Năng lượng cần thiết cho mọi hoạt động hàng ngày của con người nó có thể là dòng điện dùng để thắp sáng ,chạy máy tính, là nguyên liệu để chạy ô tô hay sức người để đạp xe hay đẩy vật đi xa.Về nguồn gốc, năng lượng được chia làm hai loại là năng lượng tái tạo và năng lượng không tái tạo. Năng lượng không tái tạo (Năng lượng hóa thạch) bao gồm như than, dầu, khí hay năng lượng hạt nhân,…
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
4 Lê Hoàng – quay video phỏng vấn
5 Hoàng Hữu Thọ - Năng lượng không tái tạo
6 Dương Kim Ngân - Ứng dụng NLMT trong “Nông-lâm nghiệp” ở Việt Nam.
7 Nguyễn Thị Bích Ngọc – Phân tích NLMT.Nhu cầu dử dụng năng lượng trên thế giới,bất cập khi sử dụng năng lượng hóa thạch.
8 Tăng Thị Lan Anh – Cơ chế nguyên tắc hoạt động của NLMT.
Trang 2Bạn biết gì về năng lượng?
Năng lượng cần thiết cho mọi hoạt động hàng ngày của con người nó có thể là dòng điện dùng để thắp sáng ,chạy máy tính, là nguyên liệu để chạy ô tô hay sức người để đạp xe hay đẩy vật đi xa.Về nguồn gốc, năng lượng được chia làm hai loại là năng lượng tái tạo và năng lượng không tái tạo
Năng lượng không tái tạo (Năng lượng hóa thạch) bao gồm như than, dầu, khí hay năng lượng hạt nhân,…
Còn năng lượng tái tạo chúng được tạo ra trong một khoảng thờigian ngắn và chúng gần như vô tận; năng lượng này bao gồm năng lượng mặt trời, gió, thủy năng, sinh khối, địa nhiệt, thủy triều,…
Trang 4Dựa vào bảng “Tiêu thụ năng lượng toàn cầu năm 2018” theo
IEA - Cơ quan Năng lượng quốc tế ta có thể thấy năng lượng tiêu
thụ trên toàn cầu có xu hướng tăng.Mức tăng so với năm 2017,thì nguồn năng lượng tái tạo có xu hướng tăng mạnh nhất nhưnglượng năng lượng tiêu thụ vẫn còn hạn chế; với các nguồn nănglượng hóa thạch mặc dù tăng nhẹ nhưng lượng năng lượng tiêuthụ vẫn lớn
Nhìn vào “Tỷ lệ năng lượng tiêu thụ” thì ta thấy năng lượng hóa thạch vẫn chiếm tỷ lệ lớn với ¾ năng lượng tiêu thụ trên toàncầu
Vậy,Năng lượng hóa thạch là gì?Gồm những năng lượng gì?
Năng lượng hóa thạch?
