NĂNG LƯỢNG THAY THẾ Là Gì?

Send

Trong những năm gần đây, năng lượng thay thế là chủ đề được quan tâm và tranh luận dữ dội. Nhờ mối đe dọa của Biến đổi khí hậu và thực tế là nhiệt độ trung bình toàn cầu tiếp tục tăng sau mỗi năm, nỗ lực tìm kiếm các dạng năng lượng sẽ làm giảm sự phụ thuộc của con người vào nhiên liệu hóa thạch, than đá và các phương pháp gây ô nhiễm khác đã tăng lên một cách tự nhiên.

Mặc dù hầu hết các khái niệm về năng lượng thay thế không phải là mới, nhưng chỉ trong vài thập kỷ qua, vấn đề đã trở nên cấp bách. Và nhờ những cải tiến trong công nghệ và sản xuất, chi phí của hầu hết các dạng năng lượng thay thế đã giảm trong khi hiệu quả ngày càng tăng. Nhưng chỉ có năng lượng thay thế là gì, và khả năng nó trở thành chủ đạo là gì?

Định nghĩa:

Đương nhiên, có một số tranh luận về ý nghĩa của năng lượng thay thế và ý nghĩa của nó. Một mặt, thuật ngữ này có thể đề cập đến các dạng năng lượng không làm tăng dấu chân carbon của loài người. Về mặt này, nó có thể bao gồm những thứ như các cơ sở hạt nhân, thủy điện, và thậm chí cả những thứ như khí đốt tự nhiên và than sạch.

Mặt khác, thuật ngữ này cũng được sử dụng để chỉ những phương pháp hiện được coi là phương pháp năng lượng phi truyền thống - như năng lượng mặt trời, gió, địa nhiệt, sinh khối và các bổ sung gần đây. Kiểu phân loại này loại trừ các phương pháp như thủy điện, đã có từ hơn một thế kỷ và do đó khá phổ biến đối với các khu vực nhất định trên thế giới.

Một yếu tố khác là các nguồn năng lượng thay thế được coi là loại sạch, có nghĩa là chúng không tạo ra các chất ô nhiễm có hại. Như đã lưu ý, điều này có thể đề cập đến carbon dioxide nhưng cũng phát thải khác như carbon monoxide, sulfur dioxide, nitơ oxit và những thứ khác. Trong các thông số này, năng lượng hạt nhân không được coi là nguồn năng lượng thay thế vì nó tạo ra chất thải phóng xạ có độc tính cao và phải được lưu trữ.

Tuy nhiên, trong mọi trường hợp, thuật ngữ này được sử dụng để chỉ các dạng năng lượng sẽ thay thế nhiên liệu hóa thạch và than đá là hình thức sản xuất năng lượng chủ yếu trong những thập kỷ tới.

Các loại năng lượng thay thế:

Nói đúng ra, có nhiều loại năng lượng thay thế. Một lần nữa, các định nghĩa trở thành một điểm nhấn và thuật ngữ này đã được sử dụng trong quá khứ để chỉ bất kỳ phương pháp nào được coi là không chính thống tại thời điểm đó. Nhưng áp dụng rộng rãi thuật ngữ này có nghĩa là các lựa chọn thay thế cho nhiên liệu than và hóa thạch, nó có thể bao gồm bất kỳ hoặc tất cả những điều sau đây:

Thủy điện: Điều này đề cập đến năng lượng được tạo ra bởi các đập thủy điện, nơi nước rơi (tức là sông hoặc kênh) được truyền qua một thiết bị để quay tua-bin và tạo ra điện.

Điện hạt nhân: Năng lượng được tạo ra thông qua các phản ứng phân hạch chậm. Các thanh uranium hoặc các nguyên tố phóng xạ khác làm nóng nước để tạo ra hơi nước, từ đó quay các tuabin để tạo ra điện.

Năng lượng mặt trời: Năng lượng được khai thác trực tiếp từ Mặt trời, nơi các tế bào quang điện (thường bao gồm chất nền silicon và được sắp xếp thành các mảng lớn) chuyển đổi các tia Mặt trời trực tiếp thành năng lượng điện. Trong một số trường hợp, nhiệt do ánh nắng mặt trời tạo ra cũng được khai thác để sản xuất điện, được gọi là nhiệt điện mặt trời.

Năng lượng gió: Năng lượng được tạo ra bởi luồng không khí, nơi các tuabin gió lớn được quay bằng gió để tạo ra điện.

Năng lượng địa nhiệt: Năng lượng được tạo ra bởi nhiệt và hơi nước được tạo ra bởi hoạt động địa chất trong lớp vỏ Trái đất. Trong hầu hết các trường hợp, điều này bao gồm các đường ống được đặt trong lòng đất phía trên các khu vực hoạt động địa chất để dẫn hơi nước qua tua-bin, do đó tạo ra điện.

