TL tập huấn TKNL (đã chỉnh)

Như vậy, tuỳ mục đích khác nhau, khái niệm năng lượng được định nghĩa có tính chất kháiquát khác nhau Trong tài liệu này, với mục tiêu phổ cập việc giáo dục HS phổ thông về sử dụngnăng lượng tiết kiệm, hiệu quả phù hợp với thực tiễn lao động sản xuất và cuộc sống, chúng ta sẽ sửdụng thường xuyên khái niệm năng lượng như nêu trong Nghị định 102/2003/NĐ-CP.

1.2 Các dạng năng lượng

Việc phân loại các dạng năng lượng là rất đa dạng, phụ thuộc vào các mục đích khác nhau.Dưới đây chỉ đưa ra một số cách phân loại thường được sử dụng.

1.2.1 Phân loại theo vật lý - kỹ thuật

Với đối tượng HS THPT, các em đã được làm quen với các dạng năng lượng qua chươngtrình vật lý phổ thông như:

- Cơ năng;- Nội năng;- Điện năng;- Quang năng;- Hoá năng;

- Năng lượng hạt nhân (năng lượng nguyên tử).

1.2.2 Phân loại theo nguồn gốc năng lượng

- Năng lượng vật chất chuyển hoá toàn phần gồm năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch (haynhiên liệu thiên nhiên) như: than bùn, than nâu, than đá, dầu mỏ, khí thiên nhiên và năng lượng từnhiên liệu nguyên tử.

- Năng lượng tái sinh (hay năng lượng tái tạo) là nguồn năng lượng có thể được hồi phụctheo chu trình biến đổi của thiên nhiên, mà theo quan niệm của con người là vô hạn Các dạng năng

lượng này bao gồm: năng lượng mặt trời, năng lượng của gió, thế năng của nước, năng lượng sóngbiển, năng lượng thuỷ triều, năng lượng địa nhiệt.

- Năng lượng không tái sinh là nguồn năng lượng không hồi phục khi khai thác và sử dụng.Các nguồn năng lượng không tái sinh gồm: than nâu, than đá, than bùn, dầu lửa, khí tự nhiên,

- Năng lượng sinh khối (biomass): sinh ra do đốt trực tiếp hoặc chuyển đổi nhiệt hóa học,chuyển đổi nhiệt sinh hóa các vật liệu có nguồn gốc hữu cơ (trừ than, dầu mỏ…) Nguồn nănglượng sinh khối dạng rắn gồm có gỗ, củi, các phụ phẩm nông nghiệp như trấu, rơm rạ, cây ngô, bãmía, các loại vỏ, thân cây thảo mộc; năng lượng sinh khối dạng lỏng như nhiên liệu sinh học(biofuel), dạng khí như biogas

- Năng lượng cơ bắp: Sức cơ bắp của người, trâu, bò, ngựa, voi…

1.2.3 Phân loại theo dòng biến đổi năng lượng

Theo quá trình từ khai thác, biến đổi, truyền tải và sử dụng năng lượng, người ta chia ra cácdạng năng lượng sau:

- Năng lượng sơ cấp là các nguồn năng lượng có sẵn trong thiên nhiên như than, dầu, khí tựnhiên, năng lượng nguyên tử, thuỷ năng, củi gỗ.

- Năng lượng thứ cấp là nguồn năng lượng đã được biến đổi từ những dạng năng lượngkhác Ví dụ: điện năng, hơi nước của các lò hơi, sản phẩm cracking dầu mỏ.

- Năng lượng cuối cùng là năng lượng sau khâu truyền tải, vận chuyển được cấp tới nơi tiêuthụ, người sử dụng

- Năng lượng hữu ích là năng lượng cuối cùng được sử dụng sau khi bỏ qua các tổn thất củathiết bị sử dụng năng lượng.

1.3 Sự bảo toàn và chuyển hoá năng lượng

Để có cái nhìn khái quát về sự ảnh hưởng lẫn nhau của các quá trình biến đổi năng lượngtrong tự nhiên cũng như trong kỹ thuật, việc nắm vững qui luật của sự chuyển hóa năng lượng có ýnghĩa rất quan trọng Nắm vững qui luật của sự chuyển hóa năng lượng sẽ giúp ta giải quyết cácvấn đề kỹ thuật liên quan tới việc sử dụng năng lượng

Năng lượng có thể chuyển hoá từ dạng này sang dạng khác, song trong một hệ kín nănglượng của hệ có giá trị không đổi.

Trong tự nhiên cũng như trong kĩ thuật có rất nhiều hiện tượng ở đó diễn ra các quá trìnhchuyển hoá năng lượng như:

+ Chuyển hoá cơ năng thành nhiệt năng (hiện tượng ma sát làm nóng các vật chuyển độngcó ma sát).

+ Sự chuyển hoá cơ năng thành điện năng (dinamo của đèn xe đạp, tuabin quay các máyphát điện trong các nhà máy điện ).

+ Sự chuyển hoá quang năng thành điện năng (ở các trạm phát điện nhờ năng lượng mặttrời; các máy tính bỏ túi dùng pin quang điện…).

+ Sự chuyển hoá điện năng thành các dạng năng lượng khác (điện năng thành cơ năng(động cơ điện), điện năng thành nhiệt năng (dụng cụ đun nấu bằng điện), điện năng thành hoá năng(trong điện phân, mạ kim loại…)).

Trong các quá trình trên, năng lượng được bảo toàn Nếu hệ là kín thì năng lượng tổng cộngcủa hệ là hằng số; năng lượng có thể chuyển từ dạng này sang dạng khác hoặc phân bố lại giữa cácphần của hệ Nếu hệ không kín thì độ tăng (hay giảm) của năng lượng của hệ đúng bằng độ giảm(hay tăng) năng lượng của môi trường bên ngoài Do vậy, sự bảo toàn và chuyển hoá năng lượng cóthể mô tả bằng một định luật chung là định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng.

Trong kỹ thuật, người ta thường vận dụng định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng đểphân tích các quá trình sử dụng năng lượng từ đó tìm ra phương thức sử dụng năng lượng sao chocó hiệu quả nhất.

1.4 Vai trò của năng lượng đối với con người

1.4.1 Tình hình sử dụng năng lượng trong sản xuất và đời sống

Năng lượng có vai trò sống còn đối với cuộc sống con người, nó quyết định sự tồn tại, pháttriển và chất lượng cuộc sống của con người Vai trò của năng lượng thể hiện cụ thể qua việc conngười sử dụng năng lượng cho các hoạt động sản xuất, đi lại, xây dựng và đời sống hàng ngày.Ngày nay, có thể thấy rất rõ các vấn đề khủng hoảng năng lượng thường có tác động rất lớn tớikinh tế và xã hội của các nước trên thế giới Do vậy nhiều nước đã đưa vấn đề năng lượng thànhquốc sách, đặt thành vấn đề " an ninh năng lượng" đối với sự phát triển của quốc gia.

Dưới đây là một vài số liệu về tình hình sử dụng năng lượng trên thế giới cũng như ở ViệtNam :

Theo số liệu của Cơ quan năng lượng quốc tế IEA thì tiêu thụ năng lượng trên thế giới chocác lĩnh vực sản xuất và tiện nghi nhà ở như sau: công nghiệp, giao thông vận tải cũng như lĩnhvực tiện nghi nhà chiếm phần lớn tiêu thụ năng lượng (mỗi lĩnh vực khoảng 25%); thương mại vàdịch vụ công cộng khoảng 10%; nông lâm và ngư nghiệp khoảng 3%; sử dụng khác khoảng 12% [1]

- Trong lĩnh vực công nghiệp, các ngành sản xuất có nhu cầu tiêu thụ năng lượng cao như:ngành công nghiệp không sản xuất sản phẩm dầu hay điện;ngành lọc dầu, sản xuất, khai thác than;ngành sản xuất điện năng Các ngành công nghiệp không sản xuất sản phẩm dầu hay điện tiêu tốnnhiều năng lượng nhất, trong đó hơn một nửa là các dạng năng lượng không tái sinh như than, dầu,khí đốt.

- Trong lĩnh vực giao thông vận tải, đa số các phương tiện chuyên chở dùng các sản dầu làmnhiên liệu Ngành giao thông vận tải tiêu thụ khoảng 60% năng lượng dầu đã được chế biến Sảnphần dầu chiến 95% thị phần năng lượng của ngành giao thông vận tải.

- Trong ngành sản xuất điện năng, việc sử dụng các nguồn năng lượng để sản xuất điệnnăng phân bố như sau: nhiên liệu hoá thạch chiếm 64%, năng lượng hạt nhân: 17%, thuỷ điện:18%, năng lượng tái tạo: 1% điện năng toàn cầu [1]

Ở Việt Nam, sản lượng điện thương phẩm cuối năm 2007 là 66,8 tỷ kWh, tăng 2,5 lần sovới năm 2000 (26,6 tỷ kWh) [2], trong đó thủy điện khoảng 64 %, than nhiệt điện khoảng34%, ); tiêu thụ trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp và xây dựng chiến 46,97%, lĩnh vực quản lý- tiêu dùng- dân cư 47,14%

- Năng lượng dùng cho tiện nghi nhà ở có ba mục đích: nấu thức ăn; đun nước nóng sinhhoạt và điều hoà không khí; chạy các thiết bị cơ điện nội thất, chiếu sáng, thiết bị điện tử,…

Theo các số liệu thống kê thì tỉ lệ sử dụng các nguồn năng lượng trong lĩnh vực tiện nghinhà ở như sau: năng lượng tái tạo hơn 40%, sử dụng khí đốt và điện gần bằng nhau (khoảng hơn20%), năng lượng than và hơi nước nóng chiếm khoảng 7 %, sản phẩm dầu khoảng 10 %, [1]

Nhìn chung có thể thấy tình hình sử dụng năng lượng hiện nay trên thế giới cũng như ở ViệtNam như sau:

- Nhu cầu năng lượng ngày càng cao do nhu cầu tăng trưởng kinh tế, phát triển các ngànhsản xuất công nghiệp, giao thông vận tải và nhu cầu nâng cao chất lượng cuộc sống.

- Nguồn năng lượng được sử dụng chủ yếu vẫn là các nguồn năng lượng hoá thạch như thanđá, dầu, khí tự nhiên.

- Điện năng là dạng năng lượng có nhiều ưu điểm vì nó dễ dàng được chuyển hoá từ cácdạng năng lượng khác khi sản xuất điện năng, đồng thời khi sử dụng, nó cũng dễ dàng chuyển hoáthành các dạng năng lượng khác như cơ năng, nhiệt năng, quang năng,… Vì vậy việc sản xuất và sửdụng điện năng có ý nghĩa rất quan trọng trong chiến lược năng lượng của mỗi quốc gia.

1.4.2 Sự cạn kiệt các nguồn năng lượng hoá thạch

Việc gia tăng khai thác và sử dụng các nguồn tài nguyên năng lượng như hiện nay trên thếgiới cũng như ở Việt Nam đã dẫn đến nguồn tài nguyên năng lượng không tái sinh như than, dầulửa, khí đốt đang bị cạn kiệt Dân số toàn cầu hiện nay đã hơn 6 tỉ người Muốn duy trì sự phát triểnxã hội cần khai thác được các nguồn tài nguyên lớn, trong đó có tài nguyên năng lượng Tính tớicuối năm 2007, dân số toàn thế giới là 6,625 tỷ người, tiêu thụ lượng năng lượng sơ cấp là 11.099Mtoe (Mtoe: triệu tấn dầu tương đương), trong đó dầu chiếm 35,61%; khí tự nhiên: 23,76%; than:28,63%; năng lượng hạt nhân: 5,60%; thủy điện: 6,39% So với năm 2000, thế giới đã tiêu thụlượng năng lượng sơ cấp tăng 122,7% và suất tiêu thụ năng lượng sơ cấp bình quân đầu người đãtăng từ 1,5 toe/người (năm 2000) lên 1,675 toe/người (năm 2007) [2] Dự đoán đến năm 2050, dânsố thế giới sẽ đạt mức hơn 10 tỷ người, nhu cầu về lượng năng lượng sơ cấp sẽ tương đương hơn 25tỷ 340 triệu tấn đến 29 tỷ tấn than nguyên chất Điều đó sẽ gây nhiều lo lắng và áp lực cho sự pháttriển của xã hội loài người.

Tổng lượng tài nguyên Đơteri trên Trái đất dùng cho phản ứng nhiệt hạch là 44.000 tỷ tấn,tương đương với năng lượng của 52 triệu 800 ngàn tỷ tấn than nguyên chất, có thể cung cấp chonhân loại khoảng 60 tỷ năm Tuy nhiên, việc sử dụng năng lượng nhiệt hạch vẫn còn rất nhiều vấnđề kĩ thuật và an toàn cần phải được giải quyết thì mới có thể đưa dạng năng lượng này vào sửdụng thực tiễn.

Trong thập kỷ qua, nhu cầu về năng lượng của châu Á tăng cao hàng năm Trong 10 nămtới, nhu cầu điện sẽ tăng gấp đôi Dự báo vào năm 2025, châu Á sẽ chiếm hơn 50% trong tổng nhucầu phát triển về điện Điều này sẽ kéo theo sự phát triển của ngành khai thác than ở châu Á.

Ví dụ, Trung Quốc có sản lượng than lớn nhất thế giới (khoảng 1,4 tỷ tấn/năm) và ngànhđiện của Trung Quốc cũng tiêu thụ than lớn nhất (khoảng 80% sản lượng than của Trung Quốcdùng cho nhiệt điện) Ở Việt Nam, trữ lượng than được dự báo như sau: trữ lượng than đang thămdò ( tiềm năng bể than đồng bằng Bắc Bộ): dự báo từ 37 đến 100 tỷ tấn, tiềm năng trữ lượng thanbùn của Việt Nam khoảng 6,0 tỷ tấn [3] Tuy nhiên, theo Bộ công thương đánh giá (8/2007), nguồnnăng lượng hoá thạch của Việt Nam đang bị cạn kiệt dần: Than chỉ còn 3,80 tỉ tấn, dầu còn 2,3 tỷtấn Ước tính chung trên thế giới nguồn dầu mỏ thương mại còn dùng được khoảng 60 năm, khí tựnhiên còn dùng được khoảng 80 năm, than còn dùng được khoảng 150 - 200 năm

Tại Việt Nam, các nguồn năng lượng tự nhiên này có thể còn hết trước thế giới một vàichục năm An ninh năng lượng ở Việt Nam đang trở thành vấn đề cấp bách

Các chuyên gia kinh tế năng lượng đã dự báo: đến trước năm 2020, Việt Nam sẽ phải nhậpkhoảng 12%-20% năng lượng; đến năm 2050 lên đến 50%-60%, chưa kể điện hạt nhân Trong lĩnhvực điện năng, chúng ta hiện chủ yếu dựa vào nhiệt điện (34%) và thuỷ điện (64%) Thuỷ điện tuycó tiềm năng phát triển nhưng lại phụ thuộc vào thời tiết, Nếu phát triển quá thì lớn chưa thể lườngtrước được những tác động tiêu cực đến môi trường sinh thái.

Về xăng dầu, hiện nay chúng ta vẫn đang phải nhập khẩu Nhà máy lọc dầu Dung Quất đưavào sử dụng vào năm 2009-2010 cũng mới chỉ cung cấp được khoảng trên 5 triệu tấn xăng, dầu chogiao thông vận tải trong tổng số nhu cầu 15-17 triệu tấn Hàng năm ta vẫn phải nhập khoảng 10triệu tấn xăng dầu Đến năm 2020, tiếp tục có 2 nhà máy lọc dầu đi vào hoạt động ta có khoảng 15-16 triệu tấn xăng dầu trong nhu cầu 30-35 triệu tấn, vẫn phải nhập ít nhất 15 triệu tấn [4]

Mặc dù các số liệu dự báo trên chưa thể hoàn toàn chính xác Việc tiếp tục thăm dò có thểphát hiện thêm các nguồn năng lượng than, dầu, khí mới Tuy nhiên, nhìn về lâu dài, các nguồnnăng lượng hoá thạch sớm muộn sẽ cạn kiệt, việc thiếu hụt năng lượng cho nền kinh tế và đời sốnglà một thách thức thực sự

1.4.3 Ảnh hưởng của việc khai thác và sử dụng năng lượng đến môi trường sinh thái

- Các nguồn năng lượng hoá thạch thường nằm sâu trong lòng đất, vì vậy việc khai thácchúng thường phải xây dựng các hầm lò (như trong khai thác than), tiến hành việc khoan, bơm quimô lớn (như khai thác dầu khí)

Khai thác than sâu trong lòng đất phải xây dựng các hầm lò, phải chặt cây rừng, bóc lớpđất đá Khai thác lộ thiên phải làm đường cho các phương tiện khai thác, vận chuyển đi lại ở mộtqui mô lớn, thường dẫn đến các vấn đề về môi trường sinh thái Việc khai thác và vận chuyển dầumỏ trên biển, hoặc tại các mũi khoan có thể xảy ra các sự cố tràn dầu Việc khai thác các nguồnnhiên liệu hoá thạch có qui mô càng lớn thì ảnh hưởng đến môi trường sinh thái càng lớn nếu cáccông ty khai thác không quan tâm thực thi các biện pháp bảo vệ môi trường sinh thái Người ta đãchứng kiến sự huỷ hoại môi trường sinh thái, sự sói mòn và lở đất tại những nơi có các mỏ khaithác nói chung, trong đó có khai thác than Những vụ tràn dầu trên biển, trên sông do các sự cố tràndầu của các phương tiện vận chuyển hủy hoại môi trường cả một vùng biển rộng lớn.

- Việc sử dụng các nguồn năng lượng hoá thạch làm gia tăng hiệu ứng nhà kính là nguyênnhân chủ yếu tác động xấu đến môi trường trên Trái đất ở qui mô lớn

Hiệu ứng nhà kính do Jean Baptiste Joseph Fourier (Pháp) đặt tên, dùng để chỉ hiệu ứngxảy ra khi năng lượng bức xạ của tia sáng mặt trời xuyên qua các cửa sổ hoặc mái nhà bằng kính,được hấp thụ và phân tán trở lại thành nhiệt cho bầu không khí bên trong nhà, dẫn đến việc sưởi ấmtoàn bộ không gian bên trong nhà chứ không chỉ ở những chỗ được chiếu sáng

Hiệu ứng này đã được sử dụng trong các nhà kính trồng cây ở nơi khí hậu lạnh.Nó cũngđược sử dụng trong kiến trúc, dùng năng lượng mặt trời một cách thụ động để tiết kiệm chất đốtsưởi ấm nhà ở Trong khí quyển cũng xảy ra hiện tượng tương tự gọi là hiệu ứng nhà kính khíquyển Khi các tia bức xạ sóng ngắn (chẳng hạn tia cực tím) từ Mặt trời xuyên qua bầu khí quyểnđến mặt đất và được phản xạ trở lại thành các bức xạ nhiệt, một số phân tử trong khí quyển (trongđó chủ yếu là đioxit các bon (C02) và hơi nước) có thể hấp thụ những bức xạ nhiệt này và nhờ đógiữ hơi ấm lại trong bầu khí quyển.

Hình 1: Minh họa sự tạo thành hiệu ứng nhà kính.

(Nguồn: climatechange)

Trải qua hàng triệu năm tiến hoá, với sự xuất hiện của thảm thực vật trên trái đất, quá trìnhquang hợp của cây cối lấy đi một phần khí CO2 trong không khí tạo nên các điều kiện khí hậutương đối ổn định trên Trái đất Tuy nhiên, từ khoảng 100 năm nay, con người tác động mạnh vàosự cân bằng nhạy cảm giữa năng lượng mặt trời chiếu xuống Trái đất và lượng bức xạ nhiệt của mặtđất vào Vũ trụ Sự thay đổi nồng độ của các khí nhà kính trong vòng 100 năm trở lại đây: đioxit cácbon tăng 20%, metal tăng 90%, … ) đã làm tăng nhiệt độ trái đất lên 2oC Tới cuối lthế kỷ XXInhiệt độ tăng thêm từ 1,4oC - 4oC (gọi là hiệu ứng nhà kính nhân loại , tức là hiệu ứng nhà kính docon người gây ra) Người ta đã xác định được các khí gây ra hiệu ứng nhà kính là: Hơi nước, CO2,CH4, N2O, O3, CFC Người ta ước tính, các khí góp vào việc gây ra hiệu ứng nhà kính theo tỉ lệ nhưsau: CO2: 50% ; CH4: 16% ; N2O: 6% ; O3: 8% ; CFC: 20%.

Hiệu ứng nhà kính dẫn đến sự biến đổi khí hậu trên Trái Đất và có thể gây ra các hậu quảsau:

+ Các nguồn nước: Chất lượng và số lượng của nước uống, nước cho tưới tiêu, cho kỹ nghệvà các nhà máy điện, các loài thuỷ sản có thể bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi lượng mưa rào lớn,bởi sự tăng khí bốc hơi Mưa bão tăng có thể gây lụt lội thường xuyên hơn.

+ Các tài nguyên bờ biển: mực nước biển dâng cao, nhiều vùng đất ven biển bị ngập (dựbáo cuối thế kỷ XXI mực nước biển dâng thêm 28 đến 43cm); mưa tăng trong vòng 50-100 nămqua trung bình là: 1,8mm/năm, 12 năm trở lại đây: 3mm/năm.

+ Sức khoẻ: số người chết vì nóng có thể tăng Nhiều bệnh tật truyền nhiễm phát sinh Cácquá trình chuyển hoá sinh học cũng như hoá học trong cơ thể sống có thể bị mất cân bằng.

+ Lâm nghiệp: nạn cháy rừng dễ xảy ra;

+ Năng lượng: nhiệt độ cao sẽ làm tăng nhu cầu làm lạnh, nhu cầu các thiết bị điều hoà,mức tiêu thụ năng lượng sẽ tăng lên đáng kể.

Ở Việt Nam, các biểu hiện và hậu quả của sự biến đổi khí hậu Trái đất đã bộc lộ ngày càngrõ: thời biết bất thường, bão lũ và khô hạn thường xuyên hơn, chế độ thời tiết gió mùa bị xáo độngbất thường Hiện tượng ngập úng vùng đồng bằng châu thổ mở rộng vào mùa mưa lũ, các dòngsông tăng cường xâm thực ngang gây xụt lở lớn các vùng dân cư tập trung ở hai bờ trên nhiều khuvực từ Bắc chí Nam Về mùa khô hiện tượng phổ biến là nước triều tác động ngày càng sâu về phíatrung du, hiện tượng nhiễm mặn ngày càng tiến sâu vào lục địa Ở vùng ven biển, đã thấy rõ hiệntượng úng ngập do thủy triều.

- Các nhà máy điện và môi trường sinh thái

Các nhà máy nhiệt điện là nguồn phát thải CO2 chính Cứ 10 tấn CO2 phát tán vào khíquyển Trái Đất thì các nhà máy nhiệt điện chiếm tới 4 tấn.

Đứng ở góc độ gây ô nhiễm môi trường sinh thái thì các nhà máy nhiệt điện ngoài việc phátthải CO2, than nhiệt điện còn có nguy cơ thải ra khí thuỷ ngân và một số khí độc khác SO2, NOx

(nitrogen oxit) vào bầu khí quyển Theo ước tính, hằng năm, công nghệ than nhiệt điện của Hoa Kỳthải vào không khí 48 tấn thuỷ ngân Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ đã bắt đầu đưa ra địnhmức hạn chế lượng thuỷ ngân do công nghệ than nhiệt điện gây ra (38 tấn vào năm 2010, xuốngcòn 15 tấn vào năm 2018) Để tránh nguy cơ trên, người ta đề xuất: cần giảm thiểu việc sử dụngnăng lượng từ than, nếu tiếp tục sử dụng thì cần chuyển đổi công nghệ than nhiệt điện bằng mộtcông nghệ sạch hơn để hạn chế lượng khí thải vào không khí [5]

Hình 2: Khói từ các nhà máy nhiệt điện

Nhà máy thuỷ điện mặc dù không phát thải nhiều khí nhà kính như công nghệ nhiệt điện,

song nó cũng gây ra một số vấn đề môi trường sinh thái Nước sau khi ra khỏi tuabin thường chứa

ít cặn lơ lửng, có thể gây ra tình trạng xối sạch lòng sông và làm sạt lở bờ sông, làm thay đổi nhanhchóng và bất thường của dòng chảy Nước chảy ra từ các tuabin thường lạnh hơn nước trước khichảy vào đập, điều này có thể làm thay đổi sự cân bằng hệ động vật thuỷ sinh.Các hồ chứa của cácnhà máy thuỷ điện ở các vùng nhiệt đới có thể sản sinh và giải phóng một lượng lớn khí CH4 vàCO2 vào khí quyển (do xác thực vật mới bị lũ quét, các vùng tái bị lũ tràn ngập, mục nát tạo thành).Theo báo cáo của Uỷ ban Đập nước thế giới (WCD), ở nơi nào đập nước lớn hơn so với công suấtphát điện (ít hơn 100w/1km2 diệnt ích bề mặt), khí gây ra hiệu ứng nhà kính từ đập có thể cao hơnnhững nhà máy nhiệt điện thông thường.

Các nhà máy điện hạt nhân hiện nay thực tế phổ biến là nhà máy nhiệt điện chuyển đổinhiệt năng thu được từ phản ứng phân huỷ hạt nhân thành điện năng Đa số các nhà máy này thựchiện phản ứng dây chuyền có điều khiển trong lò phản ứng phân huỷ hạt nhân với nguyên liệu banđầu là đồng vị U235, sản phẩm thu được sau phản ứng thường là pluton, các nơtron và lượng nănglượng nhiệt lớn Nhiệt lượng này, theo hệ thống làm mát khép kín (để tránh phóng xạ rò rỉ rangoài), qua các máy trao đổi nhiệt, đun sôi nước, tạo ra hơi nước ở áp suất cao làm quay các tuabinhơi nước, quay máy phát điện sinh ra điện năng Công nghệ điện hạt nhân an toàn hiện nay ít gây ônhiềm môi trường hơn các nhà máy nhiệt điện đốt than hay khí thiên nhiên Tuy nhiên, trong quá

trình sản xuất và sử lí chất thải hạt nhân vẫn chứa đựng các nguy cơ gây ô nhiễm môi trường sinhthái nếu để rò rỉ các chất phóng xạ Sự cố ở nhà máy điện nguyên tử Chernobyl (Ukraina) là một vídụ.

II XU HƯỚNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT KIỆM, HIỆU QUẢ Ở VIỆT NAM VÀTRÊN THẾ GIỚI

2.1 Khái niệm tiết kiệm, hiệu quả

Nghị định số 102/2003/NĐ-CP ngày 03 tháng 9 năm 2003 của Chính phủ về sử dụngNLTK&HQ đã đưa ra sự giải thích như sau: "sử dụng NLTK&HQ là sử dụng năng lượng một cáchhợp lý, nhằm giảm mức tiêu thụ năng lượng, giảm chi phí năng lượng cho hoạt động của cácphương tiện, thiết bị sử dụng năng lượng mà vẫn đảm bảo nhu cầu năng lượng cần thiết cho các quátrình sản xuất, dịch vụ và sinh hoạt"

Theo Từ điển tiếng Việt (Viện ngôn ngữ học Việt Nam): "Tiết kiệm là sử dụng đúng mức,không phí phạm" Như vậy, tiết kiệm không đồng nghĩa với việc hạn chế sử dụng đến mức ảnhhưởng tới sự phát triển, sức khoẻ và hiệu quả công việc Ví dụ: tiết kiệm điện không có nghĩa làthường xuyên cắt điện một cách không hợp lí, không báo trước dẫn đến đình trệ sản xuất, ảnhhưởng đến công việc có nhu cầu sử dụng điện Nếu tiết kiệm điện mà chỉ bằng giải pháp cắt điện cóthể lại dẫn đến sự lãng phí, không tiết kiệm.

Cũng theo Từ điển tiếng Việt: "Hiệu quả là kết quả thực của việc làm mang lại" Khái niệmhiệu quả cũng có thể có cách hiểu khác Theo Từ điển Bách khoa Việt Nam: Hiệu quả là "kết quả

mong muốn, cái sinh ra kết quả mà con người chờ đợi và hướng tới” Ý nghĩa của hiệu quả có nội

dung khác nhau ở những lĩnh vực khác nhau như: trong sản xuất, hiệu quả có nghĩa là hiệu suất, lànăng suất; Trong kinh doanh, hiệu quả là lãi suất, lợi nhuận, ; Trong xã hội học, một hiện tượng,

Hình 3: Nhà máy điện hạt nhân.

Các ống khói đang nhả ra hơi nước không phóng xạ từ tháp làm nguội.Lò phản ứng hạt nhân được đặt trong các ngôi nhà hình ống tròn.

một sự biến có hiệu quả xã hội tức là có tác dụng tích cực đối với sự phát triển của xã hội, của lĩnhvực đó.

Khái niệm hiệu suất trong lĩnh vực biến đổi năng lượng cũng là khái niệm gần với kháiniệm hiệu quả Theo Từ điển Bách khoa Việt Nam: Hiệu suất là thông số nói lên tính hiệu quả củamột quá trình hoặc một hệ về mặt biến đổi năng lượng, đo bằng tỉ số giữa phần năng lượng hữu íchthu được và phần năng lượng phải cung cấp cho hệ Hiệu suất luôn luôn nhỏ hơn 1.

Như vậy ta có thể hiểu: sử dụng NLTK&HQ nghĩa là giảm bớt số năng lượng sử dụng bằngcách loại bỏ việc tiêu thụ năng lượng lãng phí không cần thiết và không đúng cách Điều đó còn cónghĩa là sử dụng năng lượng phù hợp với mục đích sử dụng, không lãng phí, sử dụng những thiết bịít tiêu hao năng lượng ( ví dụ như tắt thiết bị điện khi không có nhu cầu sử dụng, tắt bớt đèn chiếusáng không cần thiết, không để thiết bị trong trạng thái chờ).

Sử dụng năng lượng hiệu quả có nghĩa là giảm mức tiêu thụ năng lượng cho cùng một nhucầu, một công việc hoặc một đơn vị sản phẩm (ví dụ: tắt tivi bằng nút Power sẽ tiết kiệm điện nănghơn là dùng thiết bị điều khiển từ xa; thay thế 1 bóng đèn tròn sợi đốt có công suất 100 W bằng 1bóng đèn huỳnh quang Compact 20 W mà vẫn đạt độ chiếu sáng như nhau nhưng giảm được 80%điện năng sử dụng, ).

Bằng việc tiết kiệm năng lượng, nâng hiệu quả sử dụng năng lượng, các cá nhân, hộ giađình, tập thể cơ quan, đơn vị doanh nghiệp sẽ tiết kiệm được chi phí, đồng thời góp phần tiết kiệmđược tài nguyên của đất nước, bảo vệ môi trường.

2.2 Sự cần thiết phải sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả

Sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả ngày nay đang là xu hướng chung của tất cả cácquốc gia trên thế giới, từ các quốc gia phát triển đến các quốc gia đang phát triển; các nước cónguồn tài nguyên năng lượng dồi dào cũng như các nước khan hiếm nguồn tài nguyên năng lượng.Việc sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả cũng là yêu cầu cấp thiết của mỗi quốc gia và cũng làmột trong các biện pháp quan trọng để góp phần giải quyết các vấn đề toàn cầu hiện nay, trước hếtđó là vấn đề môi trường, vấn đề phát triển bền vững Các lý do cụ thể (phải sử dụng năng lượng tiếtkiệm, hiệu quả) có thể nêu lên là:

- Các nguồn tài nguyên năng lượng, đặc biệt là các nguồn nhiên liệu hoá thạch như than,dầu mỏ và khí thiên nhiên là có hạn, đang bị khai thác với một tốc độ lớn để đáp ứng nhu cầu tăngtrưởng kinh tế, đang dần bị cạn kiệt;

- Những vấn đề môi trường gây ra do các hoạt động của con người, trong đó việc khai thác,sử dụng các nguồn năng lượng, đặc biệt là năng lượng hoá thạch, đóng góp phần chủ yếu;

- Sử dụng năng lượng, tiết kiệm và hiệu quả đóng góp vào việc thực hiện các nguyên tắcphát triển bền vững của Trái đất cũng như của mỗi quốc gia Phát triển bền vững “là sự phát triểncó thể đáp ứng được nhu cầu hiện tại mà không ảnh hưởng, tổn hại đến những khả năng đáp ứngnhu cầu của các thế hệ tương lai."

Một số nguyên tắc xây dựng "một xã hội hiểu biết" để phát triển bền vững được nêu lên nhưsau:

- Tôn trọng và quan tâm đến cuộc sống cộng đồng;- Cải thiện chất lượng của cuộc sống con người;- Bảo vệ sức sống và tính đa dạng của Trái đất;

- Hạn chế đến mức thấp nhất việc làm suy giảm nguồn tài nguyên không tái tạo;- Tôn trọng khả năng chịu đựng của Trái đất;

- Thay đổi tập tục và thói quen cá nhân;- Xây dựng một khối liên minh toàn cầu;

- Để cho các cộng đồng tự quản lí môi trường của mình.

2.3 Xu hướng sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả

Trong sản xuất công nghiệp, mức tiêu hao năng lượng để sản xuất ra một đơn vị sản phẩmtại Việt Nam hiện còn quá cao so với nhiều nước trong khu vực Ví dụ, để cùng làm ra một giá trịsản phẩm như nhau, sản xuất công nghiệp của Việt Nam tiêu tốn năng lượng cao gấp 1,5 đến 1,7lần so với Thái Lan, Malaysia.

Chưa tính đến các hậu quả về môi trường, việc tiêu hao năng lượng cao cho một đơn vị sảnphẩm, trong bối cảnh hiện nay khi mà giá năng lượng cao, cạnh tranh toàn cầu gay gắt, thì sức cạnhtranh của hàng Việt Nam sẽ bị hạn chế Tiềm năng tiết kiệm năng lượng trong các ngành côngnghiệp Việt Nam như sản xuất xi măng, thép, sành sứ, hàng tiêu dùng còn rất lớn, khoảng 20% (kếtquả khảo sát của Bộ Công nghiệp) Nếu tính với mức sử dụng năng lượng thương mại hiện nay(xấp xỉ 19 triệu tấn dầu tương đương), thì số tiền tiết kiệm được có thể tới 13,5 nghìn tỉ đồng mỗinăm Đây là một giá trị không nhỏ, chưa tính đến tiềm năng tiết kiệm trong sinh hoạt và dịch vụ.

Các nhà khoa học đã tính toán: Chi phí để tiết kiệm 1 kWh điện rẻ hơn nhiều so với số tiền bỏra để sản xuất 1 kWh điện Ví dụ, ở Thái Lan, người ta đã tính rằng, để có thêm 1 kWh điện do tiếtkiệm được bằng việc nâng cao hiệu suất sử dụng phải đầu tư 2 cent, trong khi sản xuất ra 1 kWh điệnphải tốn trung bình: 4 - 6 cent Đối với Việt Nam, chế độ tiết kiệm được coi là một quốc sách đối vớitoàn bộ nền kinh tế quốc dân, từng cơ quan và từng người lao động Trong lĩnh vực tiết kiệm nănglượng Chính phủ Việt Nam có Nghị định số 102/2003/NĐ-CP về sử dụng NLTK&HQ.

Trong 25 năm qua, nhu cầu về năng lượng trên thế giới ngày càng tăng Ví dụ, ở châu Á,nhu cầu dầu mỏ tăng 105%; châu Âu tăng 2,5%, Mỹ tăng 20% Nhiều nước trên thế giới buộc phảithực hiện tiết kiệm năng lượng nhằm giảm bớt tác động của việc tăng giá dầu mỏ tới nền kinh tế.Tuỳ tình hình ở mỗi quốc gia, người ta thực hiện một số biện pháp khác nhau ở từng lĩnh vực Vídụ: Chính phủ Pháp dự định hạn chế tốc độ ôtô chạy trên đường cao tốc từ 130km/h xuống 115km/h, đồng thời phát triển chương trình mới về khai thác các nguồn năng lượng "không truyền thống".Tây Ban Nha đặt mục tiêu giảm tiêu thụ năng lượng 8,5% trong giai đoạn 2005 - 2007, khuyếnkhích người dân chuyển sang sử dụng các loại xe nhỏ nhằm giảm tiêu hao nhiên liệu Philippine

yêu cầu tất cả các cơ quan giảm ít nhất 10% năng lượng tiêu thụ Indonesia cắt giảm trợ giá nhiênliệu, số tiền này ước tính khoảng 6,4 tỷ USD mỗi năm Bên cạnh các giải pháp kỹ thuật, TrungQuốc chú trọng các giải pháp tuyên truyền, phổ biến kiến thức sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệuquả Trung Quốc phát hành cuốn “Cẩm nang” đề cập tới 36 hành vi thường gặp trong cuộc sống vàhơn 500 cách thức tiết kiệm năng lượng Theo ước tính của Bộ Khoa học và Công nghệ, nếu toàndân hưởng ứng chiến dịch này, Trung Quốc sẽ tiết kiệm mỗi năm 70 triệu tấn than và giảm được200 triệu tấn khí thải.

Như vậy, để thực hiện thành công việc sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả, ngoài cácgiải pháp kĩ thuật như sử dụng công nghệ mới nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng, tìm cácnguồn năng lượng mới thay thế, các quốc gia đều quam tâm tới gải pháp tuyên truyền giáo dục đểnâng cao ý thức người tiêu dùng về sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả.

Khái niệm sử dụng hiệu quả ngồn năng lượng cũng cần được hiểu một cách rộng hơn, nghĩalà không chỉ ở khía cạnh lợi nhuận kinh tế, và phải có cách tiếp cận tổng thể, bao gồm những tácđộng tích cực của các giải pháp sử dụng năng lượng tới môi trường sinh thái Đó là hiệu quả to lớnvà lâu dài mà nhiều nhà đầu tư hiện nay chưa tính đến So sánh sản suất điện năng từ năng lượngtruyền thống (năng lượng hoá thạch) với sản xuất điện từ các năng lượng tái tạo, các nhà đầu tư đềucho rằng, suất đầu tư và giá điện sản xuất từ gió và năng lượng mặt trời khá cao, khó cạnh tranh vớiđiện truyền thống (nhiệt điện và thuỷ điện)

Hiện nay, suất đầu tư cho nhà máy nhiệt điện chạy than xấp xỉ 1 triệu USD/MW; trong khiđó điện gió cao gấp 1,2 - 1,7 lần, điện nguyên tử cao gấp 3 - 3,5 lần so với nhiệt điện; giá thành củađiện gió, điện mặt trời đều cao hơn so với thuỷ điện, nhiệt điện Song các nhà khoa học kinh tếcho rằng, khi so sánh các loại năng lượng này, nhiều người đã "bỏ quên" nhiều yếu tố chi phí chưađược tính đủ như: sản xuất điện từ than gây ô nhiễm lớn ảnh hưởng tới sức khoẻ con người và mấtnhiều kinh phí để khắc phục ô nhiễm (và chữa bệnh!) Một nhà máy điện từ than công suất 1000MW, mỗi năm phát thải 6 triệu tấn CO2, 44 ngàn tấn SO2, 22 ngàn tấn NOx và nửa triệu tấn chấtthải rắn Trong khi đó, khi sử dụng năng lượng sạch tái tạo sẽ giảm khí nhà kính Mặt khác, có thể"bán phát thải khí nhà kính" thu về nhiều triệu USD, giảm bớt sự chênh lệch chi phí giữa hai loạinăng lượng Trên thực tế, nhiều quốc gia trên thế giới cũng không tính các loại phí "môi trường"vào sản xuất năng lượng Thực tế giá thành sản xuất than và điện hiện nay cao hơn giá bán, nhànước bao cấp để đảm bảo điện năng cho nhu cầu tiêu dùng xã hội Nếu hạch toán đầy đủ vào giáthành, giá nhiệt điện, thuỷ điện chưa hẳn đã rẻ hơn giá điện sản xuất từ năng lượng tái tạo, từ cácdạng năng lượng sạch mới Vì vậy, việc khai thác các ngồn năng lượng tái tạo, các dạng nănglượng sạch mới cần được xem như một xu hướng sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả.

2.4 Các biện pháp chung về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả

2.4.1 Các biện pháp quản lí

- Xây dựng các văn bản pháp quy về sử dụng NLTK&HQ ( của quốc gia, quốc tế);

- Lựa chọn cơ cấu kinh tế cho hiệu quả cao về sử dụng năng lượng; phát triển hợp lí cácngành tiêu thụ nhiều năng lượng;

- Có chính sách ưu tiên ( thuế, quy hoạch, ) đối với việc phát triển các nguồn năng lượngmới và nguồn năng lượng tái sinh;

- Hợp lí hóa quá trình sản xuất.

2.4.2 Các biện pháp tuyên truyền, giáo dục

- Đưa nội dung giáo dục sử dụng NLTK&HQ vào các cấp học;

- Tuyên truyền về sử dụng NLTK&HQ trong gia đình, trường học, cộng đồng;- Xây dựng nhà trường sử dụng NLTK&HQ.

2.4.3 Các biện pháp kĩ thuật

- Giảm tổn thất trong quá trình chuyển đổi năng lượng ( thất thoát khi truyền tải điện, vậnchuyển nhiên liệu, ;

- Giảm tổn thất trong quá trình sử dụng năng lượng;

- Sử dụng các thiết bị điều khiển tự động để giảm tiêu thụ năng lượng;

- Đổi mới công nghệ, năng cao hiệu suất máy móc; tăng cường sử dụng thiết bị có hiệu suấtsử dụng năng lượng cao;

- Thu hồi năng lượng thải từ các quá trình sản xuất, sinh hoạt và tái sử dụng ;- Khai thác và sử dụng các nguồn năng lượng mới thay thế năng lượng hóa thạch;

Các biện pháp trên rất đa dạng và bao quát nhiều lĩnh vực Tuy nhiên với mục tiêu đưa giáodục sử dụng NLTK&HQ vào nhà trường qua việc giảng dạy các môn học, việc giới thiệu một số xuhướng khoa học, công nghệ liên quan tới vấn đề sử dụng năng lượng hiện nay là cần thiết Trước hếtnó phù hợp với đối tượng HS và với yêu cầu phải tích hợp các nội dung này vào các môn học Nógiúp GV dễ dàng khai thác kiến thức môn học phù hợp với các xu hướng phát triển khoa học côngnghệ về năng lượng, và giúp HS biết vận dụng kiến thức vào thực tiễn cuộc sống

2.5 Các giải pháp công nghệ và kĩ thuật về sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả

2.5.1 Sử dụng các nguồn năng lượng tái sinh ít gây ô nhiễm môi trường

Hiện nay nguồn nguồn năng lượng tái sinh đã có đóng góp đáng kể vào công nghiệp điệnnăng trên thế giới, đến năm 2007 nó đã chiếm 4% nguồn điện thế giới Các dạng năng lượng táisinh được sử dụng phổ biến hiện nay là năng lượng sinh học (nhiên liệu sinh học), năng lượng mặttrời, năng lượng gió, năng lượng biển, năng lượng địa nhiệt

- Nhiên liệu sinh học là loại nhiên liệu được hình thành từ các hợp chất có nguồn gốc động,thực vật (sinh học), chủ yếu từ thực vật Các nguồn nhiên liệu sinh học gồm:các chất đốt rắn tái tạo;

rác đô thị, phế liệu hữu cơ của nông nghiệp và công nghiệp, phân gia xúc (biogas); những thực vậtđược trồng để là nguồn năng lượng (các cây lấy dầu, ).

Có 3 phương pháp để tăng nguồn năng lượng sinh học: trồng cây có đường: mía, củ cảingọt, ngũ cốc (lúa, ngô, ); trồng các cây tự nhiên có dầu; rong, hoa hướng dương, cọ dầu, ;trồng riêng những cây phát triển nhanh như: trúc, bạch đàn, cây dương, thông,

Hàng năm sự đóng góp của năng lượng sinh học là khá lớn: 13.300 TWh ở dạng sơ cấp,11.800 TWh ở dạng khả dụng, chiếm 10% năng lượng sơ cấp và 13% năng lượng khả dụng.

Về mặt môi trường, năng lượng sinh học ít gây ô nhiễm môi trường hơn Nếu tính về tổngthể, việc trồng cây và khai thác chúng làm nhiên liệu cân bằng về phát thải CO2 Việc đốt rác thảiđô thị, các phế liệu từ nông nghiệp, công nghiệp, biogas, cũng là một biện pháp phân huỷ chúngđể bảo vệ môi trường.

- Năng lượng mặt trời (quang năng) thu được trên Trái Đất là năng lượng của dòng bức xạđiện từ (dòng phôtôn) xuất phát từ Mặt Trời đến Trái Đất Trái Đất nhận được dòng năng lượng nàycho đến khi phản ứng hạt nhân trên Mặt Trời hết nhiên liệu, vào khoảng 5 tỷ năm nữa Hiện nay cóhai loại phương pháp sử dụng năng lượng mặt trời:

+ Phơi nắng để các vật tiếp thu trực tiếp photon, làm nóng các vật, tức là chuyển thành nhiệtnăng (quang năng chuyển thành nhiệt năng): phơi, xấy quần áo, thóc, Ví dụ: Bình đun nước mặttrời, làm sôi nước trong các máy nhiệt điện của tháp mặt trời, máy điều hoà mặt trời,

+ Sử dụng hiệu ứng quang điện: Ví dụ; Pin mặt trời.

Hình 4:Thiết bị đun nóng nhờ năng

lượng Mặt Trời Hình 5: Pin mặt trời

Hình 6: Trạm điện mặt trời gần Seville, Tây Ban Nha.

Nguồn năng lượng mặt trời rất lớn, gần như vô tận Lưu lượng quang năng từ Mặt Trờixuống mặt đất là 1.366 W mỗi mét vuông Nhưng vì Mặt Trời chỉ lần lượt chiếu sáng từng phầncủa Trái Đất và do bị mây che, nên trung bình mỗi mét vuông chỉ nhận được 150 - 500 kWh/m2/năm tuỳ từng nơi Ngành năng lượng mặt trời đã có bước nhảy vọt trong năm 2007, với công suấttới 100 MW điện mới trên toàn thế giới được đưa vào sử dụng Nhiều thiết bị tiêu thụ ít điện hiệnnay có thể sử dụng pin quang điện như: đồng hồ, máy tính xách tay, radio, máy thu hình công suấtnhỏ; trạm tín hiệu, rơle viễn thông.

Ở Việt Nam đã và đang nghiên cứu sử dụng năng lượng mặt trời: Thiết bị đun nóng, cáctrạm phát điện mặt trời công suất nhỏ Tháng 12/2007, Thủ tướng Chính phủ đã phê duyệt “Chiếnlược phát triển năng lượng quốc gia của Việt Nam đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2050” Ngoàiviệc phấn đấu cung cấp đủ năng lượng cho nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội, chương trình đề ramục tiêu phấn đấu tăng tỷ lệ các nguồn năng lượng mới và tái tạo trong tổng năng lượng thươngmại sơ cấp Theo Phó thủ tướng Hoàng Trung Hải, việc phát triển nguồn năng lượng mới, trong đócó điện mặt trời khi năng lượng hóa thạch đang dần cạn kiệt là mục tiêu quan trọng “Phấn đấu đếnnăm 2010, tỷ lệ các nguồn năng lượng mới và tái tạo chiếm khoảng 3% tổng năng lượng thươngmại sơ cấp; đến 2050 là 11% Việc phát triển điện mặt trời ở Việt Nam sẽ góp phần hoàn thànhmục tiêu sử dụng năng lượng tái tạo chương trình điện khí hóa nông thôn của Chính phủ"

- Năng lượng gió là động năng của không khí di chuyển trong bầu khí quyển Trái Đất Năng

lượng gió là hình thức gián tiếp của năng lượng mặt trời Sử dụng năng lượng gió là một trong cáccách lấy năng lượng xa xưa nhất từ môi trường tự nhiên và được biết đến từ thời cổ đại.

Hình 7: Cối xay gió Hình 8: Tàu buồm

Năng lượng gió là động năng của một khối không khí chuyển động Có thể tính động năngcủa nó như sau: Nếu k hối lượng khí chuyển động với vận tốc v qua một mặt phẳng hình tròn đặtvuông góc với chiều gió thì khối lượng khí m qua mặt phẳng đó là:

với ρ là tỷ trọng của không khí, V là thể tích khối lượng không khí đi qua mặt cắt ngang hình tròndiện tích A, bán kinh r trong thời gian t Vì thế động năng E (kin) và công suất P của gió là:

Điều đáng chú ý là công suất gió tăng theo lũy thừa 3 của vận tốc gió và vì thế vận tốc giólà một trong những yếu tố quyết định khi muốn sử dụng năng lượng gió Năng lượng gió đã đượcsử dụng từ xa xưa, thí dụ: tàu buồm, thuyền buồm, khinh khí cầu, cối xay gió, máy bơm nước nhờsức gió,

Dùng năng lượng gió để sản xuất điện là ý tưởng đã có từ khi phát minh ra máy phát điện.Từ sau cuộc khủng hoảng dầu trong thập niên 1970, nhiều quốc gia đã nghiên cứu và phát triển côngnghệ sử dụng năng lượng gió để phát điện Đức, Tây Ban Nha, Mỹ, Đan Mạch, Ấn Độ,… là nhữngquốc gia sử dụng năng lượng gió nhiều nhất trên thế giới (hiện nay khoảng 20 nước) Năm 2007, thếgiới đã xây mới các trạm phát điện gió công suất khoảng 20.073 MW điện từ gió, trong đó: Mỹ 5244MW, Tây Ban Nha 3522 MW, Trung Quốc 3449 MW, Ấn Độ 1730 MW, Đức 1667MW Xếp thứ tựmột số quốc gia về công xuất điện gió như sau: Đức (22.247 MW), Mỹ (16.818 MW), Tây Ban Nha(15.145 MW), Ấn Độ (8.000 MW),…

Năng lượng gió được đánh giá là thân thiện nhất với môi trường và ít gây ảnh hưởng xấu đốivới xã hội Không phải lo các rủi ro có thể xảy ra như với đập nước Không phải lo nhiều về di dânvà tái định cư vì mất đất canh tác, vì các trạm phát điện gió có thể đặt ở vùng duyên hải hoặc ngoàikhơi

Năng lượng gió có nhiều lợi thế để tạo ra nguồn điện năng rẻ Nhưng vấn đề lớn nhất màcác nhà máy điện sử dụng năng lượng gió gặp phải là trong thực tế không phải lúc nào cũng có gió,vì vậy mà nguồn điện sẽ không ổn định Tuy nhiên, người ta khắc phục được nhược điểm trên bằngcách kết nối các nhà máy điện sử dụng năng lượng gió bằng hệ thống đường dây truyền tải Nănglượng gió ở nhiều nơi sẽ bổ trợ cho nhau, tạo ra nguồn điện năng được duy trì ổn định.Theo nghiêncứu của hai nhà khoa học Mỹ là Cristina Archer và Mark Jacobson, cứ có 3 nhà máy năng lượnggió nối liền trở lên sẽ đảm bảo được việc cung cấp nguồn điện năng liên tục Một điều thuận lợinữa của giải pháp trên là

giúp giảm bớt thất thoát trong quá trình phân phối điện Thay vì sử dụng nhiều hệ thống đường dâynối liền từng nhà máy với nơi tiêu thụ, điện sau khi nối mạng sẽ được tập trung tại một điểm vàchuyển tới các thành phố bằng hệ thống đường dây duy nhất Hiện nay Mỹ và một vài nước khácđã bắt đầu kết nối các nhà máy điện sử dụng năng lượng gió Những nhà máy này đang được kỳvọng sẽ trở thành nơi sản xuất nguồn năng lượng rẻ nhất và sạch nhất, giúp giảm đáng kể nguồnđiện năng phải sản xuất từ các nhà máy điện đốt than đá, từ đó giảm phát thải khí nhà kính vào bầukhí quyển Trái đất.

Tiềm năng và triển vọng năng lượng gió ở Việt Nam là rất lớn vì nước ta ở khu vực nhiệt đớigió mùa, có bờ biển dài hơn 3000 km Trong chương trình đánh giá về năng lượng cho châu Á,Ngân hàng thế giới đã có một khảo sát chi tiết về năng lượng gió ở khu vực Đông Nam Á, trong đócó Việt Nam Theo đánh giá này thì việt Nam có tiềm năng gió lớn nhất (hơn hẳn Thái Lan, Lào,Campuchia) Theo Văn phòng tiết kiệm năng lượng quốc gia, nước ta có khoảng 28.000 km² diệntích có tiềm năng gió được xếp vào từ loại tốt trở lên ( tức là vận tốc trung bình > 7 m/s tại độ cao65m so với mặt đất) Tiềm năng điện gió của Việt Nam ước đạt 513.360 MW, tức là bằng hơn 200lần công suất thiết kế của thuỷ điện Sơn La, hơn 10 lần tổng công suất các nhà máy điện mà ngànhđiện dự báo đạt được vào năm 2020 Việt Nam hiện đang triển khai một dự án nhà máy điện gió ởPhương Mai (Bình Định) có công suất 50 MW .[6]

- Năng lượng biển (hải năng) được sử dụng ở hai dạng:

+ Lợi dụng sự chênh lệch nhiệt độ trong nước biển: nhiệt độ nước ở trên mặt biển thườngcao và ở sâu dưới đáy biển nhiệt độ thấp hơn Chênh lệch này có thể lên tới 500C ở những vùngnhiệt đới Lợi dụng sự chênh lệch nhiệt độ này có thể sản xuất điện năng Mỹ đã có một nhà máyđiện dùng nhiệt lượng của biển tại Hawai.

+ Lợi dụng năng lượng thuỷ triều: khi thuỷ triều lên, nước đổ vào vịnh và khi thuỷ triềuxuống thì nước trong vịnh chảy ra ngoài khơi Hai lần mỗi ngày, ở cửa vịnh sẽ có một luồng nướcchảy vào vịnh rồi chảy ngược ra khơi Nếu xây một đập ở cửa vịnh và lắp đặt một tuabin chạy haichiều thì có thể sản xuất điện Vịnh dùng làm hồ tích năng.

Việt Nam có bờ biển dài, lại ở vùng nhiệt đới nên tiềm năng năng lượng biển của Việt Namsẽ là rất lớn

Hình 9: Trại điện gió

Horn Rev ở Đan Mạch

- Năng lượng từ lòng đất (địa năng): nhiệt độ Trái Đất tăng 100C mỗi lần xuống sâu dưới mặt đất20m đến 30m Các nhà khoa học cho rằng: nguồn gốc của nhiệt độ này là do những hạt nhânUranium, Thorium và Potassium tự phân hạch và do những lớp địa chất vận động, ma sát với nhau.Ma sát làm tăng nhiệt độ các lớp địa chất Những khối Plasma từ trung tâm Trái Đất lên tới gần mặtđất thường phun ra khỏi lòng đất thành núi lửa cùng làm tăng nhiệt độ của các lớp đất Người ta cóthể bơm nước vào lòng đất để lấy ra nước nóng dùng làm năng lượng Năng lượng này thường đượcdùng vào các mục đích sau:

+ Dưới 1000C thì dùng để cung cấp nước nóng cho tiện nghi nhà ở, trung tâm thương mại vàdịch vụ công cộng;

+ Trên 1000C đến dưới 2000C thì dùng cho công nghiệp;+ Trên 2000C thì có thể dùng để sản xuất điện.

Một số nước trên thế giới đã sử dụng thành công địa năng để sản xuất điện năng, điển hình làIceland Theo Hiệp hội Địa nhiệt, hiện đang có 24 quốc gia khai thác địa nhiệt để sản xuất điệnnăng Năm 2003 điện địa nhiệt đã đạt 57.000 GWh Mỹ đi đầu về sản xuất điện địa nhiệt, chiếm32% công suất điện địa nhiệt toàn thế giới.

2.5.2 Các giải pháp nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng

Trong khi vẫn sử dụng chủ yếu các dạng năng lượng truyền thống như hiện nay thì trongquá trình sử dụng năng lượng ở các lĩnh vực sản xuất và đời sống cần áp dụng các giải pháp kĩthuật và công nghệ mới nhằm giảm nhu cầu về năng lượng mà vẫn đảm bảo sự phát triển của sảnxuất và xã hội.

Một số xu hướng kĩ thuật và công nghệ này đang được nhiều nước, trong đó có Việt Namthực thi Hiện nay trên thế giới cũng như ở Việt Nam có ba lĩnh vực sử dụng năng lượng nhiều nhấtlà: giao thông vận tải, công nghiệp, tiện nghi nhà ở (chúng chiếm khoảng ¾ tổng năng lượng khảdụng).

Hình 10: Mô hình hệ thống

tuabin hai rotor trên biển.

Các kỹ sư năng lượng Anh vừa công bố chiếctuabin vận hành bằng dòng hải lưu đầu tiên trênthế giới, cách bờ biển Denvo ở tây nam nướcnày 1,5 km Chiếc tuabin trị giá 3 triệu bảng, vớimột rotor (2 cánh) dài 11 mét, có khả năng tạo ra300 kW điện và sẽ là đối thủ của những loại hìnhphát điện khác trong tương lai

(Nguồn: VnExpress.vn)

2.5.2.1 Ngành giao thông vân tải

- Nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng

Để nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng, trong ngành giao thông vận tải có thể thực hiệnba phương pháp:

+ Giảm trọng lượng của phương tiện chuyên chở: Khi giảm trọng lượng của phương tiệnchuyên chở thì sẽ cần ít năng lượng hơn, do đó có thể chở thêm hành khách, hàng hoá Để làm việcnày, người ta chế tạo các động cơ bằng hợp kim nhôm, rầm dọc tầu thuỷ bằng sợi cácbon, vỏ tàuthuỷ bằng hỗn hợp nhôm,…

+ Vận hành động cơ một cách tối ưu: Cải tiến các động cơ đốt trong để nâng cao hiệu suấtcủa chúng đồng thời phát thải ít CO2 và những khí gây hiệu ứng nhà kính khác Kĩ thuật lái xe, điềukhiển các phương tiện giao thông cũng được tập huấn cho người sử dụng.

Nghiên cứu sản suất và đưa vào sử dụng phổ biến các loại ôtô động cơ lai (hybrid) giữađộng cơ đốt trong và động cơ điện Loại xe này sẽ dùng nhiên liệu hữu hiệu hơn vì hai lý do: độngcơ đốt trong nạp điện vào một bình ắcqui đệm không liên kết với vận tốc của xe Nhờ vậy, có thểđiều chỉnh để cho hiệu suất năng lượng tối ưu và giảm ô nhiễm môi trường Động cơ điện tiêu thụđiện khi xe chạy: khi xe giảm tốc độ thì động cơ trở thành một máy phát điện nạp điện

Hiện nay đã có nhiều kiểu ôtô lai tạp động cơ trong đó có loại ôtô dùng động cơ đốt trongkhi xe cần chạy nhanh và dùng động cơ điện khi chạy chậm trong đô thị Hầu hết các đầu máy xelửa hiện nay là loại lai tạp động cơ diesel - điện.

Các phương tiện chuyên chở như ôtô vận tải đường dài, máy bay, tầu biển được trang bịmáy tính điện tử điều khiển vận hành của phương tiện nhằm giảm tiêu thụ nhiên liệu.

+ Giảm ma sát giữa phương tiện chuyên chở và môi trường di chuyển, ma sát giữa các bộphận chuyển động của phương tiện Khi chuyển động, mọi phương tiện đều chịu ma sát của khôngkhí Cụ thể của thân phương tiện với không khí Phương tiện đường bộ có thêm ma sát giữa bánhxe và mặt đường, phương tiện đường thuỷ có ma sát giữa vỏ tàu và nước, phương tiện máy bay làma sát giữa thân máy bay và không khí Với việc thiết kế nhờ máy tính điện tử thì hình dáng củacác phương tiện được tối ưu hoá nhằm giảm ma sát và lực cản khí động học Nghiên cứu chế tạolốp xe, loại nhựa tráng mặt đường sao cho lực ma sát giữa bánh xe và mặt đường là tối ưu.

- Chuyển sang sử dụng những dạng năng lượng khác

+ Tiếp tục dùng động cơ đốt trong truyền thống đã được hoàn thiện và dùng các loại độngcơ đó với những nhiên liệu khác như: khí đốt, nhiên liệu tổng hợp, nhiên liệu sinh học Ví dụ sửdụng khí nén hay khí lỏng cho các phương tiện cá nhân như xe máy, ôtô nhỏ, xe buýt đô thị…

Nhiều nước như Đức, Nam Phi, Brazil đã dùng nhiên liệu tổng hợp và nhiên liệu sinh họccho các động cơ.

+ Chuyển sang những loại động cơ khác: phương tiện thuyền buồm vẫn còn được dùng ởnhiều nước Người ta đang nghiên cứu, cải tiến phương tiện này thành phương tiện chuyên chở cóhiệu suất cao hơn và tiện lợi; Với công nghệ hiện nay có thể thiết kế các động cơ điện có hiệu suấtnăng lượng cao và có thể nạp lại được khi tàu giảm vận tốc và động cơ chuyển sang chế độ phátđiện Tàu điện hiện đại có thể đạt vận tốc 300 km/giờ Các ôtô và xe đạp điện cũng đang được sửdụng rộng rãi Hiện nay, người ta đang nghiên cứu chế tạo các pin nhiên liệu chạy bằng khí metalhoặc khí hyđrô để làm nguồn điện.

+ Đổi phương tiện chuyên chở Ví dụ: Đi xe đạp hoặc dùng phương tiện giao thông côngcộng thì tiêu tốn ít năng lượng hơn là đi một mình bằng xe ôtô Chở bằng xe vận tải tốn năng lượnggấp bảy, tám lần so với chở bằng tàu hoả hay tàu thủy, tàu biển Song vấn đề khó là ở chỗ khi đổiphương tiện chuyên chở thì cần thay đổi quan niệm văn hoá và hạ tầng cơ sở của một quốc gia.2.5.2.2 Ngành công nghiệp

Đối với các ngành công nghiệp việc sử dụng năng lượng tiêt kiệm, hiệu quả có thể thực thicác giải pháp sau:

- Gia tăng hiệu suất sử dụng năng lượng với ba phương pháp sau: thứ nhất, hợp lý hoá sảnxuất, sản xuất đúng mức, đúng lúc Sản xuất đúng mức, đúng lúc là tập hợp tất cả những phươngpháp quản lí sản xuất nhằm tiết kiệm cho sản xuất Để tiết kiệm năng lượng, người ta tìm cách sảnxuất một sản phẩm một cách liên tục và ở cùng một địa điểm từ nguyên liệu đầu vào cho đến sảnphẩm cuối cùng sao cho giảm thiểu việc vận chuyển Sản xuất đúng lúc là một yêu cầu quan trọngcủa ngành điện vì điện là một sản phẩm không thể lưu trữ được Ắc qui chỉ dự trữ một phần khôngđáng kể và dùng cho các trường hợp đặc biệt Thư hai, phương pháp sản xuất đúng mức đòi hỏiphải bảo dưỡng công cụ sản xuất cẩn thận Một thiết bị sản xuất được bảo dưỡng tốt sẽ tiêu thụ ítnăng lượng hơn Thứ ba, ngành sản xuất điện áp dụng phương pháp sản xuất đồng phát sinh và chutrình kết hợp để gia tăng hiệu suất sử dụng Đồng phát sinh là phương pháp sản xuất vừa điện năngvừa nhiệt năng trong cùng một tổ máy nhiệt điện.

- Chuyển sang sử dụng những dạng năng lượng khác: khi chuyển sang các dạng năng lượngkhác thì thường phải thay đổi quy trình sản xuất Thí dụ trong ngành sản xuất điện năng hiện nay đãcó nhiều lựa chọn các nguồn năng lượng tái sinh

- Đổi qui trình sản xuất, hợp lí hoá qui trình sản xuất: đổi qui trình và công nghệ sản xuấtmột sản phẩm sao cho hàm lượng năng lượng tích luỹ từ nguyên liệu ban đầu qui ra giá thành củasản phẩm là thấp nhất có thể.

- Thu hồi nhiệt thải để tái sử dụng: theo ý tưởng này, người ta sẽ tìm cách thu hồi lượngnhiệt thải ra trong quá trình sản xuất từ đó tái sử dụng lượng năng lượng này cho các mục đích khácnhau Ví dụ: nhiệt và nước nóng từ các nhà máy nhiệt điện có thể thu hồi để sưởi ấm nhà ở ở xứ

lạnh; Trong khuôn khổ của dự án “Nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng trong các doanh nghiệpnhỏ và vừa ở Việt Nam”, ECC đã tiến hành nghiên cứu khả thi cho 3 doanh nghiệp ở TP Hồ ChíMinh, phương án ECC đưa ra là dùng nhiệt của khói thải để gia nhiệt cho dầu FO đốt lò.

2.5.2.3 Lĩnh vực tiện nghi nhà ở

Năng lượng dùng cho tiện nghi nhà ở có ba mục đích: nấu thức ăn;đun nước nóng sinh hoạtvà điều hoà không khí; các thiết bị điện nội thất, chiếu sáng.Trong lĩnh vực này cần thực hiện cácbiện pháp sau để sử dụng NLTK&HQ.

- Trong việc đun nấu thức ăn: Cần nghiên cứu nâng cao hiệu suất của các bếp lò trong cácgia đình Các bếp này thường dùng các nhiên liệu như củi, than, rơm, cỏ,…Các nhà sản xuất bếpdùng điện, dùng gas để đun nấu cũng đã cải tiến các dụng cụ này sao cho tiết kiệm năng lượng Vídụ các sản phẩm bếp từ, lò vi sóng, có hiệu suất sử dụng điện năng rất cao.

- Đun nước nóng sinh hoạt và điều hoà không khí: Vấn đề kiến trúc nhà ở rất quan trọngcho việc giảm nhu cầu sử dụng năng lượng cho mục đích điều hoà không khí để phù hợp với khíhậu từng nơi Ví dụ, ở những vùng ôn đới, kiến trúc các ngôi nhà không cần tiêu thụ năng lượng đểđiều hoà không khí, ánh sáng.

- Thiết bị điện nội thất: hiện nay đã có hàng loạt các giải pháp được giới thiệu đến ngườitiêu dùng để nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng Ví dụ: trong lĩnh vực chiếu sáng, cần lựa chọncác thiết bị phù hợp và tiết kiệm năng lượng bằng cách thay thế các bóng đèn compact cho các đènsợi đốt (tốn năng lượng hơn, thời gian sử dụng ngắn hơn và hiệu suất phát sáng kém hơn, chỉ có10% chuyển thành quay năng, còn 90% thành nhiệt) Mua máy điều hoà không khí có công suấtphù hợp với kích thước phòng ở, phòng làm việc, Sử dụng thiết bị hợp lí, đúng qui trình: Thí dụ,việc lắp đặt hệ thống chiếu sáng hợp lí, phù hợp với từng nơi sinh hoạt trong nhà, khi không sửdụng nên tắt (có thể lắp đặt thiết bị tự động đóng tắt hệ thống chiếu sáng nếu hệ thống có qui môlớn, chẳng hạn khu nhà tập thể, khách sạn,…) Để giảm việc phải dùng các phương tiện như điềuhoà, đèn chiếu sáng thì nên có rèm che nắng cho căn phòng, mở cửa sổ để sử dụng ánh sáng mặttrời nơi làm việc khi có điều kiện…

Những biện pháp này người tiêu dùng có thể tìm hiểu ngay trong các tài liệu hướng dẫn sửdụng thiết bị, trên các phương tiện truyền thông.

- Khuynh hướng tích hợp kiến trúc – năng lượng: trong mấy năm gần đây, khuynh hướngthiết kế kiến trúc nghiêng mạnh về phía sử dụng hiệu quả các nguồn năng lượng Trong nhiềutrường hợp, xu hướng mới này đạt đến trình độ tích hợp giữa kết cấu kiến trúc với khai thác nănglượng, dựa trên những thành tựu nhanh chóng của hai lĩnh vực riêng lẻ Gió và Mặt trời là hainguồn năng lượng tích hợp phổ biến nhất

Việc tích hợp năng lượng mặt trời vào kết cấu công trình cho thấy tốc độ phát triển nhanhnhất, do nguồn năng lượng này quanh năm có sẵn ở khắp nơi, và do giá thành cấu trúc quang điện

đang hạ xuống thấp, cả với loại đơn tinh thể Silicon và loại màng mỏng phủ trên mặt kính Ngàynay các nhà xây dựng dễ dàng đặt mua các tấm Sun Slate lợp mái để thu điện năng sử dụng cho cảngôi nhà, gắn các viên gạch Solarbrick đủ màu lên tường, lên đường hay nơi mặt sân để tự chiếusáng và làm đẹp mặt ngoài công trình, hay phủ lên các hành lang những lớp sơn nghệ thuật OLEDđể trang trí và thắp sáng lối đi bên trong [7].

III GIÁO DỤC SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ QUA DẠY HỌCCÁC MÔN HỌC Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC CƠ SỞ, TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

3.1 Vai trò của giáo dục sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong nhà trường trung họccơ sở và trung học phổ thông

Để thực hành quốc sách tiết kiệm nói chung, chính sách sử dụng NLTK&HQ nói riêng thìnhà trường phổ thông có một vai trò rất quan trọng Vai trò đó thể hiện ở các mặt sau:

- Về cơ sở lí luận:

+ Nhà trường đào tạo, giáo dục, hình thành nhân cách thế hệ trẻ để họ trở thành công dânxây dựng và bảo vệ tổ quốc Giáo dục ở nhà trường được thực hiện thông qua hoạt động dạy học.Các hoạt động dạy học được dựa trên các chương trình giáo dục được xây dựng khoa học và chặtchẽ, bao gồm các thành tố: Mục tiêu, nội dung, phương pháp và hình thức tổ chức giáo dục, đánhgiá kết quả giáo dục Trong đó nội dung dạy học phải phản ánh được những vấn đề đang được cảloài người quan tâm, trong đó có vấn đề sử dụng NLTK&HQ.

+ Giáo dục nhà trường thông qua các hoạt động phong phú đa dạng và hỗ trợ lẫn nhau như:vui chơi, lao động, hoạt động xã hội thông qua sinh hoạt tập thể, tự tu dưỡng Vì vậy, giáo dục phổthông hoàn toàn có khả năng, điều kiện thực hiện các yêu cầu về sử dụng NLTK&HQ, thực hiệnviệc giáo dục sử dụng NLTK&HQ.

+ Nhà trường đóng vai trò quan trọng đối với giáo dục sử dụng NLTK&HQ vì ngoài đốitượng HS và thông qua HS có thể tác động một cách rộng rãi lên các thành viên khác của xã hội,trước hết là các thành viên trong gia đình HS Vì vậy, thực hiện giáo dục sử dụng NLTK&HQ trongnhà trường là một trong các biện pháp hữu hiệu nhất, kinh tế nhất và có tính bền vững nhất.

- Về cơ sở thực tiễn:

+ Số lượng HS, GV các cấp, bậc học của Việt Nam hiện nay chiếm gần 1/3 dân số cả nước(hơn 22 triệu người), trong đó HS, GV các cấp THCS, THPT là gần 10 triệu người Đó là một lựclượng hùng hậu, là đối tượng quan trọng thực hiện sử dụng NLTK&HQ Đồng thời đây cũng là lựclượng quan trọng thực hiện tuyên truyền, giáo dục, vận động các đối tượng khác trong xã hội thựchiện mục tiêu sử dụng NLTK&HQ.

+ Việc đổi mới giáo dục Việt Nam hiện nay là cơ sở cho việc đưa các nội dung giáo dụcNLTK&HQ vào hệ thống giáo dục quốc dân Vì một trong các yêu cầu đối với giáo dục là nội dungvà phương pháp giáo dục phải đáp ứng các yêu cầu của xã hội.

3.2 Các cơ sở pháp lý của việc triển khai giáo dục sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quảvào hệ thống giáo dục quốc dân

+ Nghị định số 102/2003/NĐ-CP của Chính phủ về “sử dụng NLTK&HQ” Điều 18 vềchương trình mục tiêu quốc gia về sử dụng NLTK&HQ nêu yêu cầu giáo dục, đào tạo, phổ biếnthông tin, tuyên truyền cộng đồng trong lĩnh vực phát triển, thúc đẩy sử dụng NLTK&HQ, bảo vệmôi trường.

+ Pháp lệnh số 02/1998/PL-UBTVQH10 về thực hành tiết kiệm, chống lãnh phí: quy địnhcác tổ chức, cá nhân quản lý, sử dụng… tài nguyên thiên nhiên,… phải thực hành tiết kiệm, chốnglãng phí.

+ Luật Điện lực (2005) quy định về tiết kiệm trong phát điện, truyền tải và phân phối điện,… nhằm tiết kiệm, nâng cao hiệu quả sử dụng các nguồn năng lượng, bảo vệ môi trường sinh thái.Điều 6 của Luật yêu cầu tuyên truyền, phổ biến, giáo dục pháp luật về điện lực và trường học tổchức phổ biến, giáo dục và hướng dẫn sử dụng an toàn, tiết kiệm, hiệu quả và chấp hành nghiêmchỉnh các quy định pháp lệnh về điện lực.

+ Chương trình mục tiêu quốc gia về “sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả” theoQuyết định số 79/2006/QĐ-TTg-CP của Thủ tướng Chính phủ Đề án thứ ba của Chương trình là:Đưa các nội dung về giáo dục sử dụng NLTK&HQ vào hệ thống giáo dục quốc dân, trong đó quiđịnh rõ: Xây dựng nội dung, giáo trình, phương pháp giảng dạy lồng ghép các kiến thức về sử dụngNLTK&HQ vào các môn học, phù hợp với từng cấp học, từ tiểu học đến THPT;

+ Đề án “Đưa các nội dung giáo dục sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả vào hệthống giáo dục quốc dân giai đoạn 2006 - 2010” của Bộ Giáo dục và Đào tạo với mục tiêu: “Đưacác nội dung giáo dục sử dụng NLTK&HQ vào các chương trình giáo dục của các cấp học, cáctrình độ đào tạo của hệ thống giáo dục quốc dân nhằm trang bị cho HS, sinh viên những hiểu biếtvề vấn đề năng lượng, tình hình sử dụng năng lượng và các biện pháp sử dụng NLTK&HQ, nhằmphát triển bền vững đất nước”.

3.3 Các mục tiêu của giáo dục sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong dạy học các mônhọc ở cấp trung học cơ sở và trung học phổ thông

Mục tiêu về giáo dục sử dụng NLTK&HQ đối với các môn học ở cấp THCS và THPT đượcxác định căn cứ vào đặc điểm phát triển tâm sinh lý của HS và đặc điểm các môn học ở cấp họcnày Ở cấp học THCS và THPT, HS là những thanh, thiếu niên đang trưởng thành, tính cách pháttriển mạnh mẽ, ưa hoạt động, ý thức và tư duy đã phát triển tương đối cao, có khả năng tham giatích cực vào các hoạt động xã hội, có khả năng sáng tạo Ở cấp học này, các môn học đã có nộidung khoa học tương đối sâu sắc, hệ thống và hiện đại Mặt khác, nhiều HS ngoài con đường tiếptục học lên, còn cần phải được chuẩn bị học tập ở các trường chuyên nghiệp hoặc tham gia lao

động sản xuất Vì thế, có thể nêu một số nét mục tiêu chung về giáo dục sử dụng NLTK&HQ đốivới các môn học ở cấp học này như sau:

3.3.1.Về kiến thức

Người học có hiểu biết về:

- Khái niệm về năng lượng;- Các loại năng lượng;

- Sự chuyển hoá các dạng năng lượng;- Vai trò của năng lượng đối với con người;

- Tình hình khai thác và sử dụng nguồn tài nguyên; năng lượng hiện nay Nguồn tài nguyênnăng lượng không phải là vô hạn;

- Những ảnh hưởng của việc khai thác và sử dụng nguồn tài nguyên năng lượng đối với môitrường;

- Xu hướng sử dụng nguồn tài nguyên năng lượng hiện nay;- Các khái niệm về sử dụng NLTK&HQ;

- Ý nghĩa của việc sử dụng NLTK&HQ;

- Sự cần thiết phải sử dụng tiết kiệm và hiệu quả nguồn tài nguyên năng lượng;- Các biện pháp sử dụng tiết kiệm và hiệu quả năng lượng.

3.3.2 Về kỹ năng

Người học có thể thực hiện được các kỹ năng sau:

- Có thể liên kết các kiến thức các môn học với nhau và với các khái niệm về năng lượng,các dạng năng lượng và các nguồn năng lượng, các quá trình sử dụng năng lượng;

- Có thể giải thích cơ sở khoa học của các quá trình, các biện pháp thực hành sử dụng tiếtkiệm và hiệu quả năng lượng trong hoạt động của các thiết bị và trong đời sống hàng ngày;

- Có khả năng tuyên truyền, giải thích, thuyết phục và phổ biến cho các thành viên kháctrong gia đình và cộng đồng ý thức về sử dụng NLTK&HQ, các kĩ năng thực hành tiết kiệm và sửdụng hiệu quả năng lượng.

3.3.3 Về hành vi, thái độ

- Ý thức được nguồn năng lượng là đa dạng, nhưng không phải là vô tận;

- Ý thức được tầm quan trọng của việc sử dụng tiết kiệm và hiệu quả nguồn tài nguyên nănglượng;

- Có ý thức trong việc sử dụng năng lượng không gây tác hại đến môi trường, đến conngười (an toàn),…;

- Tuyên truyền cho mọi người về tác hại của việc khai thác, sử dụng năng lượng không hợplý;

- Thực hiện sử dụng tiết kiệm và hiệu quả năng lượng trong gia đình, nhà trường và cộngđồng;

- Có thói quen áp dụng các biện pháp kĩ thuật nhằm tiết kiệm và sử dụng có hiệu quả nănglượng;

- Ham muốn tìm tòi khám phá nguồn năng lượng;

- Ham muốn nghiên cứu tìm kiếm các biện pháp kĩ thuật, các biện pháp tuyên truyền, phổbiến sử dụng NLTK&HQ

3.4 Một số nguyên tắc lựa chọn nội dung giáo dục sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu trongcác môn học ở trường trung học

Việc lựa chọn các nội dung giáo dục sử dụng NLTK&HQ để đưa vào các môn học ở trườngTHCS và THPT cần tuân theo một số nguyên tắc chung như sau:

- Nội dung được lựa chọn cần phù hợp với đặc điểm tâm, sinh lí và sự phát triển của HS ;- Nội dung được lựa chọn phải gắn với chương trình, sách giáo khoa của cấp học, không đưa thêmnội dung mới gây quá tải quá trình học tập của HS;

- Trên cơ sở các mục tiêu, nội dung cơ bản, cần xác định mục tiêu, nội dung cụ thể cho từng cấphọc, lớp học, môn học và đảm bảo tính kế thừa giữa các cấp học, lớp học và môn học;

- Các nội dung được lựa chọn phải thiết thực, gần gũi trong đời sống và sản xuất.

- Nội dung được lựa chọn phải phù hợp với đặc điểm kinh tế - xã hội và tập quán văn hoá của cácvùng, miền.

3.5 Định hướng các nội dung cơ bản về giáo dục sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quảđưa vào các môn học ở trường trung học

Không nhất thiết phải xây dựng bài học riêng về các nội dung giáo dục sử dụng NLTK&HQđể đưa vào các môn học ở trường THCS, THPT Điều này được thực hiện bằng con đường dạy họctích hợp (DHTH) Để thực hiện DHTH các nội dung năng lượng và sử dụng NLTK&HQ trong cácmôn học thì đòi hỏi đầu tiên đối với GV là phải nắm một cách hệ thống các nội dung này Sau đó,trên cơ sở phân tích đặc điểm nội dung của môn học và từng bài học, GV sẽ tiến hành lựa chọn cácnội dung thích hợp, đáp ứng các nguyên tắc về lựa chọn nội dung đã nêu lên ở trên, từ đó mới xâydựng các phương án DHTH các nội dung này Với ý nghĩa như vậy, dưới đây sẽ nêu định hướng

các nội dung cơ bản của giáo dục sử dụng NLTK&HQ, được tích hợp khi dạy học các môn học ởtrường THCS và THPT:

- Khái niệm năng lượng, nguồn năng lượng

+ Khái niệm về năng lượng, nguồn năng lượng; + Phân loại năng lượng;

+ Sự bảo toàn và chuyển hóa năng lượng.- Vai trò của năng lượng đối với con người

+ Vai trò của năng lượng đối với con người;

+ Tình hình khai thác và sử dụng năng lượng; sự cạn kiệt các nguồn năng lượng không táisinh;

+ Những ảnh hưởng của việc khai thác và sử dụng năng lượng đối với môi trường;+ Các xu hướng khai thác và sử dụng các nguồn tài nguyên năng lượng hiện nay.- Sử dụng NLTK&HQ

+ Các khái niệm tiết kiệm, hiệu quả;

+ Ý nghĩa và sự cần thiết của việc sử dụng NLTK&HQ;- Một số biện pháp sử dụng NLTK&HQ

3.6 Phương thức tích hợp các nội dung giáo dục sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quảvào các môn học ở trường trung học

3.6.1 Quan niệm về DHTH

Trước hết là khái niệm tích hợp Khái niệm tích hợp đã được sử dụng rất rộng rãi trong nhiềulĩnh vực khoa học và kĩ thuật, đặc biệt trong lĩnh vực kĩ thuật điện tử, công nghệ thông tin, Tíchhợp có nghĩa là "gộp lại, sáp nhập lại thành một tổng thể" ( tiếng Pháp là intégration, tiếng Anh là

integration ) Tư tưởng tích hợp đã được vận dụng trong nhiều giải pháp công nghệ thuộc mọi lĩnhvực kinh tế-xã hội hiện nay, trong đó có giáo dục

Phương thức tích hợp các môn học trong quá trình dạy học, hay DHTH, đã được vận dụngtương đối phổ biến ở nhiều nước Ở Việt Nam đã có nhiều môn học, cấp học quan tâm vận dụngtư tưởng tích hợp vào quá trình dạy học để nâng cao chất lượng giáo dục (như các môn sinh học,địa lí, ngữ văn, và đưa các nội dung giáo dục bảo vệ môi trường vào các môn học, ).

Xavier Rogiers đã đưa ra một định nghĩa về khoa học sư phạm tích hợp như sau: "Khoa sưphạm tích hợp là một quan niệm về một quá trình học tập trong đó toàn thể các quá trình học tậpgóp phần hình thành ở HS những năng lực rõ ràng, có dự tính trước những điều cần thiết cho HS,nhằm phục vụ cho các quá trình học tập tương lai, hoặc nhằm hòa nhập HS vào cuộc sống laođộng".[8]

"Khoa sư phạm tích hợp" được trình bày như một lí thuyết giáo dục, một mặt nó đóng góp vàoviệc nghiên cứu xây dựng chương trình, sách giáo khoa, đồng thời góp phần định hướng các hoạtđộng dạy học trong nhà trường

Với ý nghĩa định hướng các hoạt động dạy học, trong nhiều tài liệu người ta cũng thường sửdụng thuật ngữ "DHTH" Trong tài liệu này chúng tôi sẽ dùng thuật ngữ "DHTH" để chỉ quá trìnhdạy học trong đó người GV quan tâm xây dựng các tình huống để học sinh học cách sử dụng phốihợp các kiến thức và kĩ năng từ các môn học khác nhau, chúng được huy động và phối hợp vớinhau, tạo thành một nội dung thống nhất, dựa trên cơ sở các mối liên hệ lý luận và thực tiễn đượcđề cập trong các môn học đó Một quá trình dạy học như vậy cũng đòi hỏi GV phải nghiên cứu vậndụng phối hợp các phương pháp và phương tiện dạy học

3.6.2 Các mục tiêu của DHTH

DHTH nhấn mạnh các mục tiêu cơ bản sau:

- Làm cho các quá trình học tập có ý nghĩa phong phú hơn bằng cách đặt quá trình học tậpvào các hoàn cảnh ( tình huống) để HS nhận thấy ý nghĩa của các kiến thức, kĩ năng, năng lực cầnlĩnh hội Điều đó có ý nghĩa lớn trong việc tạo động lực học tập cho HS, điều mà hiện nay nhiều HSđã không có được và do đó việc học tập trở nên nặng nề, thiếu niềm vui và hứng thú Trong quátrình học tập như vậy, các kiến thức, kĩ năng, năng lực của HS đều được huy động và gắn với thựctế cuộc sống.

- Phân biệt cái cốt yếu với cái ít quan trọng hơn

Mục tiêu này đòi hỏi phải lựa chọn kiến thức, kĩ năng cốt yếu xem là quan trọng đối với quátrình học tập của học sinh và dành thời gian cũng như các giải pháp hợp lí cho chúng.

- Dạy HS sử dụng kiến thức trong hoàn cảnh cụ thể Thể hiện ở việc:+ Nêu bật cách thức sử dụng kiến thức đã học;

+ Tạo các tình huống học tập để HS vận dụng kiến thức một cách sáng tạo, tự lực.