- a/ Quang tuyến X, dùng để chiếu rọi trong cơ thể con người định bịnh cho rõ ràng mà điều trị Quang tuyến X khi xuyên qua cơ thể, nĩ đã hủy diệt một số
Trên Trái Đất
Năng lượng Mặt Trời là một nguồn năng lượng quan trọng điều khiển các quá trình khí tượng học và duy trì sự sống trên Trái Đất. Ngay ngồi khí quyển Trái Đất, cứ mỗi một mét vuơng diện tích vuơng gĩc với ánh nắng Mặt Trời, chúng ta thu được dịng năng lượng khoảng 1.400 joule trong một giây.
Một phịng giặt ở Canada hoạt động nhờ năng lượng Mặt Trời thu bởi các tấm năng lượng Mặt Trời
Đối với cuộc sống của lồi người, năng lượng Mặt Trời là một nguồn năng lượng tái tạo quý báu.
Cĩ thể trực tiếp thu lấy năng lượng này thơng qua hiệu ứng quang điện, chuyển năng lượng các photon của Mặt Trời thành điện năng, như trong pin Mặt Trời. Năng lượng của các photon cũng cĩ thể được hấp thụ để làm nĩng các vật thể, tức là chuyển thành nhiệt năng, sử dụng cho bình đun nước Mặt Trời, hoặc làm sơi nước trong các máy nhiệt điện của tháp Mặt Trời, hoặc vận động các hệ thống nhiệt như máy điều hịa Mặt Trời.
Năng lượng của các photon cĩ thể được hấp thụ và chuyển hĩa thành năng lượng trong các liên kết hĩa học của các phản ứng quang hĩa.
Một phản ứng quang hĩa tự nhiên là quá trình quang hợp. Quá trình này được cho là đã từng dự trữ năng lượng Mặt Trời vào các nguồn nhiên liệu hĩa thạch khơng tái sinh mà các nền cơng nghiệp của thế kỷ 19 đến 21 đã và đang tận dụng. Nĩ cũng là quá trình cung cấp năng lượng cho mọi hoạt động sinh học tự nhiên, cho sức kéo gia súc và củi đốt, những nguồn năng lượng sinh học tái tạo truyền thống. Trong tương lai, quá trình này cĩ thể giúp tạo ra nguồn năng lượng tái tạo ở nhiên liệu sinh học, như các nhiên liệu lỏng (diesel sinh học, nhiên liệu từ dầu thực vật), khí (khí đốt sinh học) hay rắn.
Năng lượng Mặt Trời cũng được hấp thụ bởi thủy quyển Trái Đất và khí quyển Trái Đất để sinh ra các hiện tượng khí tượng học chứa các dạng dự trữ năng lượng cĩ thể khai thác được. Trái Đất, trong mơ hình năng lượng này, gần giống bình đun nước của những động cơ nhiệt đầu tiên, chuyển hĩa nhiệt năng hấp thụ từ photon của Mặt Trời, thành động năng của các dịng chảy của nước, hơi nước và khơng khí, và thay đổi tính chất hĩa học và vật lý của các dịng chảy này.
Thế năng của nước mưa cĩ thể được dự trữ tại các đập nước và chạy máy phát điện của các cơng trình thủy điện. Một dạng tận dụng năng lượng dịng chảy sơng suối cĩ trước khi thủy điện ra đời là cối xay nước. Dịng chảy của biển cũng cĩ thể làm chuyển động máy phát của nhà máy điện dùng dịng chảy của biển.
Các tuốc bin giĩ tại Hà Lan, phát điện nhờ sức giĩ, tận thu một cách gián tiếp năng lượng Mặt Trời.
Dịng chảy của khơng khí, hay giĩ, cĩ thể sinh ra điện khi làm quay tuốc bin giĩ. Trước khi máy phát điện dùng năng lượng giĩ ra đời, cối xay giĩ đã được ứng dụng để xay ngũ cốc. Năng lượng giĩ cũng gây ra chuyển động sĩng trên mặt biển. Chuyển động này cĩ thể được tận dụng trong các nhà máy điện dùng sĩng biển.
Đại dương trên Trái Đất cĩ nhiệt dung riêng lớn hơn khơng khí và do đĩ thay đổi nhiệt độ chậm hơn khơng khí khi hấp thụ cùng nhiệt lượng của Mặt Trời. Đại dương nĩng hơn khơng khí vào ban đêm và lạnh hơn khơng khí vào ban ngày. Sự chênh lệch nhiệt độ này cĩ thể được khai thác để chạy các động cơ nhiệt trong các nhà máy điện dùng nhiệt lượng của biển.
Khi nhiệt năng hấp thụ từ photon của Mặt Trời làm bốc hơi nước biển, một phần năng lượng đĩ đã được dự trữ trong việc tách muối ra khỏi nước mặn của biển. Nhà máy điện dùng phản ứng nước ngọt - nước mặn thu lại phần năng lượng này khi đưa nước ngọt của dịng sơng trở về biể
Như chúng ta đã biết, nguồn dự trữ về nhiên liệu hố thạch mà trước hết là nhiên liệu lỏng (dầu mỏ) khơng phải là vơ tận. Nĩi cách khác, trong lĩnh vực tài nguyên năng lượng và sản xuất năng lượng cĩ nguy cơ cạn kiệt các dự trữ nhiên liệu là một tồn tại khách quan, hoặc con người phải đi tìm kiếm những nguồn năng lượng mới để thay thế những nguồn năng lượng truyền thống. Chính vì lẽ đĩ, vấn đề năng lượng mới đang là một trong năm chủ trương lớn trong chiến lược phát triển kinh tế đất nước của Đảng và Nhà nước ta.
Mặt khác, trong những năm gần đây, vấn đề mơi trường đang được quan tâm với quy mơ tồn cầu; bởi trong sự phát triển của cơng nghiệp đã dẫn đến việc phá vỡ khơng thuận nghịch sự cân bằng tự nhiên. Ngành sản xuất nhiên liệu hiện đại khơng những gây nên sự ơ nhiễm khơng khí và nước bằng các chất thải độc hại mà cịn gây nên sự ?ơ nhiễm nhiệt? cho mơi trường sống. Vì tất cả các dạng năng lượng (điện, cơ) sản sinh ra trên trái đất rốt cuộc cũng biến thành nhiệt năng. Cho đến khi nào mức sản xuất năng lượng bằng 5% bức xạ mặt trời trên trái đất nghĩa là bằng 700 lần lớn hơn mức sản xuất năng lượng hiện nay của cả thế giới, thì nĩ cĩ thể dẫn tới những biến đổi khơng thuận nghịch của cân bằng nhiệt trong khơng khí trên hành tinh chúng ta. Nguy cơ ơ nhiễm nhiệt của sản xuất năng lượng
trên cơ sở các phản ứng hạt nhân và phi hạt nhân chính là ở điểm đĩ.
Vì thế, trong thời gian gần đây, vấn đề khai thác sử dụng năng lượng mới phải đảm bảo hai yêu cầu cơ bản:
1- Cĩ cơng suất đủ lớn;
2- Khơng gây ơ nhiễm mơi trường.
Chính năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng đáp ứng được các yêu cầu về năng lượng trong tương lai, vì trước hết nĩ là nguồn năng lượng cĩ cơng suất lớn. Theo các tính tốn cho thấy, cường độ bức xạ mặt trời ở tầng trên của khơng khí vào khoảng 1,3 kW/m2. Phần lớn năng lượng đĩ khơng tới được bề mặt trái đất, nhưng nhiều nơi trên bề mặt hành tinh chúng ta cĩ năng lượng bức xạ mặt trời đạt tới 2.000 kWh/m/năm tương ứng với giá trị cường độ trung bình 0,6 kW/m2 trong 9 giờ mỗi ngày. Như vậy, từ một điện tích 80km2 cĩ thể thu được một năng lượng bằng tổng năng lượng lồi người đang sử dụng. Đương nhiên, vấn đề khĩ khăn là hiệu suất biến đổi nĩ thành các dạng năng lượng hữu ích. Cho đến nay, hiệu suất biến đổi chỉ mới đạt tỷ lệ cỡ 5-15% từ quang năng thành điện năng - đĩ là một hiệu suất quá bé. Bù lại, sử dụng năng lượng mặt trời khơng gây nên ơ nhiễm mơi trường. Vì thế người ta đã gọi năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng "sạch".
Với các lý do trên, trong những năm gần đây, ở nước ta, vấn đề nghiên cứu, khai thác sử dụng nguồn năng lượng mặt trời đang được bắt đầu quan tâm trên cả hai phương diện: nghiên cứu cơ bản và triển khai ứng dụng. Trong nghiên cứu cơ bản nhằm đưa ra các khả năng chế tạo pin mặt trời cũng như việc nâng cao hiệu suất biến đổi của pin mặt trời và điều tra khảo sát về tổng lượng bức xạ mặt trời ở Việt Nam. Kết quả khảo sát về tổng bức xạ mặt trời tổng cộng trung bình ngày trong 12 tháng đã chứng tỏ những tiềm năng to lớn về nguồn năng lượng này ở nước ta (xem bảng 1 và hình 1).
Vị trí 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1. Tân Sơn Nhất 417
478 506 476 421 391 392 385 383 381 386 386 2- Tây Ninh 444 489 518 504 465 435 429 415 404 412 421 416 3- Bến Tre 468 506 534 503 440 416 404 398 391 402 407 406 7- Phú Quốc 434 475 493 482
418 374 375 356 370 359 375 373 8- Cà Mau 452 470 530 459 388 364 372 362 370 359 375 373 9- Pleiku 372 498 494 488 481 421 420 361 401 395 347 339 10- Đà Lạt 494 529 553 412 373 370 412 367
318 311 371 476
Nhìn vào các bảng trên, ta thấy Đà Lạt nĩi riêng, Lâm Đồng nĩi chung cĩ một tổng lượng bức xạ mặt trời đủ để cĩ thể triển khai ứng dụng nguồn năng lượng này vào phục vụ các sinh hoạt thiết yếu cũng như trong các lĩnh vực an ninh quốc phịng và nhất là trong ngành thơng tin viễn thơng. Một điều hết sức đáng lưu ý: Lâm Đồng là một tỉnh miền núi, sự phân bố dân cư cịn thưa thớt, rời rạc, đời sống vật chất và tinh thần của đồng bào dân tộc thiểu số cịn thấp. Việc nâng cao đời sống văn hố tinh thần cho đồng bào ở các vùng sâu, vùng xa cũng như việc đưa các thơng tin và chủ trương đường lối của Đảng, Nhà nước tới các vùng đĩ phải trên cơ sở cĩ nguồn điện năng. Song với một khu dân cư khơng đủ lớn và cơng nghiệp, dịch vụ chưa phát triển thì việc sử dụng điện lưới và điện diezel là lãng phí, kém hiệu quả kinh tế. Lúc này, điện mặt trời tỏ ra ưu việt hơn. Theo tinh tốn của các chuyên gia cấp điện của thế giới về việc sử dụng các dạng điện phân bố theo cơng suất và theo các quy mơ lớn: điện diezel với cơng suất, quy mơ trung bình. Cịn lại với cơng suất, quy mơ vừa và nhỏ thì cả hai loại hình trên đều kém hiệu quả kinh tế so với điện mặt trời. Như vậy, với tỉnh Lâm Đồng, việc đưa đến về các vùng sâu, vùng xa chỉ cĩ thể triển khai ứng dụng thủy điện nhỏ hoặc điện mặt trời. Thủy điện nhỏ tuy cĩ ưu thế về hiệu quả kinh tế, nhưng cịn phải lệ thuộc vào nguồn nước mà khơng phải nơi nào cũng cĩ: trong khi đĩ điện mặt trời cĩ thể triển khai ở mọi vị trí, với các vùng dân cư khơng lớn như tỉnh ta, việc xây dựng các trạm điện mặt trời từ vài trăm đến vài ngàn ốt là hồn tồn phù hợp, bởi cơng suất của nĩ đã sử dụng cho một trạm tiếp phát lại truyền hình, các dịch vụ văn hố cộng đồng và điện sinh hoạt gia đình như thắp sáng, chạy TV... Với mơ hình đĩ, điện mặt trời cĩ chi phí thấp so với điện lưới và điện diezel, hơn thế nữa nĩ lại chỉ cần đầu tư một lần. Theo các tài liệu nước ngồi, các trạm điện mặt trời cĩ thể sử dụng từ 20-40 năm. Về cơng suất, đến năm 2000, điện mặt trời trên tồn thế giới sẽ đưa vào sử dụng khoảng 4.000MW. Ở nước ta, trạm điện mặt trời đầu tiên được lắp đặt từ 1985 tại Sơng Bé cho đến nay vẫn hoạt động tốt. Hiện nay, hầu hết các tỉnh phía nam đều đã lắp đặt các trạm điện mặt trời phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau như các trạm VIBA đèo Cả (1.300 Wp), Trung tâm thơng tin đa chức năng núi Bà Đen (1.000Wp), Trung tâm hỗ trợ phát triển nơng nghiệp miền núi Kơngprơng (Đắc Lắc) (500Wp)...Ngay tại thành phố Đà Lạt, bưu điện tỉnh Lâm Đồng cũng đã lắp đặt một trạm điện mặt trời cĩ cơng suất 200Wp. Như vậy, với đặc tính sẵn cĩ, dồi dào "sạch", để triển khai trên mọi địa hình, năng lượng mặt trời với quy mơ cấp điện vừa và nhỏ luơn luơn là giải pháp cĩ hiệu quả kinh tế cũng như cĩ ý nghĩa chính trị to lớn, nhất là đối với cơng cuộc xây dựng nơng thơn mới tại vùng đồng bào dân tộc thiểu số của tỉnh nhà.
Năng lượng từ Mặt Trời là nguồn năng lượng cơ bản của các hệ sinh thái. Cây xanh hấp thụ năng lượng ánh sáng Mặt Trời trong quá trình quang hợp và hút các chất dinh dưỡng từ trong đất để tổng hợp thức ăn. Nhờ chất diệp lục mà cây xanh biến quang năng thành hố năng cĩ ích về mặt sinh học dưới dạng ATP (ađênơzin triphơphat) phục vụ cho quá trình tổng hợp các chất cacbon. Sinh khối trên bề mặt Trái Đất được giới hạn bởi khả năng hấp
thụ năng lượng ánh sáng Mặt Trời của các lồi và các kiểu hệ sinh thái khác nhau. Năng lượng đi qua hệ sinh thái theo chuỗi thức ăn và mạng lưới thức ăn từ bậc dinh dưỡng này qua bậc dinh dưỡng khác.
Năng lượng bảo đảm cho việc sử dụng trong các hệ sinh thái biểu thị ở các dạng và trạng thái khác nhau:
* Năng lượng bức xạ: đĩ là năng lượng ánh sáng và được sắp xếp thành phổ rộng lớn bởi các bước sĩng điện từ phát ra từ Mặt Trời.
* Năng lượng hố học: đĩ là năng lượng tích luỹ trong các hợp chất hố học. Trong thời gian quang hợp, ánh sáng được sử dụng để sản xuất hiđratcacbon, lipit trong thực vật. Trong quá trình phát triển qua các bậc dinh dưỡng của hệ sinh thái, các nguyên liệu thực vật được chuyển thành các cơ chất tổng hợp xây dựng nên cơ thể động vật. Khi các cơ chất này bị phá vỡ, như trong hồ hấp, thì năng lượng được giải phĩng. Các hợp chất này, do đĩ, cĩ thể xem như kho dự trữ năng lượng.
* Năng lượng nhiệt: năng lượng nhiệt là kết quả từ sự biến đổi ngẫu nhiên đến sự chuyển động cĩ hướng của các phân tử. Dạng năng lượng này được giải phĩng khi cĩ các hoạt động sinh ra cơng.
Trong hệ sinh thái, năng lượng được tích luỹ trong các nguyên liệu thực vật. Nĩ cĩ thể biểu thị bằng nhiều cách nhưng cách chủ yếu là sinh khối chất khơ trên một đơn vị diện tích. Số năng lượng giảm dần ở mức độ dinh dưỡng này sang mức độ dinh dưỡng kế tiếp. - Năng lượng mất đi giữa các bậc dinh dưỡng, như chúng ta đã biết, sự biến đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác khơng được bảo tồn 100%.
- Năng lượng mất đi trong mức dinh dưỡng. Tất cả mọi sinh vật đều phải hơ hấp để sống. Hơ hấp làm oxi hố hiđratcacbon và giải phĩng năng lượng