4. Động cơ nhiệt Năng suất toả nhiệt của nhiên liệu.
7.3.4. Sản xuất và sử dụng tiết kiệm năng lợng.
Theo định luật bảo toàn năng lợng thì ta không thể sản xuất ra năng lợng từ chỗ không có gì mà chỉ có thể chuyển năng lợng từ một dạng có sẵn trong tự nhiên thành một dạng cần dùng mà thôi. Ví dụ nh nói "sản xuất điện năng" thực chất là đã chuyển hoá năng lợng của nớc hay của than đó thành điện năng để sử dụng.
Điện năng là loại năng lợng sạch, dễ vận chuyển và sử dụng. Bởi vậy ngời ta tìm cách biến đổi những dạng năng lợng đã có sẵn trong tự nhiên thành điện năng (than đá, dầu mỏ, khí đốt, nớc, ánh sáng mặt trời, gió...) rồi truyền điện năng đến nơi tiêu dùng, ở đó lại chuyển điện năng thành cơ năng, nhiệt năng, quang năng v.v... để sử dụng. Trong chơng trình chỉ xét các quá trình chuyển hoá năng lợng trong các trạm phát điện, không đi sâu vào chi tiết kĩ thuật.
Đặc điểm của điện năng là năng lợng này tồn tại đồng thời với dòng điện. Ngay cả nguồn điện, khi cha phát điện thì cũng cha có điện năng mà dự trữ một dạng năng lợng khác. Ví dụ nh ở nhà máy thuỷ điện, khi máy phát điện cha quay thì năng lợng đợc dự trữ dới dạng thế năng của nớc trong hồ chứa. Khi rôto của máy phát điện quay thì cơ năng của nớc mới đợc biến đổi thành điện năng.
Mặt khác điện năng cũng không dùng trực tiếp đợc. Phải có thiết bị để biến đổi nó thành dạng năng lợng khác. Ví dụ nh dùng động cơ điện để biến đổi điện
năng thành cơ năng, dùng các loại bóng điện để biến đổi điện năng thành quang năng v.v...
Nh vậy không dự trữ điện năng đợc, sản xuất ra đến đâu phải dùng ngay đến đó. Muốn dự trữ đợc điện năng phải biến đổi nó thành dạng năng lợng khác nh nạp điện vào ắc qui để biến đổi điện năng thành hoá năng. Cách dự trữ này rất tốn kém và không đợc nhiều.
Các nguồn năng lợng hoá thạch nh than đá, dầu mỏ, khí đốt dần dần cạn kiệt. Năng lợng hạt nhân thì có trữ lợng rất lớn, nhng dễ gây ô nhiễm môi trờng, nguy hiểm đến sức khoẻ và tính mạng con ngời. Bởi vậy ngời ta đang có nhiều cố gắng khai thác các nguồn năng lợng sạch và dồi dào nh thuỷ điện, điện gió, điện mặt trời. Nớc ta là một nớc nhiệt đới, nhiều ma, nhiều gió, nhiều nắng, có nhiều điều kiện thuận lợi để khai thác các nguồn năng lợng sạch này.
Trừ pin mặt trời biến đổi trực tiếp quang năng thành điện năng, còn trong các nhà máy điện khác đều có máy phát điện ở đó biến đổi động năng của rôto thành điện năng. Sự khác nhau của các loại nhà máy điện là ở chỗ cách làm biến đổi một nguồn năng lợng có sẵn trong tự nhiên thành động năng của rôto của máy phát điện. Đơn giản nhất là máy phát điện gió. Động năng của gió chuyển thành động năng của cánh quạt, cánh quạt quay kéo theo rôto của máy phát điện. Trong nhà máy thuỷ điện, nhiệt điện, điện hạt nhân, rôto của máy phát điện đợc gắn với trục quay của một tua bin. Thế năng của nớc trong nhà máy thuỷ điện đợc chuyển thành động năng của tua bin rồi truyền cho rôto của máy phát điện. Trong nhà máy nhiệt điện và điện hạt nhân, năng lợng của nhiên liệu đợc biến đổi thành nhiệt năng làm sôi nớc trong nồi hơi, rồi hơi nớc sôi ở áp suất cao đợc phun vào cánh của tua bin, làm cho tua bin quay.