CHƯƠNG 4: PHÁT TRIỂN NGUỒN “NĂNG LƯỢNG XANH” VÀO THỰC TIỄN CUỘC SỐNG
4.3. NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
Nguồn tài nguyên thiên nhiên mang năng lượng sau khi chuyển hóa thành các chất mang năng lượng để sử dụng, nguồn tài nguyên này biến mất trong thiên nhiên. Sau đó, chúng được thiên nhiên bù đắp ngay trở lại để tiếp tục chuyển hóa thành nguồn năng lượng mới.
Người ta gọi nguồn tài nguyên này là nguồn tài nguyên năng lượng có thể tái tạo và năng lượng thu được từ nguồn này được gọi là năng lượng có thể tái tạo hay gọi tắt là năng lượng tái tạo.
Ví dụ:
Bức xạ của Mặt Trời, động năng của gió, sinh khối, động năng của nước sông, suối trong
đất là các nguồn tài nguyên chứa năng lượng có thể tái tạo. Bởi vì tốc độ tạo thành các nguồn năng lượng này trong thiên nhiên và tốc độ khai thác của con người chênh lệch nhau không lớn. Thiên nhiên sẽ bù đắp lại nguồn chứa năng lượng đã mất ngay trong thời đại chúng ta, hoặc có thể là ngay tức khắc như trường hợp bức xạ Mặt Trời, nguồn nhiệt độ cao trong các địa tầng.
4.3.2. Các nguồn năng lượng tái tạo
Các nguồn năng lượng tái tạo được chú ý nhiều nhất hiện nay là:
Bức xạ Mặt Trời: tồn tại dưới dạng ánh nắng Mặt Trời khi chiếu đến bề mặt Trái Đất, ta có thể thu nhận và chuyển hóa chúng thành các chất mang năng lượng ở nhiều dạng khác nhau như: nhiệt năng, điện năng,... để sử dụng; được gọi chung là năng lượng Mặt Trời.
[5]
Hình 13: Pin Mặt Trời mang lại nguồn năng lượng đáng kể cho con người (Nguồn:
thangmay.org)
Gió thổi trong khí quyển: là do biến đổi áp suất khí quyển, được chuyển hóa sang chất mang năng lượng là điện năng nhờ các tuabin gió. Năng lượng này gọi là năng lượng gió.
Hình 14: Nguồn năng lượng mà gió mang lại
Sinh khối: bao gồm các vật thể sống trong sinh quyển, các chất thải nông nghiệp, phế thải chăn nuôi, rác thải sinh hoạt, rác thải đô thị,... những vật liệu này đều chứa năng lượng, có thể sử dụng đốt cháy trực tiếp để ra nhiệt năng hoặc điện năng, hoặc chuyển hóa sang các chất mang năng lượng dạng nhiên liệu khí hoặc nhiên liệu lỏng để thay thế một phần nhiên liệu hóa thạch. Tất cả các dạng nhiên liệu thu được này gọi chung là nhiên liệu sinh học và năng lượng do chúng tạo ra gọi là năng lượng sinh học. [5]
Địa nhiệt: nhiệt độ cao trong các địa tầng trong lòng Trái Đất, có thể khai thác để chuyển hóa sang các chất mang năng lượng dạng nhiệt năng và điện năng. Nguồn năng lượng này được gọi là năng lượng địa nhiệt. [5]
Năng lượng nước là sự vận động của nước có thể chuyển hóa thành chất mang năng lượng dạng điện năng. Năng lượng này có thể chuyển hóa thành chất mang năng lượng điện năng gồm [5]:
- Năng lượng nước của sông: dựa vào thế năng của nước được tích trữ trong các hồ ở một độ cao nhất định. Thế năng sẽ chuyển thành động năng khi nước chảy từ hồ chứa làm qua tuabin tạo ra điện.
- Năng lượng nước ngoài đại dương: dựa vào động năng của sống biển, thủy triều, hải lưu, động năng sẽ được chuyển thành điện năng nhờ hệ thống thu và chuyển hóa năng lượng.
4.3.3. Phân loại
Nhóm 1: bao gồm năng lượng nước (năng lượng sông và năng lượng đại dương), năng lượng gió, năng lượng Mặt Trời (dưới dạng pin Mặt Trời quang điện và pin Mặt Trời quang điện hóa học). Đặc điểm của năng lượng nhóm này là không thể tồn chứa, tích trữ nhưng trữ lượng vô hạn. Năng lượng của nhóm này sau khi thu nhận từ thiên nhiên chuyển sang chất mang năng lượng dưới dạng điện năng.
Nhóm 2: bao gồm các nguồn năng lượng như năng lượng địa nhiệt, năng lượng Mặt Trời (dưới dạng nhiệt năng). Đặc điểm của năng lượng nhóm này là không thể tồn chứa, tích trữ, nhưng trữ lượng vô hạn. Năng lượng của nhóm này sau khi thu nhận từ thiên nhiên được chuyển hóa sang chất mang năng lượng cả dưới dạng nhiệt và điện năng, sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau.
Nhóm 3: bao gồm những nguồn năng lượng sinh khối và chất thải rắn hoặc lỏng. Đặc điểm của năng lượng nhóm này là có thể tồn chứa, tích trữ và đốt cháy trực tiếp để thu nhiệt năng hoặc điện năng, hoặc chuyển sang chất mang năng lượng dạng nhiên liệu (khí, lỏng, rắn) sử dụng cho nhiều mục đích, chủ yếu làm nhiên liệu thay thế nhiên liệu dầu khí.
4.3.4. Đặc điểm chung của các nguồn năng lượng tái tạo
4.3.4.1. Ổn định, bền vững và tạo điều kiện độc lập năng lượng
Nguồn năng lượng tái tạo là nguồn năng lượng vô hạn, được phân bố trên khắp hành tinh, không có một quốc gia hay một khu vực nào mà thiếu năng lượng tái tạo. Chính vì vậy, vấn đề an ninh về năng lượng được đảm bảo, sẽ không có sự giành giật quyền sở hữu về tài nguyên năng lượng, tạo điều kiện độc lập năng lượng cho từng quốc gia, từng khu vực.
Tuy nhiên, nguồn năng lượng sinh học từ sinh khối và chất thải vẫn chưa thật sự ổn định vì liên quan đến nguồn lượng thực, thực phẩm nuôi sống con người. Hiện nay tình trạng này đang bị đe dọa, đất đai canh tác cho sản xuất nông nghiệp đang bị thu hẹp, nguồn nước tưới tiêu bị chia sẽ, nguồn chất thải biến động, phụ thuộc nhiều sản xuất,... nghĩa là liên quan đến các yếu tố luôn gây bất ổn đối với sự sống con người.
Sự lựa chọn giữa năng lượng và lương thực cho cuộc sống đang phải đặt ra để tìm lời giải cho một sự cân bằng hợp lí, nếu muốn sử dụng nguồn năng lượng từ sinh khối và chất thải như một nguồn năng lượng thay thế lâu dài trong tương lai.
4.3.4.2. Sạch, không gây ô nhiễm và không phát thải CO2
Đối với năng lượng tái tạo như: năng lượng Mặt Trời, năng lượng gió, năng lượng địa nhiệt,... là những nguồn năng lượng thu được để sử dụng không có chứa nguyên tố cacbon (C) và những nguyên tố khác nên khi sử dụng hoàn toàn không có phát thải khí CO2 và các khí độc. Vì vậy, năng lượng tái tạo còn được gọi là những nguồn năng lượng không có phát thải cacbon.
Tuy nhiên, trong số nguồn năng lượng tái tạo, năng lượng sinh học được tạo ra từ sinh khối và chất thải đều có nguồn gốc hữu cơ nên chứa cacbon, khi sử dụng tất yếu sẽ phát thải CO2 vào khí quyển. Nhưng vì các vật liệu sinh học là thực vật, trong quá trình tái tạo đã hấp thụ CO2 trong khí quyển để thực hiện quá trình quang hợp tạo ra vật liệu hữu cơ chứa cacbon mới, nên xét về tổng thể, khi sử dụng phát thải CO2 coi như cân bằng CO2
trong thiên nhiên, không bổ sung thêm CO2 vào khí quyển.
4.3.4.3. Phụ thuộc vào thời tiết
Một điểm nổi bật và khó khăn nhất của năng lượng tái tạo là không thể tồn trữ để sử dụng trong những thời điểm không thể tiếp nhận chúng như: với năng lượng Mặt Trời thì
vào thời điểm ban đêm hay vào mùa đông nhiều mây không nắng, với năng lượng gió là vào những lúc gió lặng, với năng lượng nước thì vào thời điểm khô hạn. Tính chất phụ thuộc vào thời tiết khá rõ và là đặc thù của nguồn năng lượng tái tạo so với nguồn năng lượng không tái tạo. Tuy nhiên, nguồn năng lượng được xem là đầy đủ, liên tục quanh năm, không phụ thuộc vào thời tiết trên mặt đất.
4.3.4.4. Phát triển nguồn năng lượng tái tạo là xu thế hiện nay
Với những đặc điểm vừa phân tích ở trên, cho thấy nguồn năng lượng tái tạo là nguồn năng lượng mới có tiềm năng lớn, đảm bảo được sự ổn định về năng lượng, không gây tác hại đến môi trường. Chính vì vậy, khai thác và sử dụng nguồn năng lượng tái tạo là giải pháp tốt nhất để thoát khỏi tình trạng khủng hoảng năng lượng và sự biến đổi khí hậu hiện nay trên toàn cầu cũng như tại Việt Nam.