Giáo trình Sử dụng năng lượng hiệu quả (Nghề Điện công nghiệp Trình độ Trung cấp)

b.Ý nghĩa của việc SDNL &HQ Sử dụng năng lượng tiết kiệm hiệu quả là một trong các giải pháp thiết thực và tối ưu đối với hoàn cảnh của đất nước ta hiện nay Hiện nay việc sử dụng năng

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CƠ GIỚI VÀ THỦY LỢI

GIÁO TRÌNH

SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG HIỆUQUẢ

NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP

(Ban hành kèm theo quyết định số 742 ngày 01 tháng 12 năm 2017)

Năm 2017

Lời nói đầu

Các nguồn năng lượng trên thế giới hiện nay chủ yếu được khai thác từ năng lượng truyền thống (năng lượng hoá thạch như dầu mỏ, than đá, khí đốt ) sẽ cạn kiệt trong một tương lai không xa Bên cạnh đó, chất thải trong quá trình sử dụng năng lượng là tác nhân gây ra các vấn đề về môi trường cũng như sự ấm lên toàn cầu của khí hậu trái đất Do vậy,

sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả là vấn đề hết sức cấp bách trong giai đoạn hiện nay góp phần làm bình ổn thị trường năng lượng thế giới nói chung, góp phần đẩy mạnh

sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước nói riêng, và cải thiện môi trường sống

mà con người phải trực tiếp gánh chịu

Đề cương bài giảng SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG HIỆU QUẢ này được biên soạn

để làm tài liệu chính thức dùng cho học sinh trường Cao đẳng cơ giới và thủy lợi Đề cương bài giảng này dựa trên cơ sở Luật Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả (đã được kỳ họp thứ 7, Quốc hội khóa XII thông qua ngày 17/06/2010, và đã được Văn phòng Chủ tịch nước đã tổ chức họp báo công bố Lệnh của Chủ tịch nước về việc công bố Luật ngày 9/7/2010, đầu năm 2011 đã được ban hành)

Tuy đã cố gắng nhưng chắc chắn không tránh khỏi một số thiếu sót, rất mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp của quý thầy cô giáo và các học sinh để Đề cương bài giảng ngày càng được hoàn thiện hơn

Nội dung tổng quát và phân phối thời gian:

Số

TT Tên chương, mục

Thời gian Tổng

số thuyết Lý

Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập

Kiểm tra

1

Bài 1:Giới thiệu chung

1.1 Ý nghĩa của quản lý sử dụng năng

3.2 Cách xác định hiệu suất lò hơi

3 3.Các cơ hội bảo tồn năng lượng

5.1 Thiết kế chương trình bảo dưỡng

5.2 Các hoạt động bảo dưỡng chi tiết

Bài 1:GIỚI THIỆU CHUNG

1.1.Ý nghĩa và tầm quan trọng của việc SDNL &HQ

a Tầm quan trọng của việc SDNL &HQ

Năng lượng là nguồn động lực duy trì sự tồn tại và phát triển của tất cả các ngành kinh tế trong một quốc gia Do đó, năng lượng có vai trò đặc biệt quan trọng trong đời sống chúng

ta và quá trình sản xuất, sự khan hiếm và thiếu hụt năng lượng là một trong những nguyên nhân lớn làm hạn chế việc nâng cao chất lượng cuộc sống và kìm hãm sự phát triển kinh tế

xã hội

b.Ý nghĩa của việc SDNL &HQ

Sử dụng năng lượng tiết kiệm hiệu quả là một trong các giải pháp thiết thực và tối ưu đối với hoàn cảnh của đất nước ta hiện nay

Hiện nay việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả chính là sự quan tâm không chỉ của một cá nhân, một tổ chức, một quốc gia mà là của toàn thế giới

1.2.Các nguyên tắc cơ bản của quản lý sử dụng năng lượng

Sự thiếu hiểu biết về năng lượng và tầm quan trọng của việc sử dụng năng lượng tiết kiệm

và hiệu quả của con người là một trong những các nguyên nhân chính gây nên sự cạn kiệt của các nguồn tài nguyên năng lượng và huỷ hoại môi trường sinh thái

Do vậy, cần phải giáo dục cho mọi người biết và hiểu về năng lượng, tầm quan trọng của việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong sự phát triển bền vững

1.2.1Giáo dục sử dụng năng lượng và hiệu quả

Làm cho các cá nhân và cộng đồng hiểu được tầm quan trọng của năng lượng và của việc

sử dụng tiết kiệm, hiệu quả nguồn năng lượng; đem lại cho người học kiến thức, nhận thức

về giá trị, thái độ và kĩ năng thực hành để người học tham gia một cách có trách nhiệm và hiệu quả trong phòng ngừa và giải quyết các vấn đề năng lượng

1.2.2 Khái niệm SDNL&HQ

a.Khái niệm về SDNL tiết kiệm

Sử dụng năng lượng tiết kiệm: sử dụng hợp lí, giảm hao phí năng lượng trong quá trình

sử dụng

b.Khái niệm về SDNL hiệu quả:

Sử dụng năng lượng hiệu quả: đảm bảo thực hiện được các hoạt động cần thiết với mức tiêu phí năng lượng thấp nhất

c.Khái niệm về SDNL &HQ:

Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả là sử dụng năng lượng một cách hợp lí, nhằm giảm mức tiêu thụ năng lượng, giảm chi phí năng lượng cho hoạt động của các phương tiện, thiết bị mà vẫn đảm bảo nhu cầu năng lượng cần thiết cho các quá trình sản xuất, dịch vụ và sinh hoạt

1.3.Chương trình quản lý sử dụng năng lượng

a.Sự cần thiết phải SDNL &HQ

-Do nguồn năng lượng truyền thống (năng lượng hoá thạch) ngày càng cạn kiệt

-Do ảnh hưởng tiêu cực đối với môi trường của việc sử dụng các nguồn năng lượng phục vụ đời sống con người

-Sức ép dân số và phát triển kinh tế ngày càng gia tăng trong khi các nguồn tài nguyên, nhiên liệu có hạn đang cạn kiệt dần

Giải quyết vấn đề năng lượng đòi hỏi chúng ta không chỉ ưu tiên cho việc phát triển các

nguồn năng lượng thay thế mới mà còn cần chú ý đến khía cạnh bảo tồn

Tiết kiệm năng lượng sẽ đem lại cho chúng ta những ích lợi đáng kể về kinh tế, giảm thiểu suy thoái do việc khai thác và "để dành" được những tài nguyên quý giá cho mai sau Đó cũng là một thái độ sống có trách nhiệm với cộng động và với thế hệ tương lai

b.Vai trò:Việc gia tăng khai thác và sử dụng các nguồn tài nguyên năng lượng như hiện nay trên thế giới cũng như Việt Nam đã dẫn đến nguồn tài nguyên năng lượng không tái sinh như than, dầu lửa, khí đốt đang bị cạn kiệt

Ví dụ một số hình ảnh minh họa lấy từ nguồn Internet ô nhiễm môi trường

*Khai thác gây ô nhiễm,ảnh hưởng sinh thái,môi trường,hiệu ứng nhà kính

Khai thác than gây ô nhiễm

Hình:1.1

Hình :1.2

Hình :1.3

Rác thải không đúng nơi qui định

Hình :1.4

Hình:1.5

Hình:1.6

Hình:1.7

Hình:1.8

Hình:1.9

Hình:1.10

Hình:1.11

Hình:1.12

Hình:1.13

CÂU HỎI ÔN TẬP BÀI 1:

Câu 1: Giáo dục sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả là gì?

Câu 2: Mục đích của việc giáo dục sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả?

Câu 3: Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả là gì?

Câu 4: Vì sao phải sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả?

Câu 5: Vai trò của việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả đối với đời sống con người?

Bài 2:ĐỊNH MỨC TIÊU HAO NĂNG LƯỢNG

2.1 Khái niệm năng lượng

Năng lượng là đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công Có nhiều dạng năng lượng khác nhau như: điện năng, quang năng, cơ năng, hoá năng, nhiệt năng…

Trong xã hội văn minh ngày nay, con người không thể sống thiếu năng lượng Nhưng do nguồn năng lượng là hữu hạn nên nhân loại phải sử dụng năng lượng một cách hiệu quả không lãng phí

2.1.1 Năng lượng sơ cấp

Năng lượng sơ cấp: tạm hiểu là nguồn năng lượng "thô" có sẵn ngoài thiên nhiên, muốn sử dụng, cần qua một giai đoạn gọi là chuyển hoá năng lượng để trở thành điện năng, nhiệt năng, công năng

2.1.2 Năng lượng thứ cấp

Năng lượng thứ cấp là những năng lượng được sinh ra trong quá trình chuyển hoá những năng lượng thô như nêu trên

