Năng lượng tái tạo là gì? Xu hướng dùng năng lượng tái sinh

Năng lượng tái tạo là một trong những nguồn năng lượng vô tận mà con người đã phát hiện ra và tìm cách khai thác hiện nay. Đây cũng là nguồn năng lượng đang dần thay thế nhiên liệu hóa thạch và đem đến những lợi ích trong việc hạn chế lượng khí carbon thải ra và các loại ô nhiễm khác.

Vậy năng lượng tái tạo là gì? Có các nguồn năng lượng tái tạo nào? Cùng khám phá chi tiết qua bài viết của Goldsun nhé!

Năng lượng tái tạo là gì?

Năng lượng tái tạo hay năng lượng tái sinh là năng lượng từ những nguồn liên tục mà theo chuẩn mực của con người là vô hạn như năng lượng mặt trời, gió, mưa, thủy triều, sóng và địa nhiệt.

Nguyên tắc cơ bản của việc sử dụng năng lượng tái sinh là tách một phần năng lượng từ các quy trình diễn biến liên tục trong môi trường và đưa vào trong các sử dụng kỹ thuật. Các quy trình này thường được thúc đẩy đặc biệt là từ Mặt Trời

Năng lượng tái tạo thay thế các nguồn nhiên liệu truyền thống trong 4 lĩnh vực gồm: phát điện, đun nước nóng, nhiên liệu động cơ, và hệ thống điện độc lập nông thôn.

Có khoảng 16% lượng tiêu thụ điện toàn cầu từ các nguồn năng lượng tái tạo, với 10% trong tất cả năng lượng từ sinh khối truyền thống, chủ yếu được dùng để cung cấp nhiệt, và 3,4% từ thủy điện.

Các nguồn năng lượng tái tạo mới (small hydro, sinh khối hiện đại, gió, mặt trời, địa nhiệt, và nhiên liệu sinh học) chiếm thêm 3% và đang phát triển nhanh chóng

Ở cấp quốc gia, có ít nhất 30 quốc gia trên thế giới đã sử dụng năng lượng tái tạo và cung cấp hơn 20% nhu cầu năng lượng của họ. Các thị trường năng lượng tái tạo cấp quốc gia được dự đoán tiếp tục tăng trưởng mạnh trong thập kỷ tới và sau đó nữa

• Ví dụ như, năng lượng gió đang phát triển với tốc độ 30% mỗi năm, công suất lắp đặt trên toàn cầu là 282.482 (MW) đến cuối năm 2012.

Các nguồn năng lượng tái tạo tồn tại khắp nơi trên nhiều vùng địa lý, ngược lại với các nguồn năng lượng khác chỉ tồn tại ở một số quốc gia. Việc đưa vào sử dụng năng lượng tái tạo nhanh và hiệu quả có ý nghĩa quan trọng trong an ninh năng lượng, giảm thiểu biến đổi khí hậu, và có lợi ích về kinh tế

Các cuộc khảo sát ý kiến công cộng trên toàn cầu đưa ra sự ủng hộ rất mạnh việc phát triển và sử dụng những nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời và gió.

Trong khi nhiều dự án năng lượng tái tạo có quy mô lớn, các công nghệ năng lượng tái tạo cũng thích hợp với các vùng nông thôn và vùng sâu, vùng xa và các nước đang phát triển.

Tổng thư ký Liên Hợp Quốc Ban Ki-moon đã nói rằng năng lượng tái tạo có khả năng nâng những nước nghèo lên một tầm mới thịnh vượng hơn

 

Năng lượng không thể tái tạo là gì?

Năng lượng không thể tái tạo hay còn gọi là năng lượng truyền thống, được tạo ra từ các nhiên liệu hóa thạch như dầu, khí đốt và than đá. Các nguồn năng lượng không thể tái tạo chỉ có sẵn với một lượng nhất định và sẽ biến mất dần theo thời gian.

Các nguồn năng lượng không thể tái tạo thường phân bố không đồng đều ở mỗi khu vực trên toàn thế giới, sẽ có một số vùng rất dồi dào và cũng có những vùng bị khan hiếm

Tuy nhiên, ở mọi quốc gia trên thế giới đều có thể tiếp cận được với nắng và gió. Việc ưu tiên năng lượng tái tạo cũng có thể giúp một số quốc gia giảm đi sự phụ thuộc vào các nước phân phối giàu nhiên liệu hóa thạch.

Rất nhiều nguồn năng lượng không tái tạo có thể gây nguy hiểm cho môi trường và sức khỏ của con người.

• Ví dụ, việc khoan dầu có thể đòi hỏi phải phá rừng, các công nghệ kết hợp thủy lực cắt phá có thể gây ra động đất và ô nhiễm nước và các nhà máy điện than có thể làm ô nhiễm mùi hôi không khí

Tóm lại, tất cả các hoạt động này góp phần rất lớn vào sự nóng lên toàn cầu.

Lịch sử năng lượng tái tạo trên trái đất

Trước khi khai thác than vào giữa thế kỷ XIX, gần như tất cả các nguồn năng lượng con người sử dụng là năng lượng tái tạo. Hầu như không có một nghi ngờ việc sử dụng năng lượng tái tạo lâu đời nhất được biết đến, ở dạng sinh khối truyền thống nhiên liệu cháy, có từ 790.000 năm trước đây. Sử dụng sinh khối để đốt đã không trở nên phổ biến cho đến khi hàng trăm hàng ngàn năm sau đó, vào khoảng 200.000 đến 400.000 năm trước.

Có lẽ việc sử dụng nguồn năng lượng tái tạo lâu đời thứ hai là khai thác gió để chạy các tàu buồm. Việc này đã được thực hiện cách nay 7000 năm, của các tàu trên sông Nin.

Cho đến năm 1873, những mối quan tâm về cạn kiệt nguồn than đã thúc đẩy việc thí nghiệm sử dụng năng lượng mặt trời. Sự phát triển của các động cơ năng lượng mặt trời vẫn tiếp tục cho đến khi nổ ra chiến tranh thế giới lần thứ nhất

Tầm quan trọng của năng lượng mặt trời được công nhận trong bài báo khoa học Mỹ năm 1911: “trong tương lai xa các nguồn nhiên liệu tự nhiên sẽ cạn kiệt [năng lượng mặt trời] sẽ là phương tiện duy nhất đối với sự tồn tại của nhân loại”

Lý thuyết về đỉnh dầu được xuất bản năm 1956. Trong thập niên 1970, các nhà môi trường đã thúc đẩy phát triển các nguồn năng lượng tái tạo theo cả hai hướng là thay thế nguồn dầu đang dần cạn, cũng như thoát khỏi sự lệ thuộc vào dầu mỏ, và các tuốc bin gió phát điện đầu tiên ra đời.

Năng lượng mặt trời đã được sử dụng từ lâu để nung nóng và làm lạnh, nhưng các tấm pin mặt trời quá đắt để có thể xây dựng những cánh đồng pin năng lượng mặt trời mãi cho đến năm 1980

Các loại năng lượng tái tạo phổ biến

Dưới đây là một số nguồn năng lượng tái tạo đã được sử dụng và phổ biến trên toàn thế giới:

Năng lượng mặt trời

Năng lượng Mặt Trời thu được trên Trái Đất là năng lượng của dòng bức xạ điện từ xuất phát từ Mặt Trời đến Trái Đất. Chúng ta sẽ tiếp tục nhận được dòng năng lượng này cho đến khi phản ứng hạt nhân trên Mặt Trời hết nhiên liệu, vào khoảng 5 tỷ năm nữa.

Có thể trực tiếp thu lấy năng lượng này thông qua hiệu ứng quang điện, chuyển năng lượng các photon của Mặt Trời thành điện năng, như trong pin Mặt Trời

Năng lượng của các photon cũng có thể được hấp thụ để làm nóng các vật thể, tức là chuyển thành nhiệt năng, sử dụng cho bình đun nước Mặt Trời, hoặc làm sôi nước trong các máy nhiệt điện của tháp Mặt Trời, hoặc vận động các hệ thống nhiệt như máy điều hòa Mặt Trời.

Năng lượng của các photon có thể được hấp thụ và chuyển hóa thành năng lượng trong các liên kết hóa học của các phản ứng quang hóa.

Một phản ứng quang hóa tự nhiên là quá trình quang hợp. Quá trình này được cho là đã từng dự trữ năng lượng Mặt Trời vào các nguồn nhiên liệu hóa thạch không tái sinh mà các nền công nghiệp của thế kỷ XIX đến XXI đã và đang tận dụng.

Nó cũng là quá trình cung cấp năng lượng cho mọi hoạt động sinh học tự nhiên, cho sức kéo gia súc và củi đốt, những nguồn năng lượng sinh học tái tạo truyền thống. Trong tương lai, quá trình này có thể giúp tạo ra nguồn năng lượng tái tạo ở nhiên liệu sinh học, như các nhiên liệu lỏng (diesel sinh học, nhiên liệu từ dầu thực vật), khí (khí đốt sinh học) hay rắn.

Năng lượng Mặt Trời cũng được hấp thụ bởi thủy quyển Trái Đất và khí quyển Trái Đất để sinh ra các hiện tượng khí tượng học chứa các dạng dự trữ năng lượng có thể khai thác được.

Trái Đất, trong mô hình năng lượng này, gần giống bình đun nước của những động cơ nhiệt đầu tiên, chuyển hóa nhiệt năng hấp thụ từ photon của Mặt Trời, thành động năng của các dòng chảy của nước, hơi nước và không khí, và thay đổi tính chất hóa học và vật lý của các dòng chảy này.

Thế năng của nước mưa có thể được dự trữ tại các đập nước và chạy máy phát điện của các công trình thủy điện. Một dạng tận dụng năng lượng dòng chảy sông suối có trước khi thủy điện ra đời là cối xay nước. Dòng chảy của biển cũng có thể làm chuyển động máy phát của nhà máy điện dùng dòng chảy của biển.

Dòng chảy của không khí, hay gió, có thể sinh ra điện khi làm quay tuốc bin gió. Trước khi máy phát điện dùng năng lượng gió ra đời, cối xay gió đã được ứng dụng để xay ngũ cốc. Năng lượng gió cũng gây ra chuyển động sóng trên mặt biển. Chuyển động này có thể được tận dụng trong các nhà máy điện dùng sóng biển.

Đại dương trên Trái Đất có nhiệt dung riêng lớn hơn không khí và do đó thay đổi nhiệt độ chậm hơn không khí khi hấp thụ cùng nhiệt lượng của Mặt Trời. Đại dương nóng hơn không khí vào ban đêm và lạnh hơn không khí vào ban ngày. Sự chênh lệch nhiệt độ này có thể được khai thác để chạy các động cơ nhiệt trong các nhà máy điện dùng nhiệt lượng của biển.

Khi nhiệt năng hấp thụ từ photon của Mặt Trời làm bốc hơi nước biển, một phần năng lượng đó đã được dự trữ trong việc tách muối ra khỏi nước mặn của biển. Nhà máy điện dùng phản ứng nước ngọt – nước mặn thu lại phần năng lượng này khi đưa nước ngọt của dòng sông trở về biển.

Xem thêm các mẫu sản phẩm đèn năng lượng mặt trời chúng tôi phân phối tại: https://thietbidiengoldsun.com.vn/danh-muc/den-nang-luong-mat-troi/

Năng lượng địa nhiệt

Năng lượng địa nhiệt là năng lượng được tách ra từ nhiệt trong lòng 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

Năng lượng địa nhiệt đã được sử dụng để nung và tắm kể từ thời La Mã cổ đại, nhưng ngày nay nó được dùng để phát điện. Có khoảng 10 GW công suất điện địa nhiệt được lắp đặt trên thế giới đến năm 2007, cung cấp 0,3% nhu cầu điện toàn cầu.

Thêm vào đó, 28 GW công suất nhiệt địa nhiệt trực tiếp được lắp đặt phục vụ cho sưởi, spa, các quá trình công nghiệp, lọc nước biển và nông nghiệp ở một số khu vực.

Khai thác năng lượng địa nhiệt có hiệu quả về kinh tế, có khả năng thực hiện và thân thiện với môi trường, nhưng trước đây bị giới hạn về mặt địa lý đối với các khu vực gần các ranh giới kiến tạo mảng

Các tiến bộ khoa học kỹ thuật gần đây đã từng bước mở rộng phạm vi và quy mô của các tài nguyên tiềm năng này, đặc biệt là các ứng dụng trực tiếp như dùng để sưởi trong các hộ gia đình

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.

Năng lượng thủy triều

Trường hấp dẫn không đều trên bề mặt Trái Đất gây ra bởi Mặt Trăng, cộng với trường lực quán tính ly tâm không đều tạo nên bề mặt hình elipsoit của thủy quyển Trái Đất (và ở mức độ yếu hơn, của khí quyển Trái Đất và thạch quyển Trái Đất)

Hình elipsoit này cố định so với đường nối Mặt Trăng và Trái Đất, trong khi Trái Đất tự quay quanh nó, dẫn đến mực nước biển trên một điểm của bề mặt Trái Đất dâng lên hạ xuống trong ngày, tạo ra hiện tượng thủy triều.

Sự nâng hạ của nước biển có thể làm chuyển động các máy phát điện trong các nhà máy điện thủy triều.

Về lâu dài, hiện tượng thủy triều sẽ giảm dần mức độ, do tiêu thụ dần động năng tự quay của Trái Đất, cho đến lúc Trái Đất luôn hướng một mặt về phía Mặt Trăng. Thời gian kéo dài của hiện tượng thủy triều cũng nhỏ hơn so với tuổi thọ của Mặt Trời.

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 thủy triều. Thủy điện là nguồn năng lượng tái tạo.

Thủy điện chiếm 20% lượng điện của thế giới. Na Uy sản xuất toàn bộ lượng điện của mình bằng sức nước, trong khi Iceland sản xuất tới 83% nhu cầu của họ (2004), Áo sản xuất 67% số điện quốc gia bằng sức nước (hơn 70% nhu cầu của họ). Canada là nước sản xuất điện từ năng lượng nước lớn nhất thế giới và lượng điện này chiếm hơn 70% tổng lượng sản xuất của họ.

Ngoài một số nước có nhiều tiềm năng thủy điện, năng lực nước cũng thường được dùng để đáp ứng cho giờ cao điểm bởi vì có thể tích trữ nó vào giờ thấp điểm (trên thực tế các hồ chứa thủy điện bằng bơm – pumped-storage hydroelectric reservoir – thỉnh thoảng được dùng để tích trữ điện được sản xuất bởi các nhà máy nhiệt điện để dành sử dụng vào giờ cao điểm).

Thủy điện không phải là một sự lựa chọn chủ chốt tại các nước phát triển bởi vì đa số các địa điểm chính tại các nước đó có tiềm năng khai thác thủy điện theo cách đó đã bị khai thác rồi hay không thể khai thác được vì các lý do khác như môi trường.

Năng lượng 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. Năng lượng gió được con người khai thác từ các tuốc bin gió.

Trong số 20 thị trường lớn nhất trên thế giới, chỉ riêng châu Âu đã có 13 nước với Đức là nước dẫn đầu về công suất của các nhà máy dùng năng lượng gió với khoảng cách xa so với các nước còn lại

Tại Đức, Đan Mạch và Tây Ban Nha việc phát triển năng lượng gió liên tục trong nhiều năm qua được nâng đỡ bằng quyết tâm chính trị. Nhờ vào đó mà một ngành công nghiệp mới đã phát triển tại 3 quốc gia này

Năm 2007 thế giới đã xây mới được khoảng 20073 MW điện, trong đó Mỹ với 5244 MW, Tây Ban Nha 3522MW, Trung Quốc 3449 MW, 1730 MW ở Ấn Độ và 1667 ở Đức, nâng công suất định mức của các nhà máy sản xuất điện từ gió lên 94.112 MW.

Sinh khối

Sinh khối là dạng vật liệu sinh học từ sự sống, hay gần đây là sinh vật sống, đa số là các cây trồng hay vật liệu có nguồn gốc từ thực vật

Được xem là nguồn năng lượng tái tạo, năng lượng sinh khối có thể dùng trực tiếp, gián tiếp một lần hay chuyển thành dạng năng lượng khác như nhiên liệu sinh học. Sinh khối có thể chuyển thành năng lượng theo ba cách: chuyển đổi nhiệt, chuyển đổi hóa học, và chuyển đổi sinh hóa.

Nhiên liệu sinh học

Nhiên liệu sinh học là loại nhiên liệu được hình thành từ các hợp chất có nguồn gốc động thực vật như nhiên liệu chế xuất từ chất béo của động thực vật (mỡ động vật, dầu dừa,…), ngũ cốc (lúa mỳ, ngô, đậu tương…), chất thải trong nông nghiệp (rơm rạ, phân,…), sản phẩm thải trong công nghiệp (mùn cưa, sản phẩm gỗ thải…),…

Trước kia, nhiên liệu sinh học hoàn toàn không được chú trọng. Hầu như đây chỉ là một loại nhiên liệu thay thế phụ, tận dụng ở quy mô nhỏ. Tuy nhiên, sau khi xuất hiện tình trạng khủng hoảng nhiên liệu ở quy mô toàn cầu cũng như ý thức bảo vệ môi trường lên cao, nhiên liệu sinh học bắt đầu được chú ý phát triển ở quy mô lớn hơn.

Đặc điểm của năng lượng tại tạo

Năng lượng tái tạo sẽ là xu hướng của tương lai của toàn bộ các quốc gia trên thế giới. Tuy nhiên dù là xu hướng của tương lai thì nguồn năng lượng lượng này cũng có một vài điểm hạn chế.

Vậy nguồn năng lượng tái tạo có những ưu điểm và nhược điểm bao gồm

Ưu điểm

Nó sẽ mang tới những ưu điểm như:

• Là nguồn năng lượng sạch hoàn toàn, thân thiện với thiên nhiên và hạn chế tối đa ô nhiễm đến môi trường.
• Là nguồn năng lượng hoàn toàn có thể tái tạo được.
• Năng lượng tái tạo cũng rất phong phú và đa dạng như gió, mặt trời, thủy triều,…
• Là nguồn năng lượng được sử dụng miễn phí.
• Năng lượng tái tạo có độ bền cao, chi phí bảo trì và bảo dưỡng thấp.
• Khi sử dụng sẽ giúp tiết kiệm điện năng cho hộ gia đình, doanh nghiệp, nhà máy,…

Nhược điểm

Tuy nhiên, năng lượng tái tạo cũng tồn tại nhiều nhược điểm như:

• Đầu tư ban đầu tốn kém do chi phí dành cho xây dựng hệ thống các trang thiết bị cao cấp và hiện đại.
• Có tính ổn định không cao do bắt nguồn từ thiên nhiên và phải chịu tác động từ các tác nhân làm ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động.
• Đòi hỏi công nghệ lắp đặt và sử dụng cao

Ứng dụng năng lượng tái tạo vào thực tế

Năng lượng sạch được ứng dụng ngày càng nhiều trong đời sống, trong những công việc đơn giản như:

• Sử dụng năng lượng điện mặt trời cho sinh hoạt gia đình, chạy các thiết bị tại gia, nấu nướng…
• Năng lượng điện mặt trời cho sản xuất công nghiệp. Các tấm pin năng lượng mặt trời được lắp trên mái nhà xưởng để cung cấp điện sản xuất, điện chiếu sáng…
• Năng lượng sạch được sử dụng trong các phương tiện xe máy, ô tô, máy bay thay thế cho nhiên liệu hóa thạch. Pin hydrogen, pin lithium tích điện để cung cấp điện năng cho xe di chuyển.

Thực trạng năng lượng tái tạo ở Việt Nam

Năng lượng tái tạo không gây ô nhiễm môi trường, giúp giảm thiểu hiệu ứng nhà kính. Vì vậy, theo Bộ Công thương, xét đến năm 2030 sẽ đặt mục tiêu và định hướng phát triển năng lượng tái tạo tại Việt Nam.

Đến nay, Việt Nam đã thực hiện thành công nhiều dự án năng lượng mặt trời ở các tỉnh phía Trung và phía Nam.

Hầu hết các dự án đều mang lại nhiều lợi ích như: giảm tiền điện hàng tháng, tạo công ăn việc làm cho một số lao động, tăng thêm giá trị sản xuất công nghiệp, tăng phần thuế VAT cho ngân sách của địa phương.

Ngoài năng lượng mặt trời, Việt Nam cũng có nhiều tiềm năng để phát triển năng lượng gió khi sở hữu đường bờ biển dài 3.200km và tốc độ gió ở Biển Đông hàng năm là 6m/s

Tuy nhiên, do tồn tại nhiều rào cản về pháp lý, kỹ thuật, kinh phí,… phát triển điện gió đang có những bước tiến khá chậm

Hệ thống điện gió tại Bà Rịa – Vũng Tàu

Trên đây là thông tin về năng lượng tái tạo là gì mà Goldsun đã tổng hợp. Hy vọng qua bài viết bạn đã hiểu rõ hơn về xu hướng nguồn năng lượng của tương lại nay

Ngoài ra, chúng tôi cũng có rất nhiều bài viết về lĩnh vực điện năng lượng mặt trời, hãy theo dõi các bài viết này nhé!