Bài giảng Quản lý năng lượng: Chương 1 - năng lượng và môi trường có nội dung trình bày khái niệm năng lượng, tiêu thụ năng lượng và GDP, các vấn đề về môi trường, dự trữ năng lượng.
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Bài giảng Quản lý năng lượng: Chương 1
- NỘI DUNG
CHƯƠNG 1 NĂNG LƯỢNG VÀ
MÔI TRƯỜNG
1.1 Giới thiệu
1.2 Năng lượng là gì?
1.3 Tiêu thụ năng lượng và GDP
1.4 Các vấn đề về môi trường
1.5 Dự trữ năng lượng
- 1.1 Giới thiệu
Nhận thức về năng lượng:
- Năng lượng cần cho phát triển;
- Năng lượng có sẵn và rẻ là cần thiết để vận hành bất cứ
xã hội được gọi là công nghiệp tiên tiến;
- Năng lượng là nguồn tài nguyên hữu hạn;
- Một phần ba dân số thế giới có dư và tiêu thụ chủ yếu
năng lượng.Trong khi hai phần ba còn lạI sống ở các nước
không đảm bảo đủ năng lượng để phát triển kinh tế. Ví dụ
như nước Mỹ ,một nước tiêu thụ khoảng 26% năng lượng
thế giới trong khi dân số chỉ chiếm khoảng 4.4% dân số thế
giới;
- 1.1 Giới thiệu
- Sự thật là khi kinh tế của các nước đang phát
triển tăng trưởng thi nhu cầu về năng lượng của
họ cũng tăng theo.Điều này làm tăng áp lực lên
việc cung cấp ngày câng cạn kiệt nguồn nhiên
liệu hóa thạch, và cũng làm tăng hiệu ứng nhà
kính và ô nhiễm khí quyển nói chung.
-Vì mọi người hầu như quá tập trung vào tiêu thụ
năng lượng mà đôi khi quên mất là chính cung
cấp năng lượng mới là phạm vi lớn và quan trọng
của nền kinh tế thế giới. Chẳng hạn, công nghiệp
năng lượng ở ANH chỉ chiếm 5% GDP và sử
dụng 4% lực lượng sản xuất công nghiệp (tài liệu
1999), trong khi biến nó thành ngành công
nghiệp lớn nhất ở ANH.
- 1.1 Giới thiệu
- Về bản chất ,cung cấp năng lượng là một lĩnh vực đa
quốc gia.
+ Chẳng hạn, dầu thô được vận chuyển khắp thế giới ,chỉ
riêng năm 1999 hàng ngày có tổng cộng 41 048 thùng
được vận chuyển.
+ Tương tự, một số lượng lớn khí ga tự nhiên dược bơm đi
trên khoảng cách lớn đi qua nhiều lãnh thổ quốc gia và
điện đươc bán giữa các nước hàng ngày.
+ Với quy mô của công nghiệp cung cấp năng lượng, tính
chất đa quốc gia và tầm quan trọng của nó đối với nền
kinh tế thế giới, hiển nhiên là có nhiều bên có quyền lợi
nhờ thúc đẩy tiêu thụ năng lượng và điều dó đôi khi dẫn tới
xung đột giữa các bên vì lý do môi trường
- 1.2 Năng lượng là gì?
1.2.1 Khái niệm năng lượng
Tất cả chúng ta đều quen với thuật ngữ năng lượng,nhưng
thật đáng ngạc nhiên khi chỉ có một vài người hiểu đúng
hoàn toàn bản chất thực của nó.
Trong ngôn ngữ thường ngày, từ năng lượng được dùng
một cách rất tùy tiện như những từ như công, công suất,
nhiên liệu hay năng lượng thường được dùng hoán đổi cho
nhau và thường là dùng sai.
Xem video clip về Xây dựng đập
trên dòng Mê-Công
- 1.2 Năng lượng là gì?
- Một Jun ( J ) là công được thực hiện khi một lực 1 N tác
động vào một vật sao cho nó dịch chuyển 1 m theo hướng
của lực đó
- Một Newton (N ) là lực cần thiết để làm tăng hay giảm
vận tốc của 1kg của vật 1m /s cho mỗi giây. Số Newton
cần thiết để gia tăng tốc độ cho môt vật có thể được tính
bởi công thức :
F = m x a
- 1.2 Năng lượng là gì?
