8a.nguon Nang Luong Cho Tuong Lai
This document was uploaded by user and they confirmed that they have the permission to share it. If you are author or own the copyright of this book, please report to us by using this DMCA report form. Report DMCA
Overview
Download & View 8a.nguon Nang Luong Cho Tuong Lai as PDF for free.
More details
- Words: 9,101
- Pages: 23
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
NGUỒN NĂNG LƯỢNG MỚI CHO TƯƠNG LAI I. Năng lượng mới – nhu cầu bức thiết của xã hội: - Từ thuở sơ khai con người đã biết sử dụng năng lượng để phục vụ đời sống của chính mình. Ban đầu năng lượng dưới dạng nhiệt chỉ được dùng để nấu nướng, xua đuổi thú rừng hoặc để sưởi ấm. Cuộc cách mạng thứ nhất thành công đã mở ra một thời kỳ phát triển rầm rộ các loại máy móc sử dụng các nguồn năng lượng hơi nước, than đá, dầu, khí đốt…Hiện nay, các nguồn nguyên liệu này vẫn đóng góp trên 90% năng lượng tiêu dùng cho cả thế giới thông qua những ứng dụng tiêu dùng, vận chuyển và phát điện. Do những đặc tính như dễ khai thác, dể sử dụng , ít nguy hiểm và dễ dàng vận chuyển cũng như xây dựng mô hình tiêu thụ nên lọai nhiên liệu này vẫn được sử dụng nhiều nhất để phục vụ đời sống con người. - Các lọai nhiên liệu này hình thành thông qua sự hóa thạch của động thực vật dưới một thời gian rất dài tính trên hàng triệu năm. Chính vì vậy việc bổ sung cho lọai nhiên liệu này gần như là không có, và một ngày nào đó chúng sẽ vĩnh viễn không còn để phục vụ đời sống con người. Ngòai ra, năng lượng đến từ nhiên liệu hóa thạch còn là tác nhân chính trong việc tác hại đến môi trường như làm tăng độ ấm của trái đất thông qua chất thải CO2 (Carbon Dioxide) phát sinh từ việc đốt than, dầu và khí. Cũng như Sulphur dioxide là nhân tố chính của những cơn mưa acid được hình thành từ việc đốt than. - Mặc khác, sự mất ổn định tại khu vực Trung Đông làm cho giá dầu thế giới tăng và giữ ở mức cao., đặc biệt là giá dầu sẽ tạo áp lực gia tăng giá đầu vào của nhiều sản phẩm. Vì vậy, giảm chi phí đang trở thành mục tiêu sống còn của DN trong môi trường cạnh tranh khắc nghiệt. Hiện nay, các quốc gia đang ra sức xây dựng các nhà máy thuỷ điện, thăm dò, tìm kiếm than đá, dầu mỏ. Nhưng tất cả các nguồn năng lượng truyền thống này chỉ có hạn và có thể không đáp ứng được nhu cầu năng lượng ngày càng gia tăng. Hơn nữa, giá của những loại năng lượng này sẽ ngày càng đắt vì khan hiếm. - Chính vì vậy, một vấn đề cấp thiết đặt ra với nhân loại hiện nay là phải tiến hành một cuộc cách mạng đi tìm nguồn năng lượng mới.
II. Ưu điểm và phân loại nguồn năng lượng mới: 1.Ưu điểm: Những năm gần đây, các nguồn năng lượng mới được gọi dưới nhiều tên khác nhau như: Năng lượng lựa chọn, năng lượng thay thế hay năng lượng xanh, được nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm nghiên cứu. Nguồn năng lượng này có ưu điểm là sạch, có sẵn trong thiên nhiên, không gây ô nhiễm và là giải pháp tốt nhất nhằm tiết kiệm năng lượng hóa thạch cho tương lai.
1
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
2.Phân loại: gồm có 8 dạng chủ yếu sau - Năng lượng mặt trời ( solar power ). - Năng lượng gió ( Wind power ) - Năng lượng thủy điện ( Water power ) - Năng lượng khí Hydro ( Energy from Hydrogen Gas ) sinh khối - Pin điện ( Fuel cell ) - Năng lượng địa nhiệt ( Geothermal-Power ) - Năng lượng sinh khối ( Biomas power ) - Năng lượng thuỷ triều ( Tidal power ) Ngoài ra còn có các dạng năng lượng khác như nhiên liêụ nguyên tử, sóng biển, thủy điện tích năng, tuyết…
III.Các dạng năng lượng mới: 1.Năng lượng mặt trời ( solar power ): Đây là một dạng năng lượng mà mặt trời cung cấp cho chúng ta từ ngàn xưa. Nhờ ánh sáng của mặt trời mà chúng ta có thể nhìn thấy vạn vật cũng như nhờ sức nóng mà con người bao đời qua có thể phơi khô quần áo, phơi lúa, trồng cây….Cho đến gần đây, sức nóng mặt trời được chú trọng trong việc ứng dụng vào việc chuyển hóa sang nhiệt năng, điện năng phục vụ nhu cầu của cuộc sống. Sức nóng của ánh nắng mặt trời được tập trung lại bằng những thiết bị đặc biệt để đun nóng nướcsử dụng trong gia đình hay tạo ra hơi nước để sản xuất điện cho tiêu dùng. a.Sử dụng năng lượng mặt trời:
► Sử dụng dưới dạng nhiệt - Chúng ta thấy rằng những diện tích mầu thâm hấp thụ ánh sáng nhiều hơn là những diện tích mầu sáng. Áp dụng đặc tính đó thì chúng ta có thể biến tia sáng mặt trời thành sức nóng bằng cách hướng về phía mặt trời một diện tích mầu thâm, tốt nhất là mầu đen. Mặt trời sẽ hâm nóng diện tích và chúng ta chỉ cần cho nước chẩy trên mặt hay đằng sau diện tích đó là sẽ có nước nóng. Chúng ta cũng có thể thổi khí qua diện tích đó là có được khí nóng. - Làm như vậy chúng ta có thể đun nước nóng để dùng trong mọi việc cần đến nước nóng như là tắm rửa, giặt giũ, rửa bát,… Với khí nóng thì chúng ta có thể sưởi ấm nhà cửa, phơi khô quần áo, xấy sản phẩm nông nghiệp hay công nghiệp,…
2
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
► Sử dụng dưới dạng điện - Sử dụng điện dưới dạng điện lực dựa trên đặc tính quang điện của những nguyên liệu bán dẫn : chiếu một tia sáng lên diện tích một vật bán dẫn thì tạo ra một hiệu số điện thế. Pin quang điện là một ứng dụng đặc sắc nhất. Pin năng lượng mặt trời (hay pin quang điện, tế bào quang điện), là thiết bị bán dẫn chứa lượng lớn các diod p-n, duới sự hiện diện của ánh sáng mặt trời có khả năng tạo ra dòng điện sử dụng được. Sự chuyển đổi này gọi là hiệu ứng quang điện.
Một tế bào quang điện - Các pin năng lượng mặt trời có nhiều ứng dụng. Chúng đặc biệt thích hợp cho các vùng mà điện năng trong mạng lưới chưa vươn tới, các vệ tinh quay xung quanh quỹ đạo trái đất, máy tính cầm tay, các máy điện thoại cầm tay từ xa, thiết bị bơm nước... Pin năng lượng mặt trời xuất hiện trên nóc các tòa nhà nơi chúng có thể kết nối với bộ chuyển đổi của mạng lưới điện. - Công suất biến đổi năng lượng ánh sáng thành điện lực rất thấp. Điều nữa là giá thành của một mét vuông bán dẫn dùng để biến đổi năng lượng rất là cao và những bình ac quy dùng để tích trữ điện vẫn còn đắt lại không đáng tin cậy. Vì thế mà dùng năng lượng mặt trời để sản xuất điện một cách đại trà chưa phải là một việc thực tế. - Tuy nhiên người ta cũng sản xuất điện từ năng lượng mặt trời ở những nơi hẻo lánh hay khi kéo một đường dây tải điện thì tốn kém. Ở dọc những xa lộ bên Pháp có những trụ điện thoại cấp cứu với những bảng mặt trời, trụ ghi giờ chạy bằng năng lượng mặt trời. Ở ngoài khơi có những mốc hải đăng vô tuyến chạy bằng năng lượng mặt trời: cả chục năm cũng không cần người đến bảo quản hay sửa chữa gì. - Đặc biệt ngày nay, thiết bị dùng năng lượng mặt trời để phân tách CO 2 được thiết kế bởi giáo sư Kubiak và nghiên cứu sinh của ông Sathrum bằng cách tận dụng một
3
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
thiết bị bán dẫn với 2 lớp chất xúc tác mỏng. Nó giúp chúng ta tiết kiệm nhiên liệu, tạo ra chất hoá hoc và đồng thời giảm hiệu ứng nhà kính.
Thiết bị bán dẫn hay còn gọi thiết bị xúc tác phân tách CO2 b/khả năng áp dụng:
►Trên thế giới: Nhật Bản, Mỹ và một số quốc gia Tây Âu là những nước đi đầu trong việc sử dụng nguồn năng lượng mặt trời (từ những năm 50 của thế kỷ trước). Tính đến năm 2002, Nhật Bản đã sản xuất được khoảng 520.000 kW điện bằng pin mặt trời (giá trung bình hiện nay thấp hơn 10 lần so với cách đây trên một thập kỷ). Nếu một gia đình người Nhật với 4 người, tiêu thụ từ 3 đến 4 kW điện/giờ thì họ cần phải có diện tích 30-40 m2 mái nhà để lắp pin. Nhật Bản phấn đấu đến năm 2010 sẽ sản xuất được hơn 8,2 triệu kW điện từ năng lượng mặt trời.
►Ở Việt Nam: - Việt Nam là nước giàu nguồn năng lượng mặt trời. Hằng năm các vùng ở phía Bắc Việt Nam có khoảng 1400-2000 giờ nắng và các vùng miền Trung và một số vùng miền Nam có từ 2000-3000 giờ nắng. Nhưng rất ít người biết tận dụng điều kiện thuận lợi cuả năng lượng mặt trời vào sử dụng trong việc đun nấu hằng ngày. - Kể từ năm 2000 một số bếp đun nấu bằng năng lượng mặt trời rất đơn giản đã được giới thiệu bởi tổ chức phục vụ năng lượng mặt trời (Solar Serve) tại một vài huyện trong tỉnh Quảng Nam. Hiện nay có đến hơn 1410 hộ gia đình đã được cung cấp bếp và hầu hết có khoảng 79% số bếp đó được sử dụng thường xuyên. Người dân đã có thể tiết kiệm được tiền bạc, thời gian và ngay cả cải thiện tốt về sức khoẻ của họ.
4
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
Tóm lại đây là nguồn năng lượng vô cùng tận và gần như hòan tòan miễn phí cũng như không sản sinh ra chất thải hủy họai môi trường. Tuy nhiên năng lượng mặt trời vẫn còn đang trong thời kỳ đầu của những ứng dụng vì nó đòi hỏi những đầu tư rất lớn cho thiết bị nhưng lại chỉ chuyển hóa được một lượng rất nhỏ năng lựong từ mặt trời sang dạng hữu ích. Hơn nửa với tính chất tự nhiên lọai năng lượng đến từ mặt trời không ổn định đủ để những thiết bị điện và điện tử có thể sử dụng một cách an tòan và hiệu quả.
2.Năng lượng gió ( Wind power ): - Có thể khẳng định rằng con người đã biết đến sức gió từ rất sớm, vào khoảng năm 3.500 trước Công nguyên khi làm ra những chiếc buồm để đẩy tàu thuỷ lướt trên mặt nước. Kế đến, những chiếc cối xay gió trục đứng đầu tiên đã xuất hiện vào thế kỷ thứ 2 trước Công nguyên tại xứ Ba Tư. Nhưng phải đợi đến thế kỷ 13, loại cối xay gió trục ngang mới được phổ biến ở châu Âu. Đến năm 1850, Lord Kelvin, một nhà vật lý người Anh, nảy ra ý tưởng nối một chiếc máy phát điện vào một cánh quạt gió. Từ đó, "động cơ gió" ra đời. Tuy nhiên, trong thế kỷ 20, do không cạnh tranh được với dầu mỏ, năng lượng gió gần như bị bỏ quên. Bước sang thế kỷ 21, khi con người đang đứng trước nhiều bài toán cấp bách về ô nhiễm môi trường và bắt buộc phải tìm kiếm ra những nguồn năng lượng sạch hơn và "nhiều" hơn, thì năng lượng gió lại thu hút sự quan tâm đặc biệt của các nhà khoa học và môi trường. - Năng lượng gió được coi là nguồn năng lượng xanh vô cùng dồi dào, phong phú và có ở mọi nơi. Nó là một dạng chuyển tiếp của năng lượng mặt trời, bởi chính ánh nắng ban ngày đã đun nóng bầu khí quyển, tạo nên tình trạng chênh lệch nhiệt độ và áp suất giữa nhiều vùng khác nhau, và các khối không khí từ những khu vực có áp suất cao sẽ dịch chuyển nhanh đến những vùng có áp suất thấp hơn, tạo ra hiện tượng gió thổi đều khắp trên bề mặt địa cầu. a. Ưu điểm của năng lượng gió - Năng lượng điện bằng sức gió không tiêu tốn nhiên liệu, không gây ô nhiễm môi trường như các nhà máy nhiệt điện, dễ chọn địa điểm và tiết kiệm đất xây dựng. - Các trạm điện bằng sức gió có thể đặt gần nơi tiêu thụ điện, như vậy sẽ tránh được chi phí cho việc xây dựng đường dây tải điện. Ngày nay điện bằng sức gió đã trở nên rất phổ biến, thiết bị được sản xuất hàng loạt, công nghệ lắp ráp đã hoàn
5
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
thiện nên chi phí cho việc hoàn thành một trạm điện bằng sức gió hiện nay chỉ bằng 1/4 so với năm 1986. - Trạm điện bằng sức gió có thể đặt ở nhiều địa điểm và vị trí khác nhau, với những giải pháp rất linh hoạt và phong phú. Chúng có thể đặt ở ven biển vì gió mạnh, mỏm núi, những đồi hoang, trường hợp này không cần làm trụ đỡ cao, tiết kiệm đáng kể chi phí xây dựng. Trên mái nhà cao tầng cũng có thể xây dựng, nó sẽ có ý nghĩa lớn khi thành phố bất ngờ bị mất điện - Đặt một trạm điện bằng sứa gió bên canh các trạm bơm thuỷ lợi ở xa lưới điện quốc gia sẽ tránh được việc xây dựng đường dây tải điện với chi phí lớn gấp nhiều lần chi phí xây dựng một trạm điện bằng sức gió. Việc bảo quản một trạm điện bằng sức gió cũng đơn giản hơn nhiều việc bảo vệ đường dây tải điện. b. Nhược điểm: - Khai thác năng lượng gió rất phức tạp. Hiện tượng gió thổi luôn đa dạng, vì chuyển động của các khối không khí luôn tuân theo nhiều định luật phức tạp về động lực học dòng chảy, chịu tác động của các lực vật lý phát sinh từ vận động quay của Trái đất, cũng không thể bỏ qua sự hiện diện của các mặt nước đại dương, các địa hình cao thấp khác nhau của các khối lục địa trên bề mặt địa cầu. Từ đó, khi sử dụng sức gió, vấn đề đầu tiên phải nghĩ đến là tính chất không ổn định của nguồn năng lượng này. - Theo như lời giải thích của Éric Dupuy, phụ trách khu vực Caribê của dự án Aérowatt về khai thác năng lượng gió, "để có thể nâng một động cơ gió ba cánh đặt lên một ống trụ rất cao, chúng tôi phải có các loại cần cẩu siêu trọng, nhưng đây lại một vấn đề nan giải đối với nhiều quốc gia đang phát triển". Vì vậy, các loại động cơ gió tháo lắp với nhiều bộ phận rời sẽ là một giải pháp tối ưu cho những nước này. - Đa số các động cơ gió sẽ được "cắm" cố định trên mặt đất với phần nền móng vững chắc và phải cần đến khoảng 180m3 bêtông. Thế là, người ta đã nghĩ ra phương pháp "neo" phần thân trụ bằng các dây chằng, như vậy sẽ chỉ tốn khoảng 15 m3 bêtông. Dù không thẩm mỹ lắm nhưng cũng tiết kiệm được kha khá! - Song còn một nhược điểm nữa của động cơ gió, đó chính là công suất. Tính trung bình, các loại động cơ gió thông dụng sản xuất được khoảng 2 - 3 MW. Vậy cho nên, nếu như các nhà khoa học đã thấy được nhiều tiện ích của nguồn năng lượng thiên nhiên vô tận này, họ vẫn đang tìm kiếm nhiều giải pháp cải thiện hiệu năng phát điện của chúng, từ những dự án mang tính thực tiễn nhất cho đến những ý tưởng được xem là "điên rồ" nhất.
6
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
c. Việc sử dụng năng lượng gió:
► Sử dụng trực tiếp: Khi xưa người ta dùng năng lượng gió một cách trực tiếp nghĩa là để bơm nước, xay thóc hay điều hành máy móc. Bây giờ thì phương pháp đó chỉ áp dụng trong việc bơm nước. Ở một canh trại nếu bạn cần có nước để cho gia súc uống ở xa và nếu chỗ bạn ở có nhiều gió thì một quạt gió bơm nước từ giếng lên sẽ rẻ hơn là tiền kéo một dây điện để điều hành một máy bơm. Ở vùng Viễn tây Bắc Mỹ vẫn còn nhiều máy bơm chạy bằng sức gió. Dọc xa lộ A6 ở vùng Bourgogne, nước Pháp, cũng thấy có nhiều quạt gió tương tự. Công nghệ dùng năng lượng gió để bơm nước rất là thô sơ, tương tự như công nghệ sản xuất xe đạp.
► Sử dụng dưới dạng điện: - Ngoài việc bơm nước ra thì năng lượng gió hiện nay chỉ dùng để sản xuất điện. Để biến đổi năng lượng gió thành điện lực thì chúng ta cần đến một cột trụ có thể chịu đựng sức nặng của một quạt gắn trên một trục nằm ngang, một ổ phát điện nối tiếp trục quạt, và một bộ phận hướng quạt về phía gió đến và đặt quạt vào vị thế an toàn khi có cơn gió mạnh. Nhưng vì điện khó có thể tích trữ được, chúng ta có hai cách phối hợp cung cầu tùy theo quạt gió cô lập hay kết nối với mạng tải điện quốc gia. - Ở một địa điểm tiêu thụ điện cô lập chúng ta phải thiết kế năng suất sao để khi có ít gió thì vẫn có đủ điện để sinh hoạt hay là nối kết với một ổ phát điện Diesel. Trong trường hợp thứ nhất thì năng suất của quạt gió lớn hơn nhu cầu trung bình. Trong trường hợp thứ hai thì quạt gió dùng để tiết kiệm nhiên liệu của địa phương. Dù sao những hệ sản xuất điện này không vượt vài chục kilô watt. Chế tạo những linh kiện kể trên cần đến một số công nghệ đã có sẵn. Điều khó khăn nhất là nghiên cứu thiết kế để tối ưu hóa năng suất ổ phát điện Diesel và quạt gió nối kết với nhau. - Những vấn đề đó không đặt ra nếu quạt gió được nối kết với mạng điện quốc gia. Vì mạng điện quốc gia tải điện từ nhiều cơ sở sản xuất ở nhiều nơi việc cung cấp điện trên toàn lãnh thổ quốc gia ít bị ảnh hưởng khi gió thổi mạnh hay nhẹ, thậm chí khi cần phải ngưng quạt gió vì có bão. Những quạt gió dùng vào việc này thường là những quạt cỡ lớn, có đường kính khoảng năm chục mét và công suất gần 10.000 kW. Hiện ở Âu châu có một số dự án xây những quạt gió ở ngoài khơi và dùng một dây cáp tải điện vào đất liền.
7
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
- Ứng dụng của quạt gió sẽ giảm nhu cầu về năng lượng của một nước. Nhưng cũng có một hạn chế của dạng năng lượng này: tỷ lệ năng lượng gió không thể vượt 10 % cung ứng điện của một mạng tải điện nếu không thì có lúc mạng sẽ mất cân bằng. Ngoài những bộ phận phát điện và điều hành thì công nghệ cần thiết tương tự với công nghệ phi cơ mà hiện nay ít nước công nghiệp phát triển nắm vững. Những hãng sản xuất phi cơ lớn hiện đang chú ý vào việc khai triển những quạt gió này. d. Khả năng áp dụng
► Khả năng áp dụng năng lượng gió ở Việt Nam: - Tiềm năng của năng lượng gió của nước ta thì rất lớn vì nước ta có nhiều bờ biến lại nằm giữa chí tuyến Bắc và xích đạo, nghĩa là nơi có gió thổi điều hòa nhất. - Chúng ta có thể dùng quạt gió để sản xuất điện, nối kết với mạng tải điện quốc gia và như thế, tiết kiệm năng lượng. Nhưng phải biết rằng chúng ta sẽ tùy thuộc vào công nghệ ngoại quốc nếu chúng ta khai triển đại trà hình thức sản xuất điện này. Vậy đề nghị chỉ nên xây vài quạt gió để theo dõi tiến triển công nghệ thế giới mà thôi. - Chúng ta cũng có thể dùng quạt gió để cung cấp điện cho những đảo xa bờ. Nếu khai triển công nghệ này thì có thể đáp ứng nhu cầu dân sự cũng như là quân sự.
► Khả năng áp dụng năng lượng gió trên thế giới - Việc sử dụng sức gió đang phát triển mạnh ở châu Âu, nơi cung cấp nhiều nhất cho thế giới loại năng lượng có thể tái tạo này. Sự yểm trợ của chính phủ, việc phát minh những công nghệ mới, và nhu cầu giảm thiểu số lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính đã thúc đẩy sự phát triển các cơ sở khai thác sức gió từ Đan Mạch cho tới Scotland. Phong trào sử dụng năng lượng gió cũng đang diễn ra tại tỉnh Galicia thuộc miền tây bắc Tây Ban Nha. - Hiệp hội Năng lượng gió của Anh cho biết, trong năm 2004, tiến độ xây dựng các nhà máy phát điện chạy bằng sức gió của Anh đạt mức kỷ lục với tổng công suất các nhà máy được xây dựng là 253 MW, tăng gấp hai lần năm 2003. Chính phủ Anh đã công bố dự án xây dựng nhà máy điện chạy bằng sức gió lớn nhất thế giới trên Biển Bắc với khoảng 200 tua-bin và tổng công suất lên tới 1.000 MW. Các chuyên gia kinh tế cho rằng, năng lượng gió ở Anh sẽ là nguồn năng lượng rẻ nhất vào năm 2020. - Ðức là nước sản xuất hơn một phần ba năng lượng gió trên toàn thế giới, tiếp theo là Mỹ và Tây Ban Nha. - Tổ chức môi trường Hòa bình xanh hoan nghênh nhiều nước châu Âu tham gia giảm lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính, thực hiện Nghị định thư Kyoto về môi trường. Các chuyên gia kinh tế hy vọng, trong tương lai, năng lượng sạch, đặc biệt là từ sức gió và mặt trời sẽ được nhiều nước trên thế giới sử dụng vì tính ưu việt của nó. 8
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
3. Năng lượng thuỷ điện: Thuỷ điện là nguồn điện có được từ năng lượng nước. Đa số năng lượng thuỷ điện có được từ thế năng của nước được tích tại các đập nước làm quay một turbine nước và máy phát điện. Kiểu ít được biết đến hơn là sử dụng năng lượng động lực của nước hay các nguồn nước không bị tích bằng các đập nước như năng lượng thuỷ triều. Thuỷ điện là nguồn năng lượng có thể hồi phục. a. Tầm quan trọng: - Thuỷ điện, sử dụng động lực hay năng lượng dòng chảy của các con sông hiện nay chiếm 20% lượng điện của thế giới. Na Uy sản xuất toàn bộ lượng điện của mình bằng sức nước, trong khi Iceland sản xuất tới 83% nhu cầu của họ (2004), Áo sản xuất 67% số điện quốc gia bằng sức nước (hơn 70% nhu cầu của họ). Canada là nước sản xuất điện từ năng lượng nước lớn nhất thế giới và lượng điện này chiếm hơn 70% tổng lượng sản xuất của họ. - Ngoài một số nước có nhiều tiềm năng thuỷ điện, năng lực nước cũng thường được dùng để đáp ứng cho giờ cao điểm bởi vì có thể tích trữ nó vào giờ thấp điểm. Thuỷ điện không phải là một sự lựa chọn chủ chốt tại các nước phát triển bởi vì đa số các địa điểm chính tại các nước đó có tiềm năng khai thác thuỷ điện theo cách đó đã bị khai thác rồi hay không thể khai thác được vì các lý do khác như môi trường. b. Ưu điểm: - Lợi ích lớn nhất của thuỷ điện là hạn chế được giá thành nhiên liệu. Các nhà máy thuỷ điện cũng có tuổi thọ lớn hơn các nhà máy nhiệt điện. Chi phí nhân công cũng thấp bởi vì các nhà máy này được tự động hoá cao và có ít người làm việc tại chỗ khi vận hành thông thường. - Các nhà máy thuỷ điện hồ chứa bằng bơm hiện là công cụ đáng chú ý nhất để tích trữ năng lượng về tính hữu dụng, cho phép phát điện ở mức thấp vào giờ thấp điểm để tích nước sau đó cho chảy ra để phát điện vào giờ cao điểm hàng ngày. - Những hồ chứa được tạo thành bởi các nhà máy thuỷ điện thường là những cơ sở thư giãn tuyệt vời cho các môn thể thao nước, và trở thành điểm thu hút khách du lịch. Các đập đa chức năng được xây dựng để tưới tiêu, kiểm soát lũ, hay giải trí, có thể xây thêm một nhà máy thuỷ điện với giá thành thấp, tạo nguồn thu hữu ích trong việc điều hành đập.
9
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
c. Nhược điểm - Trên thực tế, việc sử dụng nước tích trữ thỉnh thoảng khá phức tạp bởi vì yêu cầu tưới tiêu có thể xảy ra không trùng với thời điểm yêu cầu điện lên mức cao nhất. Những thời điểm hạn hán có thể gây ra các vấn đề rắc rối, bởi vì mức bổ sung nước không thể tăng kịp với mức yêu cầu sử dụng. Nếu yêu cầu về mức nước bổ sung tối thiểu không đủ, có thể gây ra giảm hiệu suất và việc lắp đặt một turbin nhỏ cho dòng chảy đó là không kinh tế. - Những nhà môi trường đã bày tỏ lo ngại rằng các dự án nhà máy thuỷ điện lớn có thể phá vỡ sự cân bằng của hệ sinh thái xung quanh. Trên thực tế, các nghiên cứu đã cho thấy rằng các đập nước Hồ chứa nước Vianden dọc theo bờ biển Đại Tây Dương và Thái Bình Dương của Bắc Mỹ đã làm giảm lượng cá hồi. - Sự phát điện của nhà máy điện cũng có thể ảnh hưởng đến môi trường của dòng sông bên dưới. Lượng oxy có thể thay đổi so với trước đó. Cuối cùng, nước chảy ra từ turbine lạnh hơn nước trước khi chảy vào đập, điều này có thể làm thay đổi số lượng cân bằng của hệ động vật, gồm cả việc gây hại tới một số loài. - Các hồ chứa của các nhà máy thuỷ điện ở các vùng nhiệt đới có thể sản sinh ra một lượng lớn khí methane và carbon dioxide. - Một cái hại nữa của các đập thuỷ điện là việc tái định cư dân chúng sống trong vùng hồ chứa. Trong nhiều trường hợp không một khoản bồi thường nào có thể bù đắp được sự gắn bó của họ về tổ tiên và văn hoá gắn liền với địa điểm đó vì chúng có giá trị tinh thần đối với họ. Hơn nữa, về mặt lịch sử và văn hoá các địa điểm quan trọng có thể bị biến mất. - Một số dự án thuỷ điện cũng sử dụng các kênh, thường để đổi hướng dòng sông tới độ dốc nhỏ hơn nhằm tăng áp suất có được. Trong một số trường hợp, toàn bộ dòng sông có thể bị đổi hướng để trơ lại lòng sông cạn. Những ví dụ như vậy có thể thấy tại Sông Tekapo và Sông Pukaki. - Việc xây đập tại vị trí địa lý không hợp lý có thể gây ra những thảm hoạ như vụ Đập Vajont tại Italia, gây ra cái chết của 2000 người năm 1963.
10
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
d. Khả năng áp dụng: - Tiềm năng thủy điện ở nước ta rất là phong phú. Điều đó rất là dễ hiểu. Nước ta mưa nhiều và có núi cao hiểm trở. Nước mưa rơi trên đỉnh núi chảy xuống biển qua những thung lũng hẹp. Chúng ta chỉ cần xây một đập tương đối nhỏ là đủ có một trạm phát điện. Hiện nay hơn một nửa điện tiêu thụ ở Viêt nam là thủy điện. - Đáng lý ra thì chúng ta phải bắt đầu khai triển những nhà máy thủy điện nhỏ và trung bình. Vấn đề xây đập và kênh dẫn nước hay ống dẫn nước không cần phải đặt ra vì kỹ sư Việt nam rất thông thạo những việc này. Khâu cần phải khai triển là bộ tua bin, phát điện và điều hành. Như nói ở trên, công nghệ cần thiết để khai triển điện lực nhỏ và cực nhỏ thì từ đơn sơ đến đơn giản. - Những nhà máy thuỷ điện của nước ta: Nhà máy thuỷ điện Hoà Bình, Sông Đà, Trị An, Đa mi, Ialy…Trong đó có những công trình lớn nhất nhì thế giới như đập Trị An, đập Sơn La… - Những công trình thuỷ điện đang được tiến hành • •
Đập Ilisu, một trong những Đập thuộc Dự án Đông Nam Anatolia tại Thổ Nhĩ Kỳ, Việc xây dựng đã được bắt đầu ngày 5 tháng 8, 2006. Đập Tam Hiệp, Trung Quốc. Phát điện lần đầu tháng Bảy 2003, dự kiến hoàn thành 2009, 18,200 MW
4. Năng lượng Hydro Hydro là một loại khí có nhiệt cháy cao nhất trong tất cả các loại nhiên liệu trong thiên nhiên, đã được sử dụng làm nhiên liệu phóng các tàu vũ trụ. Đặc điểm quan trọng của hydro là trong phân tử không chứa bất cứ nguyên tố hóa học nào khác, như cacbon (C), lưu huỳnh (S), nitơ (N) nên sản phẩm cháy của chúng chỉ là nước (H2O), được gọi là nhiên liệu sạch lý tưởng. Hydro là nguồn nhiên liệu an toàn, không thể gây bất cứ sự cố môi trường nào cho con người. a. Nhược điểm - Phá vỡ các phân tử này để tách hydro ra khỏi nước đòi hỏi phải có năng lượng - Hydro là một chất rất dễ bắt lửa, khó khăn trong việc chứa an toàn một lượng lớn khí hydro trong xe ô tô. - Hydro sẽ dần bay hơi nếu bình không kín - Hydro có đặc tính dễ nổ hơn so với xăng. Khí hydro còn làm cho kim loại trở nên giòn hơn. - Hydro sản sinh ít năng lượng hơn là xăng, động cơ chạy bằng hydro có công suất yếu hơn động cơ xăng.
11
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
b. Ưu điểm - Khi hydro kết hợp với oxy, nó tạo ra năng lượng và nước. Năng lượng này có thể được khai thác trong một buồng khí, hay trong pin nhiên liệu, để chạy xe hơi, còn phần nước thì được thải ra như một phó sản vô hại. Sẽ không có nạn ô nhiễm, không có các chất khí thải gây hiệu ứng nhà kính. - Không thải ra các chất gây ô nhiễm nên là chìa khóa giải quyết vấn đề ô nhiễm bầu khí quyển và sự biến đổi khí hậu toàn cầu - mối lo của toàn thế giới hiện nay khi sử dụng nhiên liệu hóa thạch. - Khí hydro là chất thông dụng nhất trong vũ trụ. c. Các phương pháp để thu được Hydro nhờ năng lượng mặt trời. - Phương pháp điện phân nước (water electrolysis) nhờ năng lượng điện mặt trời thông qua các pin mặt trời. - Phương pháp quang điện hóa phân rã nước (photoelectrochemical water splitting) nhờ năng lượng bức xạ của ánh nắng mặt trời với sự có mặt chất xúc tác quang. Phương trình:
H2O -> H2 + 1/2O2 d. Ứng dụng - Hiện đã có nhiều mẫu xe chạy bằng hydro (hydrogen car) và xe kết hợp giữa động cơ đốt trong bằng hydro và động cơ điện có tên gọi xe ghép lai (hybrid car) được gọi chung là dòng xe hoàn toàn không có khói xả (Zero Emission Vehicle ZEV) của các hãng ôtô nổi tiếng như Honda, Ford, Mercedes Benz... trưng bày giới thiệu trong các cuộc triển lãm quốc tế về ôtô. - Nhật tuyên bố ngay trong năm 2008 các thế hệ xe không có khói xả ZEV sẽ ra đời với tên Toyota Prius, Toyota Camry Hybrid, Ford Escape Hybrid, Honda Insigh. Cho đến tháng 4-2007, ở Mỹ đã có 200 chiếc ôtô và xe buýt chạy bằng hydro hoạt động. Gần đây, một cuộc hành trình thử nghiệm xuyên châu Úc trong một ngày đường khoảng 4.000km bằng ôtô dùng nhiên liệu hydro cho thấy ôtô có thể chạy an toàn đến mọi nơi mà không cần xăng và hoàn toàn không xả khí độc hại gây ô nhiễm môi trường. - Tổng thống G. Bush đã công bố một chương trình được gọi là “Sáng kiến nhiên liệu hydro” (Hydrogen Fuel Initiative) với quyết định dành 1,2 tỉ USD cho nghiên 12
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
cứu và phát triển nhằm mục tiêu đến năm 2020 ôtô chạy bằng pin nhiên liệu hydro phải triển khai thương mại hóa thành công vào thực tế.
Có thể trong nhiều năm nữa, xe ôtô chạy bằng khí hydro sẽ được sản xuất hàng loạt, thay thế cho các xe sử dụng xăng và diesel hiện thời. Tuy nhiên, các chuyên gia dự đoán còn cần ít nhất một thập kỷ nữa mới giải quyết được hết các vấn đề đặt ra khi sử dụng hydro làm nhiên liệu.
5. Pin điện ( Fuel cell ) - Pin nhiên liêu hydro là một khái niệm đơn giản. Khi hydro kết hợp với oxy, nó tạo ra năng lượng và nước. Năng lượng này có thể được khai thác trong một buồng khí, hay trong pin nhiên liệu, để chạy xe hơi, còn phần nước thì được thải ra như một phó sản vô hại. Sẽ không có nạn ô nhiễm, không có các chất khí thải gây hiệu ứng nhà kính. Và hay hơn cả, là không giống như xăng, hydro là chất liệu có nhiều nhất trong vũ trụ.
a. Những bộ phận chính - Cực dương, có vài công việc chính: dẫn những điện tử tách ra từ phân tử hydro để được sử dụng cho mạch điện bên ngoài. Nó có những đường gạch rất nhỏ, rất đều đặn để khí hydro được phân bố đều trên mặt bằng khi gặp chất xúc tác. - Cực âm, trên mặt cũng có những đường gạch như cực dương, có bổn phận dẫn khí oxy tới mặt của chất xúc tác. Đồng thời nó cũng dẫn những điện tử sau khi phản ứng từ mạch điện ngoài, nhập lại với ion hydro và oxy tạo ra nước tinh khiết. - MEA, Membrane Electrode Assembly, hay tạm dịch là hệ màng - điện cực: là một bộ phận rất quan trọng cho quá trình phản ứng hóa học trong pin nhiên liệu, làm từ polymer đã được sulfon hóa. Màng chất dẻo mỏng ngăn được khí nhưng lại dẫn proton. Màng được gắn các nhóm chức axit cho phép các proton ở cực dương đi qua, và ngăn chặn điện tử đi ngang qua nó. - Chất xúc tác: một chất hóa học đặc biệt làm cho phản ứng của oxy và hydro xảy ra dễ dàng hơn. Đặc biệt, nó làm thay đổi trạng thái hóa học của hydro và oxy nhưng không bao giờ tự thay đổi. Chất này có giá thành cao, làm bằng bột bạch kim, phủ rất mỏng lên giấy than, hoặc vãi than, rất nhám và rỗ với những lỗ rất nhỏ. Mặt nhám tiếp xúc với khí hydro và oxy, mặt phẳng mềm tiếp xúc với mạng tác nhân hóa học. 13
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
b. Hoạt động: - Hydro phân tử (H2) được đẩy vào cực dương, xuyên qua chất xúc tác bởi sức ép, H2 phân ra thành hai ion H+ và hai điện tử. Điện tử được dẫn qua cực dương, xuyên qua mạch điện ngoài tạo ra dòng diện và trở lại cực âm của pin nhiên liệu. - Cùng một lúc, oxy phân tử (O2) vào cực âm bằng sức ép xuyên qua chất xúc tác tạo ra hai nguyên tử oxy. Mỗi một nguyên tử có sức mạnh thu hút hai ion H+ xuyên qua mạng tác nhân, kết hợp nhau thành một phân tử nước (H2O). - Trong quá trình tái tạo phân tử nước sinh ra nhiệt và dòng điện khoảng 0,7V. Để đưa dòng điện đến mức hữu dụng, nhiều pin nhiên liệu được kết hợp với nhau thành một chùm pin nhiêu liệu. c. Đặc tính - Vì loại màng này chỉ hoạt động khi có chứa một lượng nước nhất định, các tế bào chỉ hoạt động ở nhiệt độ dưới 100°C (khoảng 176°F, hay 80°C). Đây là nhiệt độ rất thấp so với những loại pin nhiên liệu khác, cho nên nó hâm nóng rất nhanh chóng và không đòi hỏi nhiều cấu trúc phức tạp và tốn kém. Tuy nhiên, vì ở nhiệt độ thấp, người ta phải cần dùng đến các chất xúc tác để đưa phản ứng vào hoạt động. Ở môi trường có độ chua và tính ăn mòn cao nên các chất xúc tác phải được làm bằng các kim loại quý như platin hoặc hợp kim của platin. - Mặc dù dễ bị oxit cacbon làm hỏng nhưng bù lại loại tế bào nhiên liệu này có thể được vận hành với ôxy trong không khí. d. Ứng dụng - Điện thoại di động, một số ô tô hay nhà máy phát điện cỡ nhỏ, là các lĩnh vực ứng dụng tiềm năng của loại tế bào nhiên liệu này. Ưu điểm của loại tế bào này là có cấu tạo đơn giản, khởi động nhanh không cần phải làm nóng trước lâu. Mặc dù giá thành tương đối cao vì các chất xúc tác phải làm bằng kim loại quý, PEMFC được dự đoán có tiềm năng thị trường rất lớn. Loại tế bào nhiên liệu này là loại được sử dụng nhiều nhất trong các xe thực nghiệm như ô tô, xe buýt, tàu điện. - NASA đã sử dụng loại tế bào nhiên liệu này trong chương trình du hành vũ trụ Gemini. - Năm 1999 DaimlerChrysler hợp tác cùng với Ford và Ballard Power Systems giới thiệu xe NECAR 4 (New Electric Car 4) dùng PEMFC được cung cấp chất đốt từ một bình hydrogen lỏng có tầm hoạt động 450km và vận tốc nhanh nhất là 140 km/h. - Năm 2001 Opel và General Motor giới thiệu loại xe HydroGen3 với bình hydrogen lỏng dung tích 68 lít, có tầm hoạt động 400 km/h và vận tốc nhanh nhất là 150km/h.
14
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
6.Năng lượng địa nhiệt ( Geothermal power ):
- Chúng ta đều biết rằng lớp trên cùng của vỏ Trái đất chỉ có nhiệt độ bình quân trong năm là 150C. Dưới lớp đó là một lớp có nhiệt độ bình quân là 540 0C. Trên bao Manti nhiệt độ trung bình là 6500C. Vùng quá độ có nhiệt độ bình quân là 10000C. Lớp dưới bao manti có nhiệt độ bình quân là 30000C. Tại lớp Lõi ngoài có nhiệt độ bình quân là 50000C . Còn tại lớp Lõi trong nhiệt độ bình quân là 70000C. Khối năng lượng khổng lồ đó tồn tại đồng hành với Trái đất và là nguồn năng lượng vô hạn sinh ra từ các chuỗi phản ứng hạt nhân, sự phân hủy các chất phóng xạ tiến hành thường xuyên trong lòng Trái đất. Đi sâu xuống lòng đất 2-40m (tùy địa điểm) ta sẽ gặp tầng Thường ôn, tức là tầng có nhiệt độ không chịu ảnh hưởng của nhiệt độ Mặt Trời (ở Maskva là độ sâu 20m, ở Paris là 28m). Dưới tầng Thường ôn càng xuống sâu nhiệt độ càng tăng.
15
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
- Người ta gọi Địa nhiệt cấp là độ sâu tính bằng mét đủ để nhiệt độ tăng lên 10C. Trên lý thuyết trị số trung bình này là 33m. Nếu xuống sâu được đến 60km thì có nhiệt độ tới 18000C. Nước được bơm xuống khu vực có nhiệt đô cao và luồng hơi nước đi lên từ long đất sẽ đóng góp vào quá trình chuyển hóa năng lượng từ nhiệt sang điện năng để sử dụng hoặc được sủ dụng trực tiếp nguồn nhiệt đó.Thường để khai thác nguồn năng lượng địa nhiệt người ta chỉ cần khoan các giếng sâu 4-5km .a/ Việc áp dụng địa nhiệt năng:
► Sản xuất điện: - Nhà máy địa nhiệt ở Soultz, cách Strasbourg, cách Strasbourg (đông bắc nước Pháp) 50km về phía Bắc. Đưa nước xuống độ sâu khoảng 5km là tới vùng có nhiệt độ khoảng 2000C. Nước được làm sôi lên sẽ theo ống dẫn lên và làm chạy máy phát điện. Hệ thống công nghệ này gọi là Công nghệ HDR (Hot Dry Rock), ngoài việc khoan các giếng sâu còn cần kích thích nhân tạo của các thành hệ hẹp do khe nứt thủy lực sinh ra để tạo ra một bộ chuyển nhiệt dưới lòng đất. Dòng nướcnóng sẽ được tuần hoàn trong một chu trình khép kín và giúp cung cấp đủ năng lượng cho một nhà máy điện công suất tới hàng trăm MW.
16
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
Tại thành phố Swabian (Bad Urach), miền nam nước Đức , một công trình HDR đang được triển khai với giếng khoan sâu 4445m (nơi có nhiệt độ khoảng 1700C) Giai đoạn đầu nhà máy điện đủ cung cấp năng lượng cho trên 2000 hộ dân quanh vùng.Ở Iceland, một nước chỉ có khoảng 300 nghìn dân nhưng công nghiệp năng lượng địa nhiệtchiếm đến 26% (2006) so với sản lượng điện của nước này.
Nhà máy điện ở Swabian
Nhà máy điện ở Soultz
- Khu vực vành đai núi lửa Thái Bình Dương có một số điểm nóng nhất hành tinh, thích hợp để xây dựng các nhà máy điện địa nhiệt. Trung Mỹ là một trong những khu vực hấp dẫn nhất để xây dựng các nhà máy điện địa nhiệt. - Cung cấp nguồn nước nóng: Được sử dụng trong việc cung cấp nước nóng cho sinh hoạt của người dân tiết kiệm một lượng nhiên liệu dùng để đun nóng nước. Đồng thời đây cũng là nguồn gốc của nhiều suối nước nóng.
Nước nóng phun cao ở vườn quốc gia Yellowstone b/ Tiềm năng địa nhiệt năng ở Việt Nam: 17
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
Ở Việt Nam, theo số liệu thống kê chưa đầy đủ của Cục Địa chất và Khoáng sản, trên toàn lãnh thổ có 253 nguồn nước nóng nhiệt độ từ 300C trở lên, xuất lộ trên mặt đất hoặc được phát hiện bởi các giếng khoan. Phần lớn những nguồn địa nhiệt trên mới được điều tra khái quát. Có 40 nguồn được thăm dò sơ bộ (tính đến năm 2001) nhằm phục vụ yêu cầu chữa bệnh, nước đóng chai, du lịch. Chỉ có hai nguồn được nghiên cứu thử nghiệm sử dụng năng lượng địa nhiệt để sấy nông sản ở Bình Định và Tuyên Quang, cho kết quả bước đầu đáng khích lệ. Cũng có dự án dùng địa nhiệt tầng đất nông để bơm nhiệt cho hệ thống điều hòa không khí. Hệ thống điều hòa không khí bằng địa nhiệt có thể làm tiết kiệm được tới 20-30% lượng điện năng tiêu thụ ước tính tiết kiệm được khoảng trên 1000 tỷ đồng mỗi năm.
Tóm lại lọai mô hình sử dụng loai năng lượng này không chiếm diện tích rộng nên ít ảnh hưởng đến sinh thái cũng như không tạo ra chất thải và khí thải góp phần cải tạo môi trường và hiệu ứng nhà kính. Nguồn nhiên liệu ở đây cũng hòan tòan miễn phí. Tuy nhiên, để tìm địa điểm thích hợp cho mô hình này không dễ mà đòi hỏi kỷ thuật thăm dò và kỷ nghệ cao. Đồng thời mô hình này cũng tiềm ẩn nhiều rủi ro như nhiệt năng có thể bị cạn trong thời gian rất ngắn và những lọai khí độc từ lòng đất có thể đi ra ngòai từ những đường khoan gây mất an tòan cho xã hội.
7. Năng lượng sinh khối ( Biomass power ): Có lẽ năng lượng sinh vật là dạng năng lượng đầu tiên được nhân loại sử dụng. Tiếng Anh gọi là "biomass energy". Nhưng đó là từ dùng để gọi chung tất cả những nguồn năng luợng từ cây cỏ tự nhiên hay do người trồng và chất thải của nông nghiệp, công nghiệp hay là các sinh hoạt nội trợ. Vì nguồn năng lượng gốc đa dạng như vậy nên có nhiều phương pháp mà chúng ta có thể chia ra làm hai loại lớn : năng lượng sinh vật khô và năng lượng sinh vật ướt tùy theo độ ẩm của nguyên liệu gốc. Ngoài ra chúng ta còn có một phương pháp nữa là sản xuất nhiên liệu sinh vật. a. Năng lượng sinh vật khô - Đốt củi, rơm hay rác là hình thức dùng năng lượng sinh vật khô hiển nhiên nhất. Ở quy mô nhỏ thì dùng lò bếp, lò sưởi. Ở quy mô công nghiệp thì có những lò hơi khá đồ sộ công suất lên đến cả chục nghìn kilô watt. Công nghệ để khai thác dạng năng lượng này là công nghệ lò hơi. - Có nhiều nước trồng rừng để có củi đốt một cách vĩnh cửu. Tại những khối dân cư đông đảo người ta đốt rác trong những lò để sản xuất hơi nước hay điện. Hiện
18
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
người ta đang tự hỏi có nên đốt rác như vậy hay không vì phương pháp xử lý rác như vậy tạo ra dioxin. - Một hình thức dùng năng lượng sinh vật khô nữa là làm than củi: chúng ta đốt củi trong một cái lò cho tới khi củi thành than. Nhưng bây giờ thì ngoài những bữa barbecue, than củi không còn được dùng nữa. b. Năng lượng sinh vật ướt - Khi một chất hữu cơ phân hủy thì lên men và phát ra khí mê-tan có thể dùng làm khí đốt. Người ta gọi khí đốt đó là khí sinh vật. Những bã còn lại có thể dùng làm phân bón cho ngành nông. - Chúng ta có thể áp dụng đặc tính đó để xử lý rác và chất thải nông nghiệp và công nghiệp thực phẩm. Chúng ta đổ những chất đó vào một hầm gọi là hầm ủ khí sinh vật. Vài ngày sau thì khí mê-tan sẽ bốc ra. Ở quy mô một gia đình thì chúng ta có thể dùng khí đó để nấu cơm hay đun nước. Ở quy mô lớn thì khí có thể dùng để sản xuất hơi nước hay để trộn với khí tự nhiên trong mạng phân phối khí đốt của thành phố. Phương pháp này cũng là một phương pháp xử lý rác của các khối dân cư. - Công nghệ năng lượng sinh vật ướt vẫn còn đang ở giai đoạn nghiên cứu triển khai. Tiến bộ sẽ tùy ở tiến bộ công nghệ sinh vật. c.Nhiên liệu sinh vật
► Methanol nhiên liệu: - Chúng ta đều biết phương pháp làm rượu vang từ một loại quả được để lên men thì thành ra rượu.
2CO2 +
2C2H5OH
C6H12O6
- Bên cạnh vai trò là một nước giải khát, ethanol còn được xem như một nguồn nguyên liệu, vật liệu ban đầu cho sản xuất các hóa chất như acetic acid , acetaldehyde,butanol và ethylen(chất trung gian trong công nghiệp hóa dầu ). Vi sinh vật đáng chú ý trong sản xuất ethanol nhiên liệu là nấm men S. cerevisiae lên men các loại đường glucose, fructose, galactose, maltose, maltrilose, xylulose. - Ưu điểm của cồn nhiên liệu là ít gây ô nhiễm.Sản phẩm đầu tiên của sự biến đổi sinh khối là glucose để lên mem để tạo ethanol. Ngoài ra, vấn đề quang trọng là sản xuất enzyme cellulse giá trị rẻ để giá thành ethanol nhiên liệu đủ sức cạnh tranh với xăng dầu.Chuyển hóa sinh khối thực vật thành ethanol nhiên liệu là một điểm nóng của CNSH hiện đại.
19
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
►
Một phương pháp nữa là trồng những cây có dầu như là cây hướng dương. Sau khi gặt thì ép lấy dầu. Xử lý dầu đó theo một quy trình hóa học để có nhiên liệu. d. Khả năng áp dụng ở Việt nam Năng lượng sinh vật đã được đồng bào ta khai thác từ xưa khi dùng rơm để thổi cơm hay đốn củi để làm ra than. Ngoài ra có nhiều gia đình nông dân và trang trại đã xây hầm ủ khí sinh vật. Mặc dù công nghệ chưa ổn định, xây hầm ủ khí sinh vật cần được khuyến khích vì tham gia vào việc cung cấp năng lượng và giải quyết vấn đề môi trường do rác và chất thải gây ra.
8. Năng lượng thuỷ triều ( Tidal power ) - Trên thế giới hiện nay, năng lượng tái tạo ngoài biển đã trở thành nguồn năng lượng mới quan trọng. Ở Anh, tuabin dòng thuỷ triều, đập thuỷ triều, thiết bị khai thác năng lượng sóng, và tuabin gió ngoài khơi, phương án nào cũng có thể cung cấp không dưới 20% nhu cầu điện năng của cả nước, trong đó một số phương án còn có khả năng cung cấp nhiều hơn nữa. Trước mắt, có vẻ như gió ngoài khơi vẫn là phương án chính được lựa chọn, tuy nhiên công nghệ dòng thuỷ triều và năng lượng sóng hiện đang phát triển nhanh chóng. - Đã có thời người ta nghĩ rằng phương cách chính để khai thác năng lượng thuỷ triều là xây dựng đập lớn chắn ngang qua cửa sông sâu có thuỷ triều, triều lên thì giữ nước lại, sau đó để nước chảy trở lại qua tuabin, tương tự như ở các nhà máy thuỷ điện. Khoảng 20% điện năng ở Anh có thể được cung cấp từ các đập loại này. - Nhưng xây dựng các công trình đập này lại quá tốn kém (có thể lên tới 10 tỉ bảng Anh đối với đập Severn, công suất 8 GW, cung cấp được khoảng 6% nhu cầu điện năng ở Anh), lại tác động xấu đến môi trường trên diện rộng nên hiện nay phương án này không được quan tâm theo đuổi nữa. Một ý tưởng khác được đưa ra, đó là xây dựng các hồ chứa có đập bao quanh ngoài biển, tại vùng nước nông thay vì đập tại cửa sông sâu, như vậy có thể sẽ rẻ hơn và ít tác động hơn về môi trường. - Tuy nhiên hiện nay một phương án khác đã được mở ra, đó là sử dụng dòng thuỷ triều, tức là dòng nước theo chiều ngang chứ không phải là triều lên xuống. Ý 20
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
tưởng thiết kế này đang được khảo sát ở nhiều nơi trên thế giới. Mặc dầu còn ít được triển khai nhất so với các năng lượng tái tạo khác của biển, nhưng triển vọng của năng lượng dòng thuỷ triều lại rất sáng sủa. ►Ưu điểm: -
Nguồn thủy triều và sóng hoàn toàn miễn phí Không gây ô nhiễm môi trường Nguồn điện ổn định, chi phí rẻ khi bảo trì Có thể dự đoán được chu kì của sóng biển Diện tích xây dựng không lớn, tác động đến môi trường không đáng kể.
►Nhược điểm - Khi xây dựng ở sông sẽ gây trở ngại cho giao thông, ảnh hượng rộng tới môi trường sống của một số loài ở thượng lưu và hạ lưu - Những xác động vật, thực vật dễ làm ảnh hưởng đến cách quạt - Chỉ có thể cung cấp điện 10 h trong một ngày, do triều rút
Ngoài những nguồn năng lượng kể trên, trên thế giới còn đang nghiến cứu nhiều nguồn năng lượng khác như năng lượng hạch nhân, năng lượng nguyên tử, sóng biển, thủy điện tích năng, tuyết…
21
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
22
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
23
Nhóm 8
NGUỒN NĂNG LƯỢNG MỚI CHO TƯƠNG LAI I. Năng lượng mới – nhu cầu bức thiết của xã hội: - Từ thuở sơ khai con người đã biết sử dụng năng lượng để phục vụ đời sống của chính mình. Ban đầu năng lượng dưới dạng nhiệt chỉ được dùng để nấu nướng, xua đuổi thú rừng hoặc để sưởi ấm. Cuộc cách mạng thứ nhất thành công đã mở ra một thời kỳ phát triển rầm rộ các loại máy móc sử dụng các nguồn năng lượng hơi nước, than đá, dầu, khí đốt…Hiện nay, các nguồn nguyên liệu này vẫn đóng góp trên 90% năng lượng tiêu dùng cho cả thế giới thông qua những ứng dụng tiêu dùng, vận chuyển và phát điện. Do những đặc tính như dễ khai thác, dể sử dụng , ít nguy hiểm và dễ dàng vận chuyển cũng như xây dựng mô hình tiêu thụ nên lọai nhiên liệu này vẫn được sử dụng nhiều nhất để phục vụ đời sống con người. - Các lọai nhiên liệu này hình thành thông qua sự hóa thạch của động thực vật dưới một thời gian rất dài tính trên hàng triệu năm. Chính vì vậy việc bổ sung cho lọai nhiên liệu này gần như là không có, và một ngày nào đó chúng sẽ vĩnh viễn không còn để phục vụ đời sống con người. Ngòai ra, năng lượng đến từ nhiên liệu hóa thạch còn là tác nhân chính trong việc tác hại đến môi trường như làm tăng độ ấm của trái đất thông qua chất thải CO2 (Carbon Dioxide) phát sinh từ việc đốt than, dầu và khí. Cũng như Sulphur dioxide là nhân tố chính của những cơn mưa acid được hình thành từ việc đốt than. - Mặc khác, sự mất ổn định tại khu vực Trung Đông làm cho giá dầu thế giới tăng và giữ ở mức cao., đặc biệt là giá dầu sẽ tạo áp lực gia tăng giá đầu vào của nhiều sản phẩm. Vì vậy, giảm chi phí đang trở thành mục tiêu sống còn của DN trong môi trường cạnh tranh khắc nghiệt. Hiện nay, các quốc gia đang ra sức xây dựng các nhà máy thuỷ điện, thăm dò, tìm kiếm than đá, dầu mỏ. Nhưng tất cả các nguồn năng lượng truyền thống này chỉ có hạn và có thể không đáp ứng được nhu cầu năng lượng ngày càng gia tăng. Hơn nữa, giá của những loại năng lượng này sẽ ngày càng đắt vì khan hiếm. - Chính vì vậy, một vấn đề cấp thiết đặt ra với nhân loại hiện nay là phải tiến hành một cuộc cách mạng đi tìm nguồn năng lượng mới.
II. Ưu điểm và phân loại nguồn năng lượng mới: 1.Ưu điểm: Những năm gần đây, các nguồn năng lượng mới được gọi dưới nhiều tên khác nhau như: Năng lượng lựa chọn, năng lượng thay thế hay năng lượng xanh, được nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm nghiên cứu. Nguồn năng lượng này có ưu điểm là sạch, có sẵn trong thiên nhiên, không gây ô nhiễm và là giải pháp tốt nhất nhằm tiết kiệm năng lượng hóa thạch cho tương lai.
1
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
2.Phân loại: gồm có 8 dạng chủ yếu sau - Năng lượng mặt trời ( solar power ). - Năng lượng gió ( Wind power ) - Năng lượng thủy điện ( Water power ) - Năng lượng khí Hydro ( Energy from Hydrogen Gas ) sinh khối - Pin điện ( Fuel cell ) - Năng lượng địa nhiệt ( Geothermal-Power ) - Năng lượng sinh khối ( Biomas power ) - Năng lượng thuỷ triều ( Tidal power ) Ngoài ra còn có các dạng năng lượng khác như nhiên liêụ nguyên tử, sóng biển, thủy điện tích năng, tuyết…
III.Các dạng năng lượng mới: 1.Năng lượng mặt trời ( solar power ): Đây là một dạng năng lượng mà mặt trời cung cấp cho chúng ta từ ngàn xưa. Nhờ ánh sáng của mặt trời mà chúng ta có thể nhìn thấy vạn vật cũng như nhờ sức nóng mà con người bao đời qua có thể phơi khô quần áo, phơi lúa, trồng cây….Cho đến gần đây, sức nóng mặt trời được chú trọng trong việc ứng dụng vào việc chuyển hóa sang nhiệt năng, điện năng phục vụ nhu cầu của cuộc sống. Sức nóng của ánh nắng mặt trời được tập trung lại bằng những thiết bị đặc biệt để đun nóng nướcsử dụng trong gia đình hay tạo ra hơi nước để sản xuất điện cho tiêu dùng. a.Sử dụng năng lượng mặt trời:
► Sử dụng dưới dạng nhiệt - Chúng ta thấy rằng những diện tích mầu thâm hấp thụ ánh sáng nhiều hơn là những diện tích mầu sáng. Áp dụng đặc tính đó thì chúng ta có thể biến tia sáng mặt trời thành sức nóng bằng cách hướng về phía mặt trời một diện tích mầu thâm, tốt nhất là mầu đen. Mặt trời sẽ hâm nóng diện tích và chúng ta chỉ cần cho nước chẩy trên mặt hay đằng sau diện tích đó là sẽ có nước nóng. Chúng ta cũng có thể thổi khí qua diện tích đó là có được khí nóng. - Làm như vậy chúng ta có thể đun nước nóng để dùng trong mọi việc cần đến nước nóng như là tắm rửa, giặt giũ, rửa bát,… Với khí nóng thì chúng ta có thể sưởi ấm nhà cửa, phơi khô quần áo, xấy sản phẩm nông nghiệp hay công nghiệp,…
2
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
► Sử dụng dưới dạng điện - Sử dụng điện dưới dạng điện lực dựa trên đặc tính quang điện của những nguyên liệu bán dẫn : chiếu một tia sáng lên diện tích một vật bán dẫn thì tạo ra một hiệu số điện thế. Pin quang điện là một ứng dụng đặc sắc nhất. Pin năng lượng mặt trời (hay pin quang điện, tế bào quang điện), là thiết bị bán dẫn chứa lượng lớn các diod p-n, duới sự hiện diện của ánh sáng mặt trời có khả năng tạo ra dòng điện sử dụng được. Sự chuyển đổi này gọi là hiệu ứng quang điện.
Một tế bào quang điện - Các pin năng lượng mặt trời có nhiều ứng dụng. Chúng đặc biệt thích hợp cho các vùng mà điện năng trong mạng lưới chưa vươn tới, các vệ tinh quay xung quanh quỹ đạo trái đất, máy tính cầm tay, các máy điện thoại cầm tay từ xa, thiết bị bơm nước... Pin năng lượng mặt trời xuất hiện trên nóc các tòa nhà nơi chúng có thể kết nối với bộ chuyển đổi của mạng lưới điện. - Công suất biến đổi năng lượng ánh sáng thành điện lực rất thấp. Điều nữa là giá thành của một mét vuông bán dẫn dùng để biến đổi năng lượng rất là cao và những bình ac quy dùng để tích trữ điện vẫn còn đắt lại không đáng tin cậy. Vì thế mà dùng năng lượng mặt trời để sản xuất điện một cách đại trà chưa phải là một việc thực tế. - Tuy nhiên người ta cũng sản xuất điện từ năng lượng mặt trời ở những nơi hẻo lánh hay khi kéo một đường dây tải điện thì tốn kém. Ở dọc những xa lộ bên Pháp có những trụ điện thoại cấp cứu với những bảng mặt trời, trụ ghi giờ chạy bằng năng lượng mặt trời. Ở ngoài khơi có những mốc hải đăng vô tuyến chạy bằng năng lượng mặt trời: cả chục năm cũng không cần người đến bảo quản hay sửa chữa gì. - Đặc biệt ngày nay, thiết bị dùng năng lượng mặt trời để phân tách CO 2 được thiết kế bởi giáo sư Kubiak và nghiên cứu sinh của ông Sathrum bằng cách tận dụng một
3
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
thiết bị bán dẫn với 2 lớp chất xúc tác mỏng. Nó giúp chúng ta tiết kiệm nhiên liệu, tạo ra chất hoá hoc và đồng thời giảm hiệu ứng nhà kính.
Thiết bị bán dẫn hay còn gọi thiết bị xúc tác phân tách CO2 b/khả năng áp dụng:
►Trên thế giới: Nhật Bản, Mỹ và một số quốc gia Tây Âu là những nước đi đầu trong việc sử dụng nguồn năng lượng mặt trời (từ những năm 50 của thế kỷ trước). Tính đến năm 2002, Nhật Bản đã sản xuất được khoảng 520.000 kW điện bằng pin mặt trời (giá trung bình hiện nay thấp hơn 10 lần so với cách đây trên một thập kỷ). Nếu một gia đình người Nhật với 4 người, tiêu thụ từ 3 đến 4 kW điện/giờ thì họ cần phải có diện tích 30-40 m2 mái nhà để lắp pin. Nhật Bản phấn đấu đến năm 2010 sẽ sản xuất được hơn 8,2 triệu kW điện từ năng lượng mặt trời.
►Ở Việt Nam: - Việt Nam là nước giàu nguồn năng lượng mặt trời. Hằng năm các vùng ở phía Bắc Việt Nam có khoảng 1400-2000 giờ nắng và các vùng miền Trung và một số vùng miền Nam có từ 2000-3000 giờ nắng. Nhưng rất ít người biết tận dụng điều kiện thuận lợi cuả năng lượng mặt trời vào sử dụng trong việc đun nấu hằng ngày. - Kể từ năm 2000 một số bếp đun nấu bằng năng lượng mặt trời rất đơn giản đã được giới thiệu bởi tổ chức phục vụ năng lượng mặt trời (Solar Serve) tại một vài huyện trong tỉnh Quảng Nam. Hiện nay có đến hơn 1410 hộ gia đình đã được cung cấp bếp và hầu hết có khoảng 79% số bếp đó được sử dụng thường xuyên. Người dân đã có thể tiết kiệm được tiền bạc, thời gian và ngay cả cải thiện tốt về sức khoẻ của họ.
4
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
Tóm lại đây là nguồn năng lượng vô cùng tận và gần như hòan tòan miễn phí cũng như không sản sinh ra chất thải hủy họai môi trường. Tuy nhiên năng lượng mặt trời vẫn còn đang trong thời kỳ đầu của những ứng dụng vì nó đòi hỏi những đầu tư rất lớn cho thiết bị nhưng lại chỉ chuyển hóa được một lượng rất nhỏ năng lựong từ mặt trời sang dạng hữu ích. Hơn nửa với tính chất tự nhiên lọai năng lượng đến từ mặt trời không ổn định đủ để những thiết bị điện và điện tử có thể sử dụng một cách an tòan và hiệu quả.
