[r]
(1)Các d ng năng lạ ượng, các d ng năng lạ ượng tái t o.ạ
Ti m năng phát tri n năng lề ể ượng tái t o Vi t Nam.ạ ệ
Chính sách v năng lề ượng c a Vi t Nam.ủ ệ
Câu h i chỏ ương 1:
1 Anh/ch hãy cho bi t tình hình s d ng năng lị ế ụ ượng trên th gi i?ế
2 Các d ng năng lạ ượng tái t o? Tình hình s d ng năng lạ ụ ượng tái t o và ti m ạ ề năng phát tri n năng lể ượng tái t o t i Vi t Nam?ạ ệ
(2)2
Chương 1: T ng quan v năng lổ ề ượng tái t o (NLTT)ạ 1.1 L ch s phát tri n c a công ngh năng lị ử ể ủ ệ ượng
Đ t n t i và phát tri n t xa x a loài ngể ể ười đã bi t s d ng các d ng năng lế ụ ượng khác nhau. Theo đà phát tri n c a l ch s con ngể ủ ị ười đã phát hi n và s d ng thêmệ ụ nhi u d ng năng lề ượng khác. Năng lượng là đ ng l c cho m i ho t đ ng v t ch tộ ự ọ ộ ậ ấ và tinh th n c a con ngầ ủ ười. Trình đ s n xu t phát tri n ngày càng cao càng tiêuộ ả ấ ể t n nhi u năng lố ề ượng và t o ra thách th c to l n đ i v i môi trạ ứ ố ường.
Ngày nay năng lượng càng tr nên có tính ch t s ng cịn đ i v i nhân lo i b i vìở ấ ố ố m t m t ngu n năng lộ ặ ượng hóa th ch đang d n c n ki t, m t khác s phát tri nạ ầ ệ ặ ự ể c a s n xu t đ t ra nh ng v n đ h t s c c p bách v yêu c u năng lủ ả ấ ặ ữ ấ ề ế ứ ấ ề ầ ượng và có nguy c h y ho i môi trơ ủ ường. Đ phát tri n b n v ng con ngể ể ề ữ ười ph i s d ngả ụ năng lượng m t cách ti t ki m và hi u qu , đ ng th i ph i nghiên c u phát tri nộ ế ệ ệ ả ả ứ ể các ngu n năng lồ ượng m i có tính ch t tái t o và thân thi n v i mơi trớ ấ ệ ường.
L ch s phát tri n c a công ngh năng lị ể ủ ệ ượng trên th gi i đế ược tóm t t trong b ngắ ả 1.1 theo các m c th i gian sau đây:ố
B ng 1.1 Các m c l ch s c a vi c s d ng năng lả ố ị ử ủ ệ ụ ượng Th iờ
gian Năng lượng s d ngử ụ
Ti n sề V i vi c phát hi n ng n l a ngớ ệ ệ ọ ười ti n s đã bi t s d ng nhi tế ế ụ ệ năng t g đ đun n u, sừ ỗ ể ấ ưở ấi m, chi u sáng. ế
C đ iổ Con người đã bi t s d ng năng lế ụ ượng gió đ xay xát, kéo thuy nể ề bè, năng lượng dịng ch y đ b m nả ể ướ ước t i tiêu, xay xát
1687 Isaac Newton (16421727) xây d ng c s lý thuy t c a c h c cự ế ủ ọ ổ n đ t n n móng cho vi c s d ng c năng trong k thu t.ể ặ ề ệ ụ ỹ ậ
1738 Daniel Bernoulli (17001782) xây d ng c s cho nghiên c u c h cự ứ ọ ch t l ng đ t n n móng cho vi c s d ng th y năng trong k thu t.ấ ỏ ặ ề ệ ụ ủ ỹ ậ
(3)Than đá là ngu n nhiên li u ch y u. ồ ệ ủ ế
1831 Michael Faraday (17911867) phát minh đ nh lu t c m ng đi n tị ậ ả ứ ệ ừ đ t n n móng cho s ra đ i c a các thi t b đi n. ặ ề ự ủ ế ị ệ
B t đ u k ngun đi n khí hóa.ắ ầ ỷ ệ
1860 J.C. Maxwell (18311879) cơng b lý thuy t Trố ế ường đi n t th ngệ ố nh t, hoàn thi n c s đi n t và s d ng năng lấ ệ ệ ụ ượng đi n t , đ tệ ặ n n móng cho s ra đ i c a k thu t đi n t ề ự ủ ỹ ậ ệ
1860 Luy n thép ra đ i thúc đ y khai thác than phát tri n.ệ ẩ ể
1870 D u m b t đ u đầ ỏ ắ ầ ượ ục s d ng trong công nghi p và đ i s ng.ệ ố
1881 T u h a ch y b ng năng lầ ỏ ằ ượng h i nơ ước ra đ i t i nờ ước Anh 1890 Đ ng c đ t trong độ ố ược hồn thi n. Ơ tơ đệ ượ ảc s n xu t hàng lo t.ấ
1898 Pierre và Marie Curie (18671934) tìm ra ch t phóng x B t đ u kấ ắ ầ ỷ nguyên năng lượng nguyên t
1899 Max Planck (18581947) công b thuy t lố ế ượng t C h c lử ọ ượng tử ra đ i.ờ
1900 IEC (International Electrotechnical Commission) y ban K thu tỦ ỹ ậ n qu c t ra đ i thúc đ y s phát tri n và tiêu chu n hóa kệ ố ế ẩ ự ể ẩ ỹ thu t đi n.ậ ệ
1906 Albert Einstein (18791955) công b lý thuy t tố ế ương đ i v i đ nhố ị lu t n i ti ng E = mC.ậ ổ ế
1942 Các nhà khoa h c Hoa K ch t o bom nguyên t đ u tiên.ọ ỳ ế ầ
1954 Pin m t tr i b t đ u đặ ắ ầ ược ch t o và thế ương m i hóa.ạ
1954 Ngày 2761954, nhà máy đi n nguyên t đ u tiên ra đ i Liên Xôệ ầ cũ, công su t 5MW t i Obninsk.ấ
1957 IAEA (International Atomic Energy Agency) U ban Năng lỷ ượng Nguyên t qu c t ra đ i.ử ố ế
1960 T ch c các nổ ứ ước xu t kh u d u m OPEC (Organization of theấ ẩ ầ ỏ Petroleum Exporting Countries) ra đ i.ờ
1973 Kh ng ho ng d u m do h u qu c a cu c chi n tranh Trungủ ả ầ ỏ ậ ả ủ ộ ế Đông
1974 IEA (International Energy Agency) y ban Năng lỦ ượng qu c t raố ế đ i.ờ
9/9/199
(4)4
1.2 Các d ng năng lạ ượng
Hình 1.1 Quan h gi a các lo i năng lệ ữ ượng
Năng lượng là m t d ng v t ch t ng v i m t q trình nào đó có th sinh cơng.ộ ậ ấ ứ ộ ể Năng lượng cũng được hi u nh kh năng sinh cơng ho c sinh nhi t. Có nhi u hể ả ặ ệ ề ệ th ng phân lo i khác nhau v năng lố ề ượng đang đượ ục s d ng:
Theo d ng v t ch t năng lạ ậ ấ ượng được phân lo i nh : th r n (than, c i…),ạ ể ắ ủ th l ng (d u m và các s n ph m d u), th khí (khí đ t và các s n ph m khí).ể ỏ ầ ỏ ả ẩ ầ ể ố ả ẩ
Theo dòng bi n đ i năng lế ổ ượng ta thường g p các khái ni m:ặ ệ
(5)s d ng năng lử ụ ượng.
Năng lượng h u ích: ữ Năng lượng h u ích là năng lữ ượng nh n đậ ược c a thi t bủ ế ị s d ng năng lử ụ ượng tr đi t n th t do truy n t i phân ph i và t n th t c a thi t bừ ổ ấ ề ả ố ổ ấ ủ ế ị s d ng năng lử ụ ượng. Quan h gi a các khái ni m v năng lệ ữ ệ ề ượng trên đở ược cho trên hình 1.1
Theo kh năng tái sinh năng lả ượng ta thường g p khái ni m năng lặ ệ ượng tái t o và khơng tái t o. Ví d năng lạ ụ ượng m t tr i, năng lặ ượng gió, th y năng…làủ năng tái t o; năng lạ ượng t các d ng nhiên li u hóa th ch nh than, d u m , khíừ ệ ầ ỏ đ t khơng có kh năng tái t o.ố ả
1.2.1 Khái ni m năng lệ ượng tái t oạ
Năng lượng tái t o hay năng lạ ượng tái sinh là năng lượng t nh ng ngu n liên t c mà ừ ữ ụ theo chu n m c c a con ngẩ ự ủ ười là vô h n. Nguyên t c c b n c a vi c s d ng năng ạ ắ ả ủ ệ ụ lượng tái sinh là tách m t ph n năng lộ ầ ượng t các quy trình di n bi n liên t c trong ừ ễ ế ụ mơi trường và đ a vào trong các s d ng k thu t. Các quy trình này thư ụ ỹ ậ ường được thúc đ y đ c bi t là t M t Tr i.ẩ ặ ệ ặ
Trong cách nói thơng thường, năng lượng tái t o đạ ược hi u là nh ng ngu n năngể ữ lượng hay nh ng phữ ương pháp khai thác năng lượng mà n u đo b ng các chu n m cế ằ ẩ ự c a con ngủ ười thì là vơ h n. Vơ h n có hai nghĩa: Ho c là năng lạ ặ ượng t n t i nhi uồ ề đ n m c mà không th tr thành c n ki t vì s s d ng c a con ngế ứ ể ệ ự ụ ủ ười (thí d nhụ ư năng lượng M t Tr i) ho c là năng lặ ặ ượng t tái t o trong th i gian ng n và liên t cự ắ ụ (thí d nh năng lụ ượng sinh kh i) trong các quy trình cịn di n ti n trong m t th i gianố ễ ế ộ dài trên Trái Đ t.ấ
(6)6
Tùy theo tr ng h p mà năng l ng này đ c s d ng ngay t c kh c hay đ c t m th iườ ợ ượ ượ ụ ứ ắ ượ d tr ự ữ
Vi c s d ng khái ni m "tái t o" theo cách nói thơng thệ ụ ệ ường là dùng đ ch đ n cácể ỉ ế chu k tái t o mà đ i v i con ngỳ ố ười là ng n đi r t nhi u (thí d nh khí sinh h c soắ ấ ề ụ ọ v i năng lớ ượng hóa th ch). Trong c m giác v th i gian c a con ngạ ả ề ủ ười thì M t Tr iặ s còn là m t ngu n cung c p năng lẽ ộ ấ ượng trong m t th i gian g n nh là vô t n. M tộ ầ ậ ặ Tr i cũng là ngu n cung c p năng lờ ấ ượng liên t c cho nhi u quy trình di n ti n trongụ ề ễ ế b u sinh quy n Trái Đ t. Nh ng quy trình này có th cung c p năng lầ ể ấ ữ ể ấ ượng cho con người và cũng mang l i nh ng cái g i là nguyên li u tái tăng trạ ữ ọ ệ ưởng. Lu ng gió th i,ồ ổ dòng nước ch y và nhi t lả ệ ượng c a M t Tr i đã đủ ặ ược con ngườ ụi s d ng trong quá kh Quan tr ng nh t trong th i đ i công nghi p là s c nứ ọ ấ ệ ứ ước nhìn theo phương di nệ s d ng k thu t và theo phử ụ ỹ ậ ương di n phí t n sinh thái.ệ ổ
Ngượ ớc l i v i vi c s d ng các quy trình này là vi c khai thác các ngu n năng lệ ụ ệ ượng nh than đá hay d u m , nh ng ngu n năng lư ầ ỏ ữ ượng mà ngày nay được tiêu dùng nhanh h n là đơ ượ ạc t o ra r t nhi u. Theo ý nghĩa c a đ nh nghĩa t n t i "vơ t n" thì ph nấ ề ủ ị ậ ả
ng t ng h p h t nhân (
ứ ổ ợ ph n ng nhi t h chả ứ ệ ạ ), khi có th th c hi n trên bình di n kể ự ệ ệ ỹ thu t, và ph n ng phân rã h t nhân (ậ ả ứ ph n ng phân h chả ứ ạ ) v i các lò ph n ng táiớ ả ứ sinh (breeder reactor), khi năng lượng hao t n lúc khai thác uranium hay thorium có thố ể được gi m c th p, đ u là nh ng ngu n năng lữ ứ ấ ề ữ ượng tái t o m c dù là thạ ặ ường thì chúng khơng được tính vào lo i năng lạ ượng này
1.2.2 Các d ng năng lạ ượng tái t oạ Ngu n g c t b c x c a M t Tr iồ ố ứ ạ ủ ặ ờ
Năng lượng M t Tr i thu đặ ược trên Trái Đ t là năng lấ ượng c a dòng b c x đi n tủ ứ ệ ừ xu t phát t M t Tr i đ n Trái Đ t. Chúng ta s ti p t c nh n đấ ặ ế ấ ẽ ế ụ ậ ược dòng năng lượng này cho đ n khi ph n ng h t nhân trên M t Tr i h t nhiên li u, vào kho ng 5 t nămế ả ứ ặ ế ệ ả ỷ n a.ữ
(7)M t Tr i.ặ
Năng lượng c a các photon có th đủ ể ược h p th và chuy n hóa thành năng lấ ụ ể ượng trong các liên k t hóa h c c a các ph n ng quang hóa.ế ọ ủ ả ứ
M t ph n ng quang hóa t nhiên là q trình quang h p. Q trình này độ ả ứ ự ợ ược cho là đã t ng d tr năng lừ ự ữ ượng M t Tr i vào các ngu n nhiên li u hóa th ch khơng tái sinhặ ệ mà các n n cơng nghi p c a th k 19 đ n 21 đã và đang t n d ng. Nó cũng là qề ệ ủ ế ỷ ế ậ ụ trình cung c p năng lấ ượng cho m i ho t đ ng sinh h c t nhiên, cho s c kéo gia súc vàọ ộ ọ ự ứ c i đ t, nh ng ngu n năng lủ ố ữ ượng sinh h c tái t o truy n th ng. Trong tọ ề ố ương lai, q trình này có th giúp t o ra ngu n năng lể ượng tái t o nhiên li u sinh h c, nh cácạ ệ ọ nhiên li u l ng (diesel sinh h c, nhiên li u t d u th c v t), khí (khí đ t sinh h c) hayệ ỏ ọ ệ ầ ự ậ ố ọ r n.ắ
Năng lượng M t Tr i cũng đặ ược h p th b i th y quy n Trái Đ t và khí quy n Tráiấ ụ ủ ể ấ ể Đ t đ sinh ra các hi n tấ ể ệ ượng khí tượng h c ch a các d ng d tr năng lọ ứ ự ữ ượng có thể khai thác được. Trái Đ t, trong mơ hình năng lấ ượng này, g n gi ng bình đun nầ ố ướ ủc c a nh ng đ ng c nhi t đ u tiên, chuy n hóa nhi t năng h p th t photon c a M tữ ộ ệ ầ ể ệ ấ ụ ủ ặ Tr i, thành đ ng năng c a các dòng ch y c a nờ ộ ủ ả ủ ước, h i nơ ước và khơng khí, và thay đ i tính ch t hóa h c và v t lý c a các dịng ch y này.ổ ấ ọ ậ ủ ả
Th năng c a nế ủ ước m a có th đư ể ược d tr t i các đ p nự ữ ậ ước và ch y máy phát đi nạ ệ c a các cơng trình th y đi n. M t d ng t n d ng năng lủ ủ ệ ộ ậ ụ ượng dòng ch y sơng su i cóả ố trước khi th y đi n ra đ i là c i xay nủ ệ ố ước. Dịng ch y c a bi n cũng có th làmả ủ ể ể chuy n đ ng máy phát c a nhà máy đi n dùng dòng ch y c a bi n.ể ộ ủ ệ ả ủ ể
(8)8
Đ i d ng trên Trái Đ t có nhi t dung riêng l n h n khơng khí và do đó thay đ i nhi t đạ ươ ấ ệ ổ ệ ộ ch m h n khơng khí khi h p th cùng nhi t l ng c a M t Tr i. Đ i d ng nóng h nậ ấ ụ ệ ượ ủ ặ ươ khơng khí vào ban đêm và l nh h n khơng khí vào ban ngày. S chênh l ch nhi t đ nàyạ ự ệ ệ ộ có th đ c khai thác đ ch y các đ ng c nhi t trong các nhà máy đi n dùng nhi tể ượ ể ộ ệ ệ ệ l ng c a bi n.ượ ủ ể
Khi nhi t năng h p th t photon c a M t Tr i làm b c h i nệ ấ ụ ủ ặ ố ước bi n, m t ph nể ộ ầ năng lượng đó đã được d tr trong vi c tách mu i ra kh i nự ữ ệ ố ỏ ước m n c a bi n. Nhàặ ủ ể máy đi n dùng ph n ng nệ ả ứ ước ng t nọ ước m n thu l i ph n năng lặ ầ ượng này khi đ aư nước ng t c a dịng sơng tr v bi n.ọ ủ ề ể
Ngu n g c t nhi t năng c a Trái Đ tồ ố ừ ệ ủ ấ
Nhi t năng c a Trái Đ t, g i là đ a nhi t, là năng lệ ủ ấ ọ ị ệ ượng nhi t mà Trái Đ t có đệ ấ ược thơng qua các ph n ng h t nhân âm trong lịng. Nhi t năng này làm nóng ch y cácả ứ ỉ ệ ả l p đ t đá trong lòng Trái Đ t, gây ra hi n tu ng di d i th m l c đ a và sinh ra núi l a.ớ ấ ấ ệ ợ ề ụ ị Các ph n ng h t nhân trong lòng Trái Đ t s t t d n và nhi t đ lòng Trái Đ t sả ứ ấ ẽ ắ ầ ệ ộ ấ ẽ ngu i d n, nhanh h n nhi u so v i tu i th c a M t Tr i.ộ ầ ề ổ ọ ủ ặ
Đ a nhi t dù sao v n có th là ngu n năng lị ệ ẫ ể ượng s n xu t công nghi p quy mô v a,ả ấ ệ trong các lĩnh v c nh :ự
Nhà máy đi n đ a nhi t.ệ ị ệ Sưở ấi m đ a nhi t.ị ệ
Ngu n g c t đ ng năng h Trái Đ t M t Trăngồ ố ộ ệ ấ ặ
(9)M t Trăng. Th i gian kéo dài c a hi n tặ ủ ệ ượng th y tri u cũng nh h n so v i tu i thủ ề ỏ ổ ọ c a M t Tr i.ủ ặ
Các ngu n năng lồ ượng tái t o nhạ ỏ
Ngoài các ngu n năng lồ ượng nêu trên dành cho m c đ cơng nghi p, cịn có các ngu nứ ộ ệ năng lượng tái t o nh dùng trong m t s v t d ng:ạ ỏ ộ ố ậ ụ
M t s đ ng h đeo tay d tr năng lộ ố ồ ự ữ ượng l c l c a tay khi con ngắ ủ ười ho t đ ngạ ộ thành th năng c a lị xo, thơng qua s lúc l c c a m t con quay. Năng lế ủ ự ắ ủ ộ ượng này được dùng đ làm chuy n đ ng kim đ ng h ể ể ộ ồ
M t s đ ng c có rung đ ng l n độ ố ộ ộ ược g n tinh th áp đi n chuy n hóa bi n d ngắ ể ệ ể ế c h c thành đi n năng, làm gi m rung đ ng cho đ ng c và t o ngu n đi n ph ọ ệ ả ộ ộ ệ ụ Tinh th này cũng có th để ể ược g n vào đ gi y, t n d ng chuy n đ ng t nhiên c aắ ế ầ ậ ụ ể ộ ự ủ ngườ ểi đ phát đi n cho các thi t b cá nhân nh nh PDA, đi n tho i di đ ng ệ ế ị ỏ ệ ộ
Hi u ng đi n đ ng giúp t o ra dòng đi n t vòi nệ ứ ệ ộ ệ ước hay các ngu n nồ ước ch y, khiả nước đi qua các kênh nh xíu làm b ng v t li u thích h p.ỏ ằ ậ ệ ợ
Các ăngten thu dao đ ng đi n t (th ng ph radio) trong môi tr ng sang năng l ngộ ệ ườ ổ ườ ượ n xoay chi u hay đi n m t chi u. M t s đèn nh p nháy g n vào đi n tho i di đ ngệ ề ệ ộ ề ộ ố ấ ắ ệ ộ thu năng l ng sóng vi ba phát ra t đi n tho i đ phát sáng, ho t đ ng theo c ch này.ượ ệ ể ộ ế 1.3 Tình hình s d ng năng lử ụ ượng tái t o trên th gi i và ti m năng phát tri nạ ế ớ ề ể
Vi t Nam
ở ệ
1.3.1 Tình hình s d ng năng lử ụ ượng tái t o trên th gi iạ ế ớ
(10)10
ngày càng gia tăng, theo d báo c a C quan thơng tin năng lự ủ ượng (EIA) trong vịng 24 năm t năm 2001 đ n năm 2025, m c tiêu th năng trên tồn th gi i có th tăng thêmừ ế ứ ụ ế ể 54% (kho ng 404 nghìn tri u BTU năm 2001 t i 623 nghìn tri u BTU vào năm 2025),ả ệ ệ nhu c u này ch y u r i vào các qu c gia có n n kinh t đang phát tri n m nh mầ ủ ế ố ề ế ể ẽ nh Trung Qu c, n đ … do đó vi c tìm ki m các cơng ngh s d ng năng lư ố Ấ ộ ệ ế ệ ụ ượng tái t o nh th y đi n , gió, m t tr i… có ý nghĩa s ng cịn v i nhân lo i và đạ ủ ệ ặ ố ượ ực s quan tâm r ng rãi trên quy mơ tồn th gi i.ộ ế
Năng lượng tái t o đạ ược đ nh nghĩa là lo i năng lị ượng t nh ng ngu n liên t c màừ ữ ụ theo chu n m c c a con ngẩ ự ủ ười là vô h n. Nguyên t c c b n c a vi c s d ng năngạ ắ ả ủ ệ ụ lượng tái t o là tách m t ph n năng lạ ộ ầ ượng t các quy trình di n bi n liên t c trongừ ễ ế ụ môi trường và đ a vào trong các k thu t s d ng.ư ỹ ậ ụ
Phân lo i năng lạ ượng tái t o d a theo ngu n g c ta có th chia thành:ạ ự ố ể
T b c x m t tr i: năng lừ ứ ặ ượng m t tr i, năng lặ ượng sinh kh i, năng lố ượng gió, năng lượng t bi n…ừ ể
T nhi t năng c a trái đ t: Đ a nhi t.ừ ệ ủ ấ ị ệ
T đ ng năng c a h trái đ t – m t trăng – m t tr i: Năng lừ ộ ủ ệ ấ ặ ặ ượng th y tri u.ủ ề
Các ngu n năng lồ ượng tái t o nh : Đ ng h đeo tay, đ ng c có đ rung, ăngten thuạ ỏ ồ ộ ộ sóng đi n t mơi trệ ường chuy n sang đi n.ể ệ
S d ng năng lử ụ ượng hóa th ch th i ra mơi trạ ả ường nhi u khí đ c h i, gây nên hi u ngề ộ ệ ứ nhà kính là ngun nhân làm trái đ t nóng d n lên gây ra các hi n tấ ầ ệ ượng thiên tai, lũ l t, h n hán, và gây nh hụ ả ưởng t i s c kh e con ngớ ứ ỏ ười