2.2 Ý Nghĩa việc định mức tiêu hao năng lượng

Có nhiều loại năng lượng như năng lượng mặt trời tồn tại ở các dạng chính: bức xạ mặt trời, năng lượng sinh học (sinh khối động thực vật), hay năng lượng chuyển động của khí quyển và thuỷ quyển (gió, sóng, các dòng hải lưu, thuỷ triều, dòng chảy sông ), hoặc năng lượng hoá thạch (than, dầu, khí đốt, đá dầu), còn năng lượng lòng đất gồm nhiệt lòng đất biểu hiện ở các các nguồn địa nhiệt, núi lửa và năng lượng phóng xạ tập trung ở các nguyên tố như U, Th, Po,… Chính vì vậy mà năng lượng được phân thành nhiều loại và ó nhiều cách phân loại năng lượng như: dựa theo nguồn gốc của nhiên liệu, phân loại theo mức độ ô nhiễm, phân loại theo trình tự sử dụng… Ở tài liệu này, giới thiệu hai cách phân

loại chủ yếu: phân loại theo nguồn gốc vật chất của năng lượng và phân loại theo mức độ

ô nhiễm.[5]

2.2.1.Phân loại theo nguồn gốc vật chất của năng lượng

Phân loại theo nguồn gốc vật chất của năng lượng, có thể chia năng lượng thành hai loại là

năng lượng vật chất chuyển hoá toàn phần và năng lượng tái tạo:

2.2.2.Năng lượng vật chất chuyển hoá toàn phần

Đây là dạng năng lượng mà nhiên liệu sản sinh ra nó không có khả năng tái sinh và mất đi vĩnh viễn Thành phần chủ yếu của nhóm năng lượng này là các dạng nhiên liệu hoá thạch (than đá, dầu mỏ, khí tự nhiên) Các loại nhiên liệu này được hình thành thông qua sự hoá thạch của động, thực vật trong một thời gian rất dài, tính tới hàng triệu năm

Năng lượng vật chất chuyển hoá toàn phần là nguồn cung cấp chủ yếu năng lượng cho các hoạt động sản xuất và đời sống của con người Tính đến những năm đầu thế kỉ XXI, năng lượng hoá thạch cung cấp hơn 85 % tổng năng lượng tiêu thụ toàn cầu, và cung cấp 2/3 nguồn năng lượng tiêu thụ tại Mỹ Tuy nhiên đây cũng là tác nhân chính làm ô nhiễm môi trường và làm tăng nhiệt độ trái đất Theo thống kê của Cơ quan bảo vệ môi trường của

Mỹ, việc sử dụng các nguồn nhiên liệu hoá thạch

trong hơn 150 năm qua đã khiến trái đất phải hứng chịu khoảng 245 tỉ tấn cacbon điôxít (các tên gọi khác là anhiđrít cacbonic, khí cacbonic, hay gọi theo công thức hóa học là CO2)

- Việc tái tạo loại nhiên liệu hoá thạch phải mất tới hàng triệu năm, vì vậy đây là nguồn nhiên liệu được coi là không thể phục hồi, đến một ngày nào đó nó sẽ biến mất khỏi trái đất

2.2.3 Năng lượng thay thế (hay năng lượng tái tạo)

- Năng lượng thay thế là năng lượng thu được từ những nguồn ngoài 3 dạng nhiên liệu hoá thạch đã đề cập ở trên, đó là: năng lượng hạt nhân, năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng địa nhiệt, năng lượng sinh khối, năng lượng nước… Những nguồn năng lượng mới, tái sinh và không ô nhiễm, dù hiện tại hiệu suất còn chưa cao nhưng hy vọng rằng, trong tương lai, với những tiến bộ khoa học, chúng sẽ được sử dụng rộng rãi hơn

Hình 2.1; Năng lượng tái tạo ngày càng được sử dụng rộng rãi và phổ biến

(Tổng hợp nhiều hình từ trang mạng http://www.google.com/ với từ khóa” Năng

Lượng Thay Thế”)

 Năng lượng hạt nhân

- Năng lượng hạt nhân là năng lượng có được bằng một trong hai cách: Phân rã hạt nhân các nguyên tử, hoặc kết hợp hạt nhân các nguyên tử Việc phân rã hạt nhân, hoặc kết hợp hạt nhân nói trên mang lại một nguồn năng lượng khổng lồ Năng lượng hạt nhân có đặc điểm là một nguồn năng lượng lớn (tính đến năm 2000, Mỹ có

110 nhà máy điện nguyên tử; 70% lượng điện tiêu thụ ở Pháp là từ năng lượng hạt nhân)

