NHU CẦU VỀ NĂNG LƯỢNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ CỦA VIỆT NAM

Đó là nguồn năng lượng có thể tái sinh và không gây ô nhiễm môi trường, như thủyđiện, nhiệt điện, khí thiên nhiên hóa lỏng, năng lượng mặt trời, gió, thủy triều,pin nhiên liệu, năng lượn

2005, Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) cho biết nhu cầu dầu mỏ trên toàn cầu

sẽ tăng 50% vào năm 2030, cao hơn 5,5 tỷ tấn so với mức tiêu thụ hiện nay Cácnguồn năng lượng trên thế giới đủ đáp ứng nhu cầu tăng này nhưng cần phải đầu

tư thêm 17 nghìn tỷ USD nữa để có thể tăng cường khai thác và chuyển nguồnnăng lượng này ra thị trường tiêu dùng Nhập khẩu dầu mỏ từ Trung Đông vàBắc Phi (MENA) sẽ tăng lên, nhưng tăng như thế nào còn phụ thuộc vào cácnước Trung Đông và những nước nhập khẩu dầu mỏ lớn như Trung Quốc (báocáo năng lượng mới nhất của Trung Quốc cho biết, đến năm 2020 đất nước đôngdân nhất này sẽ thiếu hụt khoảng 200 triệu tấn dầu mỏ) và Ấn Độ Theo IEA,Trung Quốc, Ấn Độ và các nước đang phát triển khác chiếm trên 60% trong mứctăng nói trên

Trong khu vực MENA, nhu cầu về năng lượng tăng cao chủ yếu do dân sốgia tăng, kinh tế tiếp tục tăng trưởng và tình trạng trợ giá năng lượng nặng nề Từnay đến năm 2030, nhu cầu về dầu mỏ trong khu vực này sẽ tăng gấp hơn 2 lần.Sản lượng dầu mỏ ở khu vực này sẽ tăng 75% vào năm 2030 và sản lượng gas tựnhiên sẽ tăng gấp 3 lần, theo đó xuất khẩu gas sẽ tăng lên Tỷ trọng của Bắc Phi

và Trung Đông trong sản xuất dầu toàn cầu cũng sẽ tăng từ mức 35% hiện naylên 44% vào năm 2030 Tuy nhiên, để đạt được kết quả này thì các nước MENAcần phải đầu tư thêm trung bình là 56 tỷ USD/năm vào việc cơ cấu lại nguồnnăng lượng Theo dự báo của Fatih Birol, chuyên gia kinh tế trưởng của cơ quannăng lượng Quốc tế, lượng tiêu thụ khí đốt trên thế giới có thể tăng ở mức trung

bình hằng năm là 2,3%, thậm chí gấp đôi con số này từ nay đến năm 2030, tứclên đến 4.900 tỉ mét khối Sự tăng trưởng này cao hơn năng lượng thủy điện(1,8%), xăng dầu (1,6%), than (1,5%) và hạt nhân (0,4%).

Trong bối cảnh giá dầu thế giới liên tục leo thang, việc nghiên cứu, sử dụngcác nguồn năng lượng thay thế rẻ hơn đang được các nước đặc biệt quan tâm Đó

là nguồn năng lượng có thể tái sinh và không gây ô nhiễm môi trường, như thủyđiện, nhiệt điện, khí thiên nhiên hóa lỏng, năng lượng mặt trời, gió, thủy triều,pin nhiên liệu, năng lượng hạt nhân và năng lượng sinh học…

Trong tương lai gần thì hai nguồn năng lượng có nhiều tiềm năng phát triển

là điện hạt nhân và năng lượng gió

Theo cơ quan năng lượng Quốc tế (IEA), ngoài các nguồn năng lượng thaythế truyền thống như thủy điện và nhiệt điện thế giới sẽ tăng cường sử dụng nănglượng hạt nhân trong bối cảnh giá dầu ngày càng tăng cao Các nước trên thếgiới sẽ đầu tư hơn 200 tỷ USD để phát triển các nhà máy điện hạt nhân vào năm2030

Các nhà máy điện hạt nhân mới sẽ cung cấp 200 GW (gigawatt) trong tổng

số 4800 GW điện cần tăng thêm của thế giới vào năm 2030, trong đó Châu Âucần thêm 40 GW điện hạt nhân Sản lượng điện hạt nhân ở Châu Á sẽ tăng thêm8% trong mười năm tới

Cơ quan năng lượng nguyên tử Quốc tế (IAEA) cho biết, thế giới hiện nay

có 440 nhà máy điện hạt nhân và 24 nhà máy đang được xây dựng Với giá dầucao như hiện nay, giá điện hạt nhân rẻ hơn rất nhiều và sử dụng điện hạt nhânđang trở thành hướng ưu tiên của nhiều nước

Số liệu của hiệp hội năng lượng gió của Anh (BWEA) cho thấy, năm 2004,tiến độ xây dựng nhà máy phát điện chạy bằng sức gió ở Anh đã đạt mức kỉ lụcvới tổng công suất 253 MW

Dự kiến điện gió sẽ chiếm tới 2/3 (8000 MW) tổng sản lượng điện tái sinh ởAnh vào năm 2010, đủ cung cấp cho sáu triệu hộ gia đình

Anh cũng xây dựng nhà máy điện chạy bằng sức gió lớn nhất thế giới trênbiển Bắc, sau khi hoàn thành có khoảng 200 turbin với tổng công suất 1000MW.Anh hiện dẫn đầu Châu Âu về phát triển điện gió và sứ Wales của anh với 20nhà máy điện chạy bằng sức gió trên đất liền.

Đan Mạch hiện đang dẫn đầu thế giới trong lĩnh vực sản xuất và sử dụngđiện năng làm từ sức gió, sản xuất được 3.200 MW trong năm 2003 trên tổng số8.300 MW sản lượng điện từ gió của toàn cầu Với dân số 5,4 triệu người, ĐanMạch cũng

là nước dẫn đầu về tiêu thụ điện năng làm từ gió, với khoảng 21% tổng điệnnăng được làm từ gió, so với tỉ lệ bình quân trên toàn cầu là 0,5%, (AFP 15-8-2004)

1.1Nhu cầu sử dụng năng lượng tại ĐứcSản xuất điện tại Đức (GWh)

Tỷ lệnănglượng táitạo (in %)

Sứcnước Sức gió

Sinhkhối

Quangđiện

Địanhiệt

dự kiến chiếm 10% nguồn nhiên liệu cung cấp cho ôtô ở Nhật Bản vào năm

2010 Bên cạnh đó, Trung tâm Nghiên cứu Khoa học Quốc gia ở tỉnh Ibaraki(Nhật Bản) đã hoàn tất việc lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời lớn nhất nướcnày gồm khoảng 5.600 tấm pin năng lượng mặt trời gắn trên các mái nhà vớitổng diện tích là 6.500m2 và 221 máy biến thế, có thể cung cấp khoảng 1 triệuKwh/năm

Indonesia và Malaysia đang tập trung phát triển sản xuất, tinh chế dầu cọthô thành dầu diesel sinh học, cũng như khuyến khích các công ty đầu tư trồngcây cọ dầu để tăng sản lượng dầu cọ và dầu diesel sinh học

Malaysia hiện đứng đầu thế giới về sản xuất dầu cọ, với sản lượng 13,9triệu tấn năm 2004 Chế biến dầu diezel sinh học từ nguồn nguyên liệu dồi dàonày sẽ đáp ứng nhu cầu nhiên liệu trong nước và xuất khẩu

Năng lượng địa nhiệt được coi là nguồn năng lượng sạch với lượng carbondioxide thấp hơn 90% so với sản xuất điện từ dầu lửa Tập đoàn Mỹ ChevronTexaco đang đàm phán với hai nhà sản xuất và cung cấp điện của Indonesia là

PT Pertamina và PLN về việc xây dựng nhà máy địa nhiệt điện thứ ba thế giới

là Darajat III, ở phía Tây đảo Java, Indonesia

Với khoảng 500 núi lửa, Indonesia đang sở hữu một nguồn cung cấp địanhiệt khổng lồ và có thể khai thác để đáp ứng nhu cầu về điện của đất nước.1.2 Nhu cầu sử dụng năng lượng ở Việt Nam:

Cùng với sự phát triển không ngừng của đất nước thì nhu cầu sử dụngnăng lượng cũng ngày càng gia tăng Các thành phố tiêu thụ một khối lượngđiện năng rất lớn cho mục đích thắp sáng ở các đường phố, các công viên vàcác toà nhà Thêm vào đó là nguồn năng lượng truyền thống (than, dầu, khí )sắp cạn kiệt, nguồn cung cấp biến động về giá cả chịu ảnh hưởng của chính trị.Việt Nam đang phải đương đầu với nhu cầu năng lượng lớn chưa từng thấy.Trước tình hình đó, nước ta đã đưa ra kế hoạch sử dụng và tiết kiệm năng lượngmột cách thận trọng vì mức cung hiện nay sẽ không đáp ứng được nhu cầu Mặc dù mức độ tiêu thụ điện năng cho mục đích thắp sáng trên các đườngphố và các nơi công cộng chỉ vào khoảng 291 GWh, tức là khoảng 1% tổngmức tiêu thụ năng lượng, song mức độ tiêu thụ năng lượng hàng năm đang giatăng nhanh chóng (20% ở các khu đô thị và 10% ở các vùng nông thôn) Nếukhông có biện pháp hạn chế đáng kể thì mức độ tiêu thụ năng lượng cho mụcđích này vào năm 2013 sẽ tăng hơn 5 lần lên tới 1.624 GWh