2.Năng lượng gió ( Wind power ): - Có thể khẳng định rằng con người đã biết đến sức gió từ rất sớm, vào khoảng năm 3.500 trước Công nguyên khi làm ra những chiếc buồm để đẩy tàu thuỷ lướt trên mặt nước. Kế đến, những chiếc cối xay gió trục đứng đầu tiên đã xuất hiện vào thế kỷ thứ 2 trước Công nguyên tại xứ Ba Tư. Nhưng phải đợi đến thế kỷ 13, loại cối xay gió trục ngang mới được phổ biến ở châu Âu. Đến năm 1850, Lord Kelvin, một nhà vật lý người Anh, nảy ra ý tưởng nối một chiếc máy phát điện vào một cánh quạt gió. Từ đó, "động cơ gió" ra đời. Tuy nhiên, trong thế kỷ 20, do không cạnh tranh được với dầu mỏ, năng lượng gió gần như bị bỏ quên. Bước sang thế kỷ 21, khi con người đang đứng trước nhiều bài toán cấp bách về ô nhiễm môi trường và bắt buộc phải tìm kiếm ra những nguồn năng lượng sạch hơn và "nhiều" hơn, thì năng lượng gió lại thu hút sự quan tâm đặc biệt của các nhà khoa học và môi trường. - Năng lượng gió được coi là nguồn năng lượng xanh vô cùng dồi dào, phong phú và có ở mọi nơi. Nó là một dạng chuyển tiếp của năng lượng mặt trời, bởi chính ánh nắng ban ngày đã đun nóng bầu khí quyển, tạo nên tình trạng chênh lệch nhiệt độ và áp suất giữa nhiều vùng khác nhau, và các khối không khí từ những khu vực có áp suất cao sẽ dịch chuyển nhanh đến những vùng có áp suất thấp hơn, tạo ra hiện tượng gió thổi đều khắp trên bề mặt địa cầu. a. Ưu điểm của năng lượng gió - Năng lượng điện bằng sức gió không tiêu tốn nhiên liệu, không gây ô nhiễm môi trường như các nhà máy nhiệt điện, dễ chọn địa điểm và tiết kiệm đất xây dựng. - Các trạm điện bằng sức gió có thể đặt gần nơi tiêu thụ điện, như vậy sẽ tránh được chi phí cho việc xây dựng đường dây tải điện. Ngày nay điện bằng sức gió đã trở nên rất phổ biến, thiết bị được sản xuất hàng loạt, công nghệ lắp ráp đã hoàn
5
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
thiện nên chi phí cho việc hoàn thành một trạm điện bằng sức gió hiện nay chỉ bằng 1/4 so với năm 1986. - Trạm điện bằng sức gió có thể đặt ở nhiều địa điểm và vị trí khác nhau, với những giải pháp rất linh hoạt và phong phú. Chúng có thể đặt ở ven biển vì gió mạnh, mỏm núi, những đồi hoang, trường hợp này không cần làm trụ đỡ cao, tiết kiệm đáng kể chi phí xây dựng. Trên mái nhà cao tầng cũng có thể xây dựng, nó sẽ có ý nghĩa lớn khi thành phố bất ngờ bị mất điện - Đặt một trạm điện bằng sứa gió bên canh các trạm bơm thuỷ lợi ở xa lưới điện quốc gia sẽ tránh được việc xây dựng đường dây tải điện với chi phí lớn gấp nhiều lần chi phí xây dựng một trạm điện bằng sức gió. Việc bảo quản một trạm điện bằng sức gió cũng đơn giản hơn nhiều việc bảo vệ đường dây tải điện. b. Nhược điểm: - Khai thác năng lượng gió rất phức tạp. Hiện tượng gió thổi luôn đa dạng, vì chuyển động của các khối không khí luôn tuân theo nhiều định luật phức tạp về động lực học dòng chảy, chịu tác động của các lực vật lý phát sinh từ vận động quay của Trái đất, cũng không thể bỏ qua sự hiện diện của các mặt nước đại dương, các địa hình cao thấp khác nhau của các khối lục địa trên bề mặt địa cầu. Từ đó, khi sử dụng sức gió, vấn đề đầu tiên phải nghĩ đến là tính chất không ổn định của nguồn năng lượng này. - Theo như lời giải thích của Éric Dupuy, phụ trách khu vực Caribê của dự án Aérowatt về khai thác năng lượng gió, "để có thể nâng một động cơ gió ba cánh đặt lên một ống trụ rất cao, chúng tôi phải có các loại cần cẩu siêu trọng, nhưng đây lại một vấn đề nan giải đối với nhiều quốc gia đang phát triển". Vì vậy, các loại động cơ gió tháo lắp với nhiều bộ phận rời sẽ là một giải pháp tối ưu cho những nước này. - Đa số các động cơ gió sẽ được "cắm" cố định trên mặt đất với phần nền móng vững chắc và phải cần đến khoảng 180m3 bêtông. Thế là, người ta đã nghĩ ra phương pháp "neo" phần thân trụ bằng các dây chằng, như vậy sẽ chỉ tốn khoảng 15 m3 bêtông. Dù không thẩm mỹ lắm nhưng cũng tiết kiệm được kha khá! - Song còn một nhược điểm nữa của động cơ gió, đó chính là công suất. Tính trung bình, các loại động cơ gió thông dụng sản xuất được khoảng 2 - 3 MW. Vậy cho nên, nếu như các nhà khoa học đã thấy được nhiều tiện ích của nguồn năng lượng thiên nhiên vô tận này, họ vẫn đang tìm kiếm nhiều giải pháp cải thiện hiệu năng phát điện của chúng, từ những dự án mang tính thực tiễn nhất cho đến những ý tưởng được xem là "điên rồ" nhất.
6
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
c. Việc sử dụng năng lượng gió:
► Sử dụng trực tiếp: Khi xưa người ta dùng năng lượng gió một cách trực tiếp nghĩa là để bơm nước, xay thóc hay điều hành máy móc. Bây giờ thì phương pháp đó chỉ áp dụng trong việc bơm nước. Ở một canh trại nếu bạn cần có nước để cho gia súc uống ở xa và nếu chỗ bạn ở có nhiều gió thì một quạt gió bơm nước từ giếng lên sẽ rẻ hơn là tiền kéo một dây điện để điều hành một máy bơm. Ở vùng Viễn tây Bắc Mỹ vẫn còn nhiều máy bơm chạy bằng sức gió. Dọc xa lộ A6 ở vùng Bourgogne, nước Pháp, cũng thấy có nhiều quạt gió tương tự. Công nghệ dùng năng lượng gió để bơm nước rất là thô sơ, tương tự như công nghệ sản xuất xe đạp.
► Sử dụng dưới dạng điện: - Ngoài việc bơm nước ra thì năng lượng gió hiện nay chỉ dùng để sản xuất điện. Để biến đổi năng lượng gió thành điện lực thì chúng ta cần đến một cột trụ có thể chịu đựng sức nặng của một quạt gắn trên một trục nằm ngang, một ổ phát điện nối tiếp trục quạt, và một bộ phận hướng quạt về phía gió đến và đặt quạt vào vị thế an toàn khi có cơn gió mạnh. Nhưng vì điện khó có thể tích trữ được, chúng ta có hai cách phối hợp cung cầu tùy theo quạt gió cô lập hay kết nối với mạng tải điện quốc gia. - Ở một địa điểm tiêu thụ điện cô lập chúng ta phải thiết kế năng suất sao để khi có ít gió thì vẫn có đủ điện để sinh hoạt hay là nối kết với một ổ phát điện Diesel. Trong trường hợp thứ nhất thì năng suất của quạt gió lớn hơn nhu cầu trung bình. Trong trường hợp thứ hai thì quạt gió dùng để tiết kiệm nhiên liệu của địa phương. Dù sao những hệ sản xuất điện này không vượt vài chục kilô watt. Chế tạo những linh kiện kể trên cần đến một số công nghệ đã có sẵn. Điều khó khăn nhất là nghiên cứu thiết kế để tối ưu hóa năng suất ổ phát điện Diesel và quạt gió nối kết với nhau. - Những vấn đề đó không đặt ra nếu quạt gió được nối kết với mạng điện quốc gia. Vì mạng điện quốc gia tải điện từ nhiều cơ sở sản xuất ở nhiều nơi việc cung cấp điện trên toàn lãnh thổ quốc gia ít bị ảnh hưởng khi gió thổi mạnh hay nhẹ, thậm chí khi cần phải ngưng quạt gió vì có bão. Những quạt gió dùng vào việc này thường là những quạt cỡ lớn, có đường kính khoảng năm chục mét và công suất gần 10.000 kW. Hiện ở Âu châu có một số dự án xây những quạt gió ở ngoài khơi và dùng một dây cáp tải điện vào đất liền.
7
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
- Ứng dụng của quạt gió sẽ giảm nhu cầu về năng lượng của một nước. Nhưng cũng có một hạn chế của dạng năng lượng này: tỷ lệ năng lượng gió không thể vượt 10 % cung ứng điện của một mạng tải điện nếu không thì có lúc mạng sẽ mất cân bằng. Ngoài những bộ phận phát điện và điều hành thì công nghệ cần thiết tương tự với công nghệ phi cơ mà hiện nay ít nước công nghiệp phát triển nắm vững. Những hãng sản xuất phi cơ lớn hiện đang chú ý vào việc khai triển những quạt gió này. d. Khả năng áp dụng
► Khả năng áp dụng năng lượng gió ở Việt Nam: - Tiềm năng của năng lượng gió của nước ta thì rất lớn vì nước ta có nhiều bờ biến lại nằm giữa chí tuyến Bắc và xích đạo, nghĩa là nơi có gió thổi điều hòa nhất. - Chúng ta có thể dùng quạt gió để sản xuất điện, nối kết với mạng tải điện quốc gia và như thế, tiết kiệm năng lượng. Nhưng phải biết rằng chúng ta sẽ tùy thuộc vào công nghệ ngoại quốc nếu chúng ta khai triển đại trà hình thức sản xuất điện này. Vậy đề nghị chỉ nên xây vài quạt gió để theo dõi tiến triển công nghệ thế giới mà thôi. - Chúng ta cũng có thể dùng quạt gió để cung cấp điện cho những đảo xa bờ. Nếu khai triển công nghệ này thì có thể đáp ứng nhu cầu dân sự cũng như là quân sự.
► Khả năng áp dụng năng lượng gió trên thế giới - Việc sử dụng sức gió đang phát triển mạnh ở châu Âu, nơi cung cấp nhiều nhất cho thế giới loại năng lượng có thể tái tạo này. Sự yểm trợ của chính phủ, việc phát minh những công nghệ mới, và nhu cầu giảm thiểu số lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính đã thúc đẩy sự phát triển các cơ sở khai thác sức gió từ Đan Mạch cho tới Scotland. Phong trào sử dụng năng lượng gió cũng đang diễn ra tại tỉnh Galicia thuộc miền tây bắc Tây Ban Nha. - Hiệp hội Năng lượng gió của Anh cho biết, trong năm 2004, tiến độ xây dựng các nhà máy phát điện chạy bằng sức gió của Anh đạt mức kỷ lục với tổng công suất các nhà máy được xây dựng là 253 MW, tăng gấp hai lần năm 2003. Chính phủ Anh đã công bố dự án xây dựng nhà máy điện chạy bằng sức gió lớn nhất thế giới trên Biển Bắc với khoảng 200 tua-bin và tổng công suất lên tới 1.000 MW. Các chuyên gia kinh tế cho rằng, năng lượng gió ở Anh sẽ là nguồn năng lượng rẻ nhất vào năm 2020. - Ðức là nước sản xuất hơn một phần ba năng lượng gió trên toàn thế giới, tiếp theo là Mỹ và Tây Ban Nha. - Tổ chức môi trường Hòa bình xanh hoan nghênh nhiều nước châu Âu tham gia giảm lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính, thực hiện Nghị định thư Kyoto về môi trường. Các chuyên gia kinh tế hy vọng, trong tương lai, năng lượng sạch, đặc biệt là từ sức gió và mặt trời sẽ được nhiều nước trên thế giới sử dụng vì tính ưu việt của nó. 8
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
3. Năng lượng thuỷ điện: Thuỷ điện là nguồn điện có được từ năng lượng nước. Đa số năng lượng thuỷ điện có được từ thế năng của nước được tích tại các đập nước làm quay một turbine nước và máy phát điện. Kiểu ít được biết đến hơn là sử dụng năng lượng động lực của nước hay các nguồn nước không bị tích bằng các đập nước như năng lượng thuỷ triều. Thuỷ điện là nguồn năng lượng có thể hồi phục. a. Tầm quan trọng: - Thuỷ điện, sử dụng động lực hay năng lượng dòng chảy của các con sông hiện nay chiếm 20% lượng điện của thế giới. Na Uy sản xuất toàn bộ lượng điện của mình bằng sức nước, trong khi Iceland sản xuất tới 83% nhu cầu của họ (2004), Áo sản xuất 67% số điện quốc gia bằng sức nước (hơn 70% nhu cầu của họ). Canada là nước sản xuất điện từ năng lượng nước lớn nhất thế giới và lượng điện này chiếm hơn 70% tổng lượng sản xuất của họ. - Ngoài một số nước có nhiều tiềm năng thuỷ điện, năng lực nước cũng thường được dùng để đáp ứng cho giờ cao điểm bởi vì có thể tích trữ nó vào giờ thấp điểm. Thuỷ điện không phải là một sự lựa chọn chủ chốt tại các nước phát triển bởi vì đa số các địa điểm chính tại các nước đó có tiềm năng khai thác thuỷ điện theo cách đó đã bị khai thác rồi hay không thể khai thác được vì các lý do khác như môi trường. b. Ưu điểm: - Lợi ích lớn nhất của thuỷ điện là hạn chế được giá thành nhiên liệu. Các nhà máy thuỷ điện cũng có tuổi thọ lớn hơn các nhà máy nhiệt điện. Chi phí nhân công cũng thấp bởi vì các nhà máy này được tự động hoá cao và có ít người làm việc tại chỗ khi vận hành thông thường. - Các nhà máy thuỷ điện hồ chứa bằng bơm hiện là công cụ đáng chú ý nhất để tích trữ năng lượng về tính hữu dụng, cho phép phát điện ở mức thấp vào giờ thấp điểm để tích nước sau đó cho chảy ra để phát điện vào giờ cao điểm hàng ngày. - Những hồ chứa được tạo thành bởi các nhà máy thuỷ điện thường là những cơ sở thư giãn tuyệt vời cho các môn thể thao nước, và trở thành điểm thu hút khách du lịch. Các đập đa chức năng được xây dựng để tưới tiêu, kiểm soát lũ, hay giải trí, có thể xây thêm một nhà máy thuỷ điện với giá thành thấp, tạo nguồn thu hữu ích trong việc điều hành đập.
9
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
c. Nhược điểm - Trên thực tế, việc sử dụng nước tích trữ thỉnh thoảng khá phức tạp bởi vì yêu cầu tưới tiêu có thể xảy ra không trùng với thời điểm yêu cầu điện lên mức cao nhất. Những thời điểm hạn hán có thể gây ra các vấn đề rắc rối, bởi vì mức bổ sung nước không thể tăng kịp với mức yêu cầu sử dụng. Nếu yêu cầu về mức nước bổ sung tối thiểu không đủ, có thể gây ra giảm hiệu suất và việc lắp đặt một turbin nhỏ cho dòng chảy đó là không kinh tế. - Những nhà môi trường đã bày tỏ lo ngại rằng các dự án nhà máy thuỷ điện lớn có thể phá vỡ sự cân bằng của hệ sinh thái xung quanh. Trên thực tế, các nghiên cứu đã cho thấy rằng các đập nước Hồ chứa nước Vianden dọc theo bờ biển Đại Tây Dương và Thái Bình Dương của Bắc Mỹ đã làm giảm lượng cá hồi. - Sự phát điện của nhà máy điện cũng có thể ảnh hưởng đến môi trường của dòng sông bên dưới. Lượng oxy có thể thay đổi so với trước đó. Cuối cùng, nước chảy ra từ turbine lạnh hơn nước trước khi chảy vào đập, điều này có thể làm thay đổi số lượng cân bằng của hệ động vật, gồm cả việc gây hại tới một số loài. - Các hồ chứa của các nhà máy thuỷ điện ở các vùng nhiệt đới có thể sản sinh ra một lượng lớn khí methane và carbon dioxide. - Một cái hại nữa của các đập thuỷ điện là việc tái định cư dân chúng sống trong vùng hồ chứa. Trong nhiều trường hợp không một khoản bồi thường nào có thể bù đắp được sự gắn bó của họ về tổ tiên và văn hoá gắn liền với địa điểm đó vì chúng có giá trị tinh thần đối với họ. Hơn nữa, về mặt lịch sử và văn hoá các địa điểm quan trọng có thể bị biến mất. - Một số dự án thuỷ điện cũng sử dụng các kênh, thường để đổi hướng dòng sông tới độ dốc nhỏ hơn nhằm tăng áp suất có được. Trong một số trường hợp, toàn bộ dòng sông có thể bị đổi hướng để trơ lại lòng sông cạn. Những ví dụ như vậy có thể thấy tại Sông Tekapo và Sông Pukaki. - Việc xây đập tại vị trí địa lý không hợp lý có thể gây ra những thảm hoạ như vụ Đập Vajont tại Italia, gây ra cái chết của 2000 người năm 1963.
10
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
d. Khả năng áp dụng: - Tiềm năng thủy điện ở nước ta rất là phong phú. Điều đó rất là dễ hiểu. Nước ta mưa nhiều và có núi cao hiểm trở. Nước mưa rơi trên đỉnh núi chảy xuống biển qua những thung lũng hẹp. Chúng ta chỉ cần xây một đập tương đối nhỏ là đủ có một trạm phát điện. Hiện nay hơn một nửa điện tiêu thụ ở Viêt nam là thủy điện. - Đáng lý ra thì chúng ta phải bắt đầu khai triển những nhà máy thủy điện nhỏ và trung bình. Vấn đề xây đập và kênh dẫn nước hay ống dẫn nước không cần phải đặt ra vì kỹ sư Việt nam rất thông thạo những việc này. Khâu cần phải khai triển là bộ tua bin, phát điện và điều hành. Như nói ở trên, công nghệ cần thiết để khai triển điện lực nhỏ và cực nhỏ thì từ đơn sơ đến đơn giản. - Những nhà máy thuỷ điện của nước ta: Nhà máy thuỷ điện Hoà Bình, Sông Đà, Trị An, Đa mi, Ialy…Trong đó có những công trình lớn nhất nhì thế giới như đập Trị An, đập Sơn La… - Những công trình thuỷ điện đang được tiến hành • •
Đập Ilisu, một trong những Đập thuộc Dự án Đông Nam Anatolia tại Thổ Nhĩ Kỳ, Việc xây dựng đã được bắt đầu ngày 5 tháng 8, 2006. Đập Tam Hiệp, Trung Quốc. Phát điện lần đầu tháng Bảy 2003, dự kiến hoàn thành 2009, 18,200 MW
4. Năng lượng Hydro Hydro là một loại khí có nhiệt cháy cao nhất trong tất cả các loại nhiên liệu trong thiên nhiên, đã được sử dụng làm nhiên liệu phóng các tàu vũ trụ. Đặc điểm quan trọng của hydro là trong phân tử không chứa bất cứ nguyên tố hóa học nào khác, như cacbon (C), lưu huỳnh (S), nitơ (N) nên sản phẩm cháy của chúng chỉ là nước (H2O), được gọi là nhiên liệu sạch lý tưởng. Hydro là nguồn nhiên liệu an toàn, không thể gây bất cứ sự cố môi trường nào cho con người. a. Nhược điểm - Phá vỡ các phân tử này để tách hydro ra khỏi nước đòi hỏi phải có năng lượng - Hydro là một chất rất dễ bắt lửa, khó khăn trong việc chứa an toàn một lượng lớn khí hydro trong xe ô tô. - Hydro sẽ dần bay hơi nếu bình không kín - Hydro có đặc tính dễ nổ hơn so với xăng. Khí hydro còn làm cho kim loại trở nên giòn hơn. - Hydro sản sinh ít năng lượng hơn là xăng, động cơ chạy bằng hydro có công suất yếu hơn động cơ xăng.
11
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
b. Ưu điểm - Khi hydro kết hợp với oxy, nó tạo ra năng lượng và nước. Năng lượng này có thể được khai thác trong một buồng khí, hay trong pin nhiên liệu, để chạy xe hơi, còn phần nước thì được thải ra như một phó sản vô hại. Sẽ không có nạn ô nhiễm, không có các chất khí thải gây hiệu ứng nhà kính. - Không thải ra các chất gây ô nhiễm nên là chìa khóa giải quyết vấn đề ô nhiễm bầu khí quyển và sự biến đổi khí hậu toàn cầu - mối lo của toàn thế giới hiện nay khi sử dụng nhiên liệu hóa thạch. - Khí hydro là chất thông dụng nhất trong vũ trụ. c. Các phương pháp để thu được Hydro nhờ năng lượng mặt trời. - Phương pháp điện phân nước (water electrolysis) nhờ năng lượng điện mặt trời thông qua các pin mặt trời. - Phương pháp quang điện hóa phân rã nước (photoelectrochemical water splitting) nhờ năng lượng bức xạ của ánh nắng mặt trời với sự có mặt chất xúc tác quang. Phương trình:
H2O -> H2 + 1/2O2 d. Ứng dụng - Hiện đã có nhiều mẫu xe chạy bằng hydro (hydrogen car) và xe kết hợp giữa động cơ đốt trong bằng hydro và động cơ điện có tên gọi xe ghép lai (hybrid car) được gọi chung là dòng xe hoàn toàn không có khói xả (Zero Emission Vehicle ZEV) của các hãng ôtô nổi tiếng như Honda, Ford, Mercedes Benz... trưng bày giới thiệu trong các cuộc triển lãm quốc tế về ôtô. - Nhật tuyên bố ngay trong năm 2008 các thế hệ xe không có khói xả ZEV sẽ ra đời với tên Toyota Prius, Toyota Camry Hybrid, Ford Escape Hybrid, Honda Insigh. Cho đến tháng 4-2007, ở Mỹ đã có 200 chiếc ôtô và xe buýt chạy bằng hydro hoạt động. Gần đây, một cuộc hành trình thử nghiệm xuyên châu Úc trong một ngày đường khoảng 4.000km bằng ôtô dùng nhiên liệu hydro cho thấy ôtô có thể chạy an toàn đến mọi nơi mà không cần xăng và hoàn toàn không xả khí độc hại gây ô nhiễm môi trường. - Tổng thống G. Bush đã công bố một chương trình được gọi là “Sáng kiến nhiên liệu hydro” (Hydrogen Fuel Initiative) với quyết định dành 1,2 tỉ USD cho nghiên 12
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
cứu và phát triển nhằm mục tiêu đến năm 2020 ôtô chạy bằng pin nhiên liệu hydro phải triển khai thương mại hóa thành công vào thực tế.
Có thể trong nhiều năm nữa, xe ôtô chạy bằng khí hydro sẽ được sản xuất hàng loạt, thay thế cho các xe sử dụng xăng và diesel hiện thời. Tuy nhiên, các chuyên gia dự đoán còn cần ít nhất một thập kỷ nữa mới giải quyết được hết các vấn đề đặt ra khi sử dụng hydro làm nhiên liệu.
5. Pin điện ( Fuel cell ) - Pin nhiên liêu hydro là một khái niệm đơn giản. Khi hydro kết hợp với oxy, nó tạo ra năng lượng và nước. Năng lượng này có thể được khai thác trong một buồng khí, hay trong pin nhiên liệu, để chạy xe hơi, còn phần nước thì được thải ra như một phó sản vô hại. Sẽ không có nạn ô nhiễm, không có các chất khí thải gây hiệu ứng nhà kính. Và hay hơn cả, là không giống như xăng, hydro là chất liệu có nhiều nhất trong vũ trụ.
a. Những bộ phận chính - Cực dương, có vài công việc chính: dẫn những điện tử tách ra từ phân tử hydro để được sử dụng cho mạch điện bên ngoài. Nó có những đường gạch rất nhỏ, rất đều đặn để khí hydro được phân bố đều trên mặt bằng khi gặp chất xúc tác. - Cực âm, trên mặt cũng có những đường gạch như cực dương, có bổn phận dẫn khí oxy tới mặt của chất xúc tác. Đồng thời nó cũng dẫn những điện tử sau khi phản ứng từ mạch điện ngoài, nhập lại với ion hydro và oxy tạo ra nước tinh khiết. - MEA, Membrane Electrode Assembly, hay tạm dịch là hệ màng - điện cực: là một bộ phận rất quan trọng cho quá trình phản ứng hóa học trong pin nhiên liệu, làm từ polymer đã được sulfon hóa. Màng chất dẻo mỏng ngăn được khí nhưng lại dẫn proton. Màng được gắn các nhóm chức axit cho phép các proton ở cực dương đi qua, và ngăn chặn điện tử đi ngang qua nó. - Chất xúc tác: một chất hóa học đặc biệt làm cho phản ứng của oxy và hydro xảy ra dễ dàng hơn. Đặc biệt, nó làm thay đổi trạng thái hóa học của hydro và oxy nhưng không bao giờ tự thay đổi. Chất này có giá thành cao, làm bằng bột bạch kim, phủ rất mỏng lên giấy than, hoặc vãi than, rất nhám và rỗ với những lỗ rất nhỏ. Mặt nhám tiếp xúc với khí hydro và oxy, mặt phẳng mềm tiếp xúc với mạng tác nhân hóa học. 13
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
b. Hoạt động: - Hydro phân tử (H2) được đẩy vào cực dương, xuyên qua chất xúc tác bởi sức ép, H2 phân ra thành hai ion H+ và hai điện tử. Điện tử được dẫn qua cực dương, xuyên qua mạch điện ngoài tạo ra dòng diện và trở lại cực âm của pin nhiên liệu. - Cùng một lúc, oxy phân tử (O2) vào cực âm bằng sức ép xuyên qua chất xúc tác tạo ra hai nguyên tử oxy. Mỗi một nguyên tử có sức mạnh thu hút hai ion H+ xuyên qua mạng tác nhân, kết hợp nhau thành một phân tử nước (H2O). - Trong quá trình tái tạo phân tử nước sinh ra nhiệt và dòng điện khoảng 0,7V. Để đưa dòng điện đến mức hữu dụng, nhiều pin nhiên liệu được kết hợp với nhau thành một chùm pin nhiêu liệu. c. Đặc tính - Vì loại màng này chỉ hoạt động khi có chứa một lượng nước nhất định, các tế bào chỉ hoạt động ở nhiệt độ dưới 100°C (khoảng 176°F, hay 80°C). Đây là nhiệt độ rất thấp so với những loại pin nhiên liệu khác, cho nên nó hâm nóng rất nhanh chóng và không đòi hỏi nhiều cấu trúc phức tạp và tốn kém. Tuy nhiên, vì ở nhiệt độ thấp, người ta phải cần dùng đến các chất xúc tác để đưa phản ứng vào hoạt động. Ở môi trường có độ chua và tính ăn mòn cao nên các chất xúc tác phải được làm bằng các kim loại quý như platin hoặc hợp kim của platin. - Mặc dù dễ bị oxit cacbon làm hỏng nhưng bù lại loại tế bào nhiên liệu này có thể được vận hành với ôxy trong không khí. d. Ứng dụng - Điện thoại di động, một số ô tô hay nhà máy phát điện cỡ nhỏ, là các lĩnh vực ứng dụng tiềm năng của loại tế bào nhiên liệu này. Ưu điểm của loại tế bào này là có cấu tạo đơn giản, khởi động nhanh không cần phải làm nóng trước lâu. Mặc dù giá thành tương đối cao vì các chất xúc tác phải làm bằng kim loại quý, PEMFC được dự đoán có tiềm năng thị trường rất lớn. Loại tế bào nhiên liệu này là loại được sử dụng nhiều nhất trong các xe thực nghiệm như ô tô, xe buýt, tàu điện. - NASA đã sử dụng loại tế bào nhiên liệu này trong chương trình du hành vũ trụ Gemini. - Năm 1999 DaimlerChrysler hợp tác cùng với Ford và Ballard Power Systems giới thiệu xe NECAR 4 (New Electric Car 4) dùng PEMFC được cung cấp chất đốt từ một bình hydrogen lỏng có tầm hoạt động 450km và vận tốc nhanh nhất là 140 km/h. - Năm 2001 Opel và General Motor giới thiệu loại xe HydroGen3 với bình hydrogen lỏng dung tích 68 lít, có tầm hoạt động 400 km/h và vận tốc nhanh nhất là 150km/h.
14
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
6.Năng lượng địa nhiệt ( Geothermal power ):
- Chúng ta đều biết rằng lớp trên cùng của vỏ Trái đất chỉ có nhiệt độ bình quân trong năm là 150C. Dưới lớp đó là một lớp có nhiệt độ bình quân là 540 0C. Trên bao Manti nhiệt độ trung bình là 6500C. Vùng quá độ có nhiệt độ bình quân là 10000C. Lớp dưới bao manti có nhiệt độ bình quân là 30000C. Tại lớp Lõi ngoài có nhiệt độ bình quân là 50000C . Còn tại lớp Lõi trong nhiệt độ bình quân là 70000C. Khối năng lượng khổng lồ đó tồn tại đồng hành với Trái đất và là nguồn năng lượng vô hạn sinh ra từ các chuỗi phản ứng hạt nhân, sự phân hủy các chất phóng xạ tiến hành thường xuyên trong lòng Trái đất. Đi sâu xuống lòng đất 2-40m (tùy địa điểm) ta sẽ gặp tầng Thường ôn, tức là tầng có nhiệt độ không chịu ảnh hưởng của nhiệt độ Mặt Trời (ở Maskva là độ sâu 20m, ở Paris là 28m). Dưới tầng Thường ôn càng xuống sâu nhiệt độ càng tăng.
15
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
- Người ta gọi Địa nhiệt cấp là độ sâu tính bằng mét đủ để nhiệt độ tăng lên 10C. Trên lý thuyết trị số trung bình này là 33m. Nếu xuống sâu được đến 60km thì có nhiệt độ tới 18000C. Nước được bơm xuống khu vực có nhiệt đô cao và luồng hơi nước đi lên từ long đất sẽ đóng góp vào quá trình chuyển hóa năng lượng từ nhiệt sang điện năng để sử dụng hoặc được sủ dụng trực tiếp nguồn nhiệt đó.Thường để khai thác nguồn năng lượng địa nhiệt người ta chỉ cần khoan các giếng sâu 4-5km .a/ Việc áp dụng địa nhiệt năng:
► Sản xuất điện: - Nhà máy địa nhiệt ở Soultz, cách Strasbourg, cách Strasbourg (đông bắc nước Pháp) 50km về phía Bắc. Đưa nước xuống độ sâu khoảng 5km là tới vùng có nhiệt độ khoảng 2000C. Nước được làm sôi lên sẽ theo ống dẫn lên và làm chạy máy phát điện. Hệ thống công nghệ này gọi là Công nghệ HDR (Hot Dry Rock), ngoài việc khoan các giếng sâu còn cần kích thích nhân tạo của các thành hệ hẹp do khe nứt thủy lực sinh ra để tạo ra một bộ chuyển nhiệt dưới lòng đất. Dòng nướcnóng sẽ được tuần hoàn trong một chu trình khép kín và giúp cung cấp đủ năng lượng cho một nhà máy điện công suất tới hàng trăm MW.
16
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
Tại thành phố Swabian (Bad Urach), miền nam nước Đức , một công trình HDR đang được triển khai với giếng khoan sâu 4445m (nơi có nhiệt độ khoảng 1700C) Giai đoạn đầu nhà máy điện đủ cung cấp năng lượng cho trên 2000 hộ dân quanh vùng.Ở Iceland, một nước chỉ có khoảng 300 nghìn dân nhưng công nghiệp năng lượng địa nhiệtchiếm đến 26% (2006) so với sản lượng điện của nước này.
Nhà máy điện ở Swabian
Nhà máy điện ở Soultz
- Khu vực vành đai núi lửa Thái Bình Dương có một số điểm nóng nhất hành tinh, thích hợp để xây dựng các nhà máy điện địa nhiệt. Trung Mỹ là một trong những khu vực hấp dẫn nhất để xây dựng các nhà máy điện địa nhiệt. - Cung cấp nguồn nước nóng: Được sử dụng trong việc cung cấp nước nóng cho sinh hoạt của người dân tiết kiệm một lượng nhiên liệu dùng để đun nóng nước. Đồng thời đây cũng là nguồn gốc của nhiều suối nước nóng.
Nước nóng phun cao ở vườn quốc gia Yellowstone b/ Tiềm năng địa nhiệt năng ở Việt Nam: 17
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
Ở Việt Nam, theo số liệu thống kê chưa đầy đủ của Cục Địa chất và Khoáng sản, trên toàn lãnh thổ có 253 nguồn nước nóng nhiệt độ từ 300C trở lên, xuất lộ trên mặt đất hoặc được phát hiện bởi các giếng khoan. Phần lớn những nguồn địa nhiệt trên mới được điều tra khái quát. Có 40 nguồn được thăm dò sơ bộ (tính đến năm 2001) nhằm phục vụ yêu cầu chữa bệnh, nước đóng chai, du lịch. Chỉ có hai nguồn được nghiên cứu thử nghiệm sử dụng năng lượng địa nhiệt để sấy nông sản ở Bình Định và Tuyên Quang, cho kết quả bước đầu đáng khích lệ. Cũng có dự án dùng địa nhiệt tầng đất nông để bơm nhiệt cho hệ thống điều hòa không khí. Hệ thống điều hòa không khí bằng địa nhiệt có thể làm tiết kiệm được tới 20-30% lượng điện năng tiêu thụ ước tính tiết kiệm được khoảng trên 1000 tỷ đồng mỗi năm.
Tóm lại lọai mô hình sử dụng loai năng lượng này không chiếm diện tích rộng nên ít ảnh hưởng đến sinh thái cũng như không tạo ra chất thải và khí thải góp phần cải tạo môi trường và hiệu ứng nhà kính. Nguồn nhiên liệu ở đây cũng hòan tòan miễn phí. Tuy nhiên, để tìm địa điểm thích hợp cho mô hình này không dễ mà đòi hỏi kỷ thuật thăm dò và kỷ nghệ cao. Đồng thời mô hình này cũng tiềm ẩn nhiều rủi ro như nhiệt năng có thể bị cạn trong thời gian rất ngắn và những lọai khí độc từ lòng đất có thể đi ra ngòai từ những đường khoan gây mất an tòan cho xã hội.
7. Năng lượng sinh khối ( Biomass power ): Có lẽ năng lượng sinh vật là dạng năng lượng đầu tiên được nhân loại sử dụng. Tiếng Anh gọi là "biomass energy". Nhưng đó là từ dùng để gọi chung tất cả những nguồn năng luợng từ cây cỏ tự nhiên hay do người trồng và chất thải của nông nghiệp, công nghiệp hay là các sinh hoạt nội trợ. Vì nguồn năng lượng gốc đa dạng như vậy nên có nhiều phương pháp mà chúng ta có thể chia ra làm hai loại lớn : năng lượng sinh vật khô và năng lượng sinh vật ướt tùy theo độ ẩm của nguyên liệu gốc. Ngoài ra chúng ta còn có một phương pháp nữa là sản xuất nhiên liệu sinh vật. a. Năng lượng sinh vật khô - Đốt củi, rơm hay rác là hình thức dùng năng lượng sinh vật khô hiển nhiên nhất. Ở quy mô nhỏ thì dùng lò bếp, lò sưởi. Ở quy mô công nghiệp thì có những lò hơi khá đồ sộ công suất lên đến cả chục nghìn kilô watt. Công nghệ để khai thác dạng năng lượng này là công nghệ lò hơi. - Có nhiều nước trồng rừng để có củi đốt một cách vĩnh cửu. Tại những khối dân cư đông đảo người ta đốt rác trong những lò để sản xuất hơi nước hay điện. Hiện
18
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
người ta đang tự hỏi có nên đốt rác như vậy hay không vì phương pháp xử lý rác như vậy tạo ra dioxin. - Một hình thức dùng năng lượng sinh vật khô nữa là làm than củi: chúng ta đốt củi trong một cái lò cho tới khi củi thành than. Nhưng bây giờ thì ngoài những bữa barbecue, than củi không còn được dùng nữa. b. Năng lượng sinh vật ướt - Khi một chất hữu cơ phân hủy thì lên men và phát ra khí mê-tan có thể dùng làm khí đốt. Người ta gọi khí đốt đó là khí sinh vật. Những bã còn lại có thể dùng làm phân bón cho ngành nông. - Chúng ta có thể áp dụng đặc tính đó để xử lý rác và chất thải nông nghiệp và công nghiệp thực phẩm. Chúng ta đổ những chất đó vào một hầm gọi là hầm ủ khí sinh vật. Vài ngày sau thì khí mê-tan sẽ bốc ra. Ở quy mô một gia đình thì chúng ta có thể dùng khí đó để nấu cơm hay đun nước. Ở quy mô lớn thì khí có thể dùng để sản xuất hơi nước hay để trộn với khí tự nhiên trong mạng phân phối khí đốt của thành phố. Phương pháp này cũng là một phương pháp xử lý rác của các khối dân cư. - Công nghệ năng lượng sinh vật ướt vẫn còn đang ở giai đoạn nghiên cứu triển khai. Tiến bộ sẽ tùy ở tiến bộ công nghệ sinh vật. c.Nhiên liệu sinh vật
► Methanol nhiên liệu: - Chúng ta đều biết phương pháp làm rượu vang từ một loại quả được để lên men thì thành ra rượu.
2CO2 +
2C2H5OH
C6H12O6
- Bên cạnh vai trò là một nước giải khát, ethanol còn được xem như một nguồn nguyên liệu, vật liệu ban đầu cho sản xuất các hóa chất như acetic acid , acetaldehyde,butanol và ethylen(chất trung gian trong công nghiệp hóa dầu ). Vi sinh vật đáng chú ý trong sản xuất ethanol nhiên liệu là nấm men S. cerevisiae lên men các loại đường glucose, fructose, galactose, maltose, maltrilose, xylulose. - Ưu điểm của cồn nhiên liệu là ít gây ô nhiễm.Sản phẩm đầu tiên của sự biến đổi sinh khối là glucose để lên mem để tạo ethanol. Ngoài ra, vấn đề quang trọng là sản xuất enzyme cellulse giá trị rẻ để giá thành ethanol nhiên liệu đủ sức cạnh tranh với xăng dầu.Chuyển hóa sinh khối thực vật thành ethanol nhiên liệu là một điểm nóng của CNSH hiện đại.
19
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
►
Một phương pháp nữa là trồng những cây có dầu như là cây hướng dương. Sau khi gặt thì ép lấy dầu. Xử lý dầu đó theo một quy trình hóa học để có nhiên liệu. d. Khả năng áp dụng ở Việt nam Năng lượng sinh vật đã được đồng bào ta khai thác từ xưa khi dùng rơm để thổi cơm hay đốn củi để làm ra than. Ngoài ra có nhiều gia đình nông dân và trang trại đã xây hầm ủ khí sinh vật. Mặc dù công nghệ chưa ổn định, xây hầm ủ khí sinh vật cần được khuyến khích vì tham gia vào việc cung cấp năng lượng và giải quyết vấn đề môi trường do rác và chất thải gây ra.
8. Năng lượng thuỷ triều ( Tidal power ) - Trên thế giới hiện nay, năng lượng tái tạo ngoài biển đã trở thành nguồn năng lượng mới quan trọng. Ở Anh, tuabin dòng thuỷ triều, đập thuỷ triều, thiết bị khai thác năng lượng sóng, và tuabin gió ngoài khơi, phương án nào cũng có thể cung cấp không dưới 20% nhu cầu điện năng của cả nước, trong đó một số phương án còn có khả năng cung cấp nhiều hơn nữa. Trước mắt, có vẻ như gió ngoài khơi vẫn là phương án chính được lựa chọn, tuy nhiên công nghệ dòng thuỷ triều và năng lượng sóng hiện đang phát triển nhanh chóng. - Đã có thời người ta nghĩ rằng phương cách chính để khai thác năng lượng thuỷ triều là xây dựng đập lớn chắn ngang qua cửa sông sâu có thuỷ triều, triều lên thì giữ nước lại, sau đó để nước chảy trở lại qua tuabin, tương tự như ở các nhà máy thuỷ điện. Khoảng 20% điện năng ở Anh có thể được cung cấp từ các đập loại này. - Nhưng xây dựng các công trình đập này lại quá tốn kém (có thể lên tới 10 tỉ bảng Anh đối với đập Severn, công suất 8 GW, cung cấp được khoảng 6% nhu cầu điện năng ở Anh), lại tác động xấu đến môi trường trên diện rộng nên hiện nay phương án này không được quan tâm theo đuổi nữa. Một ý tưởng khác được đưa ra, đó là xây dựng các hồ chứa có đập bao quanh ngoài biển, tại vùng nước nông thay vì đập tại cửa sông sâu, như vậy có thể sẽ rẻ hơn và ít tác động hơn về môi trường. - Tuy nhiên hiện nay một phương án khác đã được mở ra, đó là sử dụng dòng thuỷ triều, tức là dòng nước theo chiều ngang chứ không phải là triều lên xuống. Ý 20
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
tưởng thiết kế này đang được khảo sát ở nhiều nơi trên thế giới. Mặc dầu còn ít được triển khai nhất so với các năng lượng tái tạo khác của biển, nhưng triển vọng của năng lượng dòng thuỷ triều lại rất sáng sủa. ►Ưu điểm: -
Nguồn thủy triều và sóng hoàn toàn miễn phí Không gây ô nhiễm môi trường Nguồn điện ổn định, chi phí rẻ khi bảo trì Có thể dự đoán được chu kì của sóng biển Diện tích xây dựng không lớn, tác động đến môi trường không đáng kể.
►Nhược điểm - Khi xây dựng ở sông sẽ gây trở ngại cho giao thông, ảnh hượng rộng tới môi trường sống của một số loài ở thượng lưu và hạ lưu - Những xác động vật, thực vật dễ làm ảnh hưởng đến cách quạt - Chỉ có thể cung cấp điện 10 h trong một ngày, do triều rút
Ngoài những nguồn năng lượng kể trên, trên thế giới còn đang nghiến cứu nhiều nguồn năng lượng khác như năng lượng hạch nhân, năng lượng nguyên tử, sóng biển, thủy điện tích năng, tuyết…
21
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
22
Nguồn năng lượng mới cho tương lai
Nhóm 8
23
Related Documents
8a.nguon Nang Luong Cho Tuong Lai
November 2019 13
Dinh Huong Tuong Lai Cho Con Em
May 2020 5
Nang Luong
October 2019 17
Tuong Lai Tmdt
October 2019 16
Tai Nguyen Nang Luong
May 2020 11