Tài nguyên năng lượng là một loại tài nguyên thiên nhiên, một dạng tài nguyên vật chất xuất phát từ hai nguồn chủ yếu là năng lượng mặt trời và năng lượng lòng đất. Tài nguyên năng lượng còn là dạng tài nguyên thiên nhiên mà con người có thể sử dụng trực tiếp hoặc chế biến thành các sản phẩm phục vụ nhu cầu đời sống của con người. Năng lượng mặt trời là năng lượng của dòng bức xạ điện từ xuất phát từ mặt trời đến Trái đất. Năng lượng mặt trời tồn tại ở các dạng chính như: bức xạ mặt trời, năng lượng sinh học (sinh khối động thực vật), năng lượng chuyển động của khí quyển và thủy quyển (gió, sóng, các dòng hải lưu, thủy triều, dòng chảy sông,…), năng lượng hóa thạch (than, dầu, khí đốt, đá dầu). Năng lượng lòng đất gồm các nguồn địa nhiệt, lửa và năng lượng phóng xạ. Có thể chia tài nguyên năng lượng thành hai dạng: tài nguyên năng lượng tái tạo và không tái tạo.

Tài nguyên năng lượng tái tạo

Tài nguyên năng lượng tái tạo bao gồm năng lượng thủy điện, năng lượng địa nhiệt, năng lượng sinh học, năng lượng mặt trời, năng lượng gió và năng lượng sóng biển.

Năng lượng thủy điện là nguồn năng lượng phát sinh từ quá trình chuyển hóa động năng các dòng chảy sông suối thành điện năng sử dụng. Năng lượng thủy điện thế giới có tiềm năng rất lớn, với khoảng 2.214.000 MW, riêng Việt Nam là 30.970 MW ứng với 1.4% tổng trữ lượng thế giới. Xây dựng nhà máy thủy điện đòi hỏi chi phí đầu tư lớn, thời gian xây dựng và khả năng thu hồi vốn lâu, chưa kể việc phải di dân rất tốn kém và những thay đổi về môi trường do hình thành các hồ chứa nước lớn như: kích thích động đất, mất đất, tạo ra CH4 do phân hủy chất hữu cơ lòng hồ, biến đổi thuỷ văn hạ lưu, thay đổi độ mặn,… vùng cửa sông, rủi ro tai biến ven sông, vỡ đập nguy hiểm cho vùng hạ du.

Năng lượng địa nhiệt là năng lượng ở sâu trong lòng đất có nguồn gốc hình thành khoảng 4,5 tỷ năm trước (20%) và do quá trình phân rã các nguyên tố phóng xạ trong nhân Trái đất (80%). Khối địa nhiệt lưu lại dưới sâu trong lòng đất tạo nên các bồn địa nhiệt, còn khi vận động, xuất lộ trên bề mặt đất hình thành nên núi lửa và các suối nước nóng. Năng lượng địa nhiệt được khai thác sử dụng dưới dạng nhiệt năng và điện năng. Sản xuất điện năng được tiến hành thông qua các giếng khoan xuống bồn địa nhiệt thu hơi nước (> 235°C) hay nước nóng (107-182°C) để vận hành các tua bin phát điện trên mặt đất. Địa nhiệt (20-150°C) có thể sử dụng trực tiếp cho hệ thống sưởi nhà cửa, các nhà kính, sấy khô thực phẩm, tắm hơi,… Nguồn suối khoáng nóng chứa nhiều khoáng chất có ích cho sức khỏe. Tiềm năng địa nhiệt rất lớn và được sử dụng rộng rãi ở Ireland, Hy Lạp, Pháp, Italia, Hoa Kỳ, Nhật Bản.

Năng lượng sinh học là dạng năng lượng được hình thành từ các hợp chất có nguồn gốc động thực vật như nhiên liệu chế xuất từ chất béo của động thực vật (mỡ động vật, dầu dừa,...), ngũ cốc (lúa mỳ, ngô, đậu tương,...), chất thải trong nông nghiệp (rơm rạ, chất thải của vật nuôi,...), phế thải trong công nghiệp (mùn cưa, sản phẩm gỗ thải,...); sản xuất cồn (Ethanol) từ mía đường.

Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng sạch dồi dào mà con người có thể khai thác vô tận trong tương lai. Theo tính toán của nhiều nhà khoa học, khi lắp kín những tấm pin năng lượng mặt trời vào một tòa nhà cao 1 km thì sản lượng điện mà nó tạo ra sẽ lên tới 200 MWp, đủ cung cấp cho khoảng 200.000 hộ gia đình. Năng lượng mặt trời được sử dụng rộng rãi ở các nước như Đức, Trung Quốc, Nhật Bản, Ý, Mỹ, Pháp, Tây Ban Nha.

Năng lượng gió được con người sử dụng từ xa xưa như dùng cối xay gió để nghiền bột, bơm nước. Ngày nay các nhà khoa học đã xây dựng những nhà máy điện ở độ cao lớn, đón những cơn gió để tạo ra nguồn điện cực lớn. So với năng lượng mặt trời, năng lượng gió hiện còn khai thác hạn chế, chỉ chiếm khoảng 1% nhu cầu điện khắp thế giới. Đây là nguồn năng lượng sạch dồi dào, có mặt ở khắp mọi nơi nên được dự kiến sẽ tăng nhanh. Năng lượng điện gió được khai thác sử dụng rộng rãi tại các nước như Trung Quốc, Mỹ, Đức.

Năng lượng sóng biển là nguồn năng lượng sạch rất lớn vĩnh cửu theo thời gian đang được nhiều nước đầu tư nghiên cứu, khai thác. Mỗi trạm điện sóng biển có các phao nổi, di chuyển theo tác động của sóng biển. Chuyển động lên xuống của phao được sử dụng để chạy máy phát điện. Theo ước tính, sản lượng điện khai thác chỉ từ 0,1% năng lượng sóng biển trên toàn cầu cũng sẽ đủ cung cấp cho cả nhân loại. Tại Mỹ, các nghiên cứu chỉ ra rằng, năng lượng sóng có thể tạo ra sản lượng điện bằng 1/3 tổng điện năng sử dụng của nước này. Do vậy, Bộ Năng lượng Mỹ (DOE) đang đầu tư rất lớn vào năng lượng sóng. Ngoài Mỹ, nhiều quốc gia khác cũng đang tích cực nghiên cứu để khai thác nguồn năng lượng sạch vô tận này, vd. Israel là nước có nhiều thành công trong phát triển điện sóng.

Tài nguyên năng lượng không tái tạo

Tài nguyên năng lượng không tái tạo bao gồm than đá, dầu và khí thiên nhiên, đá dầu, năng lượng hạt nhân (năng lượng nguyên tử), băng cháy.

Than đá có nguồn gốc sinh hóa từ quá trình trầm tích thực vật trong những đầm lầy cổ cách đây hàng trăm triệu năm. Trên thế giới ước tính có hàng chục ngàn tỷ tấn than năng lượng, đảm bảo thoả mãn cho tiêu dùng của loài người hàng trăm năm tới. Các mỏ than lớn nhất hiện nay nằm ở Mỹ, Nga, Trung Quốc và Ấn Độ. Hạn chế lớn nhất của việc khai thác sử dụng than là gây ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí. Khai thác và sử dụng than tạo ra lượng đất thải lớn, bụi, ô nhiễm nước, mất diện tích rừng, phát tán khí SO2, CO2, NOx. Theo tính toán sơ bộ, sản xuất nhiệt điện bằng than đá cứ 1000W hàng năm thải ra 5 triệu tấn CO2, 18.000 tấn NOx, 11.000-680.000 tấn chất thải rắn (bụi, nước thải, kim loại nặng, chất phóng xạ,…).

Dầu và khí thiên nhiên có nguồn gốc từ các trầm tích giàu xác bã động thực vật chôn vùi cách đây hàng nhiều triệu năm. Dầu thô qua quá trình lọc tạo ra các sản phẩm như: dầu mỏ, xăng, dầu hỏa, mazut, hắc ín, các hợp chất hoá dầu. Khí thiên nhiên là một nguồn năng lượng tương đối sạch, ngày càng được sử dụng phổ biến với giá thành tương đương xăng dầu.

Đá dầu là các trầm tích chứa lượng lớn chất hữu cơ. Phổ biến hiện nay có hai loại là đá cát chứa dầu và đá phiến dầu. Cát chứa dầu là loại thấm nhựa hắc ín và dầu. Dầu đươc tách chiết qua quá trình tinh lọc như dầu thô, tách bitum khỏi cát. Đá phiến dầu là loại đá trầm tích - biến chất hạt mịn giàu chất hữu cơ và chứa một lượng lớn kerogen có thể chiết tách các loại hydrocacbon lỏng. Quá trình nhiệt phân hóa học biến đổi kerogen trong đá phiến dầu thành dầu thô tổng hợp. Việc khai thác xử lý đá phiến dầu liên quan đến các vấn đề môi trường như: sử dụng đất, chất thải, sử dụng nước, quản lý nước thải, phát thải khí nhà kính và ô nhiễm không khí. Các mỏ đá phiến dầu lớn thế giới được phát hiện ở Mỹ, Estonia, Nga, Brazil, Đức, Israel, Trung Quốc, Úc, Thụy Điển,... Nguồn nhiên liệu này gần đây trở nên hấp dẫn đối với nhiều nước trên thế giới.

Năng lượng hạt nhân/năng lượng nguyên tử là năng lượng sinh ra khi có sự phân hạch hạt nhân hoặc tổng hợp hạt nhân. Khi phân hạch hạt nhân hay tổng hợp hạt nhân, thì năng lượng liên kết của hạt nhân sẽ được giải phóng ra gọi là năng lượng nguyên tử. Phương pháp duy nhất được sử dụng hiện nay là phân hạch hạt nhân, mặc dù các phương pháp khác có thể bao gồm tổng hợp hạt nhân và phân rã phóng xạ. Năng lượng hạt nhân được giải phóng trong quá trình phân huỷ hạt nhân nguyên tố U, Th, hoặc tổng hợp nhiệt hạch. Năng lượng hạt nhân không tạo khí nhà kính CO2 nhưng có thể gây hiểm hoạ lớn đối với môi trường như rò rỉ chất thải phóng xạ khí, rắn, lỏng, sự cố nổ nhà máy.

Băng cháy (hay khí hydrat) là hỗn hợp rắn của khí hydro carbon và nước hình thành và tồn tại trong điều kiện áp suất cao, nhiệt độ thấp. Đây là một nguồn năng lượng có tiềm năng lớn, ít gây ô nhiễm môi trường phù hợp với nhu cầu sử dụng trong tương lai. Băng cháy có thể sử dụng làm nguồn năng lượng thay thế như than, dầu mỏ - khí đốt; ngoài ra nó có thể sử dụng trong công nghệ làm lạnh và xử lý ô nhiễm môi trường.

Tài nguyên năng lượng Việt Nam

Tài nguyên năng lượng Việt Nam khá đa dạng, trước tiên phải kể đến là than đá phân bố nhiều ở Đông Bắc Bắc bộ, Quảng Ninh có chất lượng tốt nhất; ngoài ra, than đá có ở Quảng Nam. Đồng bằng sông Hồng có một lượng lớn than nâu.

Việt Nam thuộc nhóm nước có nhiên liệu về dầu- khí. Tổng trữ lượng dầu khí có thể đưa vào khai thác ở nước ta khoảng 3,8-4,2 tỷ tấn quy đổi (TOE). Khả năng khai thác dầu thô đến năm 2020 sụt giảm, còn 16-17 triệu tấn/năm. Sự sụt giảm về khai thác dầu thô sẽ phải thay thế và bù đắp bằng các nguồn năng lượng khác. Đối với khí đốt, khả năng khai thác sẽ tăng.

Việt Nam có nguồn thuỷ điện chiếm tỷ trọng cao trong cung cấp điện năng cho đất nước. Tài nguyên năng lượng thủy điện đạt khoảng 75-80 tỷ kWh, với công suất đạt 18.000-20.000MW, trong đó tiềm năng của 10 sông lớn chiếm khoảng 85,9% các lưu vực sông. Năng lượng thủy điện nhỏ, với công suất nhỏ hơn hoặc bằng 30MW, khoảng hơn 1.000 điểm có thể khai thác.

Việt Nam có tiềm năng lớn về năng lượng mặt trời do có ánh nắng mặt trời chiếu sáng quanh năm với tổng số giờ nắng khoảng 1.400-3.000 giờ/ năm, tổng lượng bức xạ trung bình năm vào khoảng 230-250 lcal/cm2/ngày tăng dần từ Bắc vào Nam.

Năng lượng sinh khối của Việt Nam tăng trưởng nhanh, do nguồn phế thải từ sản phẩm nông nghiệp là rất lớn. Mặt khác năng lượng sinh khối còn sử dụng từ chất thải từ chăn nuôi, rác thải hữu cơ đô thị và các chất thải hữu cơ khác. Tiềm năng và khả năng khai thác năng lượng sinh khối rắn cho năng lượng và phát điện của Việt Nam có thể đạt 170 triệu tấn và đạt mức sản lượng điện 2.000MW phụ thuộc vào giá trị trường. Thực tế khai thác nguồn năng lượng này ở Việt Nam đang phát triển ở quy mô nhỏ và hộ gia đình. Tương lai đây là nguồn năng lượng có tiềm năng phát triển rất lớn.

Việt Nam có tiềm năng lớn về năng lượng gió do có bờ biển dài trên 3.000 km, lãnh hải lớn hơn 3 lần so với lục địa. Theo đánh giá sơ bộ, tiềm năng năng lượng gió của Việt Nam trong khoảng 1.785MW-8.700MW, thậm chí khoảng > 100.000 MW. So với tiềm năng của thủy điện thì nguồn năng lượng gió của Việt Nam rất dồi dào. Năng lượng gió không chỉ ở khu vực ven biển, mà ở những vùng núi của Việt Nam giữa các thung lũng dọc các sông, suối tiềm năng này cũng rất lớn.

Năng lượng địa nhiệt ở Việt Nam mới điều tra, gần đây đã phát hiện được khoảng 300 điểm nước nóng nhiệt độ từ 40°C đến 100°C, trong đó có 60 nguồn có nhiệt độ >50°. Số liệu tính toán sơ bộ cho thấy, tiềm năng địa nhiệt của Việt Nam có thể khai thác đạt mức 340MW, phân bố rải rác trong cả nước, trong đó khai thác hiệu quả nhất chủ yếu ở khu vực Trung Bộ. Hiện tại trên 100 điểm đang được khai thác sản xuất nước khoáng đóng chai, tắm hơi tại các khu nghỉ dưỡng, sấy khô nông sản, sản xuất muối iot và khí CO2.

Năng lượng hạt nhân: Các nhà địa chất đã xác định được tài nguyên Urani ở Việt Nam đạt vài trăm ngàn tấn U-3O8 đảm bảo nguồn cung cho nhà máy điện hạt nhân đầu tiên của Việt Nam trong tương lai. Ngoài các nguồn năng lượng trên, Việt Nam còn có tài nguyên năng lượng thủy triều, các dòng hải lưu, băng cháy dưới đáy biển, đang được tiếp tục nghiên cứu đánh giá trữ lượng phục vụ cho nhu cầu phát triển kinh tế dài hạn.

Tài liệu tham khảo

1. Tống Duy Thanh, Mai Trọng Nhuận, Trần Nghi (Chủ biên), Bách khoa thư địa chất (Quyển 2: H- V), Nxb. ĐHQG Hà Nội, VNU, 2014.
2. Е.А. Козловский (Главный Редактор), Российская Геологическая Энциклопедия в трех томах, Издат, ВСЕГЕЙ, Т.1:2010; Т.2:2011; Т.3:2012.