- NLHN liên quan đến những thay đổi trong hạt nhân nguyên tử, sự liên kết hay phá vỡ lực hạt nhân giữa các nuclon (proton, neutron) Lực hạt nhân này rất lớn, muốn tách một nuclon ra khỏi hạt nhân phải tiêu tốn một năng lượng lớn gấp 1 triệu lần năng lượng cần thiết để bứt một electron ra khỏi lớp vỏ nguyên tử

- Các phản ứng hạt nhân dựa trên sự khai thác thế năng tiềm tàng trong khối lượng các hạt nhân Có hai phản ứng khác nhau giải phóng ra NLHN: phân hạch và tổng hợp (nhiệt hạch) :

+ Phản ứng phân hạch: Hạt nhân nặng bị phá vỡ thành các hạt nhân trung bình

+ Phản ứng nhiệt hạch: Các hạt nhân nhẹ kết hợp để tạo nên hạt nhân nặng hơn

Hình 2.2:Phản ứng phân hạch

(http://thaithanhhoa.edu.vn/vl/index.php?language=vi&nv=news&op=Tu- Lieu-Vat-ly/Phan-ung-hat-nhan-Nang-luong-hat-nhan-32)

- Các phản ứng hạt sinh ra năng lượng gấp hàng trăm đến hàng triệu lần năng lượng các phản ứng hoá học thông thường Năng lượng này lại được giải phóng cùng một lúc, tạo ra lượng nhiệt khổng lồ tiêu hủy tất cả mọi thứ quanh nó

- NLHN có nhiều ưu điểm như: là nguồn năng lượng sạch, rẻ và tương đối

an toàn, không phát thải CO2, SOx, NOx gây ô nhiễm không khí Các nước cung cấp Uranium, nhiên liệu cho điện nguyên tử chủ yếu là Canada, Australia đều là những nước có tình hình chính trị ổn định và có thể cung cấp ổn định Hơn nữa, vì Uranium

có thể phát điện chỉ với một lượng rất nhỏ so với dầu nên có ưu điểm là dễ vận chuyển

và bảo quản Ví dụ, để vận hành nhà máy điện công suất 1000 MW trong vòng một năm thì phải cần tới hơn một triệu tấn dầu, trong khi đó đối với nhiên liệu Uranium thì chỉ cần vài chục tấn Trong các nhà máy điện nguyên tử, khi nạp nhiên liệu vào lò phản ứng là có thể liên tục phát điện trong vòng 1 năm mà không cần phải thay thế nhiên liệu Lượng chất thải phóng xạ phát sinh trong nhà máy điện nguyên tử rất ít so với lượng chất thải công nghiệp thông thường, do vậy có thể quản lý được một cách chặt chẽ, cất giữ và bảo quản an toàn

Hình 2.3: Nhà máy điện hạt nhân Gundremmingen

(http://www.khoahoc.com.vn/doisong/moi-truong/giai-phap/28097_Nha-may-dien-

hat-nhan-dau-tien-cua-Viet-Nam-se-do-Nga-xay-dung.aspx)

- Tuy vậy, việc xử lý chất thải hạt nhân và an toàn trong vận hành nhà máy điện nguyên tử vẫn đang là mối quan tâm hàng đầu của nhân loại Việc đổ bỏ an toàn các chất phóng xạ hạt nhân là một trong những vấn đề gay go, các chất phóng xạ mức cao phải được cô lập ở những nơi mà khả năng nó nhiễm ra môi trường là thấp nhất

Vị trí bãi đổ cũng phải ổn định về địa chất và không có hoặc có ít dòng chảy có thể lan truyền chúng

- Ứng dụng phản ứng hạt nhân đã mang lại một nguồn năng lượng to lớn khác cho nhân loại, tuy nhiên, nó không thể là giải pháp tối ưu bởi những hậu quả môi trường có khi dài đến hàng thế kỷ mà nó gây ra

 Năng lượng mặt trời

- Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng năng lượng lý tưởng, vô tận và không sản sinh ra chất thải gây ô nhiễm môi trường, sẵn có khắp mọi nơi Năng lượng mặt trời sẽ ngày càng quan trọng trong tương lai Năng lượng khổng lồ của mặt trời được sinh ra từ phản ứng nhiệt hạch trong nhân, ở nhiệt độ lên đến 15 triệu độ Phần lớn năng lượng mặt trời bị phân tán vào vũ trụ, chỉ một phần rất nhỏ của nó đến được trái đất, nhưng "lượng nhỏ" đó cũng đã lên đến 1,73.1014 (10 lũy thừa mũ 14) kW Cường độ bức xạ mặt trời (BXMT) thay đổi theo vĩ độ, mùa, giờ trong ngày và độ mây che phủ Vùng vĩ độ thấp, gần xích đạo, nhận được nhiều bức xạ mặt trời hơn vùng vĩ độ cao, gần hai cực BXMT mùa hè nhiều hơn mùa đông BXMT có cường độ cao vào buổi trưa và thấp hơn vào bình minh hay hoàng hôn do mây hấp thu một ít NLMT, vì vậy làm giảm cường độ bức xạ

Hình 2.4: Biểu đổ năng lượng mặt trời được sử dụng ngày càng phổ biến ở Thái Lan

(http://devi-renewable.com/2011/04/23/thailand-4300mw-nang-luong-tai-tao-nho-

bieu-gia-fit/)

- Sử dụng NLMT về lâu dài sẽ kinh tế và sự tiến bộ của KHKT đang ngày càng nâng cao hiệu suất thu thập NLMT NLMT được sử dụng theo 2 hướng chính: sưởi ấm nhà cửa bằng hiệu ứng nhà kính và phát điện NLMT còn là nguồn năng lượng vô hạn và không gây ô nhiễm môi trường

Hình 2.5:Các tấm pin năng lượng mặt trời có trục xoay

(http://www.khoahoc.com.vn/congnghemoi/phat-minh/31006_Nhung-cong-nghe-doc-

lam-thay-doi-cuoc-song.aspx)

- Tuy nhiên, hạn chế của nó là sự khó khăn trong thu thập ánh sáng mặt trời vào những ngày thời tiết mây mù, mặt khác, chi phí sản xuất còn khá cao Các công nghệ NLMT hiện nay vẫn chưa phổ biến rộng rãi, phần lớn vì chi phí ban đầu cho việc chuyển hóa năng lượng còn cao và hiệu suất thu thập còn thấp

 Năng lượng nước

- Năng lượng dòng nước chảy là năng lượng được sinh ra nhờ sức nước, ví

dụ như để chạy máy phát điện (thế năng của nước ở một độ cao nhất định được giữ lại nhờ đập và chuyển thành động năng khi nước chảy qua rãnh tràn (spill way), làm quay tuabin, phát ra điện, hay các "bánh xe nước" đã được sử dụng cách đây hàng ngàn năm, ngoài ra ở một số nơi, người ta cũng đã lợi dụng sức nước để vận chuyển gỗ xuống hạ lưu

- Hiện nay, thủy điện chiếm 6-7% sản lượng điện trên thế giới Các nước phát triển đã xây dựng đập thủy điện ở hầu hết các vị trí có thể Thụy Sĩ, Nhật, Canada, Pháp tiềm lực thủy năng đã cạn Châu Phi và nam Mỹ có tiềm năng thủy điện lớn nhất nhưng mới chỉ phát triển khoảng 1%

Hình 2.6: Đập thủy điện Hòa Bình – Việt Nam

cư trú của động thực vật, ảnh hưởng đến vẻ đẹp cảnh quan xung quanh

-Môi trường nước và đất dưới đập biến đổi theo hướng xấu đi, mặn hóa, chua hóa tăng Dòng sau đập chỉ còn chảy từ từ, sông không còn lưu thông dễ dàng như trước : độ phì, độ bẩn, kim loại nặng và các chất độc tích tụ, hàm lượng oxy hòa tan giảm, đa dạng sinh học giảm Nếu vỡ đập thì dân cư và tài sản dưới hạ lưu sẽ rất nguy hiểm

Hình 2.7: Mô hình cấu tạo cơ bản của máy phát điện dùng trong các đập thủy điện

(http://www.biofuelswatch.com/hydro-power-generators/)

- Xây dựng đập tốn kém ban đầu nhưng vận hành thì rẻ Đập nước tạo thành các hồ chứa nhân tạo nhưng tuổi thọ của hồ có giới hạn, thường 50-200 năm, do với thời gian, bể chứa phủ đầy phù sa tích tụ cho đến khi nó không thể giữ đủ nước để phát điện Đập giữ phù sa, do đó ngăn trở sự bồi đắp màu mỡ cho các vùng đất nông nghiệp dưới hạ lưu Dần dần, năng suất nông nghiệp ở vùng cửa sông giảm

 Năng lượng sức gió

- Năng lượng gió là động năng của không khí di chuyển trong bầu khí quyển Trái Đất Năng lượng gió là một hình thức gián tiếp của năng lượng mặt trời

- Sử dụng năng lượng gió là một trong các cách lấy năng lượng xa xưa nhất

từ môi trường tự nhiên

- Đây là một nguồn tài nguyên vô tận Sử dụng năng lượng gió không gây ra các vấn đề môi trường quan trọng do gió là nguồn năng lượng sạch, không tạo ra chất thải, không sinh ra SO2, CO2 hay những NOx Gió không cần "nguyên liệu", nó gần như vô tận, chỉ phải tốn kém cho việc đầu tư thiết bị ban đầu Vì thế, các công nghệ tiến bộ mới cho thấy năng lượng gió sẽ có thể trở thành nguồn năng lượng quan trọng trong những thập kỷ tới, mặc dù hiện nay, gió chỉ có một vị trí nhỏ trong bức tranh năng lượng

Hình 2.8: Một số loại tua-bin gió được sử dụng hiện nay trên thế giới

(Tổng hợp nhiều hình từ trang mạng http://www.google.com/ với từ khóa” Wind

Turbine”)

- Tuy nhiên, cũng giống năng lượng mặt trời, loại năng lượng này lệ thuộc vào điều kiện thiên nhiên và đòi hỏi một sự đầu tư lớn (chi phí sản xuất điện từ năng lượng gió ngày càng giảm nhờ các tuabin cải tiến)

 Năng lượng địa nhiệt

- Địa nhiệt là dạng năng lượng tự nhiên sản sinh ra từ lòng đất và giải phóng

ra ngoài nhờ hoạt động của các núi lửa, suối nước nóng hay giếng phun Nước được hâm nóng tự nhiên có thể được sử dụng để làm nóng các toà nhà, làm quay tua bin trong nhà máy nhiệt điện Hiện nay có rất nhiều công nghệ được áp dụng cho năng lượng địa nhiệt này để có thể tiết kiệm năng lượng tối đa cho việc khai thác, bơm nhiệt đến nơi tiêu thụ [6]

- Địa nhiệt nói chung là nhiệt bên trong trái đất, có hai nguồn chính:

+ Một là nguồn nhiệt khổng lồ từ nhân nóng chảy, đưa lên bề mặt qua sự phun trào núi lửa Nguồn nhiệt này rất lớn nhưng con người không thể chế ngự được

+Hai là nhiệt sinh ra từ sự giải phóng năng lượng của quá trình phân hủy các nguyên tố phóng xạ nằm trong lớp vỏ trái đất Chúng được đưa lên bề mặt thông qua các dòng nước ngầm, suối nước nóng, giếng tự phun dưới dạng nước nóng hoặc hơi

Hình 2.9: Nhà máy điện địa nhiệt Krafla ở Iceland (Ở một số nơi trên trái đất, năng

lượng địa nhệit rất gần với bề mặt)

(http://sgtt.vn/Khoa-giao/66646/Iceland-Nang-luong-nong-duoi-dat-lanh.html)

- Nguồn nhiệt từ các dòng nước phun đã được con người sử dụng cách đây hàng ngàn năm để nấu ăn, sưởi ấm nhà cửa, thậm chí chữa bệnh (do có chứa một số khoáng) Mãi đến khi khoa học kỹ thuật phát triển, nguồn địa nhiệt này mới được ứng dụng để sản xuất điện năng

Bảng 2.1: Công suất các nhà máy địa nhiệt của các nước trên thế giới năm 2007

- Khai thác năng lượng địa nhiệt có hiệu quả về kinh tế, có khả năng thực hiện và thân thiện với môi trường, các giếng địa nhiệt có khuynh hướng giải phóng khí thải nhà kính bị giữ dưới sâu trong lòng đất có khả năng giúp giảm thiểu sự nóng lên toàn cầu nếu nó được triển khai rộng rãi

Hình 2.10:Mô hình khai thác năng lượng địa nhiệt từ lòng đất

(http://www.cpc.vn/khcn/detail.aspx?sj=&mt=2654)

- Tuy nhiên, sử dụng năng lượng địa nhiệt có thể mang lại những tác động không tốt cho môi trường: những thành phần hoá học trong hơi nước nóng góp phần làm ô nhiễm không khí, hoặc có thể có những khí độc từ lòng đất

- Đây là dạng tài nguyên hồi phục được nhưng chậm, do quá trình tự nhiên tái tạo chúng cần thời gian dài

- Vì thế, nếu khai thác quá mức có thể dẫn đến không phục hồi được nữa Các dòng nhiệt phân bố không đều, những vùng dòng nhiệt cao thường trẻ về địa chất, đang có hoạt động kiến tạo và núi lửa Người ta phải tìm những nơi có dòng nhiệt tập trung cao bất thường để khai thác có hiệu quả kinh tế

 Năng lượng thuỷ triều

- Năng lượng thủy triều hay điện thủy triều là lượng điện thu được từ năng lượng chứa trong khối nước chuyển động do thủy triều Hiện nay một số nơi trên thế giới đã triển khai hệ thống máy phát điện sử dụng năng lượng thuỷ triều

Hình 2.11: Năng lượng thủy triều

(http://www.khoahoc.com.vn/congnghemoi/cong-nghe-moi/31933_Nang-luong-xanh-

tu-thuy-trieu.aspx)

- Thủy triều sinh ra do sức hút của mặt trăng, mặt trời lên quả đất, trong đó ảnh hưởng của mặt trăng tới thủy triều lớn hơn.Có hai lần triều cao và thấp trong một ngày (do sự tự quay của trái đất quanh trục của nó) Nước triều cường và triều kiệt xảy

ra theo chu kỳ 14 ngày Thủy triều cực đại (triều cường-khi ảnh hưởng của lực hấp dẫn lớn nhất-lúc đó mặt trăng, mặt trời và trái đất giống như thẳng hàng) xảy ra ngay sau khi trăng tròn và trăng non, có sự chênh lệch lớn giữa độ cao nước dâng và nước

hạ Thủy triều kiệt (khi ảnh hưởng của sức hút thấp nhất-khi đường thẳng nối trái đất

và mặt trăng tạo thành góc 90 độ với đường thẳng nối trái đất và mặt trời)

- Việc chế ngự nguồn năng lượng này đã được chú ý hàng thế kỷ nay Vào thế kỷ 18, nhà máy năng lượng nước vận hành nhờ sự chuyển động lên xuống thủy triều được xây dựng ở Anh Bơm nước cống rãnh dùng năng lượng thủy triều ở Hamburg, Đức mãi đến năm 1880 Còn bơm nước sử dụng NLTT lắp đặt năm 1580 dưới cầu London đã hoạt động suốt 2,5 thế kỷ Những hệ thống này đã dần được thay thế bằng các động cơ tiện lợi và hiệu quả hơn

Hình 2.12:Triều cường và triều xuống ở vịnh Fundy

(http://vi.wikipedia.org/wiki/Th%E1%BB%A7y_tri%E1%BB%81u)

- Bình thường, sự chênh lệch mực nước giữa triều dâng và triều hạ khoảng 0,5m Tuy nhiên, một số vùng bờ biển với vịnh hẹp có sự chênh lệch rất lớn giữa hai mực nước triều như vịnh Fundy ở Nova Scota (Đông nam Canada), có mức triều lớn nhất thế giới, độ chênh lệch có thể lên đến 16m Bằng cách xây đập bắc ngang qua vịnh, ta có thể điều khiển được nguồn năng lượng này để tạo ra điện năng Khi nước qua các cửa mở của đập, nó chảy trực tiếp vào các cánh tuabin nước và phát ra điện Tại đỉnh điểm thủy triều, cửa đóng và nước được giữ lại trong basin Thủy triều hạ dần, cửa mở ra và nước lại chảy qua các tuabin trở về đại dương, quay tuabin và phát điện Hiện nay, các trạm điện thủy triều đang hoạt động ở Pháp, Nga, Trung Quốc và Canada

- Tuy nhiên, NLTT không phải là một nguồn năng lượng quan trọng trên toàn thế giới, bởi vì chỉ có một số ít các vị trí có mực nước triều dâng cao đủ để việc phát điện mang tính khả thi Nhà máy điện thủy triều đầu tiên được xây dựng ở Pháp nơi sông Rance đổ ra Đại Tây Dương trên vùng biển Brittany Hoàn thành năm 1968,

nó có công suất 240 MW

- Đây cũng là nguồn năng lượng sạch, không gây ô nhiễm môi trường

- Vấn đề đặt ra đối với NLTT bao gồm chi phí đầu tư xây dựng nhà máy điện khá cao và tác động của nó đến môi trường Năng lượng thủy triều lớn nhất tập trung ở những vùng cửa sông, bờ biển, nơi các dòng sông gặp thủy triều đại dương Đây lại là nơi có sự hòa trộn giữa nước ngọt và mặn, tạo nên môi trường thủy sinh có

năng suất cao Cá và vô số động vật thân mềm đến đây sinh sản Vì thế, việc xây dựng đập sẽ ảnh hưởng lớn đến sinh thái khu vực

 Năng lượng sinh khối

- Năng lượng sinh khối là năng lượng cung cấp từ thực vật và các chất thải của sinh vật bị phân huỷ Nếu được xử lý trong các hầm ủ đặc biệt, từ sinh khối ta có thể lấy ra một loại khí có thể cháy được, gọi là "khí sinh học" hay "biogas", trong đó thành phần chủ yếu là khí metan (CH4) Sinh khối chứa năng lượng hóa học, nguồn năng lượng tử mặt trời tích lũy trong thực vật qua quá trình quang hợp Sinh khối là các phế phẩm từ nông nghiệp (rơm rạ, bã mía, vỏ, xơ bắp v v ), phế phẩm lâm nghiệp (lá khô, vụn gỗ v.v ), giấy vụn, mêtan từ các bãi chôn lấp, trạm xử lý nước thải, phân

từ các trại chăn nuôi gia súc và gia cầm

Hình 2.13:Nhà máy năng lượng sinh khối sẽ được xây dựng bên bờ sông Tees – Anh

Quốc

(www.tinhte.vn/threads/)

(Nhà máy này có thể phục vụ khoảng 50,000 hộ gia đình với nguồn nguyên liệu chính là

vỏ của hạt cọ sau khi được lấy tinh dầu)

- Nhiên liệu sinh khối có thể ở dạng rắn, lỏng, khí được đốt để phóng thích năng lượng Sinh khối, đặc biệt là gỗ, than gỗ (charcoal) cung cấp phần năng lượng đáng kể trên thế giới Ít nhất một nửa dân số thế giới dựa trên nguồn năng lượng chính từ sinh khối Con người đã sử dụng chúng để sưởi ấm và nấu ăn cách đây hàng ngàn năm Hiện nay, gỗ vẫn được sử dụng làm nhiên liệu phổ biến ở các nước đang phát triển

- Sinh khối cũng có thể chuyển thành dạng nhiên liệu lỏng như mêtanol, êtanol dùng trong các động cơ đốt trong; hay thành dạng khí sinh học (biogas) ứng dụng cho nhu cầu năng lượng ở quy mô gia đình

- Một phần sinh khối (tổng lượng động thực vật và vi sinh vật trên một đơn

vị diện tích) có thể được sử dụng như nhiên liệu sản sinh ra nhiệt năng Gỗ, cây trồng, phế phẩm nông nghiệp, khoáng vật hay vật phẩm từ động thực vật là những bộ phận của sinh khối Sinh khối trong rác thải có thể được đốt cháy để tạo ra nhiệt năng hoặc phân huỷ thành mêtan, một loại khí tự nhiên (ở Tây Âu có hơn 200 nhà máy đốt rác thải nhằm sản sinh ra điện)

- Lợi ích của năng lượng sinh khối: lợi ích kinh tế và lợi ích môi trường Lợi ích kinh tế: phát triển nông thôn là một trong những lợi ích chính của việc phát triển NLSK, tạo thêm công ăn việc làm cho người lao động (sản xuất, thu hoạch ) Thúc đẩy sự phát triển công nghiệp năng lượng, công nghiệp sản xuất các thiết bị chuyển hóa năng lượng.v.v… Giảm sự phụ thuộc vào dầu, than, đa dạng hóa nguồn cung cấp nhiên liệu Lợi ích môi trường: Đây là một nguồn năng lượng khá hấp dẫn với nhiều ích lợi to lớn cho môi trường do NLSK có thể tái sinh được; NLSK tận dụng chất thải làm nhiên liệu Do đó nó vừa làm giảm lượng rác vừa biến chất thải thành sản phẩm hữu ích Đốt sinh khối cũng thải ra CO2 nhưng mức S và tro thấp hơn đáng kể so với việc đốt than bitum Ta cũng có thể cân bằng lượng CO2 thải vào khí quyển nhờ trồng cây xanh hấp thụ chúng Vì vậy, sinh khối lại được tái tạo thay thế cho sinh khối đã sử dụng nên cuối cùng không làm tăng CO2 trong khí quyển

- Như vậy, phát triển NLSK làm giảm sự thay đổi khí hậu bất lợi, giảm hiện tượng mưa axit, giảm sức ép về bãi chôn lấp v v

- Tuy nhiên, loại nhiên liệu này liên quan đến việc khai thác rừng và gây ảnh hưởng xấu tới môi trường qua việc thiêu huỷ chất thải

2.2.3.1 Phân loại theo mức độ ô nhiễm môi trường

2.2.3.1.1 Năng lượng sạch

- Năng lượng sạch là những năng lượng không gây ô nhiễm môi trường Có thể kể ra những loại năng lượng sạch: năng lượng nguyên tử, năng lượng mặt trời, năng lượng sức gió, năng lượng thuỷ triều, năng lượng sức nước… [4]