Chuong 1: Tổng quan năng lượng

Bài giảng về tổng quan năng lượng trên trái đất 1.Tổng quan 2.Các dạng năng lượng 3.Nhu cầu sử dụng năng lượng 4.Lịch sử và thực trạng sử dụng các dạng năng lượng 5.Phát triển NLTT, xu thế tất yếu của thế kỷ 21 6. Giải pháp tiết kiệm năng lượng 7. Sự phát triển NLTT ở Việt Nam

BÀI MỞ ĐẦU TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG

DĐ: 0976452820

NỘI DUNG TRÌNH BÀY

1.Tổng quan

2.Các dạng năng lượng

3.Nhu cầu sử dụng năng lượng

4.Lịch sử và thực trạng sử dụng các dạng năng lượng5.Phát triển NLTT, xu thế tất yếu của thế kỷ 21

6 Giải pháp tiết kiệm năng lượng

7 Sự phát triển NLTT ở Việt Nam

Tổng quan về năng lượng

 Năng lượng là gì? Năng lượng là một dạng tài nguyên vật chất trên TĐ có nguồn gốc từ năng lượng mặt trời và năng lượng tàn dư trong lòng TĐ.

 Năng lương mặt trời gồm : B ức xạ mặt trời, Năng lương sinh khối, năng lương chuyển động của thủy quyển như gió, sóng , thủy triều , năng lượng hóa thạch như than dầu, khí đốt

 Năng lượng tàn dư trong lòng đất biểu hiện ở các nguồn địa nhiệt núi lửa và năng lượng phóng xạ

MỘT SỐ THÔNG SỐ CỦA TRÁI ĐẤT

Theo Cracôpxki(1942):

• Độ dẹt ở cực (a-b):a 1/298 hay21,36km

• Chiều dài vòng kinh tuyến: 40.008,5km

• Diện tích: 510,2 tr kmvuông

Tổng quan về năng lượng

Các dạng năng lượng và sự biến đổi

Tổng quan về năng lượng

Năng lượng hóa thạch

1.Tổng quan về năng lượng

Năng lượng hóa thạch: Là năng lượng được sinh ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch Nhiên liệu hóa thạch chủ yếu là than đá và dầu mỏ Vậy khi đốt cháy nhiên liệu hóa thạch thì sẽ xảy ra việc phát thải khí CO2, lượng CO2 này hàng triệu năm sau các loại thực vật mới hấp thụ hết để tạo sự cân bằng CO2

1.Tổng quan về năng lượng

 Khai thác than đá bằng các phương pháp như phương pháp lộ thiên gây ra lương thải đất đá lớn, ô nhiễm bụi,nước,bằng phương pháp hầm lò, gây lãng phí trữ lượng, sập hầm

 Viêc đốt than tạo ra các khí như: bụi, SO2, CO2 làm cho trái đất nóng dần lên

 Dầu mỏ và khí đốt đang là nguồn năng lượng quan trọng của loài người trong vài thập kỉ tới Nó chiếm từ 51% - 62% nguồn năng lượng của các quốc gia

1.Tổng quan về năng lượng

Khai thác năng lượng hóa thạch

TIÊU THỤ NĂNG LƯỢNG TRÊN THẾ GIỚI

(1800-2000): CẤU TRÚC VÀ BIẾN CHUYỂN NHU CẦU SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG

NĂNG LƯỢNG

NĂNG LƯỢNG

NĂNG LƯỢNG Cần cho sự sống Là nguyên tố chủ yếu cho

sự phát triển cuả nhân loại

NĂNG LƯỢNG

Các nguồn năng lượng Các nguồn năng lượng

Thuỷ điện Mặt trời ( nhiệt, quang điện ) Điện gió

Sinh khối ( than xanh, chất thải, ………)

Điạ nhiệt (conduction, convection)

Than đá

Dầu hoả Dầu khí Hạt nhân Năng lượng tái tạo :

Vấn đề cho vài nguồn năng luợng : việc có sẵn và tồn trữ năng lượng

NĂNG LƯỢNG

NĂNG LƯỢNG TRÊN THẾ GIỚI

Dầu khí

Dầu hoả

Than đá

Hạt nhân

Thủy điện

Sinh khối

Điạ nhiệt mặt trời

….

NĂNG LƯỢNG

CAC-BON HOÁ : trong khoảng 350 triệu năm

….THAN BÙN THAN GỖ NON THAN ĐÁ THAN TỐT (Antraxít)

Than đá được làm thành bởi các chất chưá các-bon rừng sình lầy

chôn vùi dưới trầm tích hay ngập dưới biển cũ.

- Mỏ lộ thiên

- Mỏ kín (độ sâu>= 400 m)

Than đá

4157 ,

26 2

1

0518 ,

94

2 2

0 298 2

0 298 2

2

+ +

→ +

−

=

∆

→ +

−

=

∆

→ +

CO CO

O C

KCal H

CO O

C

KCal H

CO O

NHIỆT

NĂNG LƯỢNG

THAN ĐÁ

DỰ TRỮ THAN ĐÁ

NĂNG LƯỢNG

Dầu hoả

KHOAN GIẾNG DẦU

NĂNG LƯỢNG

nhiêt H

n mCO

O

m H

C

nhiêt O

H

n mC

O

n H

C

nhiêt O

H

n mCO

O n

m H

C

nhiêt O

H

n mCO

O

n m

H C

n m

n m

n m

n m

+ +

→ +

+ +

→ +

+ +

→

+ +

+ +

→ +

+

2 2

2 2

2 2

2 2

2

2

) 2 (

2

) 4 (

2

) 4

2 (

2

) 4 (

O H CaO

réaction

2 3

2 2

NĂNG LƯỢNG

Dầu hoả

NĂNG LƯỢNG

DẦU KHÍ

•Phân rã sinh vật các phiêu sinh vật, rong biển, các chất hữu cơ động

vật và thực vật dưới đất.

•Có thể được cấu tạo trên mặt đất ( lên men, sinh khối ).

•Cấu tạo cuả dầu khí : phần lớn dưới dạng CH4, (90%)

•Dầu khí sạch, khai thác giá rẻ.

•Hoá lỏng ở –160°, giảm khối 600 lần.

•Vận chuyển bằng ống dẫn dầu và tàu chở dầu.

NĂNG LƯỢNG

•Dùng cho lò sưởi, nấu, nướng, vận tải ,sản xuất điện …

DẦU KHÍ

NĂNG LƯỢNG

nhiêt O

H C

O CH

nhiêt O

H CO

O CH

nhiêt O

H CO

O CH

+ +

→ +

+ +

→ +

+ +

→ +

2 2

4

2 2

4

2 2

2 4

2

2 2

3

2 2

PHÁT KHÍ

Ca

O H CaO

réaction

2 3

2 2

DẦU KHÍ

NĂNG LƯỢNG

DỰ TRỮ DẦU KHÍ

Ex URSS AbouDhabi

USA Venezuela

Mexique

TỔNG QUAN VỀ NĂNG

LƯỢNG

Những ảnh hưởng của việc sử dụng năng lượng hóa thạch

 Hiệu ứng nhà kính (Green House Effect), do 

để chỉ hiệu ứng xảy ra khi năng lượng bức xạ của tia sáng mặt trời, xuyên qua các cửa sổ hoặc mái nhà bằng kính, được hấp thụ và phân tán trở lại thành nhiệt lượng cho bầu không gian bên trong, dẫn đến việc sưởi ấm toàn bộ không gian bên trong chứ không phải chỉ ở những chỗ được chiếu sáng.

 Hiệu ứng này đã được sử dụng từ lâu trong các nhà kính trồng cây Ngoài ra hiệu ứng nhà kính còn được

sử dụng trong kiến trúc, dùng năng lượng mặt trời một cách thụ động để tiết kiệm chất đốt sưởi ấm nhà ở.

Những ảnh hưởng của việc sử dụng năng lượng hóa thạch

Hiệu ứng nhà kính

Đối với trái đất, khí quyển bao quanh trái đất hoạt động như một lớp kính khiến cho năng lượng mặt trời đi tới trái đất bị giữ lại và khiến cho trái đất được ấm áp theo quá trình như sau:

 Năng lượng bức xạ từ mặt trời khi đi tới trái đất phải đi qua các tầng khí quyển lần lượt là thượng tầng khí quyển, tầng điện ly, tầng giữa, tầng bình lưu và tầng đối lưu.

 Tại tầng bình lưu nơi có chứa tới 90% lượng ozon của khí quyển, các bức xạ cực tím bước sóng ngắn năng lượng cao được giữ lại

ở đây.

 Tại tầng đối lưu, bức xạ mặt trời xuyên qua lớp khí quyển sạch đến bề mặt trái đất dưới dạng ánh sáng nhìn thấy và bị hấp thụ tại đây và làm ấm bề mặt trái đất

 Bức xạ phản xạ từ trái đất có bước sóng dài hơn ở dưới dạng tia hồng ngoại và bị hấp thụ bởi các khí nhà kính trong bầu khí quyển ở tầng đối lưu chủ yếu là các khí ba nguyên tử như H 2 O,

CO 2 , O 3 , v.v

Những ảnh hưởng của việc sử dụng năng lượng hóa thạch

Hiệu ứng nhà kính

 Các hoạt động của con người mà chủ yếu là việc sử dụng năng lượng đã làm tăng lượng khí nhà kính phát thải ra môi trường khiến cho năng lượng bức xạ từ mặt trời được giữ lại nhiều hơn trong bầu khí quyển khiến trái đất nóng lên.

 Những hoạt động của con người trong kỹ nghệ lạnh khiến cho các môi chất lạnh phát thải nhiều hơn làm giảm lượng ozon ở tầng bình lưu, lượng tia cực tím năng lượng cao xuyên qua tầng bình lưu nhiều hơn khiến cho năng lượng bức xạ từ mặt trời tới trái đất nhiều hơn trong khi lượng ozon trong tầng đối lưu lại tăng lên.

 Những kết quả này khiến cho cân bằng năng lượng đến từ mặt trời và đi ra khỏi trái đất bị thay đổi mạnh trong thời gian

khoảng 100 năm gần đây so với hàng trăm nghìn năm trước

khiến cho trái đất nóng lên

HiÖu øng nhµ kÝnh

Dự báo biến động nhiệt độ toàn cầu trung bình từ năm1856 - 1999 và dự đoán đến

năm 2100 (tính bằng 0 C) do tổ chức IPCC dự báo

Cao

ThÊp

Những ảnh hưởng do hiệu ứng nhà kính

 Băng tan, nước biển dâng cao, tần số của các cơn bão và lốc xoáy mạnh cùng với lũ lụt, hạn hán tăng lên, gây thiệt hại nặng nề cho con người Đó là những hậu quả của hiệu ứng nhà kính làm bầu khí quyển Trái đất nóng lên

Hiệu ứng nhà kính sẽ làm tăng nhiệt độ trên toàn cầu và như vậy sẽ làm thay đổi khí hậu trong các thập kỷ và thập

niên kế đến.

Sau đây là một số hậu quả liên đới với việc thay đổi khí hậu

do hiệu ứng này có thể gây ra:

Lãnh thổ bị thu hẹp do nước biển dâng cao theo thứ tự là Trung Quốc, ấn độ Bangladesh, Việt Nam, Indonesia, Nhật Bản, Ai Cập, Hoa kỳ, Thái lan, Philipin

Các nguồn nước: Chất lượng và số lượng của nước uống, nước tưới tiêu, nước cho kỹ nghệ và cho các máy phát điện,

và sức khỏe của các loài thủy sản có thể bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi sự thay đổi của các trận mưa rào và bởi sự tăng khí bốc hơi Mưa tăng có thể gây lụt lội thường xuyên hơn

Sức khỏe: Số người chết vì nóng có thể tăng do nhiệt độ cao trong những chu kì dài hơn trước Sự thay đổi lượng mưa và nhiệt độ có thể đẩy mạnh các bệnh truyền nhiễm

Hiệu ứng nhà kính sẽ làm tăng nhiệt độ trên toàn cầu và như vậy sẽ làm thay đổi khí hậu trong các thập kỷ và thập

niên kế đến.

 Nhiệt độ tăng lên làm tăng các quá trình chuyển hóa sinh học cũng như hóa học trong cơ thể sống, gây nên sự mất cân bằng

 Lâm nghiệp: Nhiệt độ cao hơn tạo điều kiện cho nạn cháy rừng dễ xảy ra hơn

 Năng lượng và vận chuyển: Nhiệt độ ấm hơn tăng nhu cầu làm lạnh và giảm nhu cầu làm nóng Sẽ có ít sự hư hại do vận chuyển trong mùa đông hơn, nhưng vận chuyển đường thủy có thể bị ảnh hưởng bởi số trận lụt tăng hay bởi sự giảm mực nước sông

 Xa hơn nữa nếu nhiệt độ của quả đất đủ cao thì có thể làm tan nhanh băng tuyết ở Bắc Cực và Nam Cực và do đó mực nước biển sẽ tăng quá cao, có thể dẫn đến nạn hồng thủy

M t số hình ảnh về ảnh hưởng của hi u ứng nhà kính tới khí ộ ệ

h u trên trái đấtậ

Những nguyên nhân gây gia tăng hiệu ứng nhà kính

Bảng chỉ số GWP của các khí gây hiệu ứng nhà kính

Các nguồn phát thải khí nhà kính (chủ yếu là 6 loại khí: dioxide carbon, methane , nitrous oxide, hydrofluoro carbon (HFC),

polyfluoro carbon (PFC) và hexafluorur sulfur (SF6)

máy nhiệt điện.

 Môi chất lạnh trong ngành

công nghiệp thực phẩm

Những nguyên nhân gây gia tăng hiệu ứng nhà kính

 Khí thải từ các phương

tiện giao thông.

 Ngành chăn nuôi: chăn

nuôi cừu , và các gia súc

gia cầm khác

M t khác nạn phá rừng làm giảm sự hấp thụ CO ặ 2 , càng làm

nồng CO 2 trong không khí tăng lên.

Một số giải pháp để làm giảm sự gia tăng hiệu ứng nhà kính

 Giảm các nguồn phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính

 Khuyến khích phát triển sử dụng các nguồn năng lượng

ít phát thải khí nhà kính như: năng lượng mặt trời, năng lượng hạt nhân, địa nhiệt…

 Bảo vệ rừng, trồng cây xanh để hấp thu các khí nhà kính

 Sử dụng năng lượng tiết kiệm hiệu quả

 Khuyến khích sử dụng các phương tiên giao thông công cộng

 Hạn chế tốc độ gia tăng dân số để giảm bớt nhu cầu sử dụng năng lượng ngày càng tăng

Một số hình ảnh mô phỏng các giải pháp giảm thiểu hiệu ứng

nhà kính trong ngành san suất năng lượng

Một số số liệu về năng lượng hoá thạch của

thế giới và Việt Nam.

Năng lượng Dầu thô (Mt) Khí tự nhiên (Gm3) Than đá (Mt) Uranium (Kt)

Tổng quan cung cầu năng lượng/điện của VN

Năm 2013: Tốc độ tăng trưởng 14,7%; Công suất tăng thêm 3999MW;

Pmax: 20.010MW

Nhu cầu công suất

Năm 2013: Tốc độ tăng trưởng 8,9%; Sản lượng tăng thêm 10.734 GWh

Nhu cầu điện năng

Tổng quan cung cầu năng lượng/điện của VN

 Tuy nhiên, tỷ trọng lớn nhất trong nguồn điện tái tạo là sự gia tăng mạnh của thủy điện nhỏ (≤30MW)

Tổng quan cung cầu năng lượng/điện của VN

Chủ trương,chính sách chính phủ Việt Nam

Nhưng căn cứ từ “thông điệp” của Chính phủ

Phát triển năng lượng (NL) phải gắn liền với chiến lược phát triển kinh tế - xã hội, đảm bảo đi trước một bước với tốc độ cao, bền vững, đồng bộ, đi đôi với đa dạng hóa nguồn NL và công nghệ tiết kiệm NL là nhiệm vụ trọng tâm trong suốt thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa Phát triển đồng bộ và hợp lý hệ thống NL Trong đó quan tâm phát triển NL sạch, ưu tiên phát triển năng lượng tái tạo…

Giảm cường độ phát thải khí nhà kính và thúc đẩy sử dụng NL sạch, NL tái tạo

Đẩy mạnh nghiên cứu và triển khai các công nghệ sản xuất NL từ NL tái tạo, bao gồm

NL sinh khối, tăng tỷ lệ các nguồn NLTT…

(Trích Điều 1 Quyết định 1855/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ v/v phê duyệt Chiến lược phát triển NL quốc gia VN đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2050).

Ưu tiên phát triển nguồn NL tái tạo cho sản xuất điện, tăng tỷ lệ phát điện từ các nguồn NL tái tạo

(Trích Điều 1 Quyết định 1208/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ v/v phê duyệt Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011-2020, có xét đến năm 2030”).

NĂNG LƯỢNG

URANIUM

 Nguyên tố kim loại tự nhiên, phóng xạ thấp, hiện diện ở mọi nơi trong môi

trường với hoạt độ ít nhiều quan trọng

 Được phân tán theo rạng khoáng chất trong đá

 Hàm lượng trong vỏ trái đất : ~ 10 ppm.(0,001%)

 Hàm lượng Uranium trong khoáng chất hay mỏ có thể khai thác được vào

khoảng từ 0,1tới 0,7% ( 1 - 7 kg/tấn ) (pechblende,uranite,autunite, etc… ).

NĂNG LƯỢNG

Nhiệt

Phân hạch Uranium 235

Cấu trúc đồng vị : U-234 (0,0056%), U-235 (0,718%), U-238 (99,28%).

URANIUM

NĂNG LƯỢNG

Lượng nhiệt hữu ích

Phản ứng kiềm chế

XỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN

Phản ứng dây chuyền

NĂNG LƯỢNG

MỘT NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN FUKUSHIMA (NHẬT BẢN) Ở VEN BIỂN

NĂNG LƯỢNG

1 viên nhiên ~ 9g  5 tấn than

1 ống nhiên liện  265 viên

1 bó nhiên liệu  264 ống

1 lò phản ứng  157 bó

1 viên nhiên ~ 9g  5 tấn than

1 ống nhiên liện  265 viên

1 bó nhiên liệu  264 ống

1 lò phản ứng  157 bó

Tương đương với năng lượng của : 55 triệu tấn

Năng lượng tương đương

Khởi đầu sản xuất điện hạt nhân Bản quyền

quốc tế cuả Pháp

Lò phản ứng đầu tiên

1,2 GW trong 5 nước

Phát triển điện hạt nhân

NĂNG LƯỢNG

SẢN XUẤT ĐIỆN HẠT NHÂN TRÊN THẾ GIỚI NĂM 1995

NĂNG LƯỢNG

TỶ LỆ % SỬ DỤNG ĐIỆN HẠT NHÂN NĂM 1995

NĂNG LƯỢNG

NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

Nguồn năng lượng vô tận Nhưng rất loãng và rải rác

Gió

Thủy điện

Thủy triều và sóng

Mặt trời

Địa nhiệt

NĂNG LƯỢNG

65

NĂNG LƯỢNG TÁI TẠOKhái niệm: Là năng lượng từ những nguồn liên tục mà theo chuẩn mực của con người là vô hạn

Nguyên tắc cơ bản của việc sử dụng NLTT là tách một phần năng lượng từ các quy trình diễn biến liên tục trong môi trường đem vào sử dụng , thông qua các thiết bị kỹ thuật Các nguồn NLTT tạo được biết đến và sử dụng bởi con người bao gồm: Năng lượng sinh khối, năng lượng mặt trời, năng lượng từ gió, năng lượng địa nhiệt, năng lượng

từ sóng biển và thuỷ triều, năng lượng từ dòng thuỷ năng chảy (thuỷ điện)

Việc phát triển sử dụng năng lượng tái tạo để thay thế dần cho năng lượng từ nhiên liệu hoá thạch giúp giảm ảnh hưởng của hiệu ứng nhà kính gây ra hiện tượng ấm nóng toàn cầu và duy trì sự phát triển kinh tế thế giới trong điều kiện các nguồn năng lượng hoá thạch truyền thống đang ngày một cạn kiệt

Năng lượng lớn, phân bố rộng khắp nhưng có tính phân tán cao

Chi phí đầu tư ban đầu thường lớn, nên giá thành hiện nay tương đối cao

Phân bố không đồng đều, phụ thuộc vào vị trí địa lý, khí hậu,

NĂNG LƯỢNG

Điện

20 % Tiêu thụ toàn

NĂNG LƯỢNG

Năng lượng nước

Phần lớn là năng lượng hình thành theo phương thức thủy điện

mặt nước

Nhà máy

Nhà máy theo

Cửa âu thuyền

Đập thủy điện

Mô hình nhà máy thủy điện

Khu vực URSS cũ ( 24% )

Bắc Mỹ ( > 50% ) Cộng đồng Châu Âu ( 15% )

Khả năng

Ở Pháp ( 56% ) năm 1960, hiện nay

( 5% )

Năng lượng NƯỚC

Điện toàn cầu

Hạt nhân 17%

Dầu hoả 10%

Than đá 39%

Khí 15

%

Thủy điện và các thứ khác 19%

NĂNG LƯỢNG

• Năng lượng sạch, không thải khí có hiệu ứng nhà kính

• Đầu tư đắt tiền.

• Rẻ tiền vận hành.

• Môi trường bị ảnh hưởng ( phải di dân, gây ngập diện rộng,… )

Tình hình sự cố nặng.

300.000 người chết ở Ấn Độ năm 1979 (đập Morvi )

• Sản suất không đều lệ thuộc vào thời tiết

Cho một vài nước có các muà khô, muà mưa và đông lạnh.

Năng lượng NƯỚC

Dùng thủy triều kéo ra từ bể nước.

Biên độ thủy triều : > 13 m

NĂNG LƯỢNG

SINH KHỐI NĂNG LƯỢNG

SINH KHỐI = Toàn thể những chất sống từ đó lấy ra được

năng lượng ( các chất hữu

cơ )

NĂNG LƯỢNG

25/05/20 ONESA-I Đỗ Đăng-Giu Trần Mạnh-Tuấn 75

Thực vật  QUANG HỢP ( lưu trữ năng lượng mặt trời + CO2 )

Động vật  cặn bã

DẦU ĐỐT SINH KHỐI : biến đổi thành chất lỏng.

( Cồn sinh khối, dầu nhớt sinh khối, dầu , mỡ thực vật và động vật )

SINH KHỐI RẮN : dùng trực tiếp, nhiên liệu rắn.

( Gỗ, bã mía, rơm, phân khô, chất thải , …)

KHÍ SINH KHỐI : cặn bã động vật và thực vật + vi khuẩn kín yếm khí = khí mê tan

SINH KHỐI NĂNG LƯỢNG