã ban hành nhiều chính sách hỗ trợ và thúc đẩy năng lượng tái tạo:
Chiến lược phát triển năng lượng quốc gia đến năm 2030, tầm nhìn 2045, đặt mục tiêu tỷ trọng năng lượng tái tạo đạt ít nhất 30% tổng sản lượng điện vào năm 2030.
Cơ chế giá FIT (Feed-in Tariff) cho điện mặt trời và điện gió nhằm thu hút đầu tư từ khu vực tư nhân.
Cơ chế mua bán điện trực tiếp (DPPA) đang được thử nghiệm, cho phép doanh nghiệp mua điện sạch trực tiếp từ các nhà sản xuất, góp phần phát triển thị trường điện cạnh tranh và xanh hơn.
Tăng cường hợp tác quốc tế, tiếp nhận hỗ trợ tài chính và công nghệ từ các tổ chức như Ngân hàng Thế giới (WB), Ngân hàng Phát triển châu Á (ADB), và các nước phát triển.