Do đó việc sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo đang là mối quan tâmcủa các nhà lãnh đạo Dự kiến, Việt Nam sẽ phấn đấu để tỷ lệ năng lượng táitạo chiếm khoảng 3% tổng công suất điện năng tới năm 2010 và 6% vào năm

2030 Tỷ lệ này thấp hơn so với Thái Lan (8-9% tới năm 2020) Các đề tàinghiên cứu đang được tiến hành cho thấy Việt Nam có thể phát triển mạnhnguồn năng lượng tái tạo, đó là thuỷ điện nhỏ, gió, mặt trời và sinh khối(biomass)

1.2.1 Thuỷ điện nhỏ và phong điện

Từ lâu, thuỷ điện nhỏ đã được sử dụng ở Việt Nam nhằm giải quyết nhucầu năng lượng ở quy mô gia đình và cộng đồng nhỏ, chủ yếu là vùng trung du

miền núi Thuỷ điện nhỏ có sức cạnh tranh so với các nguồn năng lượng khác

do điện, từ đó có giá thành cạnh tranh, trung bình khoảng 4 cent (600đồng)/KWh Ước tính Việt Nam có khoảng 480 trạm thuỷ điện nhỏ với tổngcông suất lắp đặt là 300MW, phục vụ hơn 1 triệu người tại 20 tỉnh Trong số

113 trạm thuỷ điện nhỏ, công suất từ 100KW-10MW, chỉ còn 44 trạm đanghoạt động Con số 300MW quả là quá nhỏ bé so với tiềm năng của thuỷ điệnnhỏ ở Việt Nam là 2.000MW, tương đương với công suất của nhà máy thuỷđiện Hoà Bình

Một loại năng lượng tái tạo nữa là gió Theo thống kê của ngành điện, sảnlượng điện năng sản xuất từ sức gió hiện nay trên thế giới tăng liên tục, năm

1994 là 3.527,5MW; năm 1997 là 7.500MW và hiện nay là trên 10.000MW

Sử dụng nguồn điện bằng sức gió không lo hết nhiên liệu hay cạn kiệt nguồnnước như thủy điện và nhiệt điện, đặc biệt là không gây những tác động đáng

kể đến môi trường Mặc dù Việt Nam không có nhiều tiềm năng gió như cácnước châu Âu song so với Đông Nam Á thì lại có tiềm năng tốt nhất

1.2.2.Một số cột gió phát điện

Tiềm năng xây dựng phong điện ở Việt Nam từ nay tới năm 2030 là 400

MW Cho tới nay, Việt Nam đã xây dựng xong và đang vận hành một cột gióphát điện công suất 850 KW ở Bạch Long Vĩ Ngoài ra, Trung tâm năng lượngtái tạo và thiết bị nhiệt (RECTARE), ĐH Bách Khoa TP Hồ Chí Minh đã lắpđặt trên 800 cột gió ở hơn 40 tỉnh thành, tập trung nhiều nhất gần Nha Trang(135 cột đang hoạt động) Nha Trang cũng là nơi có một trong hai làng gió duynhất ở Việt Nam Việc xây dựng các cột gió ở làng này do Bộ khoa học và côngnghệ cùng với Hiệp hội Việt Nam-Thuỵ Sĩ tài trợ Ngôi làng gió thứ hai nằm ởCần Giờ nơi 50 cột gió đã được lắp đặt thông qua sự hỗ trợ của Pháp Tuynhiên, đa số các cột gió nói trên có công suất thấp, chỉ sử dụng cho hộ gia đình

và ít thành công do không được bảo quãn tốt

Hiện còn có dự án xây dựng 20 cột gió với tổng công suất 15MW tại khu

bờ biển bán đảo Phương Mai, Thành phố Quy Nhơn và một phần huyện PhùCát, tỉnh Bình Định Viện Năng lượng đang chuẩn bị nghiên cứu khả thi xâydựng các trang trại gió quy mô lớn, một trong số đó là trang trại 20 MW ởKhánh Hoà Tổng công ty điện lực Việt Nam dự định tài trợ để xây dựng mộttrang trại nữa với công suất 20 MW, cũng ở Khánh Hoà Giá phong điện hiện ởvào khoảng 7-8cent (800 đồng/kWh)

1.2.3 Sinh khối và mặt trời

Ngoài phong điện, tiềm năng sinh khối trong phát triển năng lượng bềnvững ở Việt Nam cũng khá lớn Lợi thế to lớn của sinh khối so với các nguồnnăng lượng tái tạo khác như năng lượng gió và mặt trời là có thể dự trữ và sửdụng khi cần, đồng thời luôn ổn định, tình hình cấp điện không bị thất thường.Nguồn sinh khối chủ yếu ở Việt Nam là trấu, bã mía, sắn, ngô, quả có dầu, gỗ,phân động vật, rác sinh học đô thị và phụ phẩm nông nghiệp Theo nghiên cứucủa Bộ Công nghiệp, tiềm năng sinh khối từ mía, bã mía là 200-250MW trongkhí chấu có tiềm năng tối đa là 100MW Hiện cả nước có khoảng 43 nhà máymía đường trong đó 33 nhà máy sử dụng hệ thống đồng phát nhiệt điện bằng bãmía với tổng công suất lắp đặt 130MW

Ngoại trừ mía đường, các nguồn sinh khối khác vẫn chưa được khai thác

để sản xuất điện Một số nhà đầu tư nước ngoài đã chuẩn bị các nghiên cứu khảthi về sử dụng rác sinh học đô thị để sản xuất điện, mặc dù vậy chưa có một nhàmáy sinh khối thương mại nào ở Việt Nam Chính phủ đang đàm phán với cácnhà đầu tư Anh, Mỹ để ký một hợp đồng BOT trị giá 106 triệu đôla để xâydựng một nhà máy sinh khối tại TP Hồ Chí Minh Dự án này sẽ xây dựng mộtnhà máy xử lý 1.500-3.000 tấn rác mỗi ngày, sản xuất 15MW điện và 480.000tấnNPK/năm Nguồn khí sinh học (biogas) từ bãi rác chôn lấp, phân động vật,phụ phẩm nông nghiệp hiện mới chỉ được ứng dụng trong đun nấu Lý do đây

là nguồn phân tán, khó sản xuất điện Ước tính cả nước có chừng 35.000 hầm

khí biogas phục vụ đun nấu gia đình với sản lượng 500-1.000m3 khí/năm chomỗi hầm Tiềm năng lý thuyết của biogas ở Việt Nam là khoảng 10 tỷ m3/năm(1m3 khí tương đương 0,5 kg dầu) Hiện tại đang có một số thử nghiệm dùngbiogas để phát điện Theo nghiên cứu của Trung tâm Nghiên cứu Năng lượng

và Môi trường, nếu mỗi ngày chạy 1 máy phát (công suất 1-2kw) trong thờigian 2 tiếng thì cần phải nuôi 20 con lợn Giá thành của khí sinh học ở vàokhoảng 6cent/kwh, tương đương 800 đồng

1.2.4 Một nhà máy năng lượng sinh học

Việt Nam hiện có trên 100 trạm quan trắc toàn quốc để theo dõi dữ liệu vềnăng lượng mặt trời Tính trung bình toàn quốc thì năng lượng bức xạ mặt trời là4-5kWh/m2 mỗi ngày Tiềm năng điện mặt trời là tốt nhất ở các vùng từ ThừaThiên Huế trở vào miền Nam và vùng Tây Bắc Vùng Đông Bắc trong đó cóĐồng bằng sông Hồng có tiềm năng kém nhất Do giá thành còn cao (60cent hay

8000 đồng cho 1kWh) nên điện mặt trời chưa được dùng rộng rãi Hiện mới chỉ

có 5 hệ thống điện mặt trời lớn, trong đó có hệ thống ở Gia Lai, với tổng côngsuất 100kWp (công suất cực đại khi có độ nắng cực đại) Chính phủ cũng đã đầu

tư để xây dựng 100 hệ thống điện mặt trời gia đinh và 200 hệ thống điện mặt trờicộng đồng cho cư dân ở các vùng đảo Đông Bắc với tổng công suất là 25kWp

400 hệ thống pin mặt trời gia đình nữa do Mỹ tài trợ đã được xây dựng cho cáccộng đồng ở Tiền Giang và Trà Vinh với tổng công suất 14kWp

2 CÁC DẠNG NĂNG LƯỢNG

Năng lượng là một trong những nhu cầu thiết yếu của cuộc sống, đóng gópmột phần vào sự phát triển cũng như an ninh quân sự của quốc gia Nổi bật làcác ngành công nghiệp điện, dầu mỏ…

Năng lượng không những được sử dụng trong sản xuất mà còn được sửdụng nhiều trong cuộc sống hàng ngày của mỗi người, mỗi gia đình mà trước hết

là làm chất đốt sinh hoạt

Trước đây khi trình độ khoa học kỹ thuật chưa phát triển, nền kinh tế cònnghèo nàn thì nhiều nước vẫn sử dụng củi đốt để đun nước và nấu nước Vào nửathế kỉ XIX vẫn còn nhiều xe, tàu chạy bằng hơi nước Tàu hỏa dùng than nhưmột dạng nhiên liệu để cho động cơ hoạt động Còn ở nước ta do có nhiều vùngcòn thiếu củi đun mà rừng bị chặt phá, cây không kịp phát triển Hằng năm ởnước ta hàng vạn hecta rừng bị tàn phá Vùng đồng bằng sông Hồng sau mỗi vụthu hoạch, rơm rạ được sử dụng làm chất đốt sinh hoạt, do đó trâu bò thiếu thức

ăn trong mùa đông nên chăn nuôi không phát triển tốt, ruộng thiếu màu mỡ dothiếu chất hữu cơ Rõ ràng nếu không giải quyết được vần đề chất đốt sinh hoạt

sẽ có nhiều hậu quả xấu như: độ che phủ mặt đất thấp, quá trình rửa trôi và bàomòn đất diễn ra mạnh, nguồn nước cạn kiệt, sông suối cạn dòng, thiếu nước,cảnh quan môi trường trở nên khô cằn, nghèo nàn, độ màu mỡ của đất giảmsút… Những dẫn chứng trên cho thấy vấn đề năng lượng là một vấn đề quantrọng có liên quan đến nhiều lĩnh vực khác Vì vậy giải quyết được vấn đề nănglượng là việc cấp thiết đối với hầu hết mọi người, mọi quốc gia trên thế giới.Muốn giải quyết vấn đề chất đốt phải tiến hành trên nhiều mặt: tạo nguồn chấtđốt, sử dụng nhiều loại chất đốt, sử dụng hợp lí và tiết kiệm…

Cho đến ngày nay thì nhu cầu về năng lượng cũng đang là một nhu cầu thiếtyếu Nếu như trong sản xuất không có điện và dầu đốt thì các nhà máy không thểhoạt động, nền kinh tế sẽ bị ảnh hưởng mạnh Còn trong sinh hoạt hàng ngày củamỗi người dân nếu như không có điện sẽ trở nên khó khăn hơn, nếu như giảmthiếu xăng thì vấn đề càng trở nên khó khăn hơn Mọi sinh hoạt cũng như họatđộng sản xuất sẽ bị ảnh hưởng kéo theo đó là sự không ổn định về chính trị.Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, bằng tài năng của mình con người

đã khám phá ra nhiều nguồn năng lượng khác nhau mà phụ thuộc vào mục đích

sử dụng, người ta sẽ sử dụng những dạng năng lượng khác nhau Và tùy vào mụcđích và phạm vi sử dụng mà tầm quan trọng của từng loại năng lượng sẽ đượcđánh giá cụ thể cũng như mức độ khai thác sẽ khác nhau

Ngày nay, có nhiều dạng năng lượng khác nhau như điện năng, hóa năng,nhiệt năng, quang năng, thủy năng và năng lượng đi từ gió… Đặc biệt điện năng

và nhiệt năng được sử dụng rất rộng rãi trong sản xuất cũng như trong sinh hoạt 2.1 Quang năng

Quang năng là một dạng năng lượng từ ánh sáng mặt trời Nguồn nănglượng này được coi như là vô tận Nếu chúng ta biết khai thác và sử dụng dạngnăng lượng này thì rất tốt vì ta không phải lo sợ nguồn năng lượng này sẽ cạnkiệt

Bức xạ mặt trời là nguồn năng lượng sạch, không gây ô nhiễm môi trường

và vô tận Tuy nhiên nguồn năng lượng này có những nhược điểm cơ bản là phântán và không liên tục (không thu được ban đêm và lúc trời mưa) và phụ thuộcvào khí hậu

Riêng lãnh thổ nước ta nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới nhưng do chịu ảnhhưởng của gió mùa nên về mùa xuân có nhiều mây trên vùng trời các tỉnh phíaBắc Do đó tổng số giờ nắng và tổng lượng bức xạ ở các tỉnh phía Bắc thấp hơn

ở các tỉnh phía Nam Từ Nghệ Tĩnh trở ra có từ 1700 đến 1690 giờ nắng/năm vàtổng lượng bức xạ từ 125 đến 100 kcal/cm2.năm nhưng từ Đà Nẵng trở vào có từ

2000 đến 2500 giờ nắng/năm với tổng lượng bức xạ trên 125 đến 175kcal/cm2.năm

Người ta cũng có thể thu năng lượng mặt trời để phục vụ đời sống ở quy mônhỏ (gia đình) bao gồm:

 Chuyển bức xạ mặt trời sang nhiệt năng để để đun nước, sấy nóng hảisản, chưng cất nước

 Chuyển bức xạ mặt trời sang nhiên liệu thực vật (trồng cây lấy củi) nhờquá trình quang hợp

 Chuyển bức xạ mặt trời sang điện năng nhờ các pin quang điện (pinmặt trời)

Các thiết bị chuyển hóa quang- nhiệt đều dựa theo 1 trong 2 nguyên lý sau:Nguyên lý 1: hội tụ bức xạ tại tiêu điểm Các thiết bị dùng nguyên lí hội tụ có

2 loại:

 Loại dùng gương cầu lõm có dạng parabol, mặt trong có độ phản xạcao Nhờ vậy bức xạ trập trung tại tiêu điểm có nhiệt độ từ vài trăm độđến trên 30000 C Người ta đã đưa vào sản xuất và ứng dụng một bếpkiểu này nhưng không thuận lợi cho người tiêu dùng vì phải đun nấu ởngaòi trời nắng Tuy nhiên đối với một đoàn người đi qua sa mạc thìdùng loại bếp này vùa thuận lợi vùa tiết kiệm nhiên liệu

 Loại dùng gương hình lòng máng dài, cong dạng parabol, mặt phản xạphía trong hội tụ bức xạ trên đườc tiêu cự, tại đó người ta đặt một ốngnước dài cho nước chảy ra và nước được đun nóng

Nguyên lý 2: là nguyên lý bẫy nhiệt nhờ “hiệu ứng lồng kính” Bộ phận thunhiệt là một hộp gần mặt trên dùng vật liệu trong suất như kính hoặc nhựa tổnghợp bằng kim loại được bôi đen (dùng sơn đen trộn mồ hóng để tạo mặt đenkhông bóng mờ)

2.1.1 Ứng dụng trong đời sống

Chúng ta đã quá quen thuộc với dạng năng lượng lấy từ ánh sáng mặt trời

Ta thường sử dụng năng lượng này dưới dạng nhiệt để đun nước, phơi đậu, sấynóng hải sản Trong trường hợp sấy nóng hải sản, muốn có không khí này đểsấy ta cho không khí đi qua hộp thu nhiệt Ở đó không khí được sấy nóng rồi vàobuồng đặt sản phẩm cần sấy, và sau đó không khí thoát ra ngoài mang theo hơi

ẩm của vật cần sấy

Trong việc ứng dụng năng lượng để đun nước người ta cũng chế tạo haithiết bị được làm từ vật liệu dễ kiếm, cách chế tạo đơn giản Đó là: thiết bị vớicalecto phẳng (hộp đun nước mặt trời); thiết bị với calecto trụ (máng đun nướcmặt trời) – calecto hội tụ

2.1.2 Ứng dụng trong công nghiệp và sản xuất

Ngày nay các nhà khoa học đang đi theo xu hướng mới là sử dụng nguồnnăng lượng vô tận đi từ mặt trời Đây là một hướng mới để khắc phục sự thiếuhụt năng lượng xăng dầu Các trạm điện năng lượng mặt trời Các chuyên gia kỹthuật của hãng Fuji (Nhật Bản) đã thiết kế và chế tạo thành công một trạm điệndùng năng lượng mặt trời Trạm điện này có tổng công suất là 150Kw Nó có thểcung cấp điện đủ dùng cho 700 người Loại trạm điện này phù hợp với các nướcĐNA là những nước có nhiều ngày nắng trong năm

Tuy nhiên như đã giới thiệu ở trên thì loại năng lượng này vẫn chưa đượckhai thác và sử dụng phổ biến do sự không ổn định của nó Dạng năng lượng nàychỉ được sử dụng ở một số lĩnh vực riêng biệt và mang tính giới hạn mà thôi

2.1.2.1 Khử trùng nước bằng hệ thống quang điện

Các nhà nghiên cứu Anh đã phát triển một hệ thống hóa quang điện mới đểlàm sạch và khử trùng nước Các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm cho thấy hệthống này có hiệu quả trong việc loại bỏ các mầm bệnh dai dẳng như các bào tửcryptosporidium và các hợp chất hữu cơ như nitrophenol Các nhà nghiên cứu tạiđại học Newcastle đã thành lập một công ty để phát triển và chào bán công nghệnày