Hóa thạch có thể được hình thành dưới nhiều hình thức khác nhau.Về cơ bản, ta có thể hiểu nhiên liệu hóa thạch là các loại
nhiên liệu được tạo thành qua quá trình phân hủy kỵ khí của các sinh vật chết bị chôn vùi cách đây khoảng hơn 300 triệu năm, các nguyên liệu này chứa hàm lượng carbon và hydrocarbon cao Tùy vào môi trường và điều kiện phân hủy mà các nhiên liệu , từ các dảichất dễ bay hơi với tỷ số carbon hydro thấp như methane đến dầu hỏa dạng lỏng và cuối cùng là các chất không bay hơi chứa toàn carbon như than đá
Các nhiên liệu hóa thạch được gọi là các tài nguyên không có sự táitạo bởi trái đất phải mất hàng trăm triệu năm để tạo ra chúng trong
Trang 5khi con người tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch với tốc độ nhanh hơn rất nhiều so với tốc độ được tạo thành.Nhiên liệu không tái tạo
đang dần cạn kiệt.Ở Việt Nam, nếu giữ nguyên tốc độ khai thác như hiện nay thì dầu mỏ thiên nhiên chỉ còn 34 năm; khí thiên
nhiên chỉ còn 63 năm và đặc biệt than đá chỉ còn 4 năm
Năng lượng không tái tạo có những ảnh hưởng không nhỏ tới môi trường sống của chúng ta :
Than đá : Ảnh hưởng đến mực nước ngầm và độ chua Thải
ra khí SO2 , CO2, bụi than , mưa axit
Khí : Làm đảo lộn nhịp sinh hóa trong lòng đất , tạo hạn hán, núi lửa, động đất, “EL NINO”, “EL NINA”
Dầu : Dầu tràn ra biển gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đời sống sinh vật biển ,sinh ra nhiều khí SO2, CO2
Năng lượng hạt nhân : Chất thải nguy hại cho môi trường, khả năng rủi ro và gặp sự cố khá cao, tốn kém chi phí xây dựng
Tất cả những ảnh hưởng trên đã dẫn tới những nguy hại cho môitrường sống của động, thực vật và cả con người : Tan chảy băng ở Cực Bắc làm mất môi trường sinh sống của Gấu Bắc Cực; bão và lũlụt ở miền Trung - Việt Nam; hạn hán xảy ra ở Ấn Độ; rạn san hô chết ở quanh vùng biển ở Úc; …
Trang 6Gần đây, điều khiến cả thế giới phải quan tâm là vụ cháy rừng
ở Amazon trong tháng 8/2019 tại Brazil.Khu rừng được coi là lá phổi xanh của trái đất giờ đây đang phải chống chọi với tình hình cháy rừng nghiêm trọng
Biến đổi khí hậu, nóng lên toàn cầu
Biến đổi khí hậu là gì?
Biến đổi khí hậu là sự thay đổi hệ thống khí hậu của Trái
Đất.Gây ra hậu quả :
Trang 7 Mức nước biển dâng lên : nhiệt độ tăng khiến các con sông băng,biển băng hay lục địa băng trên thế giới bị tan chảy và đổ ra biển và đại dương
Trong khí đó, nhu cầu năng lượng không ngừng gia tăng cùng với sự phát triển của dân số,công nghệ và xã hội nói chung,riêng nhu cầu về điện năng sẽ gia tăng nhanh chóng trong những năm tớiCầu tăng mà cung không còn nhiều, sẽ ảnh hưởng đến an ninh năng lượng trên thế giới và mỗi quốc gia
Vậy đâu là sự lựa chọn của chúng ta trước sự khủng khoảng năng lượng này?
Đó chính là NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
Có những loại năng lượng tái tạo: thủy triều, gió, sinh khối, địa
nhiệt, thủy điện, mặt trời.
Năng lượng THỦY TRIỀU
Năng lượng thủy triều được lấy từ thủy triều đại dương của Trái Đất Lực thủy triều là các biến thiên định kỳ trong lực hút hấp dẫn
do các thiên thể gây ra.Là một dạng của thủy năng có thể chuyển
Trang 8đỗi năng lượng thu được từ thủy triều thành các dạng năng lượng hữu ích khác, chủ yếu là điện.
Năng lượng thuỷ triều có tiềm năng cho việc sản xuất điện
năng trong tương lai
Tuy nhiên : Năng lượng thuỷ triều có mức chi phí thực hiện tương đối cao và chỉ thực hiện được ở những nơi có thuỷ triều đủ cao hoặc có vận tốc dòng chảy lớn, có thể gây ảnh hưởng hưởng xấu đến sự sống của các sinh vật biển.Những lưỡi quay trong các tua bin trong quá trình hoạt động có thể giết chết các sinh vật biển sống gần khu vực đó, nước biển gây ăn mòn ở các bộ phận kim loạigây ô nhiễm
Việc khai thác và sử dụng năng lượng thủy triều vẫn còn rất sớm trong quá trình nghiên cứu
Tua-bin năng lượng thủy triều ở ngoài khơi vùng đảo Bréhat, gần Paimpol thuộc
tỉnh Côtes-d'Armor, vùng Brittany, nước Pháp.
Năng lượng GIÓ
Năng lượng gió là một hình thức gián tiếp của năng lượng mặt trời.Khi bức xạ mặt trời chiếu xuống Trái Đất, nó sẽ làm ấm không
Trang 9khí từ mặt đất khiến khối không khí này nở ra và bay lên, khối khí mát và đặc hơn nhanh chóng di chuyển và lấp vào khoảng trống ở dưới,chính cơ chế này đã tạo ra gió.Năng lượng gió cần vốn đầu tư,nhưng không tốn chi phí nhiên liệu
Giá điện từ năng lượng gió do đó ổn định hơn nhiều so với giá điện từ nhiên liệu hóa thạch
Điện gió ở Việt Nam thuộc nhóm công nghiệp năng lượng mới nổi, được nhập cuộc theo sự phát triển nguồn năng lượng tái
tạo chung của thế giới Mặt khác Việt Nam có tiềm năng lớn về năng lượng gió, với đường bờ biển dài hơn 3.000 km, các ngọn đòi
và vùng cao của miền Bắc và miền Trung gió có hướng tương đối
ổn định như các tỉnh nam Trung Bộ
Điện gió Tuy Phong
Năng lượng SINH KHỐI
Trang 10Sinh khối có nguyên liệu là phụ phẩm của nông lâm
nghiệp,chăn nuôi, Sinh khối có thể chuyển thành năng lượng theo
ba cách: chuyển đổi nhiệt, chuyển đổi hóa học, và chuyển đổi sinh hóa
Mặc dù được đánh giá là nhiều tiềm năng nhưng đến nay việc khai thác và sử dụng ở Việt Nam đa phần mới được thử nghiệm ở quy mô nhỏ
Các sản phẩm sinh khối như : viên nén sinh học,than sinh
học,biogas,khí hóa,Ethanol sinh học,…
Năng lượng ĐỊA NHIỆT
Trang 11Năng lượng địa nhiệt là năng lượng được tách ra từ nhiệt trong
tâm Trái Đất Năng lượng này có nguồn gốc từ sự hình thành ban đầu của hành tinh, từ hoạt động phân hủy phóng xạ của các khoáng vật, và từ năng lượng mặt trời được hấp thụ tại bề mặt Trái Đất.Các giếng địa nhiệt có khuynh hướng giải phóng khí thải nhà kính bị giữ dưới sâu trong lòng đất, nhưng sự phát thải này thấp hơn nhiều so với phát thải từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch thông thường Công nghệ này có khả năng giúp giảm thiểu sự nóng lên toàn cầu nếu nó được triển khai rộng rãi
The Geysers Complex, tọa lạc ở vùng núi Mayacamas,California, Hoa Kỳ,
22 nhà máy tổng công suất là 1.520 MW
Trang 12Năng lượng THỦY ĐIỆN Thủy điện là nguồn điện có được từ năng lượng nước Đa số
năng lượng thủy điện có được từ thế năng của nước được tích tại các đập nước làm quay một tuốc bin nước và máy phát điện Kiểu ít được biết đến hơn là sử dụng năng lượng động lực của nước hay các nguồn nước không bị tích bằng các đập nước
như năng lượng thuỷ triều Thủy điện là nguồn năng lượng tái tạo
Năng lượng lấy được từ nước phụ thuộc không chỉ vào thể tích mà cả vào sự khác biệt về độ cao giữa nguồn và dòng chảy
ra Sự khác biệt về độ cao được gọi là áp suất Lượng năng lượngtiềm tàng trong nước tỷ lệ với áp suất Để có được áp suất cao nhất, nước cung cấp cho một turbine nước có thể được cho chảy qua một ống lớn gọi là ống dẫn nước có áp suất
Nhà máy thủy điện Sơn La(Mường La,Sơn La),công suất 2400 MW
Nhà máy thủy điện lớn nhất Việt Nam và Đông Nam Á.
Trang 13Mặt trời cách Trái Đất 149,6 triệu km.Ánh sáng mặt trời cần 8’19” mới đến được Trái Đất.Mặt trời có nhiệt độ bề mặt xấp xỉ
~5505℃
Trái Đất nhận rất nhiều năng lượng mặt trời : 173 nghìn
terawatt, gấp 10.000 lần năng lượng dân số toàn cầu sử dụng
Năng lượng mặt trời là gì?
Năng lượng mặt trời là năng lượng của dòng bức xạ điện từ
xuất phát từ mặt trời,cộng với một phần nhỏ năng lượng từ các hạt nguyên tử khác phóng ra từ Mặt Trời
Mặt Trời là một cỗ máy năng lượng, lực hút của nó liên tục phá
vỡ các nguyên tử H2 chuyển hóa thành Heli và giải phóng một
lượng năng lượng vô cùng lớn, năng lượng đó đi đến Trái Đất dưới dạng ánh sáng
Trang 14Trước hết, ta cần tìm hiểu nguyên lý hoạt động của pin mặt trời.
Pin mặt trời được cấu tạo từu nhiều đơn vị nhỏ hơn gọi là Tế bàoquang điện (TBQĐ), loại TBQĐ thông dụng nhất được làm từ
Silicon – là một chất bán dẫn và là một nguyên tố phổ biến thứ hai trên thế giới.Trong một TBQĐ,tinh thể Silicon bị kẹp giữa hai lớp dẫn điện Mỗi nguyên tử Silicon được kết nối với nhau bằng 4 liên kết mạnh giữ cho chúng cố định nên lúc này không có dòng điện.Đây là điểm mấu chốt,một TBQĐ sử dụng hai lớp Silicon khác nhau : Silic loại N có các electron dư thừa và loại P có các khoảng trống cho các electron dư thừa , gọi là lỗ trống Tại nơi tiếp xúc giữa hai loại Silic electron có thể di chuyển qua tiếp diện P/N để lại tích điện dương ở một mặt và tạo ra tích điện âm ở mặt còn
lại.Bạn có thể xem ánh sáng là một dòng các hạt nhỏ li ti gọi là hạt photon bắn ra từ mặt trời Khi một trong các hạt này va đập vào TBQĐ với đủ năng lượng,nó có thể đánh bật một electron khỏi lien kết và để lại lỗ trống.Electron mang điện tích âm và lỗ trống mang
Trang 15điện tích dương nay có thể tự do di chuyển.Nhưng vì trường điện từtại tiếp diện P/N chúng chỉ có thể đi theo một hướng.Electron bị hút
về mặt N và lỗ trống bị hút về mặt P.Các Electron di động được thu thập tại lá kim loại tại đỉnh TBQĐ Từ đây,chúng đi vào mạch tiêu thụ thực hiện chức năng điện,như là thắp sáng bóng đèn,
… trước khi quay trở về lá nhôm ở mặt sau
Mỗi TBQĐ chỉ tạo ra được một nửa Vôn,nhưng bạn có thể mắc nối tiếp chúng để tạo ra hiệu điện thế cao hơn.12 TBQĐ là đủ để sạc 1 chiếc điện thoại,trong khi đó cần rất nhiều cái để cấp điện chomột căn nhà
Electron là thứ duy nhất di chuyển trong TBQĐ và chúng đều quay về nơi xuất phát.Chẳng có thứ gì hao mòn hay cạn kiệt nên TBQĐ có tuổi thọ tới hàng chục năm
Năng lượng mặt trời trên thế giới.
Top 10 nước dẫn đầu về lĩnh vực năng lượng mặt trời :
Trang 16Nhà máy điện mặt trời Ivanpah nằm ở sa mạc Mojave, gần ranh giới giữa bang California và Nevada, Mỹ Nhà máy sử dụng công nghệ nhiệt mặt trời với gần 350.000 tấm thu năng lượng ,diện tích 14,2 km2 sản xuất gần 400 megawatt điện một năm.
Ngoài ra, NLMT còn được sử dụng vào nhiều mục đích khác :
Trang 17Ở Việt Nam, tuy có tiềm năng lớn nhưng việc sử dụng năng lượng mặt trời ở Việt Nam vẫn chưa phát triển.
Việt Nam có tiềm năng lớn để phát triển năng lượng mặt trời, đặc biệt là ở miền Trung và miền Nam Số giờ nắng trung bình khuvực phía Bắc trong khoảng từ 1.500 - 1.700 giờ nắng mỗi năm Khu vực miền Trung và miền Nam có số giờ nắng trung bình hằng năm cao hơn, từ 2.000 - 2.600 giờ/năm
Vùng Giờ nắng trong
năm
Cường độ BXMT (kWh/m2, ngày)
Năng lượng Mặt trời ở Việt Nam vẫn chỉ sử dụng chủ yếu nhỏ
lẻ phần lớn là nhiệt mặt trời trong các thiết bị bình nước nóng năng lượng mặt trời
Pin mặt trời ở Việt Nam mới chỉ lắp đặt thử nghiệm ở một số nơi chưa có điện lưới như vùng sâu, vùng xa, hải đảo với công suất nhỏ
Tháng 4/2019, 3 cụm nhà máy điện mặt trời của Tập đoàn
Trang 18mặt trời Ngày 4/11/2018, nhà máy điện mặt trời TTC Krông Pa công suất 49 MW tại tỉnh Gia Lai đã đóng điện thành công.
Ngày 25/09/2018, nhà máy điện mặt trời Phong Điền ở tỉnhThừa Thiên Huế đã đóng điện thành công lên lưới điện quốc gia Đây là nhà máy điện đầu tiên tại Việt Nam với công suất 35
MW Dự kiến năm 2019, nhà máy sẽ mở rộng thêm công suất 29,5 MW với diện tích 38,5 ha, đáp ứng một phần nhu cầu tiêu thụ điện trong tương lai
Trang 19Ưu điểm và nhược điểm của NLMT
Ưu điểm
1 Khả năng tái tạo
Điện mặt trời là một nguồn năng lượng tái tạo, không giốngnhư các nhiên liệu hóa thạch như than, dầu mỏ, khí đốt… lànhững nguồn nhiên liệu không thể phục hồi Theo tính toán củaNASA, mặt trời còn có thể cung cấp năng lượng cho chúng tatrong khoảng 6,5 tỉ năm nữa
2 Sự phong phú, dồi dào
Tiềm năng của năng lượng mặt trời là rất lớn - mỗi ngày, bềmặt trái đất được hưởng 120.000 terawatts (TW) của ánh sángmặt trời, cao gấp 20.000 lần so với nhu cầu của con người trêntoàn thế giới (1TW = 1.000 tỉ W)
3 Nguồn cung bền vững và vô tận
Năng lượng mặt trời là vô tận, dư thừa để đáp ứng nhu cầu vềnăng lượng của nhân loại, đủ dùng cho muôn vàn thế hệ về sau
Trang 206 Không gây tiếng ồn
Trên thực tế, việc sản xuất năng lượng mặt trời không sử dụngcác loại động cơ như trong máy phát điện, vì vậy việc tạo ra điệnkhông gây tiếng ồn
7 Hiệu quả cao, chi phí hoạt động thấp
Chuyển sang sử dụng pin mặt trời, các hộ gia đình sẽ có đượcmột khoản tiết kiệm đáng kể trong ngân sách chi tiêu Việc bảotrì, duy tu hệ thống cung cấp năng lượng mặt trời cho hộ gia đìnhđòi hỏi chi phí rất thấp - trong 1 năm, bạn chỉ cần một vài lần lauchùi sạch các tấm pin năng lượng mặt trời và chúng luôn đượccác nhà sản xuất bảo hành trong khoảng thời gian lên tới 20-25năm
8 Áp dụng rộng rãi
Phổ ứng dụng của năng lượng mặt trời rất rộng - cung cấpđiện tại các khu vực không có kết nối với lưới điện quốc gia(ngay cả ở những quốc gia phát triển cao như Mỹ, Nga, Pháp…hiện cũng vẫn có những vùng sâu vùng xa được gọi là “điểm mù
về điện” như thế); dùng để khử muối trong nước biển ở nhiềuquốc gia châu Phi khan hiếm nước ngọt và thậm chí cả việc cungcấp năng lượng cho các vệ tinh trên quỹ đạo trái đất Điện mặttrời gần đây được gọi là "năng lượng toàn dân", phản ánh sự đơngiản của việc tích hợp điện mặt trời vào hệ thống cung cấp điệnnhà, song song với điện lưới hoặc điện từ các nguồn cung khác
9 Công nghệ tiên tiến
Công nghệ sản xuất pin mặt trời mỗi ngày một tiến bộ hơn mô-đun màng mỏng được đưa trực tiếp vào vật liệu ngay từ giaiđoạn sơ chế ban đầu Tập đoàn Sharp của Nhật Bản cũng là mộtnhà sản xuất pin mặt trời, vừa giới thiệu một hệ thống sáng tạocác yếu tố lưu trữ năng lượng cho kính cửa sổ Những thành tựumới nhất trong lĩnh vực công nghệ nano và vật lý lượng tử chophép chúng ta kỳ vọng về khả năng tăng công suất của các tấmpin mặt trời lên gấp 3 lần so với hiện nay
Trang 21-Nhược điểm
1 Chi phí cao
Có ý kiến cho rằng, điện mặt trời thuộc về loại năng lượng đắttiền - đây có lẽ là vấn đề gây tranh cãi nhất trong việc sử dụngnguồn năng lượng này Do việc lưu trữ năng lượng mặt trời tạicác hộ gia đình đòi hỏi khoản chi phí đáng kể ở giai đoạn banđầu, nhiều quốc gia khuyến khích việc sử dụng các nguồn nănglượng sạch bằng cách cho vay tín dụng để thực hiện hoặc chothuê pin mặt trời theo những hợp đồng có lợi cho người thuê
2 Không ổn định
Có một thực tế bất khả kháng: Vào ban đêm, trong nhữngngày nhiều mây và mưa thì không có ánh sáng mặt trời, vì thếnăng lượng mặt trời không thể là nguồn điện chính yếu Tuynhiên, so với điện gió, điện mặt trời vẫn là một lựa chọn có nhiều
ưu thế hơn
3 Chi phí lưu trữ năng lượng cao
Giá của ắc quy tích trữ điện mặt trời để lấy điện sử dụng vàoban đêm hay khi trời không có nắng hiện nay vẫn còn khá cao sovới túi tiền của đại đa số người dân Vì thế, ở thời điểm hiện tại,điện mặt trời chưa có khả năng trở thành nguồn điện duy nhất ởcác hộ gia đình mà chỉ có thể là nguồn bổ sung cho điện lưới vàcác nguồn khác
4 Vẫn gây ô nhiễm môi trường, dù rất ít
Mặc dù so với việc sản xuất các loại năng lượng khác, điệnmặt trời thân thiện với môi trường hơn, nhưng một số quy trìnhcông nghệ để chế tạo các tấm pin mặt trời cũng đi kèm với việcphát thải các loại khí nhà kính, nitơ trifluoride và hexaflorua lưuhuỳnh Ở quy mô lớn, việc lắp đặt những cánh đồng pin mặt trờicũng chiếm rất nhiều diện tích đất nhẽ ra được dành cho cây cối
và thảm thực vật nói chung
5 Sử dụng nhiều thành phần đắt tiền và quý hiếm