giáo trình tiết kiệm năng lượng

Ví dụ: khí tự nhiên là năng lượng cơ bản, khi được nén và làm lỏng để đốt trong một lò hơi để sản xuất điện hoặc hơi nước nén thì gọi là năng lượng trung gian, còn khi được đưa tới các h

MỤC LỤC

MỤC LỤC 2

Chương 1: Năng lượng và vai trò của năng lượng đối với đời sống con người 5

1.1 Năng lượng là gı̀ 5

1.1.1 Khái niệm 5

1.1.2 Li ̣ch sử sử dụng năng lượng của con người 5

1.1.3 Vai trò của năng lượng đối với cuộc sống con người 6

1.2 Biến đổi năng lượng 9

1.2.1 Khái niệm 9

1.2.2 Các bộ biến đổi năng lượng 9

1.3 Các dạng năng lượng 11

1.3.1 Phân loại theo bản chất việc tạo ra năng lượng 11

1.3.2 Phân loại theo nguồn năng lượng sử dụng 12

1.3.3 Phân loại theo chı́nh sách năng lượng 13

1.4 Các dạng năng lượng mới 14

1.4.1 Giới thiệu các nguồn năng lượng mới 14

1.4.2 Khả năng khai thác và sử dụng các nguồn năng lượng mới trong sinh hoạt và sản xuất 15

1.4.2.1 Năng lượng mặt trời 15

1.4.2.2 Năng lượng khı́ Hydro 19

1.4.2.4 Năng lượng gió 27

1.4.2.5 Nhiên liệu sinh học 30

1.4.2.6 Năng lượng đi ̣a nhiệt 32

1.4.2.7 Năng lượng hạt nhân 39

1.4.3 Giới thiệu một số mô hı̀nh sử dụng năng lượng mới 40

Chương 2: Sử dụng năng lượng tiết kiê ̣m hiê ̣u quả 43

2.1 Hiện trạng sử dụng năng lượng hiện nay 43

2.1.1 Thực trạng sử dụng nguồn tài nguyên, nhiên liệu 43

2.1.2 Những vấn đề ô nhiễm môi trường do sử dụng năng lượng gây ra 44

2.2 Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả 46

2.2.2 Chỉ số sử dụng năng lượng hiệu quả 47

2.2.3 Chỉ số hiệu suất sử dụng năng lượng hiệu quả 48

2.2.4 Cường độ tiêu thụ năng lượng cuối cùng 50

2.2.5 Phân tích tình hình sử dụng hiệu quả năng lượng trên thế giới 50

Chương 3: Chı́nh sách sử dụng năng lượng 58

3.1 Khái niệm 58

3.2 Chı́nh sách năng lượng quốc gia 58

3.2.1 Những tiêu chuẩn được sử dụng để đưa ra một chı́nh sách năng lượng 58

3.2.2 Các yếu tố bên trong chı́nh sách năng lượng 59

3.3 Chı́nh sách năng lượng của một số vùng, quốc gia trên thế giới 59

3.3.1 Chı́nh sách năng lượng của Mỹ 59

3.3.2 Chı́nh sách năng lượng của châu Âu 60

3.3.2.1 Chı́nh sách năng lượng của liên minh châu Âu (EU) 60

3.3.2.2 Chı́nh sách năng lượng của Anh 62

3.3.2.3 Chı́nh sách năng lượng của Nga 63

3.3.3 Các quốc gia châu Á 63

3.3.3.1 Chı́nh sách năng lượng của Thái Lan 63

3.3.3.2 Chı́nh sách năng lượng của Ấn Độ 64

3.3.3.3 Chı́nh sách năng lượng của Trung Quốc 64

3.4 Chı́nh sách sử dụng hiệu quả năng lượng của Việt Nam 64

3.4.1 Chương trình mục tiêu quốc gia 64

3.4.2 Dự án Luật Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả 66

Chương 4: Sử dụng điê ̣n năng an toàn, tiết kiê ̣m và hiê ̣u quả 70

4.1 Các ứng dụng của điện năng 70

4.2 Sử dụng các thiết bi ̣ điện tiết kiệm và hiệu quả 71

4.2.1 Các thiết bi ̣ điện tại gia đı̀nh 71

4.2.1.1 Những nguyên tắc chung khi sử dụng thiết bi ̣ điện gia dụng 71

4.2.1.2 Sử dụng các thiết bi ̣ điện tại phòng khách, phòng ngủ, phòng làm việc 71

4.2.1.3 Sử dụng các thiết bi ̣ nhà bếp 73

4.2.1.4 Sử dụng các thiết bi ̣ điện trong phòng tắm 75

4.2.2 Các thiết bi ̣ điện tại công sở và nơi sản xuất 78

4.2.2.1 Các thiết bi ̣ văn phòng 78

4.2.2.2 Hệ thống động cơ điện 80

4.2.3 Hệ số công suất cosφ và vấn đề tiết kiệm điện năng 83

4.2.3.1 Hiệu quả của việc nâng cao hệ số cosφ 84

4.2.3.2 Các biện pháp nâng cao hệ số công suất 84

4.2.4 Một số thiết bi ̣ điện hiệu suất cao 87

4.2.4.1 Động cơ hiệu suất năng lượng cao ( High Efficiency Motor – HEMs) 87

4.2.4.2 Bóng đèn huỳnh quang compact 88

4.2.5 Giới thiệu mô hình tự động quản lý việc sử dụng các thiết bị điện trong gia đình một cách tiết kiệm và hiệu quả 90

4.3 Sử dụng điện năng an toàn 92

4.3.1 Khái niệm chung về an toàn điện 92

4.4.2 Tác dụng của dòng điện đối với cơ thể con người 93

4.4.3 Các tai nạn do dòng điện gây ra 94

4.4.3.1 Điện giật 94

4.4.3.2 Đốt cháy điện 97

4.4.3.3 Hỏa hoạn và nổ 98

4.4.4 Các biện pháp cơ bản phòng tránh tai nạn điện giật 98

4.4.4.1 Các biện pháp tránh tai nạn khi tiếp xúc trực tiếp 98

4.4.4.2 Các biện pháp tránh tai nạn khi tiếp xúc gián tiếp 99

4.4.4.3 Bảo vệ nối đất 99

4.4.4.4 Bảo vệ nối dây trung tı́nh 100

Chương 5: Sử dụng xăng dầu-khı́ đốt an toàn, hiê ̣u quả, tiết kiê ̣m 101

5.1 Khai thác, sản xuất xăng dầu-khí đốt 101

5.1.1 Quá trı̀nh sản xuất xăng dầu-khı́ đốt từ dầu mỏ 101

5.1.1.1 Sơ lược về dầu mỏ 101

5.1.1.2 Phân loại dầu mỏ 102

5.1.1.3 Chế biến dầu mỏ 103

5.1.2 Hiện trạng khai thác và sản xuất dầu mỏ, khí đốt trên thế giới 106

5.1.3 Hiện trạng khai thác và sản xuất dầu mỏ, khí đốt ở Việt Nam 108

5.2 Sử dụng xăng dầu, khí đốt 110

5.2.1 Các ứng dụng của xăng dầu, khí đốt 110

5.2.2 Hiện trạng sử dụng xăng dầu-khí đốt trên thế giới và Việt Nam 112

5.2.3 Các vấn đề xảy ra khi sử dụng xăng dầu-khí đốt 113

5.3 Sử dụng xăng dầu-khí đốt tiết kiệm, hiệu quả và an toàn 115

5.3.1 Vấn đề tiết kiệm và hiệu quả 115

5.3.2 Vấn đề an toàn 121

5.3.2.1 An toàn tại nơi cung cấp, phân phối xăng dầu-khí đốt 121

5.3.2.2 An toàn trong sinh hoạt 124

PHỤ LỤC 127

TÀI LIỆU THAM KHẢO 146

Chương 1: Năng lươ ̣ng và vai trò của năng lươ ̣ng đối với đời sống con người

1.1 Năng lươ ̣ng là gı̀

1.1.1 Khái niê ̣m

Năng lượng là khả năng thực hiện công của một hệ thống vật lí Năng lượng tồn tại

ở một số dạng như nhiệt, cơ năng, ánh sáng, thế năng, điện năng hay một số dạng khác

Tuy nhiên, theo định luật bảo toàn năng lượng, năng lượng tổng cộng của một hệ kín là không đổi mà năng lượng chỉ chuyển từ dạng này sang dạng khác Ví dụ khi hai quả bi-a

va vào nhau, kết quả cuối cùng là chúng đứng yên hay năng lượng bằng 0, đó là do năng lượng đã chuyển thành âm thanh (tiếng va đập của hai quả bi-a) hoặc thành nhiệt làm nóng điểm va chạm của hai quả bi-a

1.1.2 Li ̣ch sử sử du ̣ng năng lươ ̣ng của con người

Con người đã sử dụng năng lượng từ rất lâu Phát minh đầu tiên của con người về năng lượng đó chính là lửa Kể từ trước khi con người biết đọc, biết viết thì lửa đã được sử dụng để nấu thức ăn, sưởi ấm và xua đuổi thú dữ Nếu nghiên cứu lịch sử sử dụng năng lượng của con người dựa trên việc sử dụng nguồn nhiên liệu, ta có thể thấy các sự kiện chính sau:

* Gỗ

- Trước năm 1885: gỗ là nguồn nhiên liệu chính để con người nấu, sưởi ấm, chiếu sáng,

đi lại Việc khai thác gỗ để dùng rất tốn thời gian và công sức

* Than

- Từ 1763-1774: Việc bơm nước từ những mỏ than là một vấn đề khó và tốn kém nhất Động cơ hơi nước được phát triển bởi James Watt trong giai đoạn này đã cung cấp giải pháp cho vấn đề đó Cho tới thế kỷ tiếp theo, động cơ hơi nước của James Watt vẫn được

duy trì và việc sử dụng nó đã thay đổi toàn bộ bản chất của ngành công nghiệp và vận tải trên thế giới

- 1885-1950: Than đã trở thành nguồn nhiên liệu quan trọng nhất trong thời kì này Một nửa tấn than đã tạo ra năng lượng tương đương với 2 tấn gỗ mà chỉ mất một nửa chi phí -1982: Than được sử dụng để tạo ra một nửa lượng điện năng được sử dụng trên toàn thế giới và than đã được sử dụng ít hơn ở trong nhà

* Xăng dầu

- Trước 1890: Ô tô đã bắt đầu được sử dụng rộng rãi dẫn đến nhu cầu sử dụng xăng ngày càng tăng Trước đây, dầu hỏa (sản phẩm từ dầu thô) được sử dụng chủ yếu để thắp sáng

- Từ 1951 đến nay: Xăng dầu đã trở thành nguồn cung cấp năng lượng chính của chúng

ta Việc sử dụng ô tô đã làm gia tăng nhu cầu sử dụng xăng dầu trên thế giới

- 1960: Tổ chức của các quốc gia xuất khẩu dầu lửa OPEC (The Organization of Petroleum Exporting Countries) đã được thành lập bởi Iran, Iraq, Kuwait, Saudi Arabia,

và Venezuela Hiện nay tổ chức này đã lên đến 11 thành viên

* Năng lượng hạt nhân

- 1906: Albert Einstein đã đưa ra Thuyết tương đối để thống nhất các khái niệm khối lượng, năng lượng, từ trường, điện trường và ánh sáng Lý thuyết này đã mở ra khả năng ứng dụng công nghệ vũ trụ và việc xây dựng các nhà máy điện nguyên tử

- 1942: Các nhà khoa học đã sản xuất ra năng lượng nguyên tử từ phản ứng hạt nhân dây chuyền

- 1957: Nhà máy điện nguyên tử thương mại đầu tiên đi vào hoạt động

1.1.3 Vai trò của năng lượng đối với cuộc sống con người

Năng lượng đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống của con người Ngay từ thời nguyên thủy, con người đã biết sử dụng lửa (loại hình năng lượng đầu tiên) để nấu chín thức ăn, sưởi ấm và xua đuổi thú dữ Cho đến ngày nay, năng lượng được sử dụng trong mọi lĩnh vực liên quan đến cuộc sống của con người

* Giao thông vận tải

Đại đa số những phương tiện chuyên chở dùng những sản phẩm dầu thô (xăng, dầu diesel) làm nhiên liệu, ngành giao thông vận tải tiêu thụ 60 % sản lượng dầu đã được thanh lọc, sản phẩm dầu chiếm 95 % thị phần năng lượng của ngành giao thông vận tải

Sau đây là biểu đồ mô tả nhu cầu năng lượng để chở người và hàng hóa do Cơ quan quản

lý Môi trường & Năng lượng Pháp cung cấp Qua đó cho thấy nhu cầu về năng lượng biến động rất nhiều tùy ở phương tiện chuyển chở

* Công nghiệp

Nhu cầu năng lượng trong các ngành công nghiệp được mô tả ở biểu đồ sau:

Hình 1.1: Mức tiêu thụ năng lượng để chở khách của các phương tiê ̣n giao thông

(Nguồn: Cơ quan quản lý Môi trường & Năng lượng Pháp - ADEME)

Hình 1.2: Mức tiêu thụ năng lượng để chở hàng của các phương tiê ̣n giao thông

(Nguồn: Cơ quan quản lý Môi trường & Năng lượng Pháp - ADEME)

* Sinh hoa ̣t hàng này

Năng lượng dùng cho sinh hoa ̣t hàng ngày bao gồm :

 nấu ăn,

 đun nước nóng sinh hoạt và điều hoà không khí,

 chạy những thiết bị điện gia du ̣ng

Thống kê về tiêu thụ năng lượng cho sinh hoa ̣t hàng ngày của những nước công nghiệp cũng như của những nước khác đều không chính xác Tuy nhiên, các chuyên gia nhất trí rằng trên toàn thế giới, năng lượng tái tạo chiếm ít nhiều một nửa thị phần năng lượng dùng cho sinh hoa ̣t hàng ngày, sau đó là khí đốt và điện (hình 1.4 )

Nói tóm lại, năng lượng là một nhân tố của chất lượng đời sống con người Nhưng thực tế, tiêu thụ năng lượng dẫn đến ô nhiễm môi trường tự nhiên và nếu tiếp tục khai thác những nguồn năng lượng không tái tạo như hiện nay thì những nguồn đó sẽ cạn trong vài thập niên tới Trước tình hình đó, việc sử dụng năng lượng một cách hiệu quả và tiết kiệm là một việc làm cấp thiết ở mọi quốc gia trên thế giới và nó cũng cần được mọi người dân ý thức và thực hiện một cách nghiêm túc

Hình 1.3 : Mức đô ̣ tiêu thụ năng lượng khả dụng của các ngành công nghiệp

(Tính từ số liệu của Cơ quan Năng lượng Quốc tế - IEA, 2005)

1.2 Biến đổi năng lượng

1.2.2 Các bộ biến đổi năng lượng

Quá trình biến đổi năng lượng có thể được thực hiện trong tự nhiên hoặc nhân tạo Chẳng hạn, một động cơ đốt trong sẽ biến đổi hóa năng trong nhiên liê ̣u (xăng, dầu) thành cơ năng Một pin mặt trời biến đổi bức xạ mặt trời thành năng lượng điện được sử dụng để thắp sáng bóng đèn Người ta thường gọi các thiết bị biến đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác là bộ biến đổi

Hình 1.4 : Tiêu thụ năng lượng khả dụng cho tiện nghi nhà ở

(Tính từ số liệu của IEA, 2005)

Hình 1.5 : Sự biến đổi năng lượng

Sau đây là một số ví dụ về các bộ biến đổi năng lượng

8 Pin mặt trời Quang năng →

Điện năng

2 Năng lượng

điện địa nhiệt

Nhiệt năng → Điện năng

9 Bộ thu năng lượng mặt trời

Ánh sáng → Nhiệt năng

3 Động cơ đốt

trong

Nhiệt năng → Điện năng

Âm thanh

4 Đập thủy điện Cơ năng →

Điện năng

11 Cối xay gió Phong năng →

Điện năng hoặc

Cơ năng

Nhiệt năng và Ánh sáng

12 Động cơ hơi nước

Nhiệt năng → Điện năng

7 Lò phản ứng

hạt nhân

Năng lượng hạt nhân → Điện năng

14 Pin áp điện Cơ năng →

Điện năng

Hình 1.6 : Quá trình biến đổi năng lượng khi đốt một cây nến

Bảng 1.1 : Một số bộ biến đổi năng lượng

1.3 Các dạng năng lượng

Năng lượng thể hiện dưới nhiều dạng hóa học và vật lý: cơ, hóa, nhiệt, điện, quang,… Tuy nhiên, dựa trên các tiêu chí khác nhau ta có thể phân loại năng lượng thành các dạng khác nhau

1.3.1 Phân loại theo bản chất viê ̣c ta ̣o ra năng lươ ̣ng

Nếu dựa vào bản chất của việc tạo ra năng lượng ta có thể chia năng lượng thành hai nhóm cơ bản: động năng và thế năng

Động năng là năng lượng có được nhờ sự

chuyển động của sóng, các hạt điện tử, các

nguyên tử, các phân tử, vật chất và các

vật

Thế năng là năng lượng được lưu giữ và

năng lượng có được do vật có vị trí - hay còn gọi là năng lượng hấp dẫn

Điện năng: là năng lượng có được do sự

chuyển động của các hạt mang điện

Trong dây dẫn, dưới tác dụng của lực (ví

dụ như khi đặt điện áp vào hai đầu dây)

các hạt điện tử chuyển động sẽ tạo ra dòng

điện và ta nói có điện năng

Năng lượng hóa học: là năng lượng được

lưu giữ trong liên kết của các nguyên tử

và các phân tử Năng lượng khí sinh học, dầu khí, khí gas tự nhiên, và pro-pan là các ví dụ về năng lượng hóa học

Năng lượng bức xạ: là năng lượng điện

từ trường chuyển động dưới dạng các

sóng ngang Năng lượng bức xạ có thể kể

đến là ánh sáng nhìn thấy, tia X, tia ga-ma

và sóng vô tuyến Ánh sáng là một loại

năng lượng bức xạ Năng lượng mặt trời

là một ví dụ của năng lượng bức xạ

Cơ năng lưu giữ: là năng lượng được lưu

giữ trong vật có tính đàn hồi, chẳng hạn như: lò xo bị nén và miếng cao su bị kéo dãn

Nhiệt năng: là nội năng của vật chất - sự

dao động và sự dịch chuyển của các

nguyên tử, phân tử trong vật chất, chẳng

hạn như năng lượng địa nhiệt

Năng lượng nguyên tử: là năng lượng

được lưu giữ trong hạt nhân của một nguyên tử - nó chính là năng lượng liên kết các hạt nhân lại với nhau Năng lượng này được giải phóng khi hạt nhân kết hợp với nhau hoặc bị phân tách Các nhà máy điện nguyên tử sẽ phân chia hạt nhân các

nguyên tử Uranium theo một tiến trình gọi

là phản ứng phân hạch hạt nhân Mặt trời liên kết hạt nhân của các nguyên tử Hydro theo một tiến trình gọi là phản ứng nhiệt hạch Hiện nay các nhà khoa học đang nghiên cứu việc tạo ra năng lượng nhiệt hạch ở trên trái đất để có thể tạo ra một nhà máy điện nhiệt hạch trong tương lai

Năng lượng chuyển động: là năng lượng

có được do sự chuyển động của các vật và

vật chất từ nơi này đến nơi khác Vật và

vật chuyển động khi lực tác dụng theo

định luật II Newton về chuyển động Gió

là một ví dụ điển hình về năng lượng

chuyển động

Năng lượng hấp dẫn: là năng lượng có

được do vật có độ cao nhất định so với vật khác Nhà máy thủy điện là một ví dụ về việc tạo ra thế năng bằng cách tạo ra độ chênh mức nước phía trong và ngoài đập

Bảng 1.2 : Phân loại năng lượng theo bản chất 1.3.2 Phân loại theo nguồn năng lươ ̣ng sử dụng

Nếu dựa vào nguồn năng lượng mà con người sử dụng hàng ngày ta có thể chia năng lượng thành hai dạng cơ bản: năng lượng không tái tạo (nguồn năng lượng mà khi sử dụng hết thì không thể tái tạo trong một thời gian ngắn) và năng lượng tái tạo hay còn gọi

là năng lượng tái sinh (nguồn năng lượng có thể được bổ sung trong một thời gian ngắn)

Hình 1.7 : Phân loại năng lượng theo nguồn năng lượng sử dụng

Năng lượng tái tạo và năng lượng không tái tạo có thể được sử dụng để tạo ra nguồn năng lượng thứ cấp bao gồm điện năng và năng lượng hydro

Nguồn năng lượng tái tạo có thể kể đến như: năng lượng mặt trời (năng lượng lấy từ mặt trời, có thể tạo ra điện và nhiệt), gió hay địa nhiệt (năng lượng từ trong lòng đất), năng lượng sinh khối (năng lượng từ thực vật) và thủy điện hoặc năng lượng đại dương (năng lượng từ nước)

Hiện nay chúng ta đang sử dụng phần lớn năng lượng từ nguồn năng lượng không tái tạo, bao gồm nguồn nhiên liệu hóa thạch như dầu, khí tự nhiên, than Những nhiên liệu hóa thạch này được hình thành từ hàng triệu triệu năm trước bởi nhiệt năng trong lòng trái đất

và sự hóa thạch của các động, thực vật đã chết Một năng lượng không tái tạo nữa là nguyên tố uranium, nguyên tố mà chúng ta dùng trong các nhà máy điện nguyên tử để tạo

ra điện và nhiệt

1.3.3 Phân loại theo chı́nh sách năng lươ ̣ng

Để thiết kế một chính sách năng lượng người ta phân biệt ba dạng năng lượng:

 Năng lượng cơ bản là dạng năng lượng có sẵn ngoài thiên nhiên: than đá, dầu thô, khí tự nhiên, uranium, thủy năng, và những năng lượng tái tạo khác

 Năng lượng trung gian là dạng năng lượng được sản xuất từ những dạng năng lượng khác Khí hydrô, khí đốt từ những phản ứng nhiệt phân, dầu đã được thanh lọc,… là những thí dụ năng lượng trung gian

 Năng lượng khả dụng là sản phẩm cuối cùng khi sử dụng sẽ mất đi hay không còn

là một dạng năng lượng nữa Thí dụ: Hơi nước nén, than dùng đốt, củi để đun bếp,… là những dạng năng lượng khả dụng

Năng lượng cơ bản được biến đổi thành một số dạng năng lượng trung gian hay năng lượng khả dụng Năng lượng trung gian được biến đổi thành một số dạng năng lượng khả dụng Trong quá trình biến đổi từ năng lượng cơ bản đến những dạng năng lượng khả dụng đó, một phần năng lượng tổn hao trong những giai đoạn biến đổi hay vận chuyển Cũng có những dạng năng lượng cùng một lúc vừa được coi là năng lượng cơ bản và năng lượng trung gian hay năng lượng khả dụng Ví dụ: khí tự nhiên là năng lượng cơ bản, khi được nén và làm lỏng để đốt trong một lò hơi để sản xuất điện hoặc hơi nước nén thì gọi là năng lượng trung gian, còn khi được đưa tới các hộ gia đình để nấu nướng hay sưởi ấm thì gọi là năng lượng khả dụng Và cũng có nhiều loại năng lượng vừa được coi là năng lượng trung gian vừa được coi là năng lượng khả dụng

Phân biệt năng lượng là năng lượng cơ bản, năng lượng trung gian hay năng lượng khả dụng chỉ mang tính chất tương đối, chủ yếu để nghiên cứu tính khả thi của một hệ thống sản xuất và tiêu thụ năng lượng

1.4 Các dạng năng lượng mới

1.4.1 Giới thiê ̣u các nguồn năng lươ ̣ng mới

Với sự phát triển kinh tế ồ a ̣t ta ̣i các quốc gia trên thế giới, nhân loa ̣i đang đối mă ̣t với nguy cơ ca ̣n kiê ̣t các nguồn tài nguyên Nguồn điện cung cấp cho thế giới hiện nay chủ yếu vẫn được sản xuất từ những loại nhiên liệu đào dưới lòng đất lên như dầu lửa, than đá

và khí đốt Nguồn nhiên liệu ấy không phải là vô tận, cho nên việc bảo toàn chỉ có thể kéo dài giờ phút cạn kiệt cho đến khi không còn gì nữa để bảo toàn Theo khảo sát địa chất, cứ 10 giếng dầu của thế giới thì có tới 9 giếng dầu sẽ cạn kiệt Giờ đây, so với các giếng khổng lồ phát hiện từ những năm 50 - 60 của thế kỷ 20 ở biển Bắc, các giếng mới ở biển Caspi, Siberia và Châu Phi có trữ lượng rất thấp Rồi đây, con người vẫn sẽ có thể tìm ra được nhiều giếng mới song điều chắc chắn là lượng dầu sẽ ngày một ít đi và đẩy nhân loại vào tình trạng cạn kiệt nguồn nguyên liệu dầu Bên ca ̣nh đó viê ̣c ta ̣o ra và sử

du ̣ng nhiều loa ̣i năng lươ ̣ng truyền thống như nhiê ̣t điê ̣n, các đô ̣ng cơ đã thải ra mô ̣t khối lươ ̣ng khổng lồ khı́ CO2 cũng như các loại khí thải độc ha ̣i khác Điều này đã ảnh hưởng nghiêm tro ̣ng đến môi trường, dẫn đến những sự biến đổi khı́ hâ ̣u ngày càng xấu đi trên toàn thế giới Đứng trước thực tra ̣ng đó, viê ̣c nghiên cứu, tı̀m kiếm các nguồn năng lươ ̣ng

sa ̣ch, rẻ và an toàn, có khả năng tái sinh, hữu ı́ch cho tương lai đang là mô ̣t vấn đề đươ ̣c đông đảo các quốc gia trên thế giới đă ̣c biê ̣t quan tâm Theo dự báo cũng như nghiên cứu của các nhà khoa ho ̣c, của các chuyên gia trong lĩnh vực năng lượng thì trong vài thập kỷ tới, những nguồn năng lươ ̣ng mà con người sẽ sử du ̣ng sẽ là:

 Năng lươ ̣ng mă ̣t trời (solar energy)

 Năng lươ ̣ng gió (wind energy)

 Năng lươ ̣ng từ đa ̣i dương (ocean energy)

 Năng lươ ̣ng khı́ hydro (hydrogen energy)

 Nhiên liê ̣u sinh ho ̣c (biofuel)

 Năng lươ ̣ng đi ̣a nhiê ̣t (geothermal energy)

 Năng lươ ̣ng ha ̣t nhân (nuclear energy)

1.4.2 Khả năng khai thác và sử du ̣ng các nguồn năng lươ ̣ng mới trong sinh hoa ̣t và sản xuất

1.4.2.1 Năng lươ ̣ng mă ̣t trời

a, Bức xa ̣ mă ̣t trời

Trái đất chúng ta tiếp nhâ ̣n khoảng 174 petawatt (PW) bức xa ̣ mă ̣t trời ta ̣i tầng khı́ quyển cao Khoảng 30% trong số này bi ̣ phản xa ̣ la ̣i không gian, phần còn la ̣i đươ ̣c hấp thu ̣ bởi các đám mây, đa ̣i dương và các khu vực đất đai Phần bức xa ̣ bi ̣ hấp thu ̣ này sẽ sưởi nóng bề mă ̣t trái đất, các đa ̣i dương và bầu khı́ quyển, giữ cho bề mă ̣t trái đất có nhiê ̣t đô ̣ trung bı̀nh là 14oC.

Bức xa ̣

mă ̣t trời

Phản xa ̣ bởi khı́ quyển

Phản xa ̣ bởi mây

Phản xa ̣ bởi bề mă ̣t trái đất

Bi ̣ bức xa ̣ trở

la ̣i không gian từ khı́

Bức xa ̣ bi ̣ hấp thu ̣ bởi khı́ quyển

Nhiê ̣t tiềm ẩn trong hơi nước

89 PW bi ̣ hấp thu ̣ bởi đất đai và đa ̣i dương

Hı̀nh 1.8: Tổng các nguồn năng lươ ̣ng tái ta ̣o trên thế giới năm 2006 (nguồn: REN21)

Sự biến đổi từ năng lươ ̣ng mă ̣t trời thành năng lươ ̣ng hóa ho ̣c nhờ hiê ̣n tươ ̣ng quang hơ ̣p đã ta ̣o ra lương thực, gỗ và các nguyên liê ̣u sinh ho ̣c Bức xa ̣ mă ̣t trời cùng với gió, năng lươ ̣ng thủy triều, năng lươ ̣ng hydro, năng lươ ̣ng sinh khối chiếm hơn 99,9% các da ̣ng năng lươ ̣ng có thể tái sinh trên trái đất Nguồn năng lươ ̣ng mă ̣t trời xuống trái đất trong

mô ̣t năm lớn hơn gấp khoảng hai lần toàn bô ̣ các nguồn năng lươ ̣ng không thể tái sinh trên trái đất như than đá, dầu mỏ, khı́ tự nhiên, quă ̣ng uranium

b, Các ứng du ̣ng của công nghê ̣ năng lươ ̣ng mă ̣t trời

 Ứng du ̣ng trong kiến trúc và qui hoa ̣ch thành phố

Ánh sáng mă ̣t trời có ảnh hưởng lớn đến viê ̣c thiết kế các công trı̀nh xây dựng, các tòa nhà trong thành phố Các đă ̣c điểm cơ bản của kiến trúc này là sự đi ̣nh hướng tương đối của các công trı̀nh so với mă ̣t trời với những tỷ lê ̣ cân xứng thı́ch hơ ̣p, thiết kế các mái nhà, lựa cho ̣n các vâ ̣t liê ̣u giữ nhiê ̣t…Khi những đă ̣c tı́nh này đươ ̣c lựa cho ̣n phù hơ ̣p với khı́ hâ ̣u và môi trường, nó có thể ta ̣o ra mô ̣t không gian đươ ̣c chiếu sáng tốt với mô ̣t nhiê ̣t

đô ̣ thı́ch hơ ̣p Ngoài ra sự bổ sung của các thiết bi ̣ của ứng du ̣ng năng lươ ̣ng mă ̣t trời chủ

đô ̣ng như các máy bơm, qua ̣t, hê ̣ thống cửa sổ tự đô ̣ng có thể làm tăng hiê ̣u năng của hê ̣ thống này

 Ứng du ̣ng trong nông nghiê ̣p

Ngành nông nghiê ̣p luôn tı̀m cách tối ưu viê ̣c thu nhâ ̣n năng lươ ̣ng mă ̣t trời để sản xuất Các kỹ thuâ ̣t như chu trı̀nh gieo trồng đươ ̣c đi ̣nh thời gian, xen kẽ chiều cao của các hàng cây trồng, trồng xen kẽ nhiều loa ̣i cây….có thể làm tăng sản lươ ̣ng thu hoa ̣ch Với sự dồi dào của mı̀nh, năng lươ ̣ng mă ̣t trời đã trở thành mô ̣t nhân tố rất quan tro ̣ng trong sản xuất nông nghiê ̣p Khi gieo trồng vào mùa la ̣nh, những người nông dân đã sử du ̣ng các bức tường có cây ăn quả để tăng sự thu nhâ ̣n năng lươ ̣ng mă ̣t trời Các bức tường này hoa ̣t

đô ̣ng như các vâ ̣t liê ̣u thu nhiê ̣t giúp cho các cây ăn quả nhanh chı́n nhờ vào viê ̣c giữ ấm cho cây Mô ̣t ứng du ̣ng tiêu biểu của năng lươ ̣ng mă ̣t trời trong nông nghiê ̣p là các ngôi nhà xanh (Greenhouses) Ngôi nhà xanh biến đổi năng lươ ̣ng mă ̣t trời thành nhiê ̣t, cho phép sản xuất nông nghiê ̣p quanh năm, làm tăng năng suất mô ̣t số mùa vu ̣ đă ̣c biê ̣t Ngôi nhà xanh hiê ̣n đa ̣i đầu tiên đươ ̣c xây dựng vào thế kỷ 16 ta ̣i châu Âu Ngày nay, các ngôi nhà xanh vẫn có vi ̣ trı́ quan tro ̣ng đối với công viê ̣c làm vườn với viê ̣c sử du ̣ng các vâ ̣t liê ̣u dẻo trong suốt để thay thế các vâ ̣t liê ̣u nhựa tổng hơ ̣p thông thường trong viê ̣c làm mái che, nhưng vẫn giữ đươ ̣c hiê ̣u quả tương ứng

 Các hê ̣ thống chiếu sáng bằng năng lươ ̣ng mă ̣t trời

Các hê ̣ thống này thu nhâ ̣n và phân phối ánh sáng mă ̣t trời nhằm cung cấp sự chiếu sáng ở bên trong, thay thế cho ánh sáng nhân ta ̣o Viê ̣c thiết kế các hê ̣ thống này đưa dẫn đến những yêu cầu trong viê ̣c lựa cho ̣n kı́ch thước, kiểu, hướng các cửa sổ, các thiết bi ̣ che bên ngoài…Mô ̣t phương pháp chiếu sáng dùng năng lươ ̣ng mă ̣t trời khác là sử du ̣ng hê ̣ thống chiếu sáng lai (hybrid solar lighting-HSL) Hê ̣ thống này thu nhâ ̣n ánh sáng mă ̣t trời bằng viê ̣c sử du ̣ng các gương hô ̣i tu ̣ và vâ ̣t liê ̣u quang ho ̣c để truyền ánh sáng vào bên trong các ngôi nhà, bổ sung thêm cho ánh sáng thông thường

 Các hê ̣ thống nhiê ̣t dùng năng lươ ̣ng mă ̣t trời

Công nghê ̣ nhiê ̣t mă ̣t trời có thể sử du ̣ng trong đun nóng nước, sưởi ấm – làm la ̣nh không khı́, ta ̣o ra các quá trı̀nh nhiê ̣t khác mong muốn

 Điê ̣n mă ̣t trời

Ánh sáng mă ̣t trời có thể đươ ̣c biến đổi thành dòng điê ̣n bằng viê ̣c sử du ̣ng các tấm quang điê ̣n có lớp chắn (photovoltaic-PV), các thiết bi ̣ tâ ̣p trung năng lươ ̣ng mă ̣t trời (concentrating solar power- CSP) và các công nghê ̣ thực nghiê ̣m khác Không giống như quang điện mặt trời (Photovoltaic-PV) sử dụng trong ngành bán dẫn để chuyển ánh sáng mặt trời trực tiếp thành điện năng, các nhà máy CSP sản xuất điện nhờ sử dụng nhiệt Các nhà máy này đòi hỏi một lượng lớn bức xạ Mặt Trời trực tiếp mới có thể hoạt động hiệu quả nên các sa mạc là nơi lý tưởng đặt cơ sở sản xuất

Hai lợi ích lớn nhất của CSP so với các nhà máy điện thông thường là hoạt động sản xuất điện “sạch” và không thải ra lượng khí cácbon, do mặt trời là nguồn cung cấp năng lượng nên không mất chi phí nhiên liệu Việc tích trữ năng lượng dưới dạng nhiệt cũng rẻ hơn nhiều so với việc tích trữ dưới dạng ắcquy nên CSP hiệu quả kinh tế hơn, thậm chí còn tránh được tình trạng gián đoạn trong cung cấp điện

Hı̀nh 1.10: Mô hı̀nh các ngôi nhà xanh đươ ̣c sử du ̣ng ta ̣i Hà Lan

c, Tiềm năng phát triển của năng lươ ̣ng mă ̣t trời trong tương lai

Tái xuất hiện năm 2006 sau 15 năm im hơi lặng tiếng, ngành năng lượng mặt trời đã có bước nhảy vọt trong năm gần đây Trong thập niên 1990, ngành năng lượng mặt trời đã gặp nhiều trở ngại cho phát triển do nhiên liệu hóa thạch rẻ và không được sự khuyến khích hỗ trợ tích cực từ phía nhà nước Tuy nhiên, sự gia tăng đột biến giá năng lượng gần đây, những lo ngại leo thang về biến đổi khí hậu toàn cầu và các biện pháp khuyến khích vật chất mới đang nhen nhóm lại mối quan tâm vào công nghệ này Trong khoảng

5 năm tới, công suất phát điện mặt trời (Concentrating Solar Power-CSP) dự kiến sẽ tăng trung bình gấp đôi trong khoảng 16 tháng và trên phạm vi toàn thế giới công suất lắp đặt CSP vào năm 2014 sẽ gấp 14 lần so với công suất hiện nay

 Ta ̣i Mỹ và Tây Ban Nha

Mỹ và Tây Ban Nha hiện là hai nước dẫn đầu thế giới về phát triển năng lượng mặt trời với công suất mới dự kiến được đưa vào sử dụng năm 2012 đạt tổng cộng trên 5.600

MW, chiếm trên 90% công suất mới ước tính vào năm đó Sản lượng từ những nhà máy năng lượng mặt trời sẽ đủ để đáp ứng nhu cầu điện của hơn 1,7 triệu hộ gia đình

Tổ hợp sản xuất điện nhiệt mặt trời lớn nhất đang hoạt động hiện nay là Solar Electricity Generating Station ở Sa mạc Mojave tại bang California, Mỹ Đi vào hoạt động trong giai đoạn 1985 và 1991, tổ hợp có công suất 354 MW này đã sản xuất đủ điện cung cấp cho 100.000 hộ gia đình trong gần hai thập niên qua Hiện nay, hàng chục nhà máy CSP mới đang được tiến hành xây dựng ở Mỹ với công suất dự kiến được đưa vào sử dụng trong năm 2012 đạt 3.100 MW Tại Tây Ban Nha, nhà máy CSP có quy mô thương mại đầu tiên bắt đầu hoạt động kể từ giữa thập niên 1980 và được đưa vào sử dụng năm 2007 Một nghiên cứu khác, được công bố tại Scientific American tháng 1/08, đề nghị sử dụng

Hı̀nh 1.11 : Hê ̣ thống pin quang điê ̣n

công suất 11 MW ta ̣i Bồ Đào Nha

Hı̀nh 1.12: Hê ̣ thống máng tâ ̣p trung năng

lươ ̣ng Mă ̣t trời

các nhà máy CSP và PV để sản xuất 69% lượng điện và 35% tổng năng lượng của Mỹ bao gồm cả nguồn năng lượng phục vụ lĩnh vực giao thông vận tải vào năm 2050

 Khu vư ̣c Bắc Phi và Trung Đông

Các nhà máy CSP chiếm chưa đến 0,3% diện tích sa mạc của Bắc Phi và Trung Đông vẫn

có thể sản xuất đủ điện để cung cấp cho những nhu cầu của hai khu vực này cộng thêm với Liên minh châu Âu (EU) Nhận thức được điều này, Hợp tác Năng lượng Tái sinh Liên Địa Trung Hải - sáng kiến của Câu lạc bộ Rome, Quỹ Bảo tồn Khí hậu Hamburg và Trung tâm Nghiên cứu Năng lượng Quốc gia Gioócđani - đã đưa ra ý tưởng DESERTEC Concept năm 2003 Kế hoạch phát triển hệ thống năng lượng có thể phục hồi này nhằm truyền tải điện sang châu Âu từ Trung Đông và Bắc Phi với đề nghị xây dựng công suất lắp đặt 100.000 MW CSP khắp Trung Đông và Bắc Phi vào năm 2050 Việc chuyển giao điện sang châu Âu sẽ thực hiện thông qua hệ thống dây cáp truyền tải hiện nay qua Địa Trung Hải Angiêri cũng đưa ra kế hoạch xây dựng đường dây cáp 3.000 km nối giữa thị trấn Adrar của Angiêri và thành phố Aachen của Đức để xuất khẩu 6.000 MW điện sản xuất từ năng lượng mặt trời vào năm 2020

 Mô ̣t số quốc gia khác

Môt số quốc gia khác như Pháp, Hy Lạp, Italia và Bồ Đào Nha dự kiến nâng công suất lắtp đặt CSP 3.200 MW vào năm 2020 Trung Quốc dự đoán lắp đặt công suất 1.000 MW vào thời điểm đó Các nước phát triển CSP khác bao gồm Ôxtrâylia, Angiêri, Ai Cập, Iran, Ixraen, Gioócđani, Mêhicô, Marốc, Nam Phi và Các Tiểu Vương quốc Arập Thống nhất Việc sử dụng các nhà máy CSP để cung cấp năng lượng cho các loại xe điện có thể làm giảm lượng khí thải CO2 và tạo ra những thuận lợi mang tính chiến lược khi giảm bớt sự phụ thuộc vào dầu mỏ

 Ta ̣i Viê ̣t Nam

Ta ̣i Viê ̣t Nam, viê ̣c ứng du ̣ng nguồn năng lươ ̣ng mă ̣t trời vào sản xuất cũng như trong sinh hoa ̣t vẫn còn rất khiêm tốn, chủ yếu vẫn mang tı́nh chất nghiên cứu thử nghiê ̣m Tuy nhiên với xu thế tất yếu của thế giới trong viê ̣c sử du ̣ng nguồn năng lươ ̣ng này, chúng ta không thể đứng ngoài cuô ̣c Mô ̣t số ứng du ̣ng điển hı̀nh như hê ̣ thống Thái Dương Năng của công ty Sơn Hà, dự án sản xuất panel pin năng lươ ̣ng mă ̣t trời ta ̣i thành phố Hồ Chı́ Minh chı́nh là những dấu hiê ̣u cho thấy năng lươ ̣ng mă ̣t trời sẽ là nguồn năng lươ ̣ng hữu ı́ch của chúng ra trong tương lai

1.4.2.2 Năng lươ ̣ng khı́ Hydro

a, Hydro-Nguồn năng lươ ̣ng vô tâ ̣n và thân thiê ̣n với môi trường

Hydro là một loại khí có nhiệt đô ̣ 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 được sản xuất từ nước và năng lượng mặt trời, vì vậy hydro thu được còn gọi hydro nhờ năng lượng mặt trời (solar hydrogen) Nước và ánh nắng mặt trời có vô tận và khắp nơi trên hành tinh Vì vậy, hydro từ năng lượng mặt trời là nguồn nhiên liệu gần như là vô tận

Để thu được hydro từ năng lượng mặt trời có hai phương pháp sau đây:

1 phương pháp điện phân nước (water electrolysis) nhờ năng lượng điện mặt trời thông qua các pin mặt trời (solar cell)

2 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 Cả hai phương pháp, phản ứng đều xảy ra như sau:

H 2 O → H 2 + 1/2O 2

Hydro được sử dụng để sản xuất điện thay nhiên liệu hóa thạch, thực hiện trong các pin nhiên liệu (fuel cell) Pin nhiên liệu hoạt động theo nguyên lý ngược với quá trình sản xuất hydro, nghĩa là nếu với nguyên liệu là nước, khi được cung cấp một năng lượng cần thiết sẽ xảy ra quá trình tạo ra hydro và oxy, thì ngược lại, nếu cho hydro và oxy kết hợp lại trong điều kiện nhất định sẽ thu được nước và một năng lượng tương ứng, đó là điện năng

Hı̀nh 1.13: Pin nhiên liê ̣u hydro (hydro fuel cell)

Nước

Năng lượng sinh ra

Pin nhiên liệu là một hệ mở, khi hydro và oxy được cấp vào liên tục thì nước và điện sẽ sinh ra liên tục với cường độ không đổi với thời gian tùy theo sự cung cấp hydro và oxy vào hệ Nhờ đó, pin nhiên liệu đóng vai trò như một máy sản xuất điện thực thụ với nguyên liệu đầu vào là hydro và oxy không khí, chất thải ra chỉ là nước

b, Ứng du ̣ng năng lươ ̣ng khı́ Hydro trong sản xuất và đời sống

 Pin nhiên liê ̣u Hydro

Pin nhiên liê ̣u hydro rất hiê ̣u quả nhưng giá thành sản xuất la ̣i quá cao Tuy nhiên các pin nhiên liê ̣u này đươ ̣c đươ ̣c sử du ̣ng như mô ̣t nguồn điê ̣n dự phòng khẩn cấp ta ̣i mô ̣t vài

bê ̣nh viê ̣n trên thế giới Pin nhiên liê ̣u bỏ túi đã đươ ̣c bán ra thi ̣ trường nhằm cung cấp nguồn năng lươ ̣ng lâu dài hơn cho các máy tı́nh xách tay, điê ̣n thoa ̣i di đô ̣ng và mô ̣t số ứng du ̣ng trong quân đô ̣i Từ năm 1960, Công ty General Electric đã sản xuất hệ thống cung cấp điện bằng pin nhiên liệu hydro cho tàu Apollo của NASA, sau đó sử dụng cho tàu Apollo-Soyuz, Skylab và các tàu con thoi (Space Shuttle) Ngày nay, điện năng trong các tàu con thoi và trạm nghiên cứu không gian của NASA đều được các pin nhiên liệu cung cấp, vì trên tàu không gian, hydro và oxy được mang theo sẵn Mô ̣t điều lý thú là bản thân pin nhiên liệu không chỉ cung cấp điện mà còn cung cấp nước uống siêu sạch cho các phi hành gia, vì nước là chất thải của pin nhiên liệu hydro

 Hydro thay xăng dầu cho các phương tiện giao thông, vận tải

Vào năm 1992, Công ty Năng lượng Ballad Vancouver đã tạo được chiếc xe buýt đầu tiên chạy bằng hydro và là chiếc xe chạy thử nghiệm hydro đầu tiên trên các đường phố Reykjavik thủ đô Ireland Đô ̣ng cơ này đã sinh ra được công suất đến 150 kW, gấp 15 lần những gì người ta tưởng tượng Điều này chứng tỏ nhiên liệu rất tốt Đã có 51% các công

ty địa phương và 49% hãng nước ngoài như Demler Critler, dầu Shell và Hydro Norway đặt hàng hãng Năng lượng mới Ireland để sản xuất khí hydro Liên minh Châu Âu cũng

Hı̀nh 1.14: Bloc pin nhiên liê ̣u Hydro lắp trên ôtô

bỏ 2,85 triệu bảng chế tạo xe buýt hydro và dự tính sẽ thực hiện nhiều dự án xe buýt tương tự ở Anh, Đức, Tây Ban Nha và ít nhất bốn quốc gia nữa 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 Bản 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

 Hydro thay xăng dầu sản xuất điện năng

Điện từ các pin nhiên liệu hydro có thể sản xuất mọi nơi, mọi công suất cho mọi nhu cầu,

từ các vùng sâu, vùng xa, hoặc trạm điện, các cao ốc cho đến các thành phố, mà không cần đến những nhà máy điện đồ sộ cùng nguồn điện lưới từ trung tâm cung cấp phân phối điện quốc gia Sản xuất điện bằng pin nhiên liệu hydro sẽ phá thế độc quyền trong sản xuất và phân phối điện do người tiêu thụ có thể tự sản xuất điện Nền kinh tế hydro sẽ thay thế nền kinh tế hóa thạch: cuộc cách mạng về năng lượng đang được hiện thực hóa Hydro và pin nhiên liệu 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

ÁNH NẮNG MẶT TRỜI

Xúc tác Nước

1.4.2.3 Năng lươ ̣ng từ đa ̣i dương

Đa ̣i dương cung cấp cho chúng ta mô ̣t nguồn năng lươ ̣ng to lớn Nhiều nghiên cứu đã chı̉

ra rằng năng lươ ̣ng từ đa ̣i dương có khả năng cung cấp mô ̣t công suất đáng kể trong sản xuất điê ̣n và là mô ̣t trong những nguồn năng lươ ̣ng có khả năng tái ta ̣o trên thế giới Mô ̣t số nguồn năng lươ ̣ng điển hı̀nh từ đa ̣i dương :

 Năng lươ ̣ng thủy triều (tidal energy-tidal power)

 Năng lươ ̣ng sóng biển (wave power)

a, Năng lươ ̣ng thủy triều (tidal energy-tidal power)

Năng lươ ̣ng thủy triều là mô ̣t da ̣ng của thủy năng (hydro power) Sản xuất điện thủy triều hay năng lượng thủy triều là phương thức biến đổi năng lượng của thủy triều thành điện

năng hay các dạng năng lượng có ích khác

 Sản xuất điê ̣n thủy triều

Sản xuất điện từ thuỷ triều rất giống sản xuất thủy điện, ngoại trừ nước có thể chảy theo hai hướng và phải tính tới sự phát triển của các máy phát Hệ thống sản xuất đơn giản nhất (gọi là hệ thống thủy triều xuống) liên quan tới một chiếc đập chắn ngang cửa sông Khi thủy triều lên, các cửa cống trên đập được kéo lên, cho phép vùng lưu vực bên trong đập đầy nước Khi thủy triều bắt đầu xuống, các cửa cống được đóng lại, buộc nước bên trong đập thoát ra ngoài biển qua hệ thống tuabin gắn ở bên dưới cửa đập Các hệ thống điện thủy triều tạo điện năng từ thủy triều lên hoặc thủy triều lên và xuống cũng được thiết kế song không phổ biến bằng hệ thống thủy triều xuống

Một phương pháp khai thác năng lượng thuỷ triều để sản xuất điện là hàng rào thủy triều Thực chất đó là những bức tường bê tông rỗng có gắn các tuabin khổng lồ, chắn ngang một eo biển, buộc dòng nước phải đi qua chúng Không giống như các nhà máy điện thủy

Hı̀nh 1.16: Mô hı̀nh đâ ̣p chắn thủy triều

Hê ̣ thống cửa trươ ̣t

Bể chứa

Mức nước trên

Đâ ̣p chắn

triều nêu trên, hàng rào thủy triều có thể được sử dụng trong các lưu vực không giới hạn, như eo biển giữa đất liền và một hòn đảo gần kề hoặc giữa hai hòn đảo

Được thiết kế ngay sau cuộc khủng hoảng dầu mỏ vào những năm 1970, song mãi cho tới cách đây năm năm, tuabin thủy triều mới trở thành hiện thực Giống như tuabin gió, tuabin thủy triều có nhiều lợi thế hơn so với hệ thống đập chắn và hàng rào thủy triều, đặc biệt là giảm tác động về môi trường Tuabin thủy triều sử dụng các dòng thủy triều đang di chuyển với tốc độ 2-3m/giây (4-6 hải lý) để tạo ra 4-13kW điện/m2 Các dòng thủy triều di chuyển nhanh (>3m/giây) có thể gây ứng suất quá mức đối với các cánh quay giống như gió mạnh có thể làm hỏng các máy tuabin gió Trong khi đó, các dòng thủy triều có tốc độ thấp lại không kinh tế Cột được đóng xuống đáy biển và được gắn các tuabin thủy triều, tuabin thủy triều luôn thấp hơn so với mực nước biển

 Sư ̣ phát triển của năng lươ ̣ng thủy triều trên thế giới

Hı̀nh 1.18: Mô hı̀nh tua bin thủy triều Hı̀nh 1.17: Mô hı̀nh hàng rào thủy triều

Hiện nay, nguồn năng lượng điện có thể khai thác được từ thủy triều là mục tiêu mà các nhà nghiên cứu và các công ty năng lượng đang nhắm tới Theo ước tính, với công nghệ khai thác như hiện nay, hàng năm thế giới có thể sản xuất được trên dưới 450 tỷ kWh điện từ thủy triều, tương đương tổng lượng điện của 40 nhà máy điện hạt nhân lớn nhất hiện nay trên toàn cầu Nước Anh đang là quốc gia đi đầu trong ngành công nghiệp mới này với ít nhất 3 trung tâm thử nghiệm, 17 dự án nghiên cứu và phát triển đang được tiến hành tại 7 trường Đại học Quốc gia này cũng đặt mục tiêu khai thác 10% điện năng từ các nguồn năng lượng tái chế vào năm 2010 cũng như góp phần cắt giảm 60% lượng khí thải CO2 gây hiệu ứng nhà kính vào năm 2050 Và công nghệ khai thác năng lượng từ thủy triều trong tương lai sẽ đóng vai trò vô cùng quan trọng trong việc bảo đảm những mục tiêu trên Cùng lúc, Công ty Marine Current Turbines (MCT) với sự hỗ trợ tài chính

từ Bộ Công nghiệp - Thương mại Anh và EC đang dẫn đầu trong công nghệ khai thác năng lượng biển và mong muốn phát triển hệ thống này vì mục đích thương mại Các chuyên gia của MCT nhận định, trên thế giới hiện có rất nhiều vùng biển có thể đáp ứng hoàn hảo các yêu cầu lắp đặt nhà máy phát điện, tập trung khai thác nguồn “nguyên liệu đầu vào” chính là thủy triều Riêng khu vực châu Âu có trên 100 địa điểm, nhất là các eo biển có dòng nước chảy xiết như Pentland Firth của Scotland, và nước này cũng được xem là quốc gia đứng đầu thế giới về phát triển nguồn năng lượng điện từ thủy triều Trung tâm Năng lượng biển châu Âu (EMEC), đặt ở quần đảo Orkney (Scotland) đã xây dựng xong phòng thí nghiệm nổi trị giá 29,5 triệu USD, đang đi vào hoạt động ổn định nhằm kết nối với mạng lưới điện khai thác từ thủy triều qua một hệ thống cáp ngầm dẫn vào đất liền phục vụ nhu cầu sinh hoạt cho con người Các chuyên gia ước tính đến năm

2020, cũng từ khai thác thủy triều, Scotland có thể cung cấp đủ nhu cầu dùng điện cho một thành phố lớn với khoảng 500 ngàn dân

Chính phủ Hàn Quốc vừa đưa ra kế hoạch biến bờ biển phía Tây nước này thành vành đai nhà máy điện thủy triều lớn nhất thế giới Giai đoạn đầu cho việc hiện thực hóa kế hoạch này đã được triển khai, với dự án nhà máy điện thủy triều Sihwa-ho, đang trong giai đoạn xây dựng, dự kiến sẽ khánh thành vào tháng 11-2009 Nhà máy điện thủy triều Sihwa-ho

là nhà máy tiên phong trong lĩnh vực sản xuất điện thủy triều tại Hàn Quốc Để xây dựng nhà máy từ năm 2004, hồ Sihwa-ho đã được cải tạo từ hồ nước ngọt thành hồ nước mặn thông qua dự án cải thiện chất lượng nước Theo thiết kế, nhà máy sẽ có công suất 254.000 KWh (với 10 tuabin phát điện) Khi hoàn thành, Sihwa-ho sẽ trở thành nhà máy điện thủy triều lớn nhất thế giới Với sản lượng điện ước tính mỗi năm là 550 triệu KW, nhà máy được kỳ vọng sẽ giúp Hàn Quốc tiết kiệm khoảng 39 tỷ won chi phí nhập khẩu nhiên liệu và giảm đáng kể lượng khí thải CO2 Việt Nam chúng ta có đường bờ biển rất dài nên cũng có nhiều tiềm năng sản xuất điện thủy triều

 Tác đô ̣ng của điê ̣n thủy triều

Sản xuất điện thuỷ triều có nhiều lợi thế, chẳng hạn giúp cải thiện giao thông (các đập chắn có thể làm cầu nối qua cửa sông) và không tạo ra khí thải nhà kính Tuy nhiên, một

số tác động về môi trường đã làm cho điện thủy triều trở nên ít hấp dẫn Trước hết là nó làm thay đổi thủy triều Việc xây dựng một đập chắn thủy triều tại cửa sông sẽ làm thay đổi mức thủy triều ở lưu vực cửa sông Sự thay đổi này khó có thể dự đoán, làm cho mức thủy triều tăng hoặc giảm Thủy triều thay đổi tác động rõ nét tới quá trình lắng đọng trầm tích và độ đục của nước tại lưu vực cửa sông Ngoài ra, hoạt động hoa tiêu và giải trí

có thể bị ảnh hưởng bởi độ sâu của biển thay đổi Độ sâu của biển thay đổi là do sự gia tăng trầm tích ở lưu vực cửa sông Mức thủy triều tăng có thể gây ngập lụt các bờ biển, tác động xấu tới chuỗi thức ăn biển Về tiềm năng, bất lợi lớn nhất của điện thủy triều là tác động của nó đối với động, thực vật sống trong vùng cửa sông Do số lượng đập thủy triều chưa nhiều nêu giới khoa học chưa hiểu rõ về tác động đầy đủ của chúng tới môi trường địa phương

b, Năng lươ ̣ng sóng biển (wave energy)

Sóng biển đươ ̣c hı̀nh thành do sự chuyển đô ̣ng của gió trên bề mă ̣t đa ̣i dương và nó chứa đựng mô ̣t nguồn năng lươ ̣ng khổng lồ Hiê ̣n nay con người đã có thể thu nhâ ̣n nguồn năng lươ ̣ng đó phu ̣c vu ̣ vào những mu ̣c đı́ch hữu ı́ch như : sản xuất điê ̣n năng, khử muối, bơm nước vào các hồ chứa tự nhiên Năng lươ ̣ng sóng biển là mô ̣t trong các da ̣ng năng lươ ̣ng có thể tái ta ̣o đươ ̣c Mă ̣c dù thường xuyên đươ ̣c sử du ̣ng lẫn nhưng năng lươ ̣ng

sóng biển hoàn toàn khác với dòng chảy ban ngày của năng lươ ̣ng thủy triều Mă ̣c dù đã đươ ̣c thử nghiê ̣m từ năm 1890 nhưng hiê ̣n nay viê ̣c phát năng lươ ̣ng sóng biển vẫn chưa trở thành mô ̣t công nghê ̣ mang tı́nh thương ma ̣i phổ biến rô ̣ng khắp

1.4.2.4 Năng lươ ̣ng gió

Dòng không khı́ có thể sử du ̣ng để làm cha ̣y các tuabin Chı́nh khả năng này là cơ sở để con người tı̀m cách biến đổi năng lươ ̣ng của gió thành các da ̣ng năng lươ ̣ng hữu ı́ch Hiê ̣n nay năng lươ ̣ng gió chủ yếu đươ ̣c biến đổi thành năng lươ ̣ng điê ̣n thông qua các tuabin gió Các hê ̣ thống tra ̣m phát năng lươ ̣ng gió cỡ lớn đươ ̣c nối thẳng vào lưới điê ̣n Bên

ca ̣nh đó những tuabin gió đơn lẻ có thể cung cấp nguồn điê ̣n cho mô ̣t vùng nhất đi ̣nh Với các đô ̣ng cơ sức gió (windmill) thı̀ năng lươ ̣ng gió đươ ̣c sử du ̣ng trực tiếp như là mô ̣t nguồn năng lươ ̣ng cơ khı́ cho hê ̣ thống bơm nước và nghiền ngũ cốc

Cấu ta ̣o của tuabin gió đươ ̣c mô tả ta ̣i hı̀nh 1.19

Hı̀nh 1.20: Cấu ta ̣o của tuabin gió

1 Blade: cánh tuabin

2 Rotor: bao gồm cánh và các tru ̣c

3 Pitch: bô ̣ phâ ̣n điều chı̉nh đô ̣ nghiêng

của cánh để đón gió

4 Brake: bô ̣ phanh, dừng rotor

5 Low-speed shaft: tru ̣c quay châ ̣m, quay

với tốc đô ̣ ban đầu khi gió tác đô ̣ng vào

cánh qua ̣t

6 Gearbox: hô ̣p bánh răng nối tru ̣c quay

nhanh và tru ̣c quay châ ̣m của Rotor

7 Generator: máy phát điê ̣n xoay chiều

8 Controller: điều khiển hoa ̣t đô ̣ng của hê ̣

thống theo tốc đô ̣ gió

9 Anemormeter: thiết bi ̣ đo tốc đô ̣ gió

10 Wind vane: xác đi ̣nh hướng gió

11 Nacelle: vỏ bảo vê ̣ tuabin

12 High-speed shaft: tru ̣c quay nhanh, làm quay máy phát điê ̣n

13 Yaw drive: điều chı̉nh hướng tuabin phù hơ ̣p với hướng gió

14 Yaw motor: đô ̣ng cơ làm quay Yaw driver

15 Tower: tháp tuabin gió

 Ảnh hưởng của năng lươ ̣ng gió tới môi trường

Năng lươ ̣ng gió rất dồi dào, có khả năng tái sinh, sa ̣ch, khi thay thế nguồn điê ̣n đươ ̣c ta ̣o

ra bởi các nguyên liê ̣u hóa tha ̣ch, năng lươ ̣ng gió sẽ làm giảm hiê ̣u ứng nhà kı́nh Ngoài

ra năng lươ ̣ng gió không sử du ̣ng nguyên liê ̣u cho viê ̣c vâ ̣n hành liên tu ̣c Viê ̣c vâ ̣n hành không ta ̣o ra các loa ̣i khı́ gây ô nhiễm môi trường như: CO2, SO2, khı́ thủy ngân, chất phóng xa ̣…Chı́nh vı̀ vâ ̣y, năng lươ ̣ng gió đươ ̣c các nhà khoa ho ̣c đánh giá là thân thiê ̣n với môi trường hơn nhiều nguồn năng lươ ̣ng khác Nhươ ̣c điểm cơ bản của năng lươ ̣ng gió chı́nh là sự nguy hiểm của tuabin gió đến sự sống của các loài chim Tuy nhiên, những điều tra và nghiên cứu đã chı̉ ra rằng số lươ ̣ng chim bi ̣ chết bởi tuabin gió nhỏ hơn rất nhiều so với số lươ ̣ng chim bi ̣ chết do các hoa ̣t đô ̣ng của con người như giao thông, săn bắt, đường dây điê ̣n, và đă ̣c biê ̣t do viê ̣c sử du ̣ng các nguồn năng lươ ̣ng không sa ̣ch

gây ô nhiễm môi trường

 Tı̀nh hı̀nh sử du ̣ng năng lươ ̣ng gió trên thế giới và ta ̣i Viê ̣t Nam

Từ những ưu điểm của năng lươ ̣ng gió, rất nhiều quốc gia trên thế giới đã có chiến lươ ̣c để phát triển nguồn năng lươ ̣ng này Đứng đầu về sản xuất điện gió ở châu Âu hiện nay là Đức (đất nước sản xuất 1/3 năng lươ ̣ng gió trên toàn thế giới), Tây Ban Nha và Đan Mạch Mỗi năm, người ta lại cho xây dựng thêm khoảng 30% số nhà máy điện gió mới đem lại sản lượng 15 tỷ kWh Hiện Đan Mạch là nước có nhà máy điện gió ven bờ biển lớn nhất thế giới Hà Lan cũng có trang trại gió lớn, chạy dài 5 km ven biển Tổ chức đa

quốc gia AMEC và Năng lượng Anh tới đây sẽ lắp 300 tuabin gió trên các bãi hoang và đầm lầy của mũi đảo phía bắc Hebrit Scotland Với vốn đầu tư 500 triệu bảng Anh, dự tính đây sẽ là nhà máy điện gió lớn nhất châu Âu, cho khoảng 1% tổng nhu cầu điện của Anh Người ta cũng lắp đặt tuabin từ suốt phía Tây Ireland đến biển Baltic Nước Mỹ đã

có một số trạm gió đầu tiên tại Bắc Dakota Theo Bô ̣ Năng lươ ̣ng Mỹ, chı̉ cần phủ tuabin trên 6% diê ̣n tı́ch nước Mỹ sẽ đáp ứng đủ nhu cầu năng lươ ̣ng của toàn nước Mỹ

Viê ̣t Nam nằm trong khu vực Đông Nam Á, giáp biển Đông với hơn 3000km bờ biển, có chế độ gió mùa quanh năm Lãnh thổ Viê ̣t Nam đươ ̣c bao phủ chủ yếu bởi đồi núi và những cánh rừng nhiê ̣t đới, tốc đô ̣ gió ta ̣i mỗi nơi đều khác nhau, vı́ du ̣:

- Vùng Tây Bắc (Lai Châu, Điê ̣n Biên, Sơn La): tốc đô ̣ gió trong khoảng 0,5-1,9m/s

- Vùng núi phı́a Bắc (Cao Bằng, La ̣ng Sơn , Sapa) có tốc đô ̣ gió cao hơn, khoảng 1,5-3,1 m/s, ma ̣nh nhất là 40m/s

- Vùng ven biển từ Móng Cái đến Hòn Gai, Phú Liên, Thanh Hóa, Vinh, Đồng Hới: tốc đô ̣ gió khoảng 3.5 m/s, ma ̣nh nhất là 35 m/s

- Vùng ven biển Nha Trang tới Ra ̣ch Giá: tốc đô ̣ gió khoảng 2,4 – 6,1 m/s, ma ̣nh nhất là 30m/s

Những yếu tố trên đây đã chứng tỏ Viê ̣t Nam có mô ̣t điều kiê ̣n hết sức thuâ ̣n lơ ̣i trong viê ̣c khai thác và sử du ̣ng năng lươ ̣ng gió Từ năm 1997, mô ̣t dự án hơ ̣p tác với Đan

Ma ̣ch với số vốn 25 triê ̣u đôla nhằm nghiên cứu sản xuất điê ̣n từ gió ta ̣i Viê ̣t Nam với tổng công suất dự kiến là 25MW đã ra đời, đi ̣a điểm đươ ̣c cho ̣n là bờ biển bán đảo Phương Mai, thành phố Quy Nhơn và mô ̣t phần huyê ̣n Phù Cát, Bı̀nh Đi ̣nh Theo mô ̣t nghiên cứu gần đây của Đa ̣i ho ̣c Bách khoa Hồ Chı́ Minh, nếu đă ̣t 10 tuabin gió cha ̣y do ̣c bờ biển xã đảo Tha ̣ch Anh, huyê ̣n Cần Giờ, thành phố Hồ Chı́ Minh có thể thu đươ ̣c 2,3

Hı̀nh 1.21: Mô ̣t hê ̣ thống tuabin gió hiê ̣n đa ̣i ngoài khơi

triê ̣u kWh mỗi năm Vừa qua, nhà máy Phong điện Phương Mai 3 được khởi công xây dựng trong Khu kinh tế Nhơn Hội, thuộc địa bàn 2 xã Cát Chánh và Cát Tiến nằm trên địa bàn bán đảo Phương Mai, huyện Phù Cát, tỉnh Bình Định Đây là nhà máy phong điện đầu tiên tại Bình Định do Công ty cổ phần Phong điện Miền Trung - CENWINDCO làm chủ đầu tư, theo quyết định phê duyệt qui hoạch của Chính phủ với tổng diện tích mặt bằng 140 ha và tổng vốn đầu tư 35,7 triệu USD Đây cũng là dự án sản xuất điện sạch từ năng lượng gió có công suất lớn (21 MW) đầu tiên ở Việt Nam gồm: 14 tua- bin FL-MD77/1500 kW, 14 máy biến áp: 0,69/22 kV của các công ty thiết bị kỹ thuật hiện đại hàng đầu thế giới về năng lượng gió như Đức, Đan Mạch cung cấp Với công suất này, nhà máy Phong điện Phương Mai 3 sẽ cung cấp cho lưới điện quốc gia trên địa bàn Bình Định sản lượng điện 55 triệu kWh/năm Đây là tín hiệu vui không những cho Bình Định

mà còn là cú hích cho các địa phương cả nước có điều kiện phát triển, khai thác nguồn năng lượng gió của mình

1.4.2.5 Nhiên liê ̣u sinh ho ̣c

Nhiên liê ̣u sinh ho ̣c (biofuel) là các loa ̣i nhiên liê ̣u thể rắn, lỏng hoă ̣c khı́ có nguồn gốc từ sự phân hủy các nguyên liê ̣u sinh ho ̣c trong thời gian ngắn, khác với nhiên liê ̣u hóa tha ̣ch có nguồn gốc từ sự phân hủy nguyên liê ̣u sinh ho ̣c trong thời gian rất lâu Về lý thuyết, nhiên liê ̣u sinh ho ̣c có thể đươ ̣c ta ̣o ra từ bất kỳ nguồn cacbon nào, tuy nhiên chủ yếu là từ thực vâ ̣t quang hơ ̣p Nhiều loa ̣i thực vâ ̣t và nguyên liê ̣u có nguồn gốc thực vâ ̣t đươ ̣c sử

du ̣ng để ta ̣o ra nhiên liê ̣u sinh ho ̣c Nhiên liê ̣u sinh ho ̣c đươ ̣c sử du ̣ng chủ yếu để cung cấp năng lươ ̣ng cho các xe cô ̣ và viê ̣c nấu bằng lò Ngành công nghiê ̣p nhiên liê ̣u sinh ho ̣c đươ ̣c phát triển ta ̣i châu Âu, châu Á và châu Mỹ

a, Biomass-Nguồn năng lươ ̣ng từ thực vâ ̣t và đô ̣ng vâ ̣t

Biomass là thuâ ̣t ngữ dùng để chı̉ các nguyên vâ ̣t liê ̣u hữu cơ có nguồn gốc từ đô ̣ng thực

vâ ̣t, vı́ du ̣: gỗ, phân bón, rác thực vâ ̣t… Biomass chứa đựng nguồn năng lươ ̣ng đươ ̣c lưu giữ từ mă ̣t trời Các loài thực vâ ̣t hấp thu năng lươ ̣ng mă ̣t trời thông qua quá trı̀nh quang

hơ ̣p Nguồn năng lươ ̣ng hóa ho ̣c trong thực vâ ̣t la ̣i đươ ̣c chuyển vào cơ thể của các đô ̣ng

vâ ̣t và con người Biomass là nguồn năng lươ ̣ng có khả năng tái ta ̣o dựa trên chu trı̀nh cacbon, không giống như các nguồn năng lươ ̣ng tự nhiên khác như dầu mỏ, than đá và nhiên liê ̣u ha ̣t nhân Khi đươ ̣c đốt nóng, năng lươ ̣ng hóa ho ̣c trong Biomass sẽ đươ ̣c giải phóng dưới da ̣ng nhiê ̣t năng Ngoài ra Biomass còn có thể đươ ̣c chuyển hóa thành các

da ̣ng năng lươ ̣ng hữu ı́ch khác như khı́ mêtal-thành phần cơ bản của khı́ tự nhiên (còn

đươ ̣c go ̣i là biogas), ethanol và dầu diesel sinh ho ̣c phu ̣c vu ̣ cho các phương tiê ̣n giao thông

b, Các da ̣ng nhiên liê ̣u sinh ho ̣c

Ngành công nghiê ̣p nhiên liê ̣u sinh ho ̣c đã có sự phát triển ma ̣nh mẽ so những ưu điểm của nó Rất nhiều da ̣ng nhiên liê ̣u sinh ho ̣c đã đươ ̣c ta ̣o ra, phu ̣c vu ̣ hữu ı́ch trong đời sống sinh hoa ̣t của con người cũng như trong sản xuất

 Nhiên liê ̣u sinh ho ̣c thế hê ̣ thứ nhất: bao gồm

- dầu thực vâ ̣t (vegetable oil)

- dầu diesel sinh ho ̣c (bio-diesel)

- cồn sinh ho ̣c (bio-alcohol)

- biogas

- nhiên liê ̣u sinh ho ̣c thể rắn như: gỗ, chất thải gia đı̀nh, than củi

 Nhiên liê ̣u sinh ho ̣c thế hê ̣ thứ hai:

Quá trı̀nh sản xuất nhiên liê ̣u sinh ho ̣c thế hê ̣ thứ 2 sử du ̣ng các loa ̣i cây trồng không phải là thực phẩm, bao gồm các nhiên liê ̣u sinh ho ̣c xenlulo Mô ̣t số sản phẩm điển hı̀nh đươ ̣c

ta ̣o ra: khı́ hidro sinh ho ̣c (bio-hydrogen), bio-methanol, bio-hydrogen diesel, cồn tổng

hơ ̣p,…

 Nhiên liê ̣u sinh ho ̣c thế hê ̣ thứ 3: nhiên liê ̣u từ tảo sinh ho ̣c (algal fuel)

 Nhiên liê ̣u sinh ho ̣c thế hê ̣ thứ 4:

Đă ̣c điểm nổi bâ ̣t của nhiên liê ̣u sinh ho ̣c thế hê ̣ thứ 4 dựa trên sự chuyển đổi dầu thực vâ ̣t và dầu diesel sinh ho ̣c thành dầu lửa

c, Tı̀nh hı̀nh sản xuất và sử du ̣ng nhiên liê ̣u sinh ho ̣c trên thế giới

Nhâ ̣n thức đươ ̣c tầm quan tro ̣ng của viê ̣c sử du ̣ng năng lươ ̣ng sinh ho ̣c, mô ̣t số tổ chức quốc tế như Cơ quan năng lươ ̣ng quốc tế về nhiên liê ̣u sinh ho ̣c (International Energy Agency Bio-energy) đươ ̣c thành lâ ̣p năm 1978, với mu ̣c tiêu tăng cường hơ ̣p tác và chia sẻ thông tin giữa các quốc gia có các chương trı̀nh nghiên cứu, phát triển và sử du ̣ng năng lươ ̣ng sinh ho ̣c Diễn đàn nhiên liê ̣u sinh ho ̣c quốc tế (International Biofuel Forum) đươ ̣c xây dựng bởi Brazil, Trung Quốc, Ấn Đô ̣, Nam Phi, Mỹ và liên minh Châu Âu Hiê ̣n nay các quốc gia dẫn đầu thế giới trong viê ̣c phát triển và sử du ̣ng nhiên liê ̣u sinh ho ̣c là Brazil, Mỹ, Pháp, Thu ̣y Điển và Công hòa liên bang Đức

Ta ̣i các nước đang phát triển, ngành công nghiê ̣p nhiên liê ̣u sinh ho ̣c cũng đang đươ ̣c xây dựng và phát triển Rất nhiều quốc gia đang phát triển có nguồn nguyên liê ̣u sinh ho ̣c rất

phong phú Điều này thực sự có giá tri ̣ khi nhu cầu về nguyên liê ̣u, nhiên liê ̣u sinh ho ̣c tăng cao Mô ̣t vài quốc gia như Trung Quốc và Ấn Đô ̣ đang phát triển đồng thời hai loa ̣i: bio-ethanol và bio-diesel Trung Quốc là mô ̣t trong những nhà sản xuất ethanol lớn, cũng

đă ̣t mu ̣c tiêu đến năm 2010 sẽ hơ ̣p nhất 15% ethanol sinh ho ̣c thành nhiên liê ̣u giao thông Nguyên liê ̣u sinh ho ̣c là nguồn nhiên liê ̣u chı́nh cho sưởi ấm và nấu ăn của đa số người dân nông thôn ta ̣i các nước đang phát triển Tuy nhiên viê ̣c sử du ̣ng nguyên liê ̣u sinh ho ̣c cho nấu ăn trong nhà là mô ̣t nguyên nhân dẫn đến những vấn đề về sức khỏe và tı̀nh tra ̣ng ô nhiễm môi trường

1.4.2.6 Năng lươ ̣ng đi ̣a nhiê ̣t

a, Năng lươ ̣ng đi ̣a nhiê ̣t là gı̀

Năng lươ ̣ng đi ̣a nhiê ̣t là những năng lươ ̣ng đươ ̣c ta ̣o ra bởi hơi nóng bên dưới bề mă ̣t Trái đất, thông thường ở đô ̣ sâu vài km so với vỏ Trái đất Chúng ta có thể sử du ̣ng hơi nóng, nguồn nước nóng bên trong lòng đất để sưởi ấm các tòa nhà hoă ̣c ta ̣o ra dòng điê ̣n Theo

Cơ quan năng lươ ̣ng Quốc tế (IEA), đây là mô ̣t da ̣ng năng lươ ̣ng có thể tái ta ̣o đươ ̣c Thông thường các nguồn năng lươ ̣ng đi ̣a nhiê ̣t thường nằm rất sâu dưới lòng đất và không có những dấu hiê ̣u rõ ràng để phát hiê ̣n ra chúng Tuy nhiên nguồn năng lươ ̣ng này xuất hiê ̣n trên bề mă ̣t trái đất theo mô ̣t số con đường sau:

 núi lửa, miê ̣ng núi lửa

 suối nước nóng

 ma ̣ch nước phun

b, Các hı̀nh thức khai thác, sử du ̣ng năng lươ ̣ng đi ̣a nhiê ̣t

Có 3 hı̀nh thức cơ bản trong khai thác, sử du ̣ng nguồn năng lươ ̣ng đi ̣a nhiê ̣t:

 Sử du ̣ng trực tiếp

Đây là hı̀nh thức sử du ̣ng nguồn nước nóng từ các con suối hoă ̣c từ các hồ chứa gần bề

mă ̣t trái đất Hı̀nh thức này đã đươ ̣c ứng du ̣ng từ rất lâu để nấu nướng, sưởi ấm hàng này Hiê ̣n nay rất nhiều suối nước nóng vẫn đươ ̣c sử du ̣ng, nhiều người dân tin rằng nguồn nước giàu chất khoáng này có khả năng chữa khỏi bê ̣nh tâ ̣t Mô ̣t ứng du ̣ng phổ biến khác là sưởi ấm các tòa nhà thông qua các hê ̣ thống sưởi ấm khu vực (district heating system) Nguồn nước nóng gần bề mă ̣t trái đất có thể đươ ̣c dẫn thẳng vào các tòa nhà để sưởi ấm Ngoài ra nguồn nhiê ̣t trái đất có thể sử du ̣ng trực tiếp để trồng tro ̣t, sấy khô hoa quả, lương thực…

 Các thiết bi ̣ năng lươ ̣ng đi ̣a nhiê ̣t

Các thiết bi ̣ năng lươ ̣ng đi ̣a nhiê ̣t sử du ̣ng nguồn hơi nước nóng ở nhiê ̣t đô ̣ cao (300-700

oF), đươ ̣c lấy từ các lỗ khoan dưới lòng đất Ba da ̣ng chı́nh của thiết bi ̣ nhiê ̣t năng lươ ̣ng:

- Thiết bi ̣ hơi khô (dry steam plant): sử du ̣ng nguồn hơi nước đươ ̣c dẫn trực tiếp từ

các hồ chứa năng lươ ̣ng nhiê ̣t để quay tuabin máy phát điê ̣n

- Thiết bi ̣ hơi phu ̣t (flash steam plant) : sử du ̣ng nguồn nước nóng áp suất lớn trong

lòng đất, biến đổi chúng thành hơi nước để làm quay tuabin máy phát điê ̣n Khi hơi nước la ̣nh đi sẽ đươ ̣c ngưng tu ̣ thành nước và đươ ̣c bơm trở la ̣i lòng đất để sử

du ̣ng la ̣i Hầu hết các thiết bi ̣ năng lươ ̣ng đều ở da ̣ng này

- Thiết bi ̣ hơi lưỡng phân (binary power plant): vâ ̣n chuyển nguồn nhiê ̣t từ nước

nóng đến các chất lỏng khác Nguồn nhiê ̣t này sẽ khiến chất lỏng ta ̣o ra hơi nước, làm quay tuabin máy phát điê ̣n

 Bơm nhiê ̣t (Geothermal heat pump)

Trong khi nhiê ̣t đô ̣ trên mă ̣t đất có sự biến đổi lớn trong các ngày, các mùa thı̀ ở đô ̣ cao

10 feet (khoảng 3m) so với bề mă ̣t bề mă ̣t trái đất, nhiê ̣t đô ̣ la ̣i đươ ̣c giữ tương đối ổn

đi ̣nh (khoảng 50-60oF) Ở hầu hết các khu vực, điều này có nghı̃a là nhiê ̣t đô ̣ của đất luôn ấm hơn nhiê ̣t đô ̣ của không khı́ vào mùa đông và mát hơn vào mùa hè Hê ̣ thống bơm nhiê ̣t sử du ̣ng phần nhiê ̣t đô ̣ ổn đi ̣nh của Trái đất để sưởi ấm hoă ̣c làm mát các tòa nhà Nó truyền nhiê ̣t đô ̣ từ mă ̣t đất (hoă ̣c nước) vào các tòa nhà trong mùa đông và làm ngươ ̣c

la ̣i trong mùa hè Theo Cơ quan bảo vê ̣ môi trường Mỹ (EPA) bơm nhiê ̣t là mô ̣t hê ̣ thống sử du ̣ng năng lươ ̣ng hiê ̣u quả, thân thiê ̣n với môi trường, giá thành thấp trong viê ̣c điều khiển nhiê ̣t đô ̣ Mă ̣c dù hiê ̣n nay hầu hết các hô ̣ gia đı̀nh vẫn sử du ̣ng điều hòa nhiê ̣t đô ̣ nhưng với những ưu điểm vươ ̣t trô ̣i của mı̀nh, bơm nhiê ̣t năng lươ ̣ng sẽ trở nên phổ biến trong thời gian tới

c, Ảnh hưởng của năng lươ ̣ng đi ̣a nhiê ̣t tới môi trường

Năng lượng địa nhiệt được coi là nguồn năng lượng tái tạo và năng lượng “xanh”, tuy nhiên cũng có một vài tác động môi trường phải được xem xét và thường được giảm nhẹ: phát thải các khí độc hại, ô nhiễm tiếng ồn, việc sử dụng và chất lượng của nước, sử dụng đất và sự tác động tới hiện tượng tự nhiên, động vật hoang dã và thực vật

 Phát thải

Điều này thường xảy ra với các tháp làm mát của nhà máy điện, tỏa ra hơi nước chứ không phải là khói Các khí có thể tỏa ra, tùy thuộc vào loại bể ngầm, là cácbon điôxít,

sunfua điôxít, nitơ ôxít, hyđrô sunfua cùng với các loại bụi So sánh khối lượng phát thải kg/MWh từ nhà máy nhiệt điện than với nhà máy điện địa nhiệt cho thấy kết quả như sau: cácbon điôxít: 994 (nhiệt điện than) và 40 (điện địa nhiệt), sunfua điôxít: 4,71 và 0,16; nitơ ôxít: 1,95 và 0; hyđrô sunfua: 0 và 0,08; và bụi 1,01 và 0 Hyđrô sunfua thường được

xử lý tại các nhà máy điện địa nhiệt để chuyển thành lưu huỳnh Trong khi đó lượng phát thải từ các nhà máy điện đốt dầu và khí tự nhiên tương ứng là 814 kg/MWh và 550 kg/MWh Các nhà máy điện lưỡng phân và các dự án sử dụng trực tiếp thường không gây

ra bất kỳ chất ô nhiễm nào, vì nước được bơm trở lại vào lòng đất sau khi sử dụng, không tiếp xúc với khí quyển

 Tiếng ồn

Đa phần tiếng ồn phát ra từ nhà máy điện hoặc tại nơi sử dụng trực tiếp là khi đang khoan giếng, thường được nghỉ vào ban đêm Tiếng ồn từ nhà máy điện không được coi là một vấn đề đáng quan ngại vì tiếng ồn rất thấp Phần lớn tiếng ồn phát ra từ quạt làm mát và tuabin đang chạy

 Sử du ̣ng nước

Các nhà máy địa nhiệt sử dụng khoảng 20 lít nước ngọt/MWh, trong khi các nhà máy lưỡng phân được làm nguội bằng không khí lại không sử dụng nước ngọt, còn nhà máy nhiệt điện than sử dụng 1.370 lít/MWh So với nhà máy nhiệt điện than thì nhà máy nhiệt điện dầu sử dụng nước ít hơn khoảng 15% còn nhà máy điện hạt lại sử dụng nhiều hơn khoảng 25% Sự thay đổi duy nhất trong chất lỏng trong suốt quá trình sử dụng là nó được làm mát và chất lỏng thường được quay trở lại về chính tầng nước ngầm đó, vì vậy

nó không hòa lẫn với nước ngầm nông Tại nhà máy The Geysers ở Bắc California, mỗi ngày có 42 triệu lít nước thải đã qua xử lý từ Santa Rosa được bơm trở lại về bể chứa đi ̣a nhiệt, nhờ đó giảm thiểu sự ô nhiễm nước bề mặt trong cô ̣ng đồng và tăng sản lượng của

mỏ địa nhiệt Một dự án tương tự cung cấp nước thải từ vùng Hồ Clear nằm về phía

Đông Bắc của Geysers, các dự án này đã nâng công suất của mỏ lên trên 100 MW

 Sử du ̣ng đất

Các nhà máy điện địa nhiệt được thiết kế hài hòa cảnh vật và thường được đặt gần các khu vực giải trí, ít tác động lên đất đai và cảnh quan Các nhà máy này thường bao gồm những môđun nhỏ, dưới 100 MW, so với các nhà máy điện than hoặc hạt nhân cỡ khoảng 1.000 MW Điển hình, một nhà máy điện địa nhiệt sử dụng 404 m2 đất/GWh trong khi đó một nhà máy nhiệt điện than phải cần tới 3.632 m2/GWh, còn các trại gió cần tới 1.335

m2/GWh Hiện tượng lún sụt và động đất là hai vấn đề trong sử dụng đất phải được xem xét khi rút chất lỏng từ lòng đất Các hiện tượng này thường được giảm nhẹ bằng cách bơm lượng chất lỏng đã khai thác trở lại vào chính bể chứa đó Các dự án sử dụng trực tiếp không gặp phải những vấn đề rắc rối trên, vì lượng chất lỏng sử dụng là nhỏ và giếng

và các đường ống thường được đi ngầm Ngoài ra, khai thác các nguồn địa nhiệt không cần đến công tác đào mỏ, chế biến và vận chuyển như đối với việc phát điện từ các nguồn nhiên liệu hoá thạch và hạt nhân

 Tác đô ̣ng đến các hiê ̣n tươ ̣ng tự nhiên, đô ̣ng vâ ̣t hoang dã và thực vâ ̣t

Các nhà máy thường không được phép xây dựng gần các mạch nước phun, lỗ phun khí và suối nước nóng bởi vì khai thác chất lỏng để chạy tuabin có thể tác động tới các hiện tượng tự nhiên liên quan đến nhiệt này Hầu hết các nhà máy được đặt tại những khu vực không có những biểu hiện tự nhiên trên bề mặt Nếu các nhà máy được đặt gần nơi có các hiện tượng tự nhiên, thì độ sâu hút chất lỏng phải được dự kiến lấy từ một bể chứa khác

để không gây bất kỳ tác động nào Các nhà thiết kế và những người vận hành đặc biệt nhạy cảm với việc bảo tồn các biểu hiện tự nhiên được coi là thiêng liêng đối với người dân bản xứ Bất kỳ vị trí nào được xem xét để đặt nhà máy điện địa nhiệt phải được cân nhắc và xem xét tác động đến động vật hoang dã và thực vật, nếu tác động này là đáng kể thì phải có kế hoạch giảm nhẹ Các dự án sử dụng trực tiếp thường nhỏ và do đó không gây tác động đáng kể đến các đặc điểm tự nhiên Tóm lại, sử dụng năng lượng địa nhiệt

là đáng tin cậy; có thể tái tạo; phát thải vào không khí ở mức tối thiểu và bù đắp lại lượng phát thải cao vào không khí của các nhà máy đốt nhiên liệu hoá thạch; tác động môi trường ở mức tối thiểu; không có quá trình cháy và là nguồn nhiên liệu nội địa

 Tiết kiê ̣m năng lươ ̣ng

Hiển nhiên sử dụng năng lượng địa nhiệt có thể thay thế cho việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch và ngăn ngừa phát thải khí nhà kính Một số nhà máy điện địa nhiệt cũng phát thải một số chất ô nhiễm khác nhau, dù chỉ ở mức hạn chế nhưng lượng phát thải này được giảm tới gần bằng 0 khi sử dụng phương pháp bơm khí trở lại, thậm chí còn được triệt tiêu trong trường hợp lắp đặt nhà máy lưỡng phân để sản xuất điện Vì hầu hết các dự án

sử dụng trực tiếp chỉ sử dụng nước nóng, chất lỏng dùng rồi được bơm trở lại, thì về cơ bản đã loại bỏ được những ô nhiễm trên

d, Sư ̣ phát triển của năng lươ ̣ng đi ̣a nhiê ̣t trên thế giới

Từ nhiều thế kỷ nay, năng lượng địa nhiệt đã cung cấp nhiệt và điện cho nhân loại Hệ thống cung cấp nước nóng công cộng đầu tiên trên thế giới khởi đầu tại Chaudes - Aigues (trung tâm nước Pháp) vào thế kỷ 14 và cho đến nay vẫn hoạt động mạnh Dự án cung cấp nước nóng công cộng lâu đời nhất (hiện vẫn hoạt động) ở Mỹ nằm ở Warm Springs Avenue, thành phố Boise, bang Idaho, đi vào vận hành từ năm 1892 và hiện đang cung cấp nhiệt sưởi cho 450 hộ gia đình Ngày nay, đã có hàng ngàn MW năng lượng địa nhiệt được lắp đặt và nhiều quốc gia đang tìm đến nguồn năng lượng này để bổ sung cho các nguồn năng lượng truyền thống (bảng 1.3, 1.4)

Sử dụng Công suất

lắp đặt (MW)

Mức sử dụng năng lượng hằng năm (GWh/năm)

Hệ số công suất

Số quốc gia gửi báo cáo

 Sản xuất điện từ năng lươ ̣ng đi ̣a nhiê ̣t

Tới đầu thế kỷ 20, năng lượng địa nhiệt mới được sử dụng lần đầu tiên để sản xuất điện Ứng dụng đầu tiên của năng lượng địa nhiệt để sản xuất điện là ở Italia với nhà máy điện thương mại đầu tiên (250 kW) đi vào hoạt động năm 1913 tại Larderello Sau Italia, New Zealand có nhà máy điện địa nhiệt ở Wairakei năm 1958, Mexico với nhà máy điện thực nghiệm ở Pathe năm 1959 và Mỹ với nhà máy thương mại đầu tiên tại The Geysers năm

1960 Nhật Bản tiếp theo sau với nhà máy tại Matsukawa công suất 23 MW, năm 1966 Tất cả các nhà máy thời kỳ đầu này đều sử dụng hơi trực tiếp từ lòng đất (mỏ hơi khô), ngoại trừ New Zealand, nước đầu tiên sử dụng hơi phụt hoặc hơi đã tách để làm quay

Bảng 1.3: Tổng lươ ̣ng sử du ̣ng năng lươ ̣ng đi ̣a nhiê ̣t năm 2005

(Nguồn: Số liê ̣u từ Đại hội Địa nhiệt Thế giới năm 2005-WGC2005)

Bảng 1.4: Tóm tắt lượng sử dụng năng lượng địa nhiệt theo khu vực năm 2005

(Nguồn: Số liê ̣u từ Đại hội Địa nhiệt Thế giới năm 2005-WGC2005)

tuabin Liên Xô cũ đã sản xuất điện từ nhà máy điện lưỡng phân đích thực đầu tiên công suất 680 kW, bằng cách sử dụng nước ở 81o C tại Paratunka trên bán đảo Kamchatka – nhiệt độ thấp nhất trên thế giới để sản xuất điện từ năng lượng địa nhiệt Aixơlen sản xuất điện đầu tiên tại Namafjall (phía Bắc Aixơlen) từ một tuabin không ngưng tụ công suất 3

MW Tiếp sau đó là các nhà máy ở El Salvador, Trung Quốc, Inđônêxia, Kenya, Thổ Nhĩ

Kỳ, Philippin, Bồ Đào Nha (quần đảo Azores), Hy Lạp và Nicaragua vào những năm

1980 và 1990 Sau đó còn có thêm các nhà máy được lắp đặt ở Thái Lan, Argentina, Đài Loan, Ôxtrâylia, Costa Rica, Áo, Guatemala, Ethiopia, muộn nhất là Đức và Papua New Guinea

Hiê ̣n nay, điện năng được sản xuất từ năng lượng địa nhiệt ở 27 quốc gia, tuy nhiên, Hy Lạp, Đài Loan và Áchentina đã đóng cửa các nhà máy của họ vì các lý do môi trường và kinh tế Từ năm 2000, công suất lắp đặt trên thế giới đã tăng gần 1.000 MW Cũng từ năm 2000, đã lắp đặt thêm các nhà máy ở Costa Rica, Pháp (đảo Guadeloupe ở vùng Caribê), Aixơlen, Inđônêxia, Kenya, Mêhicô và Philippin Năm 2004, Đức đã lắp đặt một nhà máy lưỡng phân công suất 210 kW tại Neustadt Glewe và Papua New Guinea lắp đặt một nhà máy công suất 6 MW để sản xuất điện cho một mỏ ở xa Nga đã hoàn thành một nhà máy mới công xuất 50 MW ở Kamchatka Từ năm 1995, công suất vận hành ở Mỹ

đã tăng nhờ việc hoàn thành hai đường ống nước bơm trở lại nước thải đã qua xử lý tại The Geysers

Với mục tiêu phục hồi sản xuất, Dự án Tái chế Nước thải Đông Nam Geysers hiện đang bơm trở lại 340 l/s nước thải đã qua xử lý qua một đường ống dài 48 km từ hồ Clear, nhờ

Hı̀nh 1.21: Mô ̣t trong các thiết bi ̣ năng lươ ̣ng đi ̣a nhiê ̣t ta ̣i The Geysers

San Francisco, California, Mỹ

đó bổ sung thêm 77 MW Đường ống thứ hai, dài 66 km từ Santa Rosa đi vào hoạt động năm 2004, bơm trở lại 480 l/s, theo dự kiến sẽ bổ sung thêm 100 MW nữa cho công suất của The Geysers

Bảng 1.5 liệt kê các nước dẫn đầu về sản xuất điện từ năng lươ ̣ng đi ̣a nhiê ̣t Một trong những khía cạnh có ý nghĩa hơn của việc phát triển điện địa nhiệt là tỉ lệ đóng góp của nó trong cân bằng công suất và sản lượng của quốc gia và lãnh thổ Các quốc gia và lãnh thổ được nêu trong bảng 1.5 dẫn đầu về tỉ lệ đóng góp này với hơn 5% điện năng cung cấp từ nguồn năng lượng địa nhiệt (theo dữ liệu sơ bộ từ WGC2005)

Quốc gia Công suất

lắp đặt (MW)

Công suất vận hành (MW)

Sản lượng điện hằng năm

Hệ số công suất vận hành

Số tổ máy vận hành

Bảng 1.5: Các quốc gia dẫn đầu về sản xuất điê ̣n từ năng lươ ̣ng đi ̣a nhiê ̣t

(Nguồn: Số liê ̣u từ Đại hội Địa nhiệt Thế giới năm 2005-WGC2005)

(Phân bổ công suất lắp đặt trên toàn thế giới: hơi khô 29%, dòng xả đơn 37%,

dòng xả đôi 25%, lưỡng phân/chu trình hỗn hợp/hybrid 8% và áp lực ngược 1%)

 Sử du ̣ng năng lươ ̣ng đi ̣a nhiê ̣t trực tiếp

Khó có thể xác định chı́nh xác lượng sử dụng năng lượng địa nhịêt trực tiếp trên thế giới

vì có nhiều cách khác nhau để sử dụng năng lượng này và nhiều khi mức sử dụng lại thấp

và nằm ở những vùng xa xôi Do đó, chỉ có thể ước đoán công suất và mức sử dụng năng lượng này Điều này đặc biệt đúng với nước khoáng nóng dùng cho các bể bơi, tắm và thủy lý học

Một thay đổi lớn từ năm 2000 đến nay là sự gia tăng mạnh mẽ việc lắp đặt máy bơm nhiệt Công suất tăng 198% (tăng trưởng hằng năm 24%) và trong giai đoạn 5 năm tới năm 2005 tăng 272% (tăng trưởng hằng năm 30%) Tại thời điểm năm 2005, đây là phần công suất lắp đặt lớn nhất (56,5%) và sử dụng năng lượng hằng năm (33,2%) Số lượng các tổ máy đã được lắp đặt trên thực tế khoảng 1.700.000 tại 33 quốc gia, hầu hết là ở

Mỹ, châu Âu; tuy nhiên các dữ liệu này là không đầy đủ Số lượng qui đổi các tổ máy công suất 12 kWt (quy mô trung bình) đã được lắp đặt là xấp xỉ 1.300.000 Số giờ vận hành nhiệt đầy tải qui đổi mỗi năm thay đổi từ 1.200 ở Mỹ tới trên 6.000 ở Thụy Điển và Phần Lan, số giờ đầy tải trung bình trên toàn thế giới là 2.200 giờ/năm Về đóng góp của việc sử dụng trực tiếp địa nhiệt trong cân bằng năng lượng quốc gia có hai quốc gia nổi bật là Aixơlen và Thổ Nhĩ Kỳ Ở Aixơlen, địa nhiệt cung cấp tới 86% nhu cầu sưởi ấm trong nước, điều này rất quan trọng vì sưởi ấm đòi hỏi gần như quanh năm; sử dụng năng lượng địa nhiệt tiết kiệm được khoảng 100 triệu đôla về nhập khẩu dầu 5 năm qua, Thổ Nhĩ Kỳ đã tăng công suất đặt từ 820 MWt lên 1.495 MWt, hầu hết là cho các hệ thống cung cấp nước nóng công cộng Hệ thống này cung cấp nước nóng cho 103.000 căn hộ qui đổi Theo dự báo của Thổ Nhĩ Kỳ, tới năm 2010, công suất sẽ là 3.500 MWt, sưởi ấm cho 500.000 căn hộ (tương đương 30% số căn hộ của quốc gia này)

1.4.2.7 Năng lươ ̣ng ha ̣t nhân

Năng lươ ̣ng ha ̣t nhân là năng lươ ̣ng đươ ̣c giải phóng khi phân rã hoă ̣c hơ ̣p nhất các ha ̣t nhân của nguyên tử Khi chuỗi phản ứng ha ̣t nhân xảy ra, nó sẽ giải phóng mô ̣t lươ ̣ng rất lớn nhiê ̣t năng, đun nóng nước ta ̣o hơi nước có thể làm quay tuabin khı́ sản xuất ra điê ̣n năng

Bảng 1.6: Những đóng góp năng lươ ̣ng đi ̣a nhiê ̣t quốc gia hoă ̣c lãnh thổ

(Nguồn: Số liê ̣u từ Đại hội Địa nhiệt Thế giới năm 2005-WGC2005)

Công nghiệp điện hạt nhân trên thế giới đã có lịch sử phát triển hơn 50 năm, trải qua các thời kỳ thăng trầm khác nhau Trong những năm cuối thập kỷ 70 điện hạt nhân trên thế giới đã có sự phát triển rực rõ nhất, tăng trưởng nhanh Tuy nhiên cũng vấp phải những thử thách to lớn, sau sự cố Three Mile Island ở Mỹ năm 1979 và đặc biệt thảm hoạ Chernobyl (Liên Xô cũ ) năm 1986 đã làm chậm lại tốc độ phát triển điện hạt nhân Niềm tin của công chúng giảm sút và nhiều nước đã xem xét lại chương trình phát triển điện hạt nhân của mình Các chính sách quản lý được xiết chặt lại làm tăng giá thành, chính phủ phải bỏ tiền của ra để cứu vãn nền công nghiệp điện hạt nhân khỏi sự phá sản Tuy nhiên nỗi lo về sự vơi ca ̣n nhanh chóng của các nguồn năng lươ ̣ng hóa tha ̣ch trên Trái đất, vấn đề biến đổi khı́ hâ ̣u và ô nhiễm môi trường khi sử du ̣ng các nguồn năng lươ ̣ng hóa tha ̣ch, triển vo ̣ng còn khá xa của viê ̣c khai thác có hiê ̣u quả kinh tế các nguồn năng lươ ̣ng sa ̣ch mới như năng lươ ̣ng mă ̣t trời, năng lươ ̣ng gió….chı́nh là những yếu tố hết sức thuâ ̣n lơ ̣i cho viê ̣c phát triển trở la ̣i của ngành công nghiê ̣p điê ̣n ha ̣t nhân từ đầu thế kỷ 21 như mô ̣t ngành công nghiê ̣p xanh Cho tới thời điểm hiện nay trên thế giới có khoảng 440 lò đang hoạt động, và có 31 lò đang được xây dựng, khoảng 200 lò khác đang xem xét đưa vào

kế hoạch xây dựng trong 20-30 năm tới, nhiều quốc gia đã khởi đô ̣ng la ̣i chương trı̀nh điê ̣n ha ̣t nhân của mı̀nh Dự kiến từ nay đến giữa thế kỷ, công suất ĐHN toàn cầu sẽ tăng

từ 372.000 MW hiện nay lên đến 1.000.000 MW, và tỷ trọng sản lượng ĐHN sẽ đạt đến con số 19% tổng sản lượng điện toàn cầu

Tuy nhiên chi phı́ đầu tư lớn, tı́nh an toàn của lò phản ứng, công nghê ̣ xử lý chất thải phóng xa ̣, sự chấp nhâ ̣n của công chúng là những vấn đề cốt lõi mà ngành điê ̣n ha ̣t nhân phải đối mă ̣t và giải quyết trong thời gian tới

1.4.3 Giới thiê ̣u mô ̣t số mô hı̀nh sử du ̣ng năng lươ ̣ng mới

Trước sự ca ̣n kiê ̣t các nguồn tài nguyên hóa tha ̣ch, tı̀nh tra ̣ng ô nhiễm môi trường ngày càng nă ̣ng nề, viê ̣c sử du ̣ng các da ̣ng năng lươ ̣ng tiên tiến trong sinh hoa ̣t cũng như trong sản xuất đang trở thành mô ̣t xu hướng tất yếu trên toàn thế giới Phần này sẽ giới thiê ̣u

mô ̣t số mô hı̀nh thực tế ứng du ̣ng năng lươ ̣ng tiên tiến trong sinh hoa ̣t và sản xuất trên thế giới cũng như ở Viê ̣t Nam

1.4.3.1 Mô hı̀nh văn phòng thân thiê ̣n ta ̣i công ty Unilever Viê ̣t Nam

Thân thiện với môi trường, tiết kiệm năng lượng, tận dụng ánh sáng tự nhiên, thân thiện với nhân viên, được hầu hết mọi người coi như căn nhà thứ hai, đó là hình ảnh của khu văn phòng mới mà Công ty Unilever tại TP HCM Công trình do Công ty của Australia