Hệ thống này dựa trên các tính chất quang xúc tác của titan đioxit (TiO2).Khi tia tử ngoại (UV) có bước sóng nhỏ hơn 400 nanômét chiếu tới các hạt TiO2thì sẽ kích thích tạo ra một cặp điện tử - lỗ trống, có khả năng tạo ra các gốchyđroxyl (OH) có hoạt tính oxy hóa cao

Thông thường, 96% điện tích tạo ra từ sự kích thích bởi tia UV sẽ lại kếthợp lại Các nhà nghiên cứu đã khắc phục vấn đề này bằng cách đưa vào mộtđiện trường nhỏ Thay vì sử dụng các hạt TiO2 khó thu hồi từ nước, họ đã tạo ramột lớp phủ TiO2 trên một điện cực Khi có điện cực đối phù hợp và tia UV vớibước sóng thích hợp, các điện tử và các lỗ trống sẽ tăng tốc đi theo các hướng

ngược chiều dưới tác dụng của điện trường Việc này làm tăng đáng kể quá trìnhquang hóa và tạo ra đủ các gốc OH để oxy hóa các chất gây ô nhiễm trong nước.Các nhà nghiên cứu đã sử dụng hệ thống này để trình diễn khử trùng nước

có vi khuẩn cryptosporidium parvum và eschericchia coli Hệ thống cũng loại

bỏ có hiệu quả các nitrophenol có trong nước

Việc sử dụng quang xúc tác TiO2 là vấn đề đáng được quan tâm cho xử lýnước uống và nước thải, nhưng một phương pháp phân phối phù hợp đối vớiTiO2 vẫn còn chưa được phát triển để có thể áp dụng thương mại Sự phát triển

hệ thống hóa quang điện tại đại học Newcastle là một bước đi lớn để công nghệnày có thể cạnh tranh với các quy trình xử lý nước hiện nay, ví dụ sử dụng cácmàng lọc và cacbon hoạt tính Công nghệ này sẽ có nhiều ứng dụng trong xử lýnước thành phố, bao gồm loại bỏ các chất hữu cơ như thuốc trừ sâu và các dượcphẩm, cũng như trong các quá trình khử trùng

2.2 Phần quang năng

Máy tính điện tử bỏ túi dùng năng lượng mặt trời Máy tính điện tử bỏ túi

sử dụng vi mạch cỡ lớn LSI và màn hiện số bằng tinh thể lỏng là những linh kiệntiêu thụ năng lượng thấp, cho phép dùng năng lượng pin mặt trời làm nguồn nuôi

nó Pin mặt trời là nguồn biến đổi năng lượng bức xạ mặt trời bằng điện năng.Pin mặt trời được cấu tạo từ lớp tiếp giáp bán dẫn p-n; được ép giữa các điện cựckim loại Ánh sáng đập vào nó tạo nên các điện tử mang điện tích âm và lỗ trốngmang điện tích dương tự do.Các điện tích này dưới tác động của điện trường tạonên bởi sự khuếch tán điện tử giữa hai mặt tiếp giáp của hai loại chất bán dẫn sẽchuyển động về hai hướng khác nhau và tạo nên dòng điện nuôi vật tiêu thụ.Pin quang điện biến đổi năng lượng Mặt Trời thành điện năng đã được chế tạo từ nhiều thập kỷ nay, nhưng chỉ được sử dụng hạn chế khi khó cấp điện theo cách thông thường, ví dụ các biển báo trên đường và các phao hiệu xa bờ Yếu tốchính ở đây là vấn đề kinh tế, do chi phí sản xuất pin quang điện truyền thống

bằng vật liệu silic khá cao Vừa qua, các nhà nghiên cứu thuộc Viện Công nghệ Georgia (Mỹ) đã phát triển một loại pin quang điện mới mà trong tương lai có khả năng thay đổi tình hình này.

Giáo sư Bernard Kippelen, trưởng nhóm nghiên cứu đang nghiên cứu sửdụng pentaxen làm môi chất để biến đổi năng lượng Mặt Trời thành điện năng.Pentaxen là một hợp chất hyđrocacbon có thể tạo thành một màng tinh thể, trong

đó các phân tử tập hợp theo các mẫu đều đặn Điều này làm cho nó dẫn điện tốthơn các hợp chất hữu cơ khác đã được thử nghiệm đối với những ứng dụngquang điện Nếu độ dẫn điện tốt hơn được kết hợp với chi phí sản xuất thấp và dễ

sử dụng, thì vật liệu này sẽ có nhiều triển vọng

Trong một bài báo trên Tạp chí Applied Physics Letters ngày 29/10/2004,các nhà nghiên cứu đã mô tả các thử nghiệm loại màng hữu cơ được sản xuất từpentaxen kết hợp với cacbon dạng C60

Nhóm nghiên cứu này có thể biến đổi năng lượng Mặt Trời thành điện năngđạt hiệu suất 2,7%; trong những thử nghiệm chưa được công bố sau đó, họ đãchứng minh hiệu suất chuyển hóa năng lượng đạt 3,4% và tin rằng trong tươnglai gần sẽ đạt hiệu suất 5%

Các loại pin quang điện thương mại sử dụng các tinh thể silic đạt hiệu suất

12 - 15%, nhưng chi phí sản xuất và vận hành cao, chi phí sản xuất điện khoảng

20 - 40 cent/ 1 kWh trong khi đó chi phí cho điện năng sinh ra từ các nhà máyđiện truyền thống chỉ vào khoảng 8 - 12 cent/1kWh Kippelen cho biết, sự pháttriển pin quang điện màng mỏng hữu cơ là chưa đủ để có thể đánh giá các chi phícủa quá trình sản xuất điện Nhưng các loại pin quang điện bằng vật liệu màngmỏng hữu cơ có thể được sản xuất dễ dàng, do đó làm giảm đáng kể chi phí vàthu hẹp khoảng cách với giá điện sản xuất từ nhiên liệu hóa thạch

Kippelen tin tưởng rằng, những tính chất độc đáo của sản phẩm sẽ cho phép

nó được dùng trong những ứng dụng mà pin silic không phù hợp Trong khi pinsilic cứng và tương đối dày với 100 micron bề ngang thì pin quang điện màng

mỏng hữu cơ lại nhẹ, dẻo và có chiều dày nhỏ hơn 1 micron điều này có thể mở

ra các thị trường mới cho năng lượng Mặt Trời, có thể cấp điện cho các thiết bịđiện tử nhỏ như thẻ ghi nhận dạng tần số vô tuyến, máy nghe MP3 và máy tínhxách tay Kippelen cho rằng, trong 5 năm nữa pin quang điện hữu cơ vẫn chưađược ứng dụng rộng rãi nhưng có thể có những ứng dụng phù hợp trong vòng 2năm tới

Tuy nhiên, pin quang điện màng mỏng hữu cơ cần được triển khai trongquy mô lớn hơn nhiều thì mới đem lại cải thiện lớn về môi trường vì các thiết bịđiện tử nhỏ chỉ chiếm một phần rất nhỏ trong tổng tiêu hao năng lượng

2.3 Hóa năng

Ngày nay có nhiều dạng năng lượng được sử dụng phổ biến, một số khácđược sử dụng ít hơn nhưng không thể thiếu được Một trong số đó là năng lượnghóa học Pin và ăcqui sử dụng phản ứng hóa học để chuyển thành điện năng Cócác loại pin khô, pin kiềm

Ăcqui là các nguồn điện hóa có khả năng nạp lại Khi nạp lượng điện năngbiến thành hóa năng khi phóng thì ngược lại Có các loại ăcqui kiềm và ăcquiaxit Một loại pin hoạt động trong môi trường kiềm: pin nhiên liệu không màngmới Các nhà khoa học của đại học Illinois tại Urbana - Champaign, Mỹ đã chếtạo một loại pin nhiên liệu không màng kiểu mới có thể hoạt động trong môitrường kiềm Paul Kenis, người tham gia dự án cho biết, cho đến nay, các pinnhiên liệu không màng chỉ có thể hoạt động trong môi trường axit, tuy trong môitrường kiềm động lực phản ứng hóa học tốt hơn và hiệu quả cao hơn

Thay vì sử dụng một màng để ngăn cách chất oxy hóa và nhiên liệu, hệthống mới sử dụng một rãnh hình chữ Y cỡ micro Các chất lỏng chảy qua cácrãnh rất nhỏ này mà không tạo xoáy Điều này có nghĩa là, chúng không trộn lẫn

và không cần lớp ngăn vật lý để tách các dòng nhiên liệu và chất oxy hóa chảygiữa các điện cực phủ chất xúc tác Trong quá trình phản ứng, các proton và

electron (được giải phóng từ hyđro do các phản ứng ở anôt) khuếch tán qua mặtphân cách của 2 chất lỏng để tới catôt

Ở các pin nhiên liệu thông thường, nhiên liệu và chất oxy hóa được ngăncách bằng một màng vật lý Màng này có thể không cho các ion hyđroxit đi quavới tốc độ đủ lớn (ở các pin nhiên liệu có tính axit) và có thể bị tắc do cacbonattạo thành

Kenis cho biết, loại pin mới này phù hợp để dùng cho máy tính xách tay đòihỏi công suất 20 - 40W

Hóa năng còn được sử dụng ở các dạng khác nhau như ánh sáng hay nhiệtphát ra từ các phản ứng hóa học Trong thực tế có nhiều phản ứng sinh nhiệt rấtlớn, người ta có thể tận dụng nguồn nhiệt này vào các mục đích khác

2.4 Điện năng

Trong thế giới công nghiệp hiện đại hiện nay, nhu cầu năng lượng điệnngày càng tăng Trong các xưởng sản xuất hầu như đều sử dụng năng lượngđiện Điện giúp cho máy móc hoat động Hầu hết các thiết bị điện đều sử dụngnguồn điện xoay chiều biến đổi theo dạng hình sin Đối với các máy móc hoạtđộng với công suất lớn thường sử dụng nguồn điện lớn hơn nguồn điện sinhhoạt, khoảng 380V Các thiết bị sinh hoạt hàng ngày cũng như trong sản xuất đa

số đều là các thiết bị điện Nếu như không có điện thì các thiết bị này đều khônghọat động Chính vì vậy mà điện trở thành nguồn năng lượng khá quan trọng vàquen thuộc đối với mọi người, mọi nhà Có hai nguồn điện chính: nguồn điệnmột chiều và nguồn điện xoay chiều

2.5 Năng lượng sinh học

Năng lượng sinh học là một dạng năng lượng khá mới mẽ Có nhiều loạinăng lượng sinh học khác nhau nhưng chủ yếu dùng để đốt như khí sinh vật,điezen sinh học, xăng sinh học, ethanol sinh học… Còn có một loại năng lượngkhác không dùng để đốt mà là tạo ra nguồn điện đó là pin nhiên liệu sinh học

2.5.1 Khí sinh vật

Khí sinh vật là sản phẩm của quá trình lên men phân động vật và cá phế liệunông nghiệp Thành phần chủ yếu gồm khoảng 60% khí metan và 40% là CO2.Quá trình lên men bao gồm 3 giai đoạn:

+ Giai đoạn 1: dưới tác dụng của các enzym thủy phân các chất hữu cơphân tử lớn được phân giải thành các chất hữu cơ phân tử nhỏ (axit béo, amin)

+ Giai đoạn 2: dưới tác dụng của các vi khuẩn phân giải các chất hữu cơphân tử nhỏ thành các axit béo dễ bay hơi

+ Giai đoạn 3: Các axit béo dễ bay hơi được chuyển hóa thành khí metn vàkhí cacbonic nhờ các vi khuẩn sinh metan

Giai đoạn 2 và 3 xảy ra trong môi trường không có khí oxi (kị khí) Các yếu

tố ảnh hưởng đến quá trình sinh khí là nhiệt độ, tỷ số C/N, độ pH, thời gian ủ.Khí sinh vật này chủ yếu dùng ở qui mô gia đình Có nhiều thiết bị khácnhau dùng khí sinh vật như bếp đun, đèn thắp sáng Người ta còn dùng các túibiogas để sản xuất khí sinh vật

+ Bếp đun dùng khí sinh vật: loại bếp đun dùng khí sinh vật ở gia đình cócông suất tiêu thụ KSV từ 380 đến 450 lít/giờ Hiệu suất nhiệt từ 50-55%

+ Đèn thắp sáng dùng khí sinh vật: phát quang theo nguyên lý của đèn

“măng xông” nghĩa là phải có mạng lưới chụp ngoài vòi phun Loại đèn đơn giảndùng trong gia đình có độ sáng tương đương với bóng đèn điện 60W, tiêu thụkhoảng 110-115 lít KSV/ giờ, áp suất khí từ 7,5-8,0cm cột nước (áp suất thấphơn thì ánh sáng yếu, áp suất cao quá có thể làm cháy mạng măng xông chụpngoài

+ Túi biogas: là túi sản xuất khí sinh vật được bán ở dạng thương phẩm.Người mua chỉ việc mang túi về tự nạp phân vào theo quy trình hướng dẫn, saumột vài ngày sẽ có khí đun nóng được hoặc thắp sáng Thể tích túi từ 1,5m3 đến

2m3 Với nhiệt độ môi trường khoảng 350C túi sẽ sản ra một lượng khí tối đa đủnung nấu cho một gia đình 4-5 người không phải mua thêm củi hoặc dầu hỏa.

2.5.2 Pin nhiên liệu sinh học

Trong Hội nghị hóa học quốc gia lần thứ 225 của Hội hóa học Mỹ, các nhànghiên cứu thuộc Đại học Saint Louis đã công bố phát minh về một loại pinnhiên liệu sinh học mới, chạy bằng cồn và các enzym Sự ra đời loại pin này sẽthay thế loại pin nạp điện mà hiện nay chúng ta đang sử dụng trong điện thoại diđộng, máy tính xách tay Với loại pin này, thay vì việc nạp điện, người sử dụngchỉ cần tiếp cho pin vài mililit rượu

Nhiên liệu sinh học đã bắt đầu được nghiên cứu từ nửa thế kỷ nay, nhưngcông nghệ này mới chỉ dừng lại ở mức độ nghiên cứu, chưa có khả năng ứngdụng vào thực tế Không giống như pin thông thường sử dụng các kim loại quýlàm xúc tác cho phản ứng sinh năng lượng, loại pin này sử dụng enzym - cácphân tử sinh học có thể thấy trong cơ thể sống, giúp đẩy nhanh các phản ứngsinh hóa trong cơ thể

Theo GS TS Hóa học Shelley Minteer tại Đại học Saint Louis “trong điềukiện nhất định, enzym có thể duy trì hoạt động trong một thời gian dài Nó tạo ramôi trường thích hợp trong pin nhiên liệu mà các nhà khoa học đã phải tập trungnghiên cứu trong nhiều năm nay để tạo ra”

Các enzym rất nhạy cảm với sự thay đổi pH và thậm chí cả ánh sáng Chỉcần các yếu tố trên thay đổi nhẹ so với điều kiện chuẩn thì enzym sẽ không hoạtđông, lượng điện tạo ra sẽ rất ít Việc đảm bảo điều kiện để các enzym hoạt độnghiệu quả chính là điểm khó khăn nhất và cũng là mấu chốt trong việc nghiên cứupin nhiên liệu sinh học Cách tiếp cận điển hình nhất để giải quyết vấn đề trên làgắn chúng vào các điện cực, nhưng chúng có xu hướng phân hủy quá nhanh nênkhó có thể sử dụng Minteer và cộng sự đã phủ lên điện cực một loại polyme cócác lỗ xốp mixen được điều chỉnh đặc biệt cho phù hợp Trong các lỗ rỗng nàyenzym có thể tìm thấy môi trường lý tưởng để phát triển mạnh Enzym có tất cả

những gì cần có để hoạt động trong một thời gian rất dài thay vì chúng phải biếnđổi theo điều kiện sống như chúng vẫn làm Nhiều nghiên cứu trước đây về pinnhiên liệu sinh học đã đạt được thời gian sử dụng của pin là vài ngày nhưng côngnghệ mới này cho phép enzym hoạt động vài tuần với sự giảm năng lượng khôngđáng kể mà không cần nạp điện.

Hầu hết các pin nhiên liệu sinh học sử dụng metanol làm nhiên liệu nhưng ởđây các nhà khoa học đã chọn sử dụng etanol làm nhiên liệu vì nó hỗ trợ hoạtđộng của nhiều loại enzym Etanol là hóa chất phổ biến và rẻ, có thể sản xuất từngũ cốc Nó cũng ít bay hơi hơn hyđro - nhiên liệu mà đang có tiềm năng lớn để

sử dụng cho ô tô

Minteer và cộng sự đã tập trung trong việc áp dụng ở quy mô nhỏ với loạipin đầu tiên có đường kính chỉ khoảng 5cm2 - bằng một con tem bưu điện Họ đãthử nghiệm 40 - 50 pin etanol này và thấy rằng chúng có thể chạy với nhiên liệu

là rượu vodka, rượu trắng và bia

Tuy phải vài năm nữa mới có thể đưa ra những ứng dụng thực tế, nhưng kếtquả trên cho thấy tính ứng dụng cao của pin nhiên liệu sinh học và giúp cho cácnghiên cứu trên lý thuyết chuyển hướng sang các công nghệ thực dụng hơn.2.6 Năng lượng cơ học

Năng lượng cơ học là một dạng năng lượng tương đối đơn giản Trong hầuhết mọi sinh vật đều tiềm tàng một năng lượng cơ học, đôi khi gọi là nội năng.Trong quá trình sống và phát triển của các loài sinh vật cần có quá trình trao đổichất và năng lượng với môi trường bên ngoài Sinh vật tiếp nhận năng lượng từbên ngoài rồi trải qua các quá trình hoạt động hay vận động lại phát ra nănglượng Trong cuộc sống hằng ngày con người thường chạy, nhảy hay làm bất cứchuyện gì có thể sinh công cơ học Năng lượng từ các quá trình đó gọi là nănglượng cơ học hay các dạng đòn bẩy, ròng rọc cũng là một dạng năng lượng cơhọc mà chúng ta thường dùng trong cuộc sống hàng ngày Con người dùng dạngnày để giảm bớt sự nặng nhọc trong công việc Còn nhiều quá trình khác đều

dùng năng lượng cơ học như hoạt động hàng ngày của con người như đạp xe,mang vác, bơi lội và tất cả đều sử dụng năng lượng dự trữ của cơ thể.

Năng lượng cơ học là một dạng năng lượng tuy đơn giản nhưng lại được sửdụng thông dụng nhất trong cuộc sống hàng ngày Trong cuộc sống hàng ngày,trong sản xuất không ai lại không vận động làm việc, di chuyển từ nơi này sangnơi khác Các hoạt động này đều tiêu hao năng lượng dù nhiều hay ít Mỗi ngàyngười làm việc bình thường tiêu hao từ 2500-4000 kcal Nếu thật sự tính chotoàn bộ số người trên thế giới thì năng lượng này thật sự đáng kể Nếu tính mộtnăm thì con người phải tiêu hao nguồn năng lượng từ cơ thể rất lớn và khôngthua các nguồn năng lượng khác

Ngày nay để tận dụng dạng năng lượng này, các nhà khoa học đã chế tạo ramột vật dụng mới sử dụng năng lượng của con người khi đi bộ để nạp điện đó là:

ba lô nạp điện Vậy ba lô nạp điện là gì?

Các nhà nghiên cứu tại đại học Pennsylvanya (Mỹ) đã phát triển một loạibalô có thể chuyển đổi năng lượng cơ học khi đi bộ thành điện năng để nạp, cấpđiện cho các dụng cụ cầm tay như điện thoại di động và kính nhìn đêm

Chiếc balô mới gồm một khung cứng treo một tải trọng dưới các lò xo đặttheo chiều thẳng đứng Khi ta đi bộ, hông chuyển động lên xuống trong phạm vi

từ 4 đến 7 cm Cơ cấu của balô khiến cho khối tải trọng của balô chuyển độngtách rời với cơ thể, do đó tạo ra năng lượng cơ học khi tải trọng này di chuyểnlên xuống Năng lượng cơ học này được dùng để truyền động cho một máy phátđiện nhỏ lắp trên khung

Khi mang tải trọng từ 20 đến 38 kg, những người thử nghiệm balô có thểtạo ra năng lượng 7,4 W, đủ để cấp điện đồng thời cho một số dụng cụ nhỏ.Năng lượng được tạo ra lớn gấp 300 lần năng lượng của một dụng cụ tạo nănglượng khác đặt trong giày, sử dụng năng lượng của bước đi

Lượng điện được tạo ra phụ thuộc vào trọng lượng của balô và tốc độ đi bộ.Điện năng có thể được sử dụng cho các pin có thể nạp lại, rất thích hợp cho cácvùng hẻo lánh.

Trong khi đó thì đeo balô có cơ cấu treo lò xo cũng dễ chịu hơn nhiều sovới đeo balô thông thường, vì lò xo làm giảm sức nặng của tải trọng và dẫn đếngiảm cường độ lực tối đa Do đó, đeo balô kiểu lò xo này giúp cho người ta đi bộ

dễ hơn

Ứng dụng tên đã chứng minh tính chính xác và tính hữu ích của định luật:

“Năng lượng không tự nhiên sinh ra mà cũng không tự nhiên mất đi mà chỉchuyển từ dạng này sang dạng khác” Con người đã biết tiếp thu những kinhnghiệm này để phát minh ra nhiều thiết bị máy móc sử dụng lại các nguồn nănglượng tưởng chừng như vô ích thành một nguồn năng lượng khác hữu ích Nângcao được hiệu quả sử dụng năng lượng

2.7 Năng lượng sử dụng dưới dạng nhiệt

Năng lượng được sử dụng dưới dạng nhiệt hầu như khá phổ biến trong sảnxuất cũng như trong sinh hoạt Năng lượng nhiệt được dùng với nhiều mục đíchkhác nhau như đun nấu, sưởi ấm, cung cấp nhiệt để làm kim loại nóng chảy Đa

số các nhiên liệu đều có nguồn gốc từ thực vật Một số khi sử dụng còn ở hìnhdạng thực vật như cũ như rơm, trấu Một số khác thì biến sang dạng khác nhưthan, khí sinh vật, các sản phẩm đi từ dầu mỏ và cồn

Lúc trước khi không có nhiều năng lượng như bây giờ người ta thường sửdụng chất đốt thực vật để đun nấu như củi, mùn cưa, rơm rạ… Ngày nay nhu cầu

về cuộc sống của con người tăng cao kéo theo nhu cầu về năng lượng cũng tăng.Người ta cần có nguồn năng lượng có thể phục vụ cho sản xuất Các nhà khoahoc, các nhà nghiên cứu đã tìm ra nhiều nguồn nhiên liệu mới đáp ứng nhu cầunày Đó là than đá, cồn và các dạng nhiên liệu từ dầu mỏ Chất đốt thực vật được

sử dụng với số lượng ít dần Tuy nhiên ở những vùng quê xa xôi hay những gia

đình không có thu nhập khá giả thì người ta vẫn còn sử dụng chất đốt thực vật.Chất đốt thực vậy tuy ít sử dụng ở dạng nhiên liêu nhưng vẫn được sử dụng ởdạng khác Chúng vẫn hữu ích cho nông nghiệp như rơm rạ được dùng để tủgiống trồng…

Than đá là một dạng nhiên liệu hóa thạch được dùng để đun nấu, có nhiệt trịcao nhưng không được sử dụng nhiều trong gia đình do khó khăn trong việc tạonguồn cháy ban đầu Nhưng than đá vẫn được sử dụng nhiều trong công nghiệp.Các nhà máy nhiệt điện thường sử dụng than để đun nước, làm nước bốc hơi vàhơi sẽ làm quay tua bin tạo ra điện Nước ta có nhiều mỏ than nhưng mỏ than lớnnhất là ở Quảng Ninh được xem như nguồn “vàng đen” của nước ta

Và than đá hiện nay là một trong những ngành công nghiệp giữ vị trí chủđạo ở Trung Quốc Ngành công nghiệp hóa dầu Trung Quốc (TQ) đang trở lạivới than đá

Trong những năm đầu của thế kỷ 20 những sản phẩm hóa dầu công nghiệpđầu tiên trên thế giới đã được sản xuất từ than đá Nhưng đến những năm bốnmươi của thế kỷ này than đá đã phải dần lùi bước khi các nhà sản xuất tìm đếncác nguồn nguyên liệu rẻ hơn: dầu thô và khí thiên nhiên Từ đó đến nay thế giới

đã được chứng kiến một kỷ nguyên mới: thời đại phát triển nhảy vọt của hóahọc Hàng triệu tấn các sản phẩm hóa học được tổng hợp từ những nguồn nguyênliệu dầu khí đã làm thay đổi một cách cơ bản cuộc sống của con người trên khắphành tinh của chúng ta

Nhưng những năm gần đây giá dầu thô đã không ngừng tăng nhanh đếnchóng mặt do nhu cầu về dầu mỏ tăng đột biến mà nguồn cung lại có hạn Mặtkhác, tình hình chính trị ở một số quốc gia đóng vai trò chủ đạo trong việc cungcấp dầu thô trên thế giới lại luôn luôn không ổn định Tất cả những yếu tố trên đãbuộc các nước phải nghĩ đến an ninh năng lượng cũng như sự phát triển kinh tế

ổn định của đất nước mình Điều này lại càng quan trọng với TQ, một đất nước

có 1,3 tỉ dân với nhu cầu về dầu mỏ chỉ sau Mỹ (cách đây hai năm vị trí số 2 của

Nhật Bản đã bị TQ “chiếm lĩnh”) Những yếu tố này đã khiến các nhà đầu tư TQquay lại với nguồn nguyên liệu truyền thống và dồi dào của mình, đặc biệt là ởvùng Tây Bắc và khu vực Nội Mông, những nơi có nhiều mỏ than, mỏ muối ănnhưng gặp nhiều khó khăn về vận chuyển, lưu thông Tại khu vực này đã cónhiều dự án đã và đang được các nhà đầu tư bỏ vốn triển khai Đó là những dự

án sản xuất metanol, PVC (muội than - đất đèn - axetylen - VCM - PVC) Cónhững dự án với vốn đầu tư lên đến hơn 1 tỉ USD như dự án sản xuất olefin từthan đá của tập đoàn khai thác than lớn nhất TQ - Tập đoàn Shenhua - liên doanhvới các công ty của Thượng Hải và Hồng Kông tại khu vực Nội Mông Dự ánnày bao gồm 3 giai đoạn:

 Khí hóa than đá để được khí tổng hip

 Tổng hợp metanol

 Từ metanol sản xuất ra olefin

Nhiều dự án tương tự cũng đang được triển khai ở nhiều cấp độ khác nhau.Riêng về sản phẩm PVC thì tổng cộng có tới gần 30 nhà máy sản xuất PVC đi từđất đèn với công suất tổng cộng hơn 2,1 triệu tấn/ năm, bằng một nửa tổng sảnlượng PVC của TQ (hơn 4 triệu tấn/năm)

Về tính kinh tế, các dự án trên trở nên có hiệu quả rõ ràng nhất khi đượctriển khai ngay tại khu vực mỏ than Nếu chủ đầu tư đồng thời là chủ dự án thìhiệu quả càng cao Một yếu tố quyết định nữa là nguồn cung cấp điện năng Nếu

dự án được triển khai ở những nơi có điện năng dồi dào thì tính kinh tế lại cànghấp dẫn Theo số liệu từ các dự án của TQ, giá PVC đi từ than đá thấp hơn từ 3 -4% so với giá PVC đi từ etylen Còn theo một số nhà phân tích phương Tây thìolefin sản xuất từ than đá có sức cạnh tranh tương đương với olefin ở nhữngvùng có khí thiên nhiên giá rẻ (như vùng Trung Đông)

2.7 Sản xuất và tiêu thụ dầu của Mỹ - Trung Quốc - Nhật Bản:

Nước Trữ lượng Sản xuất Tiêu thụ Xuất khẩu Nhập khẩu

(Tỉ thùng) (thùng/ngày)(thùng/ngày) (thùng/ngày) (thùng/ngày)Mỹ

20,5 (2004)6,6 (2004)5,4 (2004)

0,43 (2002)0,093 (2001)

2,41 (2002)5,45 (2001)

-Các loại nhiên liệu đi từ cồn là những nhiên liệu khá mới mẻ Trước đâyngười ta chỉ biết tới cồn như một dạng dung môi Do những nhu cầu về nănglượng các nhà khoa học đã nghiên cứu và sử dụng cồn như một dạng nhiên liệu.Cồn được dùng để đốt cháy gián tiếp như đèn cồn Cồn được dùng làm nhiênliệu cho xe hơi và được sử dụng khá phổ biến ở Braxin Trong khi các nước kháctrên thế giới đang lo về sự không ổn định của nguồn năng lượng dầu mỏ thì ởBraxin những chiếc xe hơi vẫn bình thản lướt trên những đường phố bằng cồnnhiên liệu Cồn còn được dùng pha vào xăng để làm xăng sinh học, hay kết hợpvới những chất khác để tạo ra những nhiên liệu mới an toàn cho vận chuyển, bảoquản, và sử dụng với cồn dạng gel và cồn khô Nhìn chung, vấn đề sử dụng cồnnhư một dạng nhiên liệu không chỉ mang tính chất riêng lẻ ở bất kì nước nào hay

ở khu vực nào đang lan rộng trên toàn thế giới bởi tính ưu việt của loại nhiên liệunày mà đến ngày nay con người mới dần dần khám phá ra và sử dụng nó có hiệuquả hơn

Các nhiên liệu đi từ dầu mỏ hiện nay được sử dụng phổ biến nhất Nhưxăng dùng cho các động cơ, nhiên liệu phản lực, diezen, dầu hỏa, nhiên liệu đốt

lò, và khí hóa lỏng Nhiên liệu xăng nói riêng và các sản phẩm dầu mỏ nói chung

đã trở thành vị trí chủ đạo trong các loại năng lượng Có liên quan đến vấn đềkinh tế, an ninh chính trị của các quốc gia Vấn đề năng lượng và nhất là nănglượng dầu mỏ đã trở nên cần thiết trong các hoạt động sản xuất và sinh hoạt củangười dân ở hầu hết các quốc gia Vì vậy mà hầu hết các cuộc chiến tranh ngày

nay xuất phát từ vấn đề năng lượng, đặc biệt là dầu mỏ Các sản phẩm dầu mỏđược ứng dụng nhiều trong đời sống để làm nhiên liệu như dầu hỏa, khí hóalỏng Còn các khí mêtan, etan có áp suất hơi quá cao không thể hóa lỏng được thìđược sử dụng ở quy mô công nghiệp dùng làm nhiên liệu cho các nhà máy phátđiện

2.8 Năng lượng từ gió và đất

2.8.1 Năng lượng từ gió

Từ xưa người ta đã biết đến gió Gió là một nguồn năng lượng tự nhiên.Trong điều kiện bình thường gió như một nguồc làm mát tự nhiên Gió là dokhông khí chuyển động từ vùng có khí áp cao sang vùng có khí áp thấp Độchênh lệch khí áp giữa hai vùng càng lớn thì gió càng mạnh và ngược lại Nếukhí áp giữa hai vùng như nhau, không có sự chênh lệch thì không có gió

Người ta có thể lợi dụng sức gió để bơm nước cho các nhà cao tầng Thiết

bị được dùng là động cơ gió trục ngang có nhiều cánh, quay chậm để để kéo bơmpittông đưa nước lên cao Động cơ gió trục ngang này thường được đặt trên cao

vì gió trên cao thổi mạnh hơn dưới thấp Người ta còn lợi dụng sức gió để tạo radòng điện bằng phong điện nhỏ dùng cho gia đình Đây là máy phát điện minihoạt động nhờ tuabin gió chạy bằng sức gió Đây là loại phong điện cực nhỏ phát

ra dòng điện

Gió - nguồn năng lượng không bao giờ cạn

Nếu khai thác triệt để năng lượng gió, một nguồn nhiện liệu sạch, kinh tế,chúng ta sẽ đáp ứng được nhu cầu tiêu dùng năng lượng ngày một gia tăng, trongkhi các nguồn nhiên liệu dầu khí đang khan hiếm

Từ cuối thập niên 1920, người Mỹ đã sử dụng những cối xay gió nhỏ đểcung cấp điện cho những khu vực nông thôn

Nhưng chỉ sau một thời gian ngắn, đến thập niên 1930 cối xay gió được sửdụng ngày càng ít, và nay chỉ còn lại một số ít trong các trang trại ở miền Tây

nước Mỹ Đến những năm 1970, cuộc khủng hoảng dầu hỏa làm thay đổi bứctranh toàn cảnh năng lượng trên thế giới, tạo nên một thị trường mới mở ra chocác nguồn năng lượng thay thế, và những cối xay gió cơ học tạo điện năng từgió đã trở lại Cối xay gió cơ học ngày càng được xây dựng kỹ thuật hơn vớinhững cánh quạt được chế tạo từ sợi thủy tinh hoặc những vật liệu có sức chịuđựng tốt

Trước khi bước vào khai thác năng lượng gió, câu hỏi đầu tiên chính là: cóthể lấy từ gió bao nhiêu năng lượng? Có hai cơ sở cơ bản để đánh giá: hiệu quả

và công suất Hiệu quả (tức năng lực hữu ích mà chúng ta có thể lấy được từnguồn năng lượng): có thể chuyển từ 30 - 40% động lực của gió thành điệnnăng (để tiện so sánh: có thể chuyển hóa từ 30-35% hóa chất trong than đáthành điện năng) Công suất (phần điện năng máy có thể cung cấp được): mộtmáy điện từ gió có công suất 100%, có thể hoạt động suốt ngày và lúc nào cũngđầy năng lượng, tỉ lệ ở than đá là 75% nếu như hoạt động cả ngày lẫn đêm vàsuốt năm

Trước đây, một máy phát điện từ gió thông thường có thể sản xuất từ 1,5

-4 triệu kWh điện mỗi năm, đủ để cung cấp điện cho 150 - -400 hộ mỗi năm Ở

Mỹ, các máy phát điện năng từ gió có thể cung cấp 10 tỷ kWh mỗi năm Nănglượng gió đáp ứng được 0,1% nhu cầu năng lượng cho cả nước, một con số rấtnhỏ Mười năm trước, Mỹ còn là “vua” sử dụng năng lượng gió khi sản xuấtđến 90% sản lượng điện từ gió của toàn thế giới Đến năm 1996 sản lượng nàygiảm 30% Thế nhưng gần đây, do chi phí đầu tư khai thác nguồn năng lượng

từ gió bắt đầu giảm và kỹ thuật được cải tiến nên gió lại trở thành một trongnhững nguồn năng lượng mới tạo ra điện có sức cạnh tranh nhiều nhất trongmột số khía cạnh

Nhìn trên phương diện kinh tế, gió là một tài nguyên dồi dào có sẵn trong

tự nhiên và không có “biên giới” Ta có thể xây dựng máy phát điện từ giókhông tốn nhiều tiền bằng chi phí xây dựng máy phát điện từ những nguồnnăng lượng khác Máy phát điện từ gió có thể dễ dàng bổ sung máy phát điệnthông thường khi nhu cầu dùng điện của người dân tăng lên Mặt khác, chi phísản xuất điện từ gió đã giảm đột ngột trong hai thập niên qua nhờ các kỹ thuật

hạ thấp chi phí đầu tư

Trên góc độ môi trường: gió là một nguồn nguyên liệu sạch, không làm ônhiễm không khí và nước khi tạo điện năng Điện năng làm từ gió còn rất sạch,

có khả năng giảm đáng kể lượng khí CO2 thải ra môi trường

Một nghiên cứu mới của Bộ Năng lượng Mỹ vừa công bố cho biết trongnăm 2003 ngành năng lượng có tốc độ phát triển nhanh nhất không phải nhiệtđiện hay năng lượng nguyên tử, mà là gió Bằng cớ là trong khoảng thời gian từnăm 2000 - 2003, năng lượng gió tăng trưởng 159% ở Mỹ và 87% ở châu Âu(Nguồn: dịch vụ đánh giá của Standard and Poor), qua mặt tất cả các nguồnnăng lượng khác về tốc độ tăng trưởng

Đan Mạch hiện đang dẫn đầu thế giới trong lĩnh vực sản xuất và sử dụngđiện năng làm từ sức gió Ngành công nghiệp điện năng từ gió của Đan Mạchtạo công ăn việc làm cho 20.000 người, sản xuất được 3.200 MW trong năm

2.8.1 Mô hình cối xay gió cơ học tạo điện năng từ gió

2003 trên tổng số 8.300MW sản lượng điện từ gió của toàn cầu Với dân số 5,4triệu người, Đan Mạch cũng là nước dẫn đầu về tiêu thụ điện năng làm từ gió,với khoảng 21% tổng điện năng được làm từ gió, so với tỉ lệ bình quân trêntoàn cầu là 0,5%, (AFP 15-8-2004)

Sự chuyển biến về cơ cấu năng lượng cũng đang diễn ra đặc biệt nhanhchóng tại châu Âu, trong đó Anh là nước đi đầu Trong năm qua, đã hoàn thànhphần đấu thầu dự án xây dựng nhà máy năng lượng gió với 1.000 turbine giódọc bờ biển, hy vọng sẽ thỏa mãn 10% nhu cầu năng lượng Hoa Kỳ cũng hyvọng năng lượng gió sẽ là nhân tố chủ đạo trong việc chuyển đổi cơ cấu nănglượng nước Mỹ Theo tính toán của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, chỉ cần phủtuôcbin phủ trên 6% diện tích nước Mỹ thì sẽ đủ cho sản xuất lượng điện gấprưỡi nhu cầu hiện tại của Hoa Kỳ

Nếu khai thác triệt để năng lượng gió, một nguồn năng lượng sạch, kinh

tế, chúng ta sẽ đáp ứng được nhu cầu tiêu dùng năng lượng ngày một gia tăng,trong khi các nguồn nhiên liệu dầu khí đang ngày càng hiếm

Tuy nhiên nguồn năng lượng từ gió cũng được sử dụng hạn chế do tínhkhông liên tục và không đồng đều Có lúc gió nhẹ, có lúc gió mạnh và có lúckhông có gió Vì vậy ngày nay các thiết bị, các phương tiện dùng sức gió đượchạn chế sử dụng dần và được thay thế bằng các thiết bị và phương tiện dùngnguồn năng lượng khác

2.8.2 Địa nhiệt

Nguồn năng lượng ở trong lòng quả đất thì ở nơi nào cũng có Nhưngkhông phải ở bất cứ nơi nào cũng lộ thiên Hình thức địa nhiệt thường được bộc

lộ ra ngoài là do nước nóng và hơi nóng do địa nhiệt đã đốt nóng

Ở một số khu vực, nguồn địa nhiệt cũng trở nên hữu ích Chúng ta đều biếtrằng dầu mỏ được hình thành từ dưới lòng đất bởi các yếu tố: vi khuẩn, nhiệt độ,

áp suất, thời gian… Nguồn địa nhiệt cũng là nguồn năng lượng khá phong phú

Nguồn địa nhiệt không chỉ cung cấp một nguồn năng lượng lớn cần thiết cho sảnxuất và phục vụ cho con người.

Việt Nam có diện tích tự nhiên 329.241 km2, trong đó 3/4 là đồi núi, biển.Với cấu tạo địa tầng tự nhiên đa dạng, Việt Nam là một quốc gia có tiềm năngđịa nhiệt nhất định Hiện nay, một số tổ chức đã và đang tiến hành khảo sát, đánhgiá tiềm năng, nhiệt độ, độ sâu cũng như trữ lượng của nguồn năng lượng này

Vấn đề nguồn cung cấp năng lượng luôn là mối quan tâm hàng đầu của cácquốc gia Đặc biệt là trong gian đoạn hiện nay, khi mà nguồn năng lượng hóathạch đang cạn dần và vấn đề ô nhiễm môi trường do đốt lọai nhiên liệu nàyngày càng trở nên nghiêm trọng

Ngày nay, năng lượng sạch đang được nhiều quốc gia trên thế giới quantâm và là một sự lựa chọn cho nguồn năng lượng thay thế trong tương lai Nguồnnăng lượng sạch bao gồm năng lượng địa nhiệt, năng lượng gió, năng lượng mặttrời, năng lượng sóng biển, năng lượng thủy triều,… Các nguồn năng lượng này

Năng lượng địa nhiệt đã được khai thác và sử dụng từ những năm đầu thế

kỷ 20 cho mục đích sưởi ấm, sấy nông sản, tắm thư giãn,… Từ đó đến nay, việc

nghiên cứu và phát triển công nghệ khai thác nguồn năng lượng địa nhiệt ngàycàng phát triển nhanh về quy mô và hiệu suất.

Các nhà máy sản xuất điện từ địa nhiệt (cho giá thành rẻ và sạch về sinhthái) đã được xây dựng tương đối phổ biến tại nhiều quốc gia như Mỹ, TrungQuốc, Pháp, New Zealand, Nhật, Philippines, Canada, Úc,… Ước tính riêng tại

Mỹ, sản lượng điện sản xuất từ nguồn địa nhiệt cho phép tiết kiệm tới 80 triệuthùng dầu mỗi năm Chỉ tính riêng năm 2003, Mỹ đã sản xuất được 34.880 GWhđiện từ các nguồn năng lượng địa nhiệt, gấp trên 12 lần tổng sản lượng điện củanhà máy thủy điện Trị An (công suất 420 MW) của chúng ta hiện nay

Theo thống kê từ năm 2002 đến năm 2004, tổng công suất lắp đặt tại 19quốc gia trên thế giới với 33 nhà máy là 552MW Tính đến cuối năm 2004, tổngcông suất lắp đặt của các nhà máy điện địa nhiệt trên thế giới là 12.390 MWe,tăng 25% so với năm 2003 Con số này gấp hơn 1,2 lần tổng công suất lắp đặtcủa tất cả các nhà máy điện ở Việt Nam hiện nay Như vậy việc sử dụng nguồnnăng lượng địa nhiệt đã được khoa học chứng minh và khẳng định bằng thực tếtốc độ phát triển rất nhanh, tính cạnh tranh cao về suất đầu tư và chi phí vận hànhcủa các nhà máy được lắp đặt trên thế giới

Để nhà máy điện hoạt động hiệu quả, đòi hỏi nguồn địa nhiệt phải từ

120-150oC trở lên Thông thường nước từ nguồn nhiệt được bơm đến bộ tách hơi,

phần hơi nước tách ra được chuyển đến tua bin hơi để chạy máy phát điện Hơinước sau tua bin được ngưng tụ và được bơm trở lại lòng đất cùng với phần nướcngưng tại bộ tách hơi

Phần nước nóng cũng có thể được sử dụng cho các mục đích khác như sưởi,

vệ sinh, tắm,…

2.8.2.2.Phát triển năng lượng địa nhiệt ở Việt Nam

Theo khảo sát và đánh giá của các nhà khoa học, hiện Việt Nam có khoảng

200 nguồn, suối nước nóng phân bố tương đối đều trên cả nước: như suối nướcnóng Kim Bôi-Hòa Bình, Thạch Bích-Quảng Ngãi, Bình Châu-Bà Rịa-VũngTàu,….với nhiệt độ trung bình từ 70-100oC ở độ sâu 3km Hiện nay một sốnguồn nước nóng này được khai thác chủ yếu cho việc tắm thư giãn, chữa bệnh.Tuy nhiên, theo đánh giá của các chuyên gia, các nguồn nhiệt này có khả năngxây dựng được các nhà máy có công suất từ 3-30MW Riêng khu vực miềnTrung từ Quảng Bình đến Khánh Hòa, nơi có các nguồn địa nhiệt với nhiệt độ từ70-150oC, được xem là có tiềm năng lớn để khai thác và xây dựng các nhà máyđiện địa nhiệt với tổng công suất khoảng 200MW

Đến nay, một số tổ chức mới chỉ dừng lại ở mức tiến hành điều tra, nghiêncứu, lập các dự án tiền khả thi cho khu vực miền Trung Dự án khai thác nguồnđịa nhiệt từ suối nước nóng Bình Châu-Bà Rịa-Vũng Tàu đang có rất nhiều triểnvọng Định hướng phát triển nguồn năng lượng này đã được đề cập đến trong kếhoạch phát triển nguồn điện đến năm 2020 của Tổng Công Ty Điện Lực ViệtNam (EVN)

Có thể thấy rằng năng lượng địa nhiệt là một nguồn năng lượng tự nhiên,sạch và kinh tế do tự nhiên ban tặng Tuổi thọ của một nhà máy điện địa nhiệt cóthể lên đến 25-30 năm Việc khai thác tốt nguồn năng lượng này sẽ giúp đa dạnghóa nguồn phát điện, giảm thiểu gánh nặng cho hệ thống vốn chỉ dựa vào các