Điện thủy triều:Năng lượng được tạo ra bởi các mỏ thủy triều nằm xung quanh bờ biển. Ở đây, sự thay đổi hàng ngày của thủy triều khiến nước chảy qua lại qua các tuabin, tạo ra điện sau đó được chuyển đến các nhà máy điện dọc bờ biển.

Sinh khối: Điều này đề cập đến nhiên liệu có nguồn gốc từ thực vật và các nguồn sinh học - tức là ethanol, glucose, tảo, nấm, vi khuẩn - có thể thay thế xăng làm nguồn nhiên liệu.

Hydro: Năng lượng có nguồn gốc từ các quá trình liên quan đến khí hydro. Điều này có thể bao gồm các bộ chuyển đổi xúc tác, trong đó các phân tử nước bị phá vỡ và đoàn tụ bằng điện phân; pin nhiên liệu hydro, nơi khí được sử dụng để cung cấp năng lượng cho động cơ đốt trong hoặc đốt nóng và được sử dụng để quay tua-bin; hoặc phản ứng tổng hợp hạt nhân, nơi các nguyên tử của cầu chì hydro trong điều kiện được kiểm soát để giải phóng lượng năng lượng đáng kinh ngạc.

Năng lượng thay thế và tái tạo:

Trong nhiều trường hợp, các nguồn năng lượng thay thế cũng có thể tái tạo. Tuy nhiên, các điều khoản không hoàn toàn có thể thay thế cho nhau, do thực tế là nhiều dạng năng lượng thay thế phụ thuộc vào một nguồn tài nguyên hữu hạn. Ví dụ, năng lượng hạt nhân phụ thuộc vào uranium hoặc các nguyên tố nặng khác phải được khai thác.

Trong khi đó, năng lượng gió, mặt trời, thủy triều, địa nhiệt và thủy điện đều dựa vào các nguồn hoàn toàn có thể tái tạo. Các tia mặt trời là nguồn năng lượng dồi dào nhất trong tất cả, và, trong khi bị giới hạn bởi các patters thời tiết và ban ngày, là lâu năm - và do đó không thể cạn kiệt từ quan điểm của ngành. Gió cũng là một hằng số, nhờ vào vòng quay Trái đất và thay đổi áp suất trong bầu khí quyển của chúng ta.

Phát triển:

Hiện tại, năng lượng thay thế vẫn còn rất nhiều trong giai đoạn trứng nước. Tuy nhiên, bức tranh này đang thay đổi nhanh chóng, do sự kết hợp của áp lực chính trị, thảm họa sinh thái trên toàn thế giới (hạn hán, nạn đói, lũ lụt, hoạt động bão) và cải tiến công nghệ năng lượng tái tạo.

Ví dụ, vào năm 2015, nhu cầu năng lượng của thế giới vẫn chủ yếu được cung cấp cho các nguồn như than (41,3%) và khí đốt tự nhiên (21,7%). Thủy điện và năng lượng hạt nhân lần lượt chiếm 16,3% và 10,6%, trong khi năng lượng tái tạo của Hồi giáo (tức là năng lượng mặt trời, gió, sinh khối, v.v.) chỉ chiếm 5,7%.

Điều này thể hiện một sự thay đổi đáng kể từ năm 2013, khi mức tiêu thụ dầu, than và khí tự nhiên toàn cầu lần lượt là 31,1%, 28,9% và 21,4%. Năng lượng hạt nhân và thủy điện chiếm 4,8% và 2,45, trong khi các nguồn tái tạo chỉ chiếm 1,2%.

Ngoài ra, đã có sự gia tăng số lượng các thỏa thuận quốc tế liên quan đến việc hạn chế sử dụng nhiên liệu hóa thạch và phát triển các nguồn năng lượng thay thế. Chúng bao gồm Chỉ thị năng lượng tái tạo được ký bởi Liên minh châu Âu năm 2009, trong đó thiết lập các mục tiêu sử dụng năng lượng tái tạo cho tất cả các quốc gia thành viên cho năm 2020.

Về cơ bản, thỏa thuận tuyên bố rằng EU đáp ứng ít nhất 20% tổng nhu cầu năng lượng với năng lượng tái tạo vào năm 2020 và ít nhất 10% nhiên liệu vận chuyển của họ đến từ các nguồn tái tạo vào năm 2020. Vào tháng 11 năm 2016, Ủy ban châu Âu đã sửa đổi những điều này các mục tiêu, xác định rằng tối thiểu 27% nhu cầu năng lượng của EU đến từ năng lượng tái tạo vào năm 2030.

