Bài giảng Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả - Trường CĐ Cộng đồng Lào Cai

Chia sẻ: Khánh Thành | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:66

Thêm vào BST

Báo xấu

31
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả gồm có 3 chương, cung cấp cho người học những kiến thức như: Tầm quan trọng của năng lượng đối với yêu cầu phát triển kinh tế xã hội. Các chính sách sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả. Các giải pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả và ứng phó với biến đổi khí hậu

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả - Trường CĐ Cộng đồng Lào Cai

LỜI NÓI ĐẦU Năng lượng đóng vai trò quan trọng trong tăng trưởng kinh tế và bảo vệ môi trường. Đây là đầu vào quan trọng của rất nhiều ngành sản xuất và là một trong những mặt hàng tiêu dùng thiết yếu của hộ gia đình. Ngày nay, việc khai thác, sử dụng hợp lý các nguồn năng lượng đang trở thành một vấn đề cấp bách mang tính toàn cầu. Sở dĩ như vậy là do nhân loại đang đứng trước hàng loạt nguy cơ mà nguyên nhân của nó chính là vấn đề khai thác, sử dụng năng lượng: những nguồn năng lượng truyền thống (năng lượng hoá thạch) đang ngày một cạn kiệt, nạn ô nhiễm môi trường và sự nóng lên của khí hậu trái đất, hiện tượng biến đổi khí hậu do chất thải trong quá trình sử dụng năng lượng hoặc các sự cố từ các lò hạt nhân… làm đe đọa sự sống trên Trái Đất. Việc khai thác và sử dụng năng lượng không tiết kiệm và hiệu quả của con người là một trong những các nguyên nhân chính gây nên sự cạn kiệt của các nguồn tài nguyên năng lượng và huỷ hoại môi trường sinh thái. Do vậy, cần phải giáo dục cho mọi người biết và hiểu về năng lượng, tầm quan trọng của việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong sự phát triển bền vững. Tập bài giảng SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ được biên soạn để làm tài liệu chính thức dùng cho học sinh trường Cao đẳng Cộng đồng Lào Cai dựa trên cơ sở Luật Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả (đã được kỳ họp thứ 7, Quốc hội khóa XII thông qua ngày 17/06/2010). Ngoài ra, tập bài giảng còn tham khảo các tài liệu của các tác giả khác về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả và tác động của khai thác sử dụng năng lượng đến vấn đề biến đổi khí hậu. Xin phép các tác giả - những người đã biên soạn các cuốn sách mà tôi dùng làm tài liệu tham khảo cho phép tôi sử dụng trong công tác giảng dạy và tài liệu tham khảo. Tuy đã cố gắng nhưng chắc chắn không tránh khỏi một số thiếu sót, rất mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp của quý thầy cô giáo và các học sinh để Tập bài giảng ngày càng được hoàn thiện hơn TÁC GIẢ 3
Chương 1. TẦM QUAN TRỌNG CỦA NĂNG LƯỢNG ĐỐI VỚI YÊU CẦU PHÁT TRIỂN KINH TẾ XÃ HỘI 1.1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1.1. Khái niệm năng lượng Có nhiều khái niệm khác nhau về năng lượng: Năng lượng là dạng vật chất có khả năng sinh công bao gồm nguồn năng lượng sơ cấp: than, dầu, khí đốt và nguồn năng lượng thứ cấp là nhiệt năng, điện năng được sinh ra thông qua quá trình chuyển hoá năng lượng. Năng lượng là thước đo lượng chuyển động của vật chất dưới mọi hình thức của chuyển động. Chuyển động của vật chất là vĩnh cửu, không hề biến mất mà cũng không tự nhiên sinh ra mà chỉ có thể chuyển từ dạng chuyển động này sang dạng chuyển động khác. Vì vậy, năng lượng trong toàn vũ trụ là một đại lượng bảo toàn (Định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng). Theo Bộ Tài nguyên và Môi trường - Tổng cục Môi trường: năng lượng là một dạng tài nguyên vật chất xuất phát từ hai nguồn chủ yếu: năng lượng mặt trời và năng lượng lòng đất. Năng lượng mặt trời tạo tồn tại ở các dạng chính: bức xạ mặt trời, năng lượng sinh học (sinh khối động thực vật), năng lượng chuyển động của khí quyển và thuỷ quyển (gió, sóng, các dòng hải lưu, thuỷ triều, dòng chảy sông...), năng lượng hoá thạch (than, dầu, khí đốt, đá dầu). Năng lượng lòng đất gồm nhiệt lòng đất biểu hiện ở các các nguồn địa nhiệt, núi lửa và năng lượng phóng xạ tập trung ở các nguyên tố như Urani, Thori, Poloni,... Theo Luật Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả số: 50/2010/QH12 đã được Quốc hội nước Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam khoá XII, kỳ họp thứ 7 thông qua ngày 17 tháng 6 năm 2010: Năng lượng bao gồm nhiên liệu, điện năng, nhiệt năng thu được trực tiếp hoặc thông qua chế biến từ các nguồn tài nguyên năng lượng không tái tạo và tái tạo. Năng lượng xanh là loại năng lượng mà khi được sản xuất, nó có ít tác động tiêu cực đến môi trường hơn so với năng lượng hóa thạch. Những loại năng lượng xanh mà ngày nay người ta thường đề cập đến là: năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng sóng và năng lượng địa nhiệt. Ngoài ra còn rất nhiều loại năng lượng được cho là “xanh”, thậm chí cả năng lượng hạt nhân vì trong trạng thái hoạt động (an toàn), nó sản sinh ra lượng chất thải thấp hơn nhiều lần so với việc sử dụng than đá hoặc dầu. Mục tiêu của việc sản xuất năng lượng xanh là để tạo ra năng lượng nhưng không gây hại cho môi trường. Mỗi hình thức chế tạo năng lượng đều ít nhiều gây ảnh hưởng đến môi trường, nhưng, trong số đó năng lượng tái tạo là đối tượng gây ra ít tác động hơn cả. Hầu hết những người theo trường phái ủng hộ năng lượng tái tạo đều cho rằng nhân loại càng sử dụng năng lượng xanh nhiều bao nhiêu thì hành của chúng ta “sống” lâu hơn bấy nhiêu. Một lợi ích khác cần phải đề cập là năng lượng xanh không cần phải “nhập khẩu”. Chẳng hạn, một địa phương có thể tự sản xuất ra điện bằng cách lắp đặt các tấm pin mặt trời để hấp thụ năng lượng, từ đó tạo ra điện năng. Nếu sử dụng đúng cách, năng lượng dư thừa sẽ có thể được giữ tại bộ lưu trữ để dùng sau, hoặc, được truyền tải lên mạng lưới điện địa phương để cung cấp cho những nơi khác. 4
Một số khái niệm cần lưu ý trong luật sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả (2010): Tài nguyên năng lượng không tái tạo gồm than đá, khí than, dầu mỏ, khí thiên nhiên, quặng urani và các tài nguyên năng lượng khác không có khả năng tái tạo. Tài nguyên năng lượng tái tạo gồm sức nước, sức gió, ánh sáng mặt trời, địa nhiệt, nhiên liệu sinh học và các tài nguyên năng lượng khác có khả năng tái tạo. Nhiên liệu là các dạng vật chất được sử dụng trực tiếp hoặc qua chế biến để làm chất đốt. Kiểm toán năng lượng là hoạt động đo lường, phân tích, tính toán, đánh giá để xác định mức tiêu thụ năng lượng, tiềm năng tiết kiệm năng lượng và đề xuất giải pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả đối với cơ sở sử dụng năng lượng. Nhãn năng lượng là nhãn cung cấp thông tin về loại năng lượng sử dụng, mức tiêu thụ năng lượng, hiệu suất năng lượng và các thông tin khác giúp người tiêu dùng nhận biết và lựa chọn phương