ChươngI Sử dụngnănglượngtiếtkiệmhiệuquả 1   CHƯƠNGI  +Mụctiêu,nhiệmvụ -M ụctiêu:Cungcấpchosinhviênkiếnthứctổngquanvềtrạngtháivàtìnhhình s ảnxuấttiêuthụnănglượnghiệnnay. -Nhi ệmvụcủasinhviên:Dựlớphọcđầyđủ,đọcbàigiảngvàtàiliệuthamkhảo tr ướcởnhà. - Đánhgiá:Thôngquanộidungthảoluận +Quy địnhhìnhthứchọcchomỗinộidungnhỏ N ộidung Hìnhthứchọc ChươngI:Mởđầu 1.1M ộtsố kháiniệm. 1.2 Trạngthái,tiềmnăngvà tìnhhìnhsảnxuất,tiêuthụ nănglượng. Gi ảng3tiết 1.2Trạngthái,tiềmnăngvà tìnhhìnhsảnxuất,tiêuthụ nănglượng Giảng3tiết ThảoluậnchươngI Thảoluận3tiết   CÁCNỘIDUNGCỤ THỂ                  ChươngI Sử dụngnănglượngtiếtkiệmhiệuquả 2    A.LÝTHUYẾT CH ƯƠNGI  MỞĐẦU  1.1MỘTSỐ KHÁINIỆM 1.1.1.Kháini ệmchungvềcácnguồnnănglượngthaythếhiệnnay N ănglượngthaythế(Alternativeenergy)lànănglượngthuđượctừnhữngnguồn ngoài3d ạngNhiênliệuhóathạch(FossilFuel):Thanđá(coal),Dầumỏ(oil)vàKhítự nhiên(Naturalgas).Nh ữngnguồnnănglượngthaythếnàybaogồm:Nănglượnghạt nhân (Nuclear power), N ăng lượng mặt trời (Solar power), Năng lượng gió (Wind power),N ănglượngđịanhiệt(Geothermalenergy),Nănglượngsinhkhối(Biomass energy),N ănglượngnước(Hydropower)vàmộtsốdạngnănglượngkhác. 1.1.1.1.Nh ữngnguồnnănglượngđangđượcsửdụnghiệnnay Đầuthếkỷ21,Nănglượnghóathạch(Dạngnănglượnghìnhthànhhàngtriệunăm tr ướctừxáccácloàiđộngthựcvật)cungcấphơn85%tổngnănglượngtiêuthụtoàn c ầu.ỞMỹ,haiphầnbalượngđiệnnănghiệnnaylàtừviệcđốtcháycácnguồnnhiên li ệuhóathạchnhưthanđá,dầumỏvàkhítựnhiên.TheosốliệuthốngkêcủaBộNăng L ượngvàCơquanbảovệmôitrườngLiênbang,nhữnghoạtđộngđóđãthảiramôi tr ườngtrêndưới2,3tỷtấncarbondioxide(2,5tỷtấnMỹ)vàonăm1999.Hơn150năm qua, ướcchừng245tỷtấn(270tỷtấnMỹ)carbondướidạngcarbondioxideđãđược th ảirakhôngkhíbằngviệcđốtcháycácnhiênliệuhóathạch. Nhiênli ệuhóathạchcungcấpnănglượngchonhữngphươngtiệngiaothông,các nhàmáycôngnghi ệp,sưởiấmcáctoànhàvàsảnsinhrađiệnnăngphụcvụđờisống conng ười.Tuynhiên,sựtồntrữcácnguồnnhiênliệunàylàvôcùnghạnchếmàthựctế làkhôngth ểthựchiệnđược.Dovậy,chúngvẫnthườngđượcgọilànhữngnguồn tài nguyênkhôngth ểphụchồi.Đãcórấtnhiềudựđoánđượcđưararằng,vớitốcđộtiêu th ụnănglượngtoàncầuhiệnnaythìtrữlượngdầuvàkhítựnhiênsẽthườngxuyênnằm trên đàsụtgiảmmạnhtrongsuốtthếkỷ21.Thanđá,nguồnnhiênliệuhóathạchcótrữ l ượnglớnhơndầuvàkhítựnhiên,thìlạilàmộttrongnhữngtácnhângâyrasựnónglên toànc ầu. M ộtthựctếkhôngthểtránhkhỏiđangdiễnralànhucầunănglượngchonhữngnền côngnghi ệpđangpháttriểncũngnhưcácxãhộitântiếnđãpháttriểnliêntụctăng,do đósựchuyểnhướngsửdụngsangnhữngnguồnnănglượngthaythếtrongtươnglaitrở thànht ấtyếu.Giữgìnnhữngnguồnnănglượnghiệncóvàsửdụngchúngmộtcáchhiệu qu ảlàgiảiphápkếthợpđểgiảiquyếttriệtđểvấnđềnănglượng,mộtvấnđềmangtính cấpthiếtcủathờiđạingàynay. ChươngI Sử dụngnănglượngtiếtkiệmhiệuquả 3  1.1.1.2.Nhữngnguồnnănglượngthaythếhiệnnay a.N ănglượnghạtnhân N ănglượnghạtnhânlànguồnnănglượngthaythếcóđượcbằngmộttronghaicách: Phânrãh ạtnhâncácnguyêntử(Nuclearfission:Sựphânhạch)hoặckếthợphạtnhân cácnguyênt ử(Nuclearfusion:Sựtổnghợphạtnhân).Dùlàcáchnàotronghaiphương pháptrênthì đềumanglạinguồnnănglượngkhổnglồ.Nhàmáyđiệnhạtnhânsửdụng lò ph ản ứng hạt nhân, trong đó xảy ra sự phân tách các nguyên tử uranium hoặc plutonium,nh ằmđiềukhiểnphảnứngphânhạch.Nhiệtnănggiảiphóngtừphảnứng phânh ạchđượcthulạivàđượcsửdụngđểsảnsinhrađiệnnăng.Chođếnnăm2000,đã có110nhàmáy điệnnguyêntửđượcxâydựngvàvậnhànhtạiMỹ.Trongkhiđó,trên 70%l ượngđiệnnăngtiêuthụởPháplàtừnănglượnghạtnhân. R ấtnhiềunhàkhoahọctrênthếgiớichorằng,phảnứngtổnghợphạtnhânsẽlàgiải phápt ốiưuchovấnđềnănglượngtoàncầutrongtuơnglai.Phảnứngtổnghợphạtnhân mangl ạilượngnănglượnglớngấpbộisovớiphảnứngphânhạch.Tuynhiên,chođến nay,khoah ọchiệnđạivẫnchưatìmracáchđiềukhiểnsựxảyracủaphảnứngnày. M ặcdùnănglượnghạtnhânlàdạngnănglượngsạch,rẻtiềnvàtươngđốiantoàn, nh ưngcôngchúngkhắpthếgiớingàynayvẫnđangdấylênmốiquanngạisâusắcvới khíac ạnhmấtantoànmàviệcxâydựngvàvậnhànhcácnhàmáyđiệnhạtnhânđemtới. Nh ữngsựcốtạicácnhàmáyđiệnhạtnhânnhưThreeMilesIsland,Pennsylvanianăm 1979hay điểnhìnhlàChernobyl,Ukrainenăm1986đãthảirabầukhôngkhímộtlượng l ớnchấtphóngxạvàđồngthờigieogiắcnỗikinhhoàngvềsựxảyracủacácthảmhọa t ươngtự.Thêmvàođó,vấnđềxửlýrácthảiphóngxạmộtcáchantoàncũngcầnđược quantâmm ộtcáchđúngmực. b.N ănglượngnước(Thuỷnăng) N ănglượngtừcácdòngnướclưuđộnglàmộtgiảiphápsảnsinhđiệnnăngsạchvà hi ệuquả.Nướctrànxuốngtừđậpnhàmáythuỷđiệnlàmquaytuốcbinnốivớimáyphát điện.Nănglượngsảnsinhrasauđóđượcphânbổtớinhữngmạnglướiđiệnlớn,phục v ụđờisốngconngười.Canada,MỹvàBrazilhiệnđanglà3quốcgiadẫnđầuthếgiới v ềsảnlượngđiệntừthuỷnăng.Mặcdầuđemlạinhữnglợiíchtolớn,nhưngviệcxây d ựngcácconđậpchonhữngnhàmáythuỷđiệnlạiảnhhưởngsâusắctớimôitrường xungquanh.Lýdolàcáccon đậpnàyđãgâyngậpúngchocácvùngđấtphíatrêncũng nh ưphávỡdòngchảytựnhiêncủacácnguồnnướcbêndướinềnmóngcủachúng.Điều này đươngnhiên sẽtác độngđếnhệ sinh thái và gâynên nhữnghậuquả khó có thể l ườngtrướcđược. c.N ănglượnggió(Phongnăng) Phongn ănglàmộttrongnhữnghìnhthứcsửdụngnănglượngđượchìnhthànhsớm nh ấtcủaconngười.Vàođầuthếkỷ20,rấtnhiềunôngtrangđãsửdụngcốixaygióđể ChươngI Sử dụngnănglượngtiếtkiệmhiệuquả 4  bơmnước vàphát điện. Ngàynay,đượccoinhưlàmột nguồn năng lượng thaythế, phongn ăngđãvàđangđượckhaithácbởicácnhàmáyđiệnhiệnđại,vớinhữngbộlá cánh tu ốc bin nhẹ hơn và hoạt động hiệu quả hơn. Ở Mỹ, tại những tiểu bang như California,NewHampshire,OregonhayMontana,vàitr ămmáyphátđiệnsứcgióđược ho ạtđộngđồngthờitrênnhữngvùngđấttrốngtrảivàcógiómạnhkhôngngừngthổi qua.M ộtnhàmáyđiệntừsứcgiólớncóthểcungcấpđiệnnăngsửdụngchovàinghìn h ộdântạiMỹmỗinăm.Mộtsốcôngtyđiệnnướcnàyhiệnnaycũngđanglênkếhoạch xâyd ựngnhữngtổhợpmáyphátđiệnsứcgió(Windfarm)lớntạiTexas,NewJersey, Massachusetts, Minnesota và m ột số tổ hợp nhỏ hơn tại Pennsylvania, Connecti-cut, NewYorktr ướcnăm2020.Tớithờiđiểmđó,Bộnănglượng Mỹhyvọngsảnlượng điệntừnănglượnggiósẽđạt5%tổngsảnlượngđiệnLiênBang.Vớinhữngcôngnghệ m ớiđượcpháttriểnchomụcđíchtănghiệunăngkhaithác,nănglượnggiólàdạngnăng l ượngthaythếsạch,rẻ,hứahẹnvàvôcùngdồidàochotươnglai. d.N ănglượngmặttrời(Quangnăng) N ănglượngmặttrờilànguồnnănglượngtựnhiênkhônggâyônhiễmvàvôcùng d ồidào.Nguồnquangnăngnàycóthểđượcsửdụngđểsưởiấmcáctòanhà,đunnóng n ướchoặcsảnsinhrađiệnnăng.Tuynhiên,hạnchếcủanólàsựkhókhăntrongviệc thuth ậpánhsángmặttrờivàonhữngngàythờitiếtmâymù,vàbêncạnhđólàchiphí s ảnxuấtcònkhácao. Cóhailo ạihệthốngmáynănglượngmặttrời,đólàhệthốngchủđộngvàhệthống th ụđộng.Hệthốngthụđộngthuthậpvàlưugiữnănglượngmặttrờivìchínhvậtliệu, c ấutrúcthiếtkếcủanó.Mộtvídụđiểnhìnhchohệthốngkiểunàylànhữngtòacaoốc v ớimặtngoàihoàn toànbằng kính, giúp cho ánhnắngđượchấp thụvàbên trong là nh ữngbứctườngdày,nhằmlưulạinhiệtnăngvàgiảiphónglượngnănglượngđóvềđêm. H ệthốngmáynănglượngmặttrờichủđộngsửdụngquạthoặcmáybơmđểluân chuy ểnnhiệtnăngmàbộphậnthuquangnănglấyđược.Bộphậnthuquangnăngnàycó ch ứcnănghấpthụnănglượngmặttrờivàchuyểnnóthànhnhiệtnăngđisưởiấmcáctòa nhà c ũngnhư làmnóngnước.Bộphận nàythường códạng tấmphẳng, gắntrênnóc côngtrìnhvà đượclàmtừvậtliệuhấpthụnhiệtnhưđồnghoặcnhôm,đượcbaongoài b ởichấtdẻohaykính.Nướchoặckhôngkhíluânchuyểntronghệthốnghấpthụnhiệtvà đượcchuyểntớibộphậnlưugiữnhiệtnăng,sauđó,nhờhệthốngquạthoặcmáybơmđể th ổikhíhoặcbơmnướcnóngtớicácphòngcầnđượcsưởiấm.Vớinhữngnơisửdụng h ệthốngmáynănglượngmặttrời,sẽphảicómộthệthốnglàmnóngthôngthườngkhác ch ạydựphòngvàonhữngngàykhóthuthậpánhsáng. Hi ệnnay,ánhsángmặttrờicònđượchấpthụvàchuyểntrựctiếpthànhđiệnnăng nh ờsựrađờicủapinmặttrời(Haihệthốngtrướcchuyểnquangnăngthànhnhiệtnăng, sauđómớicóthểthànhđiệnnăng).Pinmặttrờilàmộtpinnhạysánghaysựkếthợpcủa ChươngI Sử dụngnănglượngtiếtkiệmhiệuquả 5  cácpinđượcthiếtkếđểtạoramộtđiệnápnhờsựchuyểnđổitrựctiếptừánhsángthành điệnkhitiếpxúcvớinguồnsáng.Pinmặttrờiđượcsửdụngtrongvệtinhvũtrụđểcung c ấpđiện,haytrongđồnghồđeotayhoặcmáytínhbỏtúi.Nhữngtấmbảnggồmnhiều pinm ặttrờihiệncũngđãđượclắpđặttạinhữngngọnhảiđăng,thuyềnbèhaynhững ngôinhà ởcácvùnghẻolánhmàlướiđiệnkhócóthểvươntớiđược. Nhàmáy điệntừnănglượngmặttrời,sửdụngquangnăngđểsảnsinhrahơiquay tu ốcbin,làmộtgiảipháptiềmnăngthaythếchonhàmáyđiệnchạybằngnhiênliệuhóa th ạchvớinhiềuưuđiểmnổibậtnhưthânthiệnvớimôitrường….TạiCalifornia,công trìnhnhàmáy điệntừnănglượngmặttrời,sửdụngbộthulàmbằngnhữngtấmkínhlớn cóg ắnđộngcơ,chuyểnđộngtheohướngmặttrờiđangcungcấpđiệnbổsungchonhu c ầuđiệnnăngcủaLosAngeles. e.N ănglượngđịanhiệt Địanhiệtnănglàdạngnănglượngtựnhiênsảnsinhratừlòngđấtvàgiảiphóngra ngoàinh ờhoạtđộngcủacácnúilửa,suốinướcnónghaygiếngphunởkhắpnơitrênthế gi ới.Cácnguồnnướcnónghoặchơingầmdướilòngđấtcóthểđượctiếpcậnnhờviệc khoansâuquat ầngđá.Nướcđượchâmnóngtựnhiêncóthểđượcsửdụngđểlàmnóng cáctòanhà,trongkhih ơilàmquaytuốcbintrongnhàmáynhiệtđiện. N ănglượngđịanhiệtlànguồnnănglượngthaythếquantrọngtạinhữngnơicóhoạt độngđịanhiệtmạnhmẽ,nhưmộtphầncủaMỹ,AixơlenhoặcÝ.Giốngnhưhầuhết cácngôinhàt ạiAixơlen,nhữngngôinhàởBoise,thủphủbangIdaho,đãđượcsưởi ấmnhờnănglượngđịanhiệttừvàinămnay.NhữnggiếngphunởCalifornia,lànguồn h ơinóngtựnhiênlớnnhấttrênthếgiớicũngđãđượcsửdụngđểchạymáyphátđiệntừ n ăm1960.Khônggiốngnhưnănglượngmặttrờihaynănglượnggió,việcsửdụngnăng l ượngđịanhiệtcóthểmanglạinhữngtácđộngkhôngtốtđếnmôitrường.Nhữngthành ph ầnhóahọc tronghơinướcnónggópphầnkhôngnhỏlàmônhiễmkhôngkhí,bên c ạnhđóhơinướcnóngtừcácgiếngphunkếthợpvớinướccóthểchứacácmuốikhông hòatan ănmònhệthốngốnghoặcgâyhạichohệsinhtháidướinước. f.N ănglượngthuỷtriềuvàNhiệtnăngbiển S ựlênxuốngcủathuỷtriềutiềmẩntrongnómộtlượngnănglượngkhổnglồcóthể đượcsửdụngđểsảnsinhrađiện.Tuynhiên,chiềucaotốithiểugiữađợtthuỷtriềucao nh ấtvàthấpnhấtnhằmmụcđíchkhaitháclà6mét,vàthựctếlàcórấtítnơitrênthế gi ớiđạtđượctiêuchínày.Cũngnhưđậpnướctrongnhàmáythuỷđiện,nhàmáyđiện thu ỷtriềucónhữngtuốcbinquaykhisóngtrànvàotừcửavịnhhaycửasông,làmchạy máyphát điện.Vàonhữngnămcuốithểkỷ20,nhàmáyđiệnthuỷtriềuđãđivàohoạt độngtạimộtsốquốcgianhưPháp,Nga,CanadavàTrungQuốc. Nhàmáy điệntừnhiệtnăngbiểnsửdụngsựthayđổinhiệtđộgiữamặtbiển,nơicó nhi ệtđộcaohơn,vớilòngbiển,nơicónhiệtđộthấphơnđểsảnxuấtđiện. ChươngI Sử dụngnănglượngtiếtkiệmhiệuquả 6  g.Nănglượngsinhkhối M ộtphầnsinhkhối(Tổnglượngđộngthựcvậtvàvisinhvậttrênmộtđơnvịdiện tích)cóth ểđượcsửdụngnhưnhiênliệusảnsinhranhiệtnăng.Gỗ,câytrồng,phếphẩm nôngnghi ệp,khoángvậthayvậtphẩmtừđộngvậtlànhữngbộphậncủasinhkhối.Sinh kh ốitrongrácthảicóthểđượcđốtcháyđểtạoranhiệtnănghoặcphânhuỷthànhmêtan, m ộtloạikhítựnhiên.ỞTâyÂu,hơn200nhàmáyđượcxâydựngđểđốtrácthảinhằm s ản sinh ra điện. Mêtan có thể được chuyển thành nhiên liệu lỏng là Methanol còn Ethanol đượclênmentừnhữngcâytrồngnhưmíahaycâylúamiến(Sorghum).Những tiêuchu ẩnkiểmsoátđộônhiễmkhôngkhíthíchhợpcầnđượcđưarađểhạnchếlượng carbondioxideth ảivàomôitrườngkhiđốtcácdạngsinhkhối. h.Nh ữngnguồnnănglượngthaythếkhác Nh ữngnguồnnănglượngthaythếkhác,baogồmkhíhydrovàpinnhiênliệu(Fuel cell).Khíhydrolàngu ồnnhiênliệutiềmnăngchoôtôcũngnhưtronglĩnhvựcsưởiấm cáctòanhàvàs ảnsinhđiệnnăng.Mặcdùhydrokhôngcósẵndướidạngđơnchấttrong t ựnhiên,conngười vẫn cóthểtạo ranónhờphảnứngđiệnphânnước.Điềubấtcập trongs ửdụnghydrolàmnhiênliệuôtôlàkhảnăngdễbắtlửacủanó. Pinnhiênli ệulàbộmáysảnsinhrađiệnnhờphảnứnggiữakhíoxivàhydro.Loại pinnày đượcsửdụngtrongtàuvũtrụ,vàlànguồnnănglượngthaythếtiềmnăngcho vi ệcchạyôtôcũngnhưsưởiấmcáctòanhà. . dụngnănglượngtiếtkiệmhiệuquả 1   CHƯƠNGI  +Mụctiêu,nhiệmvụ -M ụctiêu:Cungcấpchosinhviênkiếnthứctổngquanvềtrạngtháivàtìnhhình s ảnxuấttiêuthụnănglượnghiệnnay. -Nhi ệmvụcủasinhviên:Dựlớphọcđầyđủ,đọcbàigiảngvàtàiliệuthamkhảo tr ướcởnhà. - Đánhgiá:Thôngquanội dung thảoluận +Quy địnhhìnhthứchọcchomỗinội dung nhỏ N ội dung Hìnhthứchọc ChươngI:Mởđầu 1.1M ộtsố kháiniệm. 1.2 . tìnhhìnhsảnxuất,tiêuthụ nănglượng Giảng3tiết ThảoluậnchươngI Thảoluận3tiết   CÁCNỘI DUNG CỤ THỂ                  ChươngI Sử dụngnănglượngtiếtkiệmhiệuquả 2    A.LÝTHUYẾT CH ƯƠNGI  MỞĐẦU  1.1MỘTSỐ. tài nguyênkhôngth ểphụchồi.Đãcórấtnhiềudựđoánđượcđưararằng,vớitốcđộtiêu th ụnănglượngtoàncầuhiệnnaythìtrữlượngdầuvàkhítựnhiênsẽthườngxuyênnằm trên đàsụtgiảmmạnhtrong su tthếkỷ21.Thanđá,nguồnnhiênliệuhóathạchcótrữ l ượnglớnhơndầuvàkhítựnhiên,thìlạilàmộttrongnhữngtácnhângâyrasựnónglên toànc ầu. M ộtthựctếkhôngthểtránhkhỏiđangdiễnralànhucầunănglượngchonhữngnền côngnghi ệpđangpháttriểncũngnhưcácxãhộitântiếnđãpháttriểnliêntụctăng,do đósựchuyểnhướngsửdụngsangnhữngnguồnnănglượngthaythếtrongtươnglaitrở thànht ấtyếu.Giữgìnnhữngnguồnnănglượnghiệncóvàsửdụngchúngmộtcáchhiệu qu ảlàgiảiphápkếthợpđểgiảiquyếttriệtđểvấnđềnănglượng,mộtvấnđềmangtính cấpthiếtcủathờiđạingàynay. ChươngI Sử