Năm 2015, Công ước khung của Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu (UNFCCC) đã họp tại Paris để đưa ra khuôn khổ giảm thiểu khí nhà kính và tài trợ cho năng lượng thay thế sẽ có hiệu lực vào năm 2020. Điều này dẫn đến Thỏa thuận Paris, đó là được thông qua vào ngày 12 tháng 12 năm 2015 và mở cho chữ ký vào ngày 22 tháng 4 (Ngày Trái đất), 2016, tại Trụ sở Liên Hợp Quốc ở New York.

Một số quốc gia và tiểu bang cũng đã được ghi nhận trước sự lãnh đạo của họ trong lĩnh vực phát triển năng lượng thay thế. Ví dụ, ở Đan Mạch, năng lượng gió cung cấp tới 140% nhu cầu điện của quốc gia, với phần dư thừa được cung cấp cho các nước láng giềng như Đức và Thụy Điển.

Iceland, nhờ vị trí của nó ở Bắc Đại Tây Dương và các núi lửa đang hoạt động, đã đạt được sự phụ thuộc 100% vào năng lượng tái tạo vào năm 2012 thông qua sự kết hợp giữa thủy điện và năng lượng địa nhiệt. Năm 2016, chính sách của Đức về việc loại bỏ sự phụ thuộc vào năng lượng hạt nhân và dầu mỏ dẫn đến việc nước này đạt được một cột mốc vào ngày 15 tháng 5 năm 2016 - nơi mà gần 100% nhu cầu về điện đến từ các nguồn tái tạo.

Tiểu bang California cũng đã có những bước tiến ấn tượng về sự phụ thuộc vào năng lượng tái tạo trong những năm gần đây. Trong năm 2009, 11,6% tổng số điện trong tiểu bang đến từ các nguồn tài nguyên tái tạo như gió, mặt trời, địa nhiệt, sinh khối và các công trình thủy điện nhỏ. Nhờ có nhiều chương trình khuyến khích chuyển sang các nguồn năng lượng tái tạo, sự phụ thuộc này đã tăng lên 25% vào năm 2015.

Dựa trên tỷ lệ áp dụng hiện tại, triển vọng dài hạn cho năng lượng thay thế là vô cùng tích cực. Theo báo cáo năm 2014 của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), năng lượng mặt trời quang điện và nhiệt điện mặt trời sẽ chiếm 27% nhu cầu toàn cầu vào năm 2050 - biến nó thành nguồn năng lượng lớn nhất. Tương tự, một báo cáo năm 2013 về năng lượng gió chỉ ra rằng vào năm 2050, gió có thể chiếm tới 18% nhu cầu toàn cầu.

Triển vọng năng lượng thế giới IEA 2016 cũng tuyên bố rằng vào năm 2040, khí đốt tự nhiên, gió và mặt trời sẽ làm lu mờ than và dầu là nguồn năng lượng chính. Và một số thậm chí còn đi xa để nói rằng - nhờ vào sự phát triển của công nghệ năng lượng mặt trời, gió và nhiệt hạch - nhiên liệu hóa thạch sẽ trở nên lỗi thời vào năm 2050.

Như với tất cả mọi thứ, việc áp dụng năng lượng thay thế đã dần dần. Nhưng nhờ có vấn đề ngày càng tăng của Biến đổi khí hậu và nhu cầu sử dụng điện ngày càng tăng trên toàn thế giới, tốc độ áp dụng các phương pháp sạch và thay thế đang được áp dụng đã trở nên theo cấp số nhân trong những năm gần đây. Đôi khi trong thế kỷ này, loài người có thể đạt đến điểm trở thành trung tính carbon, và không phải là một khoảnh khắc quá sớm!

Chúng tôi đã viết nhiều bài viết về năng lượng thay thế cho Tạp chí Vũ trụ. Ở đây, các loại năng lượng tái tạo khác nhau là gì?, Năng lượng mặt trời là gì?, Tua bin gió hoạt động như thế nào?, Thế giới có thể chạy bằng năng lượng mặt trời và năng lượng gió không?, Năng lượng địa nhiệt đến từ đâu? và Thỏa hiệp dẫn đến Thỏa thuận biến đổi khí hậu.

Nếu bạn thích thêm thông tin về Năng lượng thay thế, hãy xem Cây trồng năng lượng thay thế trong không gian. Và ở đây, một liên kết đến Công nghệ năng lượng thay thế để kiểm soát biến đổi khí hậu.

Chúng tôi cũng đã ghi lại một tập phim Thiên văn học đúc tất cả về hành tinh Trái đất. Nghe đây, Tập 51: Trái đất.

Nguồn: