intTypePromotion=1

Bài giảng Năng lượng và Môi trường - ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên

Chia sẻ: Le Thanh Hai | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:103

0
222
lượt xem
31
download

Bài giảng Năng lượng và Môi trường - ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Năng lượng và Môi trường cung cấp cho người học các kiến thức: Năng lượng mặt trời, thủy năng, năng lượng gió và ứng dụng, các nguồn năng lượng khác,...Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Năng lượng và Môi trường - ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên

Bài giảng Năng lượng & Môi trường<br /> <br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN<br /> <br /> BÀI GIẢNG<br /> NĂNG LƯỢNG & MÔI TRƯỜNG<br /> <br /> HƯNG YÊN - 2012<br /> <br /> Khoa Công nghệ Hóa học & Môi trường 1<br /> <br /> Bài giảng Năng lượng & Môi trường<br /> <br /> CHƯƠNG I. TỔNG QUAN<br /> 1.1. Khái niệm<br /> Trong cách nói thông thường, năng lượng tái tạo được hiểu là những nguồn<br /> năng lượng hay những phương pháp khai thác năng lượng mà nếu đo bằng các<br /> chuẩn mực của con người thì là vô hạn. Vô hạn có hai nghĩa: Hoặc là năng lượng<br /> tồn tại nhiều đến mức mà không thể trở thành cạn kiệt vì sự sử dụng của con người<br /> (thí dụ như năng lượng Mặt Trời) hoặc là năng lượng tự tái tạo trong thời gian ngắn<br /> và liên tục (thí dụ như năng lượng sinh khối) trong các quy trình còn diễn tiến trong<br /> một thời gian dài trên Trái đất. Tóm lại, “NLTT là năng lượng thu được từ những<br /> nguồn liên tục được xem là vô hạn”.<br /> Theo ý nghĩa về vật lý, năng lượng không được tái tạo mà trước tiên là do<br /> Mặt Trời mang lại và được biến đổi thành các dạng năng lượng hay các vật mang<br /> năng lượng khác nhau. Tùy theo trường hợp mà năng lượng này được sử dụng ngay<br /> tức khắc hay được tạm thời dự trữ.<br /> Việc sử dụng khái niệm "tái tạo" theo cách nói thông thường là dùng để chỉ<br /> đến các chu kỳ tái tạo mà đối với con người là ngắn đi rất nhiều (thí dụ như khí sinh<br /> học so với năng lượng hóa thạch). Trong cảm giác về thời gian của con người thì<br /> Mặt Trời sẽ còn là một nguồn cung cấp năng lượng trong một thời gian gần như là<br /> vô tận. Mặt Trời cũng là nguồn cung cấp năng lượng liên tục cho nhiều quy trình<br /> diễn tiến trong bầu sinh quyển Trái Đất. Những quy trình này có thể cung cấp năng<br /> lượng cho con người và cũng mang lại những cái gọi là nguyên liệu tái tăng trưởng.<br /> Luồng gió thổi, dòng nước chảy và nhiệt lượng của Mặt Trời đã được con người sử<br /> dụng trong quá khứ.<br /> Ngược lại với việc sử dụng các quy trình này là việc khai thác các nguồn<br /> năng lượng như than đá hay dầu mỏ, những nguồn năng lượng mà ngày nay được<br /> tiêu dùng nhanh hơn là được tạo ra rất nhiều. Theo ý nghĩa của định nghĩa tồn tại<br /> "vô tận" thì phản ứng tổng hợp hạt nhân (phản ứng nhiệt hạch), khi có thể thực hiện<br /> trên bình diện kỹ thuật, và phản ứng phân rã hạt nhân (phản ứng phân hạch) với các<br /> lò phản ứng tái sinh (breeder reactor), khi năng lượng hao tốn lúc khai thác uranium<br /> hay thorium có thể được giữ ở mức thấp, đều là những nguồn năng lượng tái tạo mặc<br /> dù là thường thì chúng không được tính vào loại năng lượng này.<br /> 1.2. Tiềm năng, trữ lượng và môi trường<br /> 1.2.1. Các dạng năng lượng hóa thạch<br /> Dầu mỏ.<br /> <br /> Khoa Công nghệ Hóa học & Môi trường 2<br /> <br /> Bài giảng Năng lượng & Môi trường<br /> <br /> Dầu mỏ hay dầu thô là một chất lỏng sánh đặc màu nâu hoặc ngả lục. Dầu thô<br /> tồn tại trong các lớp đất đá tại một số nơi trong vỏ Trái đất. Dầu mỏ là một hỗn hợp<br /> hóa chất hữu cơ ở thể lỏng đậm đặc, phần lớn là những hợp chất của hydrocacbon<br /> thuộc gốc alkan, thành phần rất đa dạng. Hiện nay dầu mỏ chủ yếu dùng để sản xuất<br /> dầu hỏa, diezen và xăng nhiên liệu. Ngoài ra, dầu thô cũng là nguồn nguyên liệu chủ<br /> yếu để sản xuất ra các sản phẩm của ngành hóa dầu như dung môi, phân bón hóa<br /> học, nhựa, thuốc trừ sâu, nhựa đường... Khoảng 88% dầu thô dùng để sản xuất nhiên<br /> liệu, 12% còn lại dùng cho hóa dầu. Do dầu thô là nguồn năng lượng không tái tạo<br /> nên nhiều người lo ngại về khả năng cạn kiệt dầu trong một tương lai không xa.<br /> Tùy theo nguồn tính toán, trữ lượng dầu mỏ thế giới nằm trong khoảng từ<br /> 1.148 tỉ thùng (barrel) (theo BP Statistical Review 2004 đến 1.260 tỉ thùng (theo<br /> Oeldorado 2004 của ExxonMobil). Trữ lượng dầu mỏ tìm thấy và có khả năng khai<br /> thác mang lại hiệu quả kinh tế với kỹ thuật hiện tại đã tăng lên trong những năm gần<br /> đây và đạt mức cao nhất vào năm 2003. Người ta dự đoán rằng trữ lượng dầu mỏ sẽ<br /> đủ dùng cho 50 năm nữa. Năm 2003 trữ lượng dầu mỏ nhiều nhất là ở Ả Rập Saudi<br /> (262,7 tỉ thùng), Iran (130,7 tỉ thùng) và ở Iraq (115,0 tỉ thùng) kế đến là ở Các Tiểu<br /> Vương quốc Ả Rập Thống nhất, Kuwait và Venezuela. Nước khai thác dầu nhiều<br /> nhất thế giới trong năm 2003 là Ả Rập Saudi (496,8 triệu tấn), Nga (420 triệu tấn),<br /> Mỹ (349,4 triệu tấn), Mexico (187,8 triệu tấn) và Iran (181,7 triệu tấn). Việt Nam<br /> được xếp vào các nước xuất khẩu dầu mỏ từ năm 1991 khi sản lượng xuất được vài<br /> ba triệu tấn. Đến nay, sản lượng dầu khí khai thác và xuất khẩu hàng năm đạt vào<br /> khoảng 20 triệu tấn/năm.<br /> Việc sử dụng dầu mỏ đã và đang có những tác động xấu đến môi trường: dầu<br /> mỏ bị tràn ra biển gây ô nhiễm môi trường , ảnh hưởng đời sống sinh vật biển . Dầu<br /> mỏ đem đốt cũng gây ra ô nhiễm vì sinh ra nhiều khí như SO2 , CO2 . Xe cộ , máy<br /> móc ... chạy bằng xăng góp phần làm Trái Đất nóng lên .<br /> Than đá.<br /> Than đá là một loại nhiên liệu hóa thạch được hình thành ở các hệ sinh thái<br /> đầm lầy nơi xác thực vật được nước và bùn lưu giữ không bị ôxi hóa và phân hủy bở<br /> sinh vật (biodegradation). Thành phần chính của than đá là cacbon, ngoài ra còn có<br /> các nguyên tố khác như lưu huỳnh. Than đá, là sản phẩm của quá trình biến chất, là<br /> các lớp đá có màu đen hoặc đen nâu có thể đốt cháy được. Than đá là nguồn nhiên<br /> liệu sản xuất điện năng lớn nhất thế giới, cũng như là nguồn thải khí carbon dioxide<br /> lớn nhất, được xem là nguyên nhân hàng đầu gây nên hiện tượng nóng lên toàn cầu.<br /> Than đá được khai thác từ các mỏ than lộ thiên hoặc dưới lòng đất (hầm lò).<br /> Khoa Công nghệ Hóa học & Môi trường 3<br /> <br /> Bài giảng Năng lượng & Môi trường<br /> <br /> Than đá sử dụng nhiều trong sản xuất và đời sống. Trước đây, than dùng làm<br /> nhiên liệu cho máy hơi nước , đầu máy xe lửa . Sau đó , than làm nhiên liệu cho nhà<br /> máy nhiệt điện , ngành luyện kim . Gần đây than còn dùng cho ngành hóa học tạo ra<br /> các sản phẩm như dược phẩm , chất dẻo , sợi nhân tạo . Than chì dùng làm điện cực<br /> Than có tính chất hấp thụ các chất độc vì thế người ta gọi là than hấp thụ hoặc là<br /> than hoạt tính có khả năng giữ trên bề mặt các chất khí , chất hơi , chất tan trong<br /> dung dịch . Dùng nhiều trong việc máy lọc nước , làm trắng đường , mặt nạ phòng<br /> độc ....<br /> Trữ lượng than của cả thế giới vẫn còn cao so với các nguyên liệu năng lượng khác (<br /> dầu mỏ , khí đốt ... ) . Được khai thác nhiều nhất ở Bắc bán cầu , trong đó 4/5 thuộc<br /> các nước sau : Hoa Kì , Nga , Trung Quốc , Ấn Độ , Úc , Đức , Ba Lan , Canada ... ,<br /> sản lượng than khai thác là 5 tỉ tấn/năm<br /> Tại Việt Nam , có rất nhiều mỏ than tập trung nhiều nhất ở các tỉnh phía Bắc<br /> nhất là tỉnh Quảng Ninh , mỗi năm khai thác khoảng 15 đến 20 triệu tấn. Than được<br /> khai thác lộ thiên là chính còn lại là khai thác hầm lò<br /> Cũng như dầu mỏ, việc sử dụng than đá đã và đang tạo ra nhiều tác động có<br /> hại đến môi trường: việc khai thác than tạo ra khói bụi, nước thải xử lý chế biến than<br /> làm ảnh hưởng môi trường nước. Việc sử dụng các công nghệ khí hóa than cũng như<br /> sử dụng than làm nhiên liệu<br /> trường không khí.<br /> <br /> tạo ra nhiều khí CO, CO2, SO2,... ảnh hưởng đến môi<br /> <br /> 1.2.2. Các dạng năng lượng tái tạo.<br /> Năng lượng tái tạo có tiềm năng thay thế các nguồn năng lượng hóa thạch và<br /> năng lượng nguyên tử. Trên lý thuyết, chỉ với một hiệu suất chuyển đổi là 10% và<br /> trên một diện tích 700 x 700 km ở sa mạc Sahara thì đã có thể đáp ứng được nhu cầu<br /> năng lượng trên toàn thế giới bằng cách sử dụng năng lượng mặt trời.<br /> Trong các mô hình tính toán trên lý thuyết người ta cũng đã cố gắng chứng<br /> minh là với trình độ công nghệ ngày nay, mặc dầu là bị thất thoát công suất và nhu<br /> cầu năng lượng ngày một tăng, vẫn có thể đáp ứng được toàn bộ nhu cầu về năng<br /> lượng điện của châu Âu bằng các tuốc bin gió dọc theo bờ biển phía Tây châu Phi<br /> hay là bằng các tuốc bin gió được lắp đặt ngoài biển (off-shore). Sử dụng một cách<br /> triệt để các thiết bị cung cấp nhiệt từ năng lượng mặt trời cũng có thể đáp ứng nhu<br /> cầu nước nóng.<br /> Với điều kiện địa lý và khí hậu thuận lợi, Việt Nam là nước có nguồn NLTT<br /> khá lớn và đa dạng, phân luồng trên nhiều vùng sinh thái khác nhau, có thể khai thác<br /> Khoa Công nghệ Hóa học & Môi trường 4<br /> <br /> Bài giảng Năng lượng & Môi trường<br /> <br /> để đáp ứng một phần nhu cầu năng lượng, điện năng tại chỗ cho miền núi, hải đảo,<br /> nông thôn, thành thị cũng như nối lưới điện quốc gia.<br /> Việt Nam có thể phát triển mạnh nguồn NLTT, đó là thủy điện nhỏ, gió, mặt<br /> trời và sinh khối. Trong đó, thủy điện nhỏ có sức cạnh tranh so với các nguồn năng<br /> lượng khác, ước tính Việt Nam có khoảng 480 trạm thủy điện nhỏ với tổng công<br /> suất lắp đặt là 300MW, phục vụ hơn 1 triệu người tại 20 tỉnh.<br /> Các đề tài nghiên cứu đang được tiến hành cho thấy Việt Nam có thể phát<br /> triển mạnh nguồn năng lượng tái tạo, đó là thuỷ điện nhỏ, gió, mặt trời và sinh khối<br /> (biomass). Từ lâu, thuỷ điện nhỏ đã được sử dụng ở Việt Nam nhằm giải quyết nhu<br /> cầu năng lượng ở quy mô gia đình và cộng đồng nhỏ, chủ yếu là vùng trung du miền<br /> núi. Thuỷ điện nhỏ có sức cạnh tranh so với các nguồn năng lượng khác do điện từ<br /> đó có giá thành cạnh tranh, trung bình khoảng 4 cent (600 đồng)/KWh. Ước tính<br /> Việt Nam có khoảng 480 trạm thuỷ điện nhỏ với tổng công suất lắp đặt là 300MW,<br /> phục vụ hơn 1 triệu người tại 20 tỉnh. Trong số 113 trạm thuỷ điện nhỏ, công suất từ<br /> 100KW-10MW, chỉ còn 44 trạm đang hoạt động. Con số 300MW quả là quá nhỏ bé<br /> so với tiềm năng của thuỷ điện nhỏ ở Việt Nam là 2.000MW, tương đương với công<br /> suất của nhà máy thuỷ điện Hoà Bình.<br /> Còn về điện mặt trời, Việt Nam đã phát triển nguồn năng lượng này từ những<br /> năm 1960 song cho tới nay vẫn chưa được ứng dụng rộng rãi. Theo ý kiến của nhiều<br /> chuyên gia, nên phát động phong trào sử dụng loại hình năng lượng này ở thành phố<br /> nhằm tiết kiệm điện. Bức xạ nắng mặt trời sau khi đi qua tấm kính có thể đun nóng<br /> nước tới 80oC và nước được nối qua bình nóng lạnh để tắm rửa hoặc đun nấu. Với<br /> một bể 500 lít nước nóng/ngày, một hộ gia đình cần đầu tư 3 triệu đồng để mua thiết<br /> bị và 3 năm sẽ thu hồi được vốn.<br /> Một loại NLTT nữa là gió. Mặc dù Việt Nam không có nhiều tiềm năng gió<br /> như các nước châu Âu, song so với khu vực Đông Nam Á thì lại có tiềm năng lớn.<br /> Tuy nhiên tốc độ gió ở Việt Nam không cao, phân bố mật độ năng lượng vào<br /> khoảng 800 -1.400 kWh/m2/năm tại các hải đảo, 500-1.000 kWh/m2/năm tại vùng<br /> duyên hải và Tây Nguyên, các khu vực khác dưới 500kWh/m2/năm.<br /> Ngoài phong điện, tiềm năng sinh khối trong phát triển năng lượng bền vững<br /> ở Việt Nam cũng khá lớn. Nguồn sinh khối chủ yếu ở Việt Nam là trấu, bã mía, sắn,<br /> ngô, quả có dầu, gỗ, phân động vật, rác sinh học đô thị và phụ phẩm nông nghiệp.<br /> Trong đó, tiềm năng sinh khối từ mía, bã mía là 200-250MW, trong khi trấu có tiềm<br /> năng tối đa là 100MW. Hiện cả nước có khoảng 43 nhà máy mía đường, trong đó<br /> <br /> Khoa Công nghệ Hóa học & Môi trường 5<br /> <br />
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2