Năng lượng tái tạo là gì?
Năng lượng tái tạo, hay còn thường được gọi là năng lượng sạch, được tạo ra từ các nguồn thiên nhiên hoặc các quy trình tự nhiên nào đó được hình thành liên tục. Chẳng hạn như ánh sáng mặt trời, gió thổi luôn xuất hiện liên tục từng ngày.
Mặc dù năng lượng tái tạo vẫn thường được coi là một công nghệ mới nhưng trên thực tế con người chúng ta đã sử dụng nguồn năng lượng tự nhiên này từ lâu, chẳng hạn như phơi khô quần áo (nắng và gió), thuyền buồm (lợi dụng sức gió), thiết kế giếng trời cho ngôi nhà (ánh sáng mặt trời)… Nhưng trong hơn 500 năm qua, con người đã chuyển sang sử dụng các nguồn năng lượng rẻ hơn, hiệu quả nhanh hơn nhưng lại vô cùng “bẩn” và không thể tái tạo như than đá và khí đốt.
Bây giờ chúng ta đã có những cách thức để cải tiến và đổi mới các công cụ tận dụng năng lượng mặt trời và gió, các công cụ này đang dần ít tốn kém hơn trong việc sản xuất và vận hành, năng lượng tái tạo đang trở thành một nguồn năng lượng quan trọng và rất hứa hẹn trong tương lai. Năng lượng tái tạo đang dần mở rộng một cách nhanh chống ở cả những quy mô lớn và nhỏ; từ các nhà máy điện mặt trời, điện gió cho đến những hệ thống điện năng lượng mặt trời nhỏ phục vụ cho từng nhà dân. Thậm chí ở các nước phát triển còn xuất hiện những hệ thống điện mặt trời cộng đồng được xây dựng bởi các hợp tác xã nông nghiệp để phục vụ cho nhu cầu điện của chính họ.
Khi việc sử dụng các nguồn tái tạo đang liên tục phát triển, mục tiêu chính của những người đứng đầu là hiện đại hóa để tích hợp điện tái tạo với lưới điện một cách hiệu quả nhất ở tất cả các khu vực.
Năng lượng không thể tái tạo là gì?
Năng lượng không thể tái tạo hay còn gọi là năng lượng “bẩn”, được tạo ra từ các nhiên liệu hóa thạch như dầu, khí đốt và than đá. Các nguồn năng lượng không thể tái tạo chỉ có sẵn với một lượng nhất định và sẽ biến mất dần theo thời gian.
Các nguồn năng lượng không thể tái tạo thường phân bố không đồng đều ở mỗi khu vực trên toàn thế giới, sẽ có một số vùng rất dồi dào và cũng có những vùng bị khan hiếm. Tuy nhiên, ở mọi quốc gia trên thế giới đều có thể tiếp cận được với nắng và gió. Việc ưu tiên năng lượng tái tạo cũng có thể giúp một số quốc gia giảm đi sự phụ thuộc vào các nước phân phối giàu nhiên liệu hóa thạch.
Rất nhiều nguồn năng lượng không tái tạo có thể gây nguy hiểm cho môi trường và sức khỏ của con người. Ví dụ, việc khoan dầu có thể đòi hỏi phải phá rừng, các công nghệ kết hợp thủy lực cắt phá có thể gây ra động đất và ô nhiễm nước và các nhà máy điện than có thể làm ô nhiễm mùi hôi không khí. Tóm lại, tất cả các hoạt động này góp phần rất lớn vào sự nóng lên toàn cầu.
Ưu và nhược điểm năng lượng tái tạo
Ưu điểm
Năng lượng tái tạo có khá nhiều ưu điểm, chẳng hạn như:
- Nguồn năng lượng có chất lượng sạch, ít gây ô nhiễm nên thân thiện với môi trường.
- Có khả năng phục hồi nên không bị cạn.
- Có ích và tính ứng dụng cao như tối ưu chi phí sử dụng điện cho các hộ gia đình, nhà máy, doanh nghiệp,…
Nhược điểm
Tuy nhiên, năng lượng tái tạo cũng tồn tại nhiều nhược điểm như:
- Đầu tư ban đầu tốn kém do chi phí dành cho xây dựng hệ thống các trang thiết bị cao cấp và hiện đại.
- Có tính ổn định không cao do bắt nguồn từ thiên nhiên và phải chịu tác động từ các tác nhân làm ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động.
Phân loại năng lượng tái tạo
Có nhiều dạng năng lượng tái tạo. Phần lớn các dạng năng lượng phục hồi, bằng cách này hay cách khác về căn bản đều phụ thuộc vào ánh sáng mặt trời. Năng lượng từ gió và năng lượng thủy điện đều là kết quả trực tiếp của sự chênh lệch nhiệt độ nóng lên của bề mặt Trái đất, dẫn đến không khí chuyển động (gió) và lượng mưa hình thành vì bầu không khí được nâng lên (liên quan đến thủy điện). Năng lượng mặt trời là sự chuyển đổi trực tiếp từ ánh sáng sang điện năng bằng hiệu ứng quang điện (thông qua các tấm pin năng lượng mặt trời). Năng lượng sinh khối được lưu trữ ánh sáng mặt trời được chứa trong thực vật. Các dạng năng lượng tái sinh khác không phụ thuộc vào ánh sáng mặt trời là năng lượng địa nhiệt, là kết quả của sự phân rã phóng xạ từ các khoáng vật ở lớp vỏ Trái đất kết hợp với với nhiệt trong tâm Trái đất, và năng lượng thủy triều là sự chuyển đổi năng lượng hấp dẫn.
Năng lượng mặt trời
Con người đã biết cách ứng dụng năng lượng mặt trời trong hàng ngàn năm qua để trồng trọt, sưởi ấm và làm khô thức ăn. Theo Phòng thí nghiệm năng lượng tái tạo quốc gia Hoa Kỳ (NREL) cứ một giờ chiếu sáng của Mặt trời xuống Trái đất, tất cả nguồn năng lượng này đủ để cả thế giới sử dụng trong một năm. Ngày nay, chúng ta sử dụng ánh nắng mặt trời theo nhiều cách như sưởi ấm ngôi nhà, làm nóng nước, tạo ra điện cung cấp cho các thiết bị điện – điện tử…
Tế bào quang điện (solar cell) chủ yếu được làm từ silicon hoặc các vật liệu khác có khả năng biến đổi ánh sáng mặt trời trực tiếp thành điện năng. Hệ thống năng lượng mặt trời ngày nay được ứng dụng trực tiếp với các quy mô lớn nhỏ khác nhau ngay trên mái của các ngôi nhà dân, doanh nghiệp hoặc các cộng đồng hợp tác xã. Các hệ thống như thế này giúp tạo ra nguồn điện năng dồi dào nhưng không hề ảnh hưởng về mặt sinh thái.
Năng lượng mặt trời chỉ cung cấp hơn 1% sản lượng điện của Hoa Kỳ, nhưng chiếm gần một phần ba công suất phát “điện mới”, chỉ đứng sau khí đốt tự nhiên (số liệu 2017).
Hệ thống phát điện bằng các tấm pin năng lượng mặt trời không sản sinh ra các chất gây ô nhiễm không khí và đặc biệt là không tạo ra CO2 (gây hiệu ứng nhà kính), miễn là chúng được lắp đặt đúng cách thì hầu hết các tấm pin năng lượng mặt trời ít tác động đến môi trường.
Năng lượng từ gió
Sự chuyển động của khí quyển được thúc đẩy bởi sự chênh lệch về nhiệt độ ở bề mặt Trái đất, do lượng nhiệt từ bức xạ của mặt trời chiếu lên bề mặt Trái đất thay đổi liên tục. Năng lượng gió có thể được sử dụng để ứng cho hệ thống bơm nước hoặc tạo ra điện, nhưng công nghệ này đòi hỏi phải có không gian rất rộng để có thể tạo ra một lượng năng lượng đáng kể.
Ngày nay, các tuabin gió được xây dựng rất cao (bằng với các tòa nhà chọc trời), với đường kính cánh gió rất lớn. Nhưng công cụ này giúp sản xuất ra một lượng điện tương đối lớn dựa vào sức gió thổi.
Năng lượng từ gió được biết đến là nguồn năng lượng rẻ nhất ở một vài quốc gia trên thế giới. Có thể kể đến các tiểu bang như California, Texas, Oklahoma, Kansas và Iowa của Hoa Kỳ sở hữu những khu vực có tốc độ gió cao giúp sản xuất ra lượng điện gió dồi dào.
Thủy điện
Thủy điện là nguồn năng lượng tái tạo đang dẫn đầu ở hầu hết các quốc gia, với các nhà máy thủy điện quy mô rất lớn. Thủy điện phụ thuộc vào nước – thường là dòng nước chảy với tốc độ nhanh ở các con sông hoặc nước chảy nhanh từ trên cao xuống như thác, chúng ta sẽ tận dụng sức nước để thiết lập các tuabin máy phát điện
Tuy nhiên, trên thế giới rất nhiều nhà máy thủy điện lớn hay đập thủy điện siêu lớn không được xem là nguồn năng lượng tái tạo. Bởi vì nhưng con đập này làm chuyển hướng và giảm dòng chảy tự nhiên, làm ảnh hưởng đến quần thể động vật và con người sinh sống quanh dòng sông đó. Các nhà máy thủy điện nhỏ (công suất lắp đặt dưới 40 MW) sẽ được quản lý cẩn thận hơn và không có xu hướng tác động đến môi trường vì chúng chỉ chuyển hướng 1 phần của dòng nước chảy.
Năng lượng sinh khối
Sinh khối là vật liệu hữu cơ có nguồn gốc từ động thực vật và bao gồm cây trồng, gỗ thải và cây cối. Khi sinh khối bị đốt cháy, năng lượng được giải phóng dưới dạng nhiệt và có thể tạo ra điện bằng tuabin hơi nước
Sinh khối thường bị nhầm lẫn là nhiên liệu sạch, tái tạo và là nguồn thay thế xanh hơn cho nhiên liệu hóa thạch khác trong việc sản xuất điện. Tuy nhiên, khoa học gần đây cho thấy nhiều dạng sinh khối – đặc biệt là từ rừng lại tạo ra lượng khí thải CO2 cao hơn nhiêu liệu hóa thạch. Cũng có những hậu quả tiêu cực đối với sự đa dạng sinh học. Tuy nhiên, một số dạng năng lượng sinh khối có lượng thải CO2 thấp được lựa chọn trong một số trường hợp. Ví dụ, mùn cưa và phoi từ các xưởng cưa sẽ nhanh chóng phân hủy và giải phóng carbon với lượng thấp
Nhiên liệu hydrogen và pin nhiên liệu hydro
Đây cũng cũng không phải là nguồn năng lượng tái tạo hoàn toàn những rất dồi dào và rất ít ô nhiễm môi trường khi sử dụng. Hydrogen có thể được đốt làm nhiên liệu, điển hình là xe chạy bằng hơi nước. Ứng dụng nhiên liệu đốt (sạch) này có thể giảm đáng kể ô nhiễm trong các thành phố. Hydrogen còn có thể được sử dụng trong pin nhiên liệu hyrdo, tương tự như pin lưu trữ để cung cấp năng lượng cho động cơ điện. Trong cả hai trường hợp sản xuất quan trọng của hydrogen này đòi hỏi động cơ nhiệt có sức mạnh lớn, nên “được cái này, thì mất cái khác” những nhà máy sản xuất động cơ chạy bằng hơi nước sẽ xả khí thải nhiều hơn. Ngày nay, có một số phương pháp đầy hứa hẹn để sản xuất khí hydro chẳng hạn như năng lượng mặt trời, chúng ta có thể hy vọng vào một bức tranh tích cực hơn trong tương lai gần.
Năng lượng địa nhiệt
Năng lượng địa nhiệt là năng lượng được tách ra từ nhiệt trong tâm của Trái Đất. Nguồn năng lượng này xuất phát từ sự hình thành ban đầu của hành tinh, từ quá trình phân rã phóng xạ của các khoáng vật, và từ năng lượng mặt trời được hấp thụ tại bề mặt Trái Đất. Ở một số khu vực nhất định, độ dốc địa nhiệt (tăng dần nhiệt độ theo độ sâu) sẽ đủ cao để có thể khai thác và tạo ra điện. Công nghệ để khai thác năng lượng này còn bị giới hạn ở mộ vài địa điểm trên Trái đất cũng như còn tồn tại nhiều vấn đề kỹ thuật làm hạn chế tiện ích của nó. Một dạng năng lượng địa nhiệt khác là năng lượng Trái đất, đây là kết qủa của việc lưu trữ nhiệt trên bề mặt Trái đất. Dạng năng lượng này chỉ có thể dùng để duy trì nhiệt độ thoải mái trong các tòa nhà, chứ không thể sử dụng để sản xuất điện được.
Các dạng năng lượng tái tạo khác
Năng lượng từ thủy triều, đại dương và phản ứng tổng hợp hydro nóng là những dạng khác có thể được sử dụng để tạo ra điện. Những dạng năng lượng tái sinh này có những nhược điểm đáng kể vẫn đang được các nhà khoa học thảo luận để giải quyết trong cuộc khủng hoảng năng lượng sắp tới
Một quốc gia có thể sử dụng hoàn toàn 100% năng lượng tái tạo hay không?
Nếu trước đây bạn có quan niệm rằng con người không thể sống dựa vào 100% năng lượng tái tạo, thì giờ đây bạn nên suy nghĩ lại về điều đó. Một vài quốc gia trên thế giới đang thực hiện dần kế hoạch đầy tham vọng này để trở thành đất nước xanh. Các quốc gia này không chỉ tăng tốc việc cài đặt các hệ thống/thiết bị sản xuất điện sạch từ nguồn năng lượng tái tạo mà còn tích hợp chúng vào các cơ sở hạ tầng hiện có của họ để đẩy nhanh kế hoạch như cửa sổ năng lượng mặt trời, thiết bị chiếu sáng đèn năng lượng mặt trời, máy bay chạy bằng điện mặt trời…
Thực trạng năng lượng tái tạo tại Việt Nam
Năng lượng tái tạo là nguồn năng lượng không gây ô nhiễm môi trường giúp hạn chế hiệu ứng nhà kính. Do vậy, theo Bộ Công thương, xét đến năm 2030 sẽ đặt mục tiêu và định hướng phát triển năng lượng sạch hoàn toàn.
Cho đến nay, nước ta đã thực hiện thành công nhiều dự án năng lượng mặt trời tại một số tỉnh phía Trung và phía Nam.
Mặt khác, Việt Nam cũng sở hữu nhiều tiềm năng phát triển nguồn năng lượng gió khi có đường bờ biển dài tới 3200km cùng tốc độ gió hàng năm ở Biển Đông là 6m/s. Tuy nhiên, phát triển nguồn năng lượng gió đang tiến triển khá chậm do một số khó khăn về mặt pháp lý, kỹ thuật, vấn đề về chi phí,…
Năng lượng tái tạo tại Việt Nam phát triển chủ yếu năng lượng mặt trời, năng lượng gió
Ứng dụng năng lượng tái tạo hiện nay
Sử dụng năng lượng mặt trời để đun nước nóng
Hiện nay, sử dung nguồn năng lượng mặt trời trong tự nhiên để tạo ra nguồn nước nóng trong sinh hoạt đã rất phổ biến. Sản phẩm được ứng dụng và nhắc đến nhiều nhất là máy nước nóng năng lượng mặt trời.
Với 2 bộ phận chính là bình bảo ôn và ống thuỷ tinh hấp thụ nhiệt mặt trời. Với những ống thuỷ tinh sẽ bức xạ mặt trời khi được ánh nắng mặt trời chiếu vào. Tiếp sau đó, chuyển hoá nhiệt năng để giúp nước nóng lên.
Trong năng lượng mặt trời, máy nước nóng năng lượng mặt trời tạo ra nước nóng sử dụng
Thái dương năng được thiết kế theo nguyên lý tỷ trọng nước nóng nhỏ hơn nước lạnh tạo nên vòng tuần hoàn. Vòng tuần hoàn này sẽ liên tục được chuyển động để làm nóng nước cho đến lúc cân bằng nhiệt độ nước. Một đặc biệt của máy nước nóng mặt trời này là có bình trữ nước nóng, như vậy khi không có ánh nắng mặt trời bạn vẫn có thể sử dụng được.
Tuy nhiên, khi lắp đặt bạn cần quan tâm đến vị trí đặt máy phải đặt đúng hướng mặt trời chiếu nhiều nhất. Thêm một lưu ý nữa là cần có nguồn cấp nước ổn định. Để đảm bảo lúc nào cũng có nước để làm nóng nước và tránh trường hợp máy nhanh hỏng.
Bạn cần tư vấn về chọn loại máy nước nóng mặt trời phù hợp với gia đình, nhu cầu thì có thể liên hệ qua Hotline 0969.26.90.90 để được tư vấn tốt nhất. Hoặc bạn có thể xem tại Sơn Hà các sản phẩm máy năng lượng mặt trời
Sản xuất ô tô điện nhờ tận dụng năng lượng tái tạo
Ô tô là ngành đi tiên phong trong việc tận dụng nguồn năng lượng sạch hoàn toàn ở Việt Nam trước tình trạng ô nhiễm không khí ngày càng phổ biến hiện nay.
********************
Đăng bởi: Trường THPT Ngô Thì Nhậm
Chuyên mục: Tổng hợp