- Thế năng = m x g x h
Ở đây m là khối lượng của vật (kg); g
là gia tốc của trọng lực ( tức là 9.81 m/s2
); h là chiều cao mà vật được nâng lên (m )
- Khi một vật rơi xuống ,nó sẽ sở hữu
năng lượng do chuyển đông của nó, năng
lượng đó được định nghĩa là động năng.
Đông năng có thể được tính theo :
Động năng = 0.5 x m x v2
Ở đây v là vận tốc của vật ( m/s )
- 1.2 Năng lượng là gì?
1.2.2 Đơn vị năng lượng
KILOWATT---GIỜ (kwh )
Đơn vị Kilowat-giờ (kwh ) là đơn vị đặc biệt hữu ích của năng lượng, nó
thường được dùng trong ngành cung cấp điện và với phạm vi nhỏ hơn là trong
ngành cung cấp khí gas. Nó liên quan đến giá trị năng lượng tiêu thụ trong 1
giờ bằng cách vận hành một thiết bị có công suất 1 kw . Do vậy :
1 kwh = 3.6 x 106 jun
BRITISH THERMAL UNIT (Btu)
Đơn vị nhiệt Anh ( Btu ) là đơn vị thuộc hệ thống đo lường cũ của Anh. Cho
đến giờ nó vẫn được sử dụng rất nhiều và nhất là phổ biến ở Mỹ
1 Btu = 1.055 x 103 jun
THERME
Therme là đơn vị được tạo lập trong ngành cung cấp khí gas. Nó tương
đương với 100 000 Btu.
1 therme = 1.055 x 108 jun
- 1.2 Năng lượng là gì?
TẤN DẦU TƯƠNG ĐƯƠNG ( toe )
Tấn dầu tương đương (toe ) là một đon vị năng lượng được sử dụng
ttrong ngành dầu lửa .
1 toe = 4.5 x 1010 jun
THÙNG
Thùng là một đơn vị khác của năng lượng được dùng trong ngành
dầu lửa. Có 7.5 thùng trong 1 toe .
1 thùng = 6 x 109 jun
CALO
Trong ngành công nghiệp thực phẩm , calo là đon vị năng lượng
thông dụng nhất. Thực tế nó là lượng nhiệt năng cần thiết để đun 1
gram nước lên 1oC
1 calo = 4.2 x 103 jun
- 1.2 Năng lượng là gì?
1.2.3 Các định luật nhiệt học
ĐỊNH LUẬT 1 NHIỆT ĐỘNG HỌC
Định luật 1 của nhiệt động học, cũng được gọi là định luật bảo toàn
năng lượng. Phát biểu là : năng lượng trong một hệ thống không tự
nhiên sinh ra cũng không tự nhiên mất đi. Thực tế, năng lượng hoặc
chuyển đổi từ dạng này sang dạng khác, hoặc truyền từ hệ thống này
sang hệ thống khác
ĐỊNH LUẬT 2 NHIỆT ĐỘNG HỌC
Trong khi định luật 1 nhiệt động học đề cập tới số lượng năng lượng
trong hệ thống, nó lại không đề cập về hướng truyền đi của dòng
năng lượng. Định luật 2 liên quan đến hướng tự nhiên của quá trình
năng lượng . Chẳng hạn, theo định luật 2 của nhiệt động học , nhiệt
luôn luôn truyền chỉ từ vật nóng tới vật lạnh hơn. Theo một cách nói
khác, nó giải thích tại sao nhều quá trình tự nhiên lại xảy ra như thế.
ĐỊNH LUẬT 3 CỦA NHIỆT ĐỘNG HỌC
Định luật 3 của nhiệt động học đề cập đến độ không tuyệt đối ( tức là
-273 0C ).định luật này phát biểu một cách đơn giản là không thể
giảm nhiệt độ của bất cứ hệ thống nào tới độ không tuyệt đối
- 1.3 Tiêu thụ năng lượng và GDP
Thời kỳ và địa điểm Kiểu xã hội Các đặc điểm Mức tiêu thụ năng
lượng theo đầu người
hàng ngày (ước tính )
Rất sớm Hái lượm Hái lượm quả ,củ rau 2000kcal
dại (8.2 M J )
1000 000 BC Săn bắt –Hái lượm Hái lượm quả dại ,săn 4000 kCal
bắt, nấu thực phẩm ( 16.4 M J )
4000 BC Nông dân định cư Trồng trọt và chăn nuôi 12 000 kCal (49.2MJ )
Trung Đông
AD 1500 Nông nghiệp và công Xã hội nông nghiệp 21 000 kCal (88.2 MJ )
Châu Âu nghiệp quy mô nhỏ cùng công nghiệp riêng
lẻ sản xuất kim loại và
thủy tinh.v.v…
AD 1900 Công nghiệp hóa Công nghiệp quy mô 90 000 kCal
Châu Âu lớn (378 MJ )
Sản xuất hàng loạt
Các thành phố lớn
AD 1990 Công nghiệp tiên tiến Xã hội tiêu dùng 250 000 kCal
USA, Tây Âu , v.v ,chuyên chở hàng loạt, ( 1 GJ )
nhiều thiết bị tiêt kiệm
lao động
- 1.3 Tiêu thụ năng lượng và GDP
Từ bảng có thể thấy rằng mức tiêu thụ năng lượng tính theo
đầu người tăng dần (hầu như là theo hàm mũ ) khi các xã hội
tở nên tiên tiến và công nghiệp hóa hơn;
- 1.3 Tiêu thụ năng lượng và GDP
Những hình này minh họa quan hệ giữa tổng sản phẩm quốc gia tính
theo đầu người ( GNP ) ( Có quan hệ rất gần với GDP ) và mức tiêu
thụ năng lượng cho một vài nước nghèo hơn và giàu hơn tương ứng
của thế giới. Mặc dù mức tiêu thụ năng lượng chịu ảnh hưởng của
các yếu tố như là: mật độ dân số , thời tiết và địa điểm. Cũng có thể
thấy được từ các hình trên là đối với phần lớn các quốc gia nhất là
với các nước đang phát triển, vẫn có mối liên hệ mạnh mẽ giữa GNP
và mức tiêu thụ năng lượng. Nói chung ,ở hầu hết các xã hội mức
tiêu thụ năng lượng và tăng trưởng kinh tế có xu thế phát triển song
song với nhau
- 1.3 Tiêu thụ năng lượng và GDP
Tỷ số giữa năng lượng sử dụng vầ GDP (E/GDP) được biết như
là cường độ năng lượng của nền kinh tế . Nó là thước đo đầu ra
của nền kinh tế so với đầu vào năng lượng của nó, thực tế ,nó là
thước đo hiệu quả năng lượng được sử dụng. Các quốc gia sản
xuất, với hạ tầng khá là nghèo nàn hoặc lạc hậu cho thấy cường
độ năng lượng rất cao,trong khi đó với hiệu quả năng lượng cao
hơn thì các nước “ hậu công nghiệp hóa “ lại có mật độ thấp hơn
nhiều.
Trong khi cường độ năng lượng chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của
giá năng lượng, nó cũng bị tác động của các yếu tố gián tiếp
làm ảnh hưởng đến giá cả. Ví dụ ,các thay đổi trong công nghệ
và thay đổi trong cơ cấu thương mại thế giới có thể ảnh hưởng
đến cường độ năng lượng. Vị trí địa lý có ảnh hưởng mạnh mẽ;
Các nước phương bắc lạnh lẽo có xu thế thể hiện cường độ năng
lượng cao. Các yếu tố khác bao gồm cả những thay đổi trong thời
trang và sở thích. Chẳng hạn, nếu công việc chu kỳ trở nên phổ
biến với nhiều người, thì có thể là điều đó sẽ ảnh hưởng đến mật
độ năng lượng của nền kinh tế. Tóm lại có rất nhiều yếu tố ảnh
hưởng đến cường độ năng lượng.
- HÖ sè ®μn håi vμ c−êng ®é ®iÖn n¨ng
12000 1.6
1.4
10000
1.2
C−êng ®é(Kwh/$)
8000
1.0
GDP/ng−êi
6000 0.8
0.6
4000
0.4
2000 GDP/ng−êi-USD/ng−êi
0.2
C−êng ®é-kWh/$
0 0.0
2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030
Cường độ điện năng, GDP/người, Tiªu thô ®iÖn/ng−êi
2010 2015 2020 2025 2030
kWh/USD(2005) 1,36 1,39 1,28 1,07 0,87
USD/người 1170 2100 3400 5000 10000
kWh/người/năm 985 1720 2600 3800 5400
- c−êng ®é ®iÖn n¨ng – so s¸nh quèc tÕ
1.20
1.00
kW h /USD (g i¸ 1995)
0.80
0.60
0.40
Korea, Rep. China
0.20 Thailand Vietnam
Malaysia Philippines
India
0.00
90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05
19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 20 20 20 20 20 20
Nguån: IMF 2007
- 1.4 Các vấn đề về môi trường
Quan tâm đến môi trường, đặc biệt đối với mối đe dọa
cảm nhận được của sự ấm lên toàn cầu, là ảnh hưởng tới
việc định hình chính sách năng lượng của nhiều nước, nên
thảo luận vấn đề này ở mức độ chi tiết nào đó là cần thiết.
Mặc dầu có nhiều cuộc tranh cãi khoa học về tính chất
đúng đắn và phạm vi của mối đe dọa kép là sự ấm lên
toàn cầu và cạn kiệt tầng ôzon. Đó là mối đe dọa đã được
cảm nhận về thay đổi khí hậu trên bất kỳ vấn đề nào
khác, đang thay đổi thái độ đối với tiêu thụ năng lượng..
Các khái niệm như là ấm lên toàn cầu và cạn kiệt tầng
ôzon đôi khi bị lẫn lộn và được dùng thay thế cho nhau.
- 1.4 Các vấn đề về môi trường
1.4.1 Ấm lên toàn cầu
- Có bằng chứng khoa học ngày càng tăng là hiệu ứng nhà kính
gây ra bởi hoạt động của con người đang có tác động tới khí hậu
trái đất. Bằng chứng đề nghị chấp nhận rằng khí hậu trái dất
đã nóng lên hầu như 0.70C từ cuối thế kỷ 19
- 1.4 Các vấn đề về môi trường
-Hiệu ứng nhà kính là một hiện tượng tự nhiên cần thiết đẻ giữ “
ấm “ cho hành tinh.Nó được gây ra bởi lớp khí ở tầng khí quyển
cao hơn ngăn chặn các bức xạ hồng ngoại sóng dài phát ra từ
bề mặt trái đất. Khí quyển của trái đất cho phép các bức xạ mặt
trời sóng ngắn đi qua một cách khá tự do.Tuy nhiên, bức xạ
sóng dài được tạo nên bởi sự tăng nhiệt bề mặt trái đất bị hấp
thụ từng phần và rồi được phản xạ xuống nhờ khí nhà kính
trong khí quyển. Bằng cách này, một cân bằng năng lượng đảm
bảo làm cho trái đất nóng lên hơn. Không có hiệu ứng nhà kính,
người ta dự tính rằng bề mặt tái đất có thể là lạnh hơn khoảng
330C và hầu như không thể cư trú được
-Mặc dù hiệu ứng nhà kính là cần thiết cho sự tồn tại của con
người, nếu mức độ khí nhà kính cao hơn mức tự nhiên của
chúng thì hậu quả nóng lên thêm có thể đe dọa tính bền vững
của toàn bộ hành tinh.
- 1.4 Các vấn đề về môi trường
- Các khí nhà kính chủ yếu xuất hiện một cách tự nhiên
trong khí quyển trái đất là hơi nước và CO2 . Trong đó hơi nước
có hoạt động nhà kính lớn nhất.Trong khi nồng độ CO2 chịu
ảnh hưởng mạnh mẽ bởi các hoạt động của con người,hơi nước
trong khí quyển hầu như được xác định hoàn toàn bởi các điều
kiện khí hậu và các hoạt động không phải do con người.
- Các hoạt động của con người chịu trách nhiệm vè việc sản sinh
ra một số khí nhà kính mạnh khác, bao gồm mê tan, nito ôxít
,Clo-fluorua-carbons (CFCs ) và hydro- clo-fluorua-carbons (
HCFCs).
- Ví dụ, nồng độ CO2 đã tăng từ 280 ppm ở giữa thế kỷ 18, tới
xấp xỉ 353ppm năm 1990: tăng khoảng 26%, dẫn tới tốc độ tăng
khoảng 0.5 % một năm. Thực vậy, ban liên chính phủ về thay
đổi khí hậu ( IPCC ) dã dự báo rằng việc tăng gấp đôi CO2 khí
quyển sẽ xảy ra vào năm 2050, dẫn tới việc nhiệt độ trung bình
toàn cầu sẽ tăng trong khoảng từ 1.5 0 C đến 4.50 C
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