tiện, thiết bị tiết kiệm năng lượng. Dán nhãn năng lượng là việc dán, gắn, in, khắc nhãn năng lượng lên sản phẩm, bao bì. Hiệu suất năng lượng là chỉ số biểu thị khả năng của phương tiện, thiết bị chuyển hoá năng lượng sử dụng thành năng lượng hữu ích. Mức hiệu suất năng lượng tối thiểu là mức hiệu suất năng lượng thấp nhất do cơ quan nhà nước có thẩm quyền quy định đối với phương tiện, thiết bị sử dụng năng lượng mà dưới mức đó, thiết bị sẽ chịu sự quản lý đặc biệt. Sản phẩm tiết kiệm năng lượng là phương tiện, thiết bị có hiệu suất năng lượng cao, vật liệu có tính cách nhiệt tốt phù hợp với tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật do cơ quan nhà nước có thẩm quyền quy định. 1.1.2. Khái niệm sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả Sử dụng năng lượng tiết kiệm là sử dụng hợp lí, giảm hao phí năng lượng trong quá trình sử dụng. Sử dụng năng lượng hiệu quả là đảm bảo thực hiện được các hoạt động cần thiết với mức tiêu phí năng lượng thấp nhất. Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả là sử dụng năng lượng một cách hợp lí, nhằm giảm mức tiêu thụ năng lượng, giảm chi phí năng lượng cho hoạt động của các phương tiện, thiết bị mà vẫn đảm bảo nhu cầu năng lượng cần thiết cho các quá trình sản xuất, dịch vụ và sinh hoạt. Giáo dục sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả là một quá trình hình thành, phát triển ở người học sự hiểu biết, kĩ năng, giá trị và quan tâm tới những vấn đề về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, tạo điều kiện cho người học tham gia vào phát triển xã hội bền vững về sinh thái. Giáo dục nhằm giúp cho mỗi cá nhân và cộng đồng có sự hiểu biết về năng lượng cùng với các vấn đề của nó; những khái niệm cơ bản về năng lượng và sử dụng tiết kiệm, hiệu quả; những tình cảm, mối quan tâm trong việc cải thiện và sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả; những kĩ năng giải quyết cũng như thuyết phục các thành viên cùng tham gia; tinh thần trách nhiệm trước những vấn đề năng lượng và có những hành động thích hợp giải quyết vấn đề. Mục đích của giáo dục sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả: làm cho các cá nhân và cộng đồng hiểu được tầm quan trọng của năng lượng và của việc sử dụng tiết kiệm, hiệu quả nguồn năng lượng; đem lại cho người học kiến thức, nhận thức về giá trị, thái độ và kĩ năng thực hành để người học tham gia một cách có trách nhiệm và hiệu quả trong phòng ngừa và giải quyết các vấn đề năng lượng. 5
1.2. PHÂN LOẠI NĂNG LƯỢNG, VAI TRÒ CỦA NĂNG LƯỢNG TRONG SẢN XUẤT VÀ ĐỜI SỐNG 1.2.1. Phân loại năng lượng Về cơ bản, năng lượng được chia thành hai loại, năng lượng không tái tạo (chuyển hóa toàn phần) và năng lượng tái tạo, dựa trên đặc tính của nguồn nhiên liệu sinh ra nó. Năng lượng không tái tạo: - Năng lượng hóa thạch. - Năng lượng hạt nhân Năng lượng tái tạo: - Năng lượng mặt trời - Năng lượng gió - Năng lượng thủy triều - Năng lượng thủy điện - Năng lượng địa nhiệt - Năng lượng sinh khối 1.2.1.1 Năng lượng không tái tạo (chuyển hóa toàn phần) a. Năng lượng hóa thạch Năng lượng hóa thạch là các loại nhiên liệu chứa hàm lượng cacbon và hydrocacbon cao. Đây là tài nguyên không tái tạo bởi vì trái đất mất hàng triệu năm để tạo ra chúng và lượng tiêu thụ đang diễn ra nhanh hơn tốc độ được tạo thành. Sản lượng và tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch làm tăng các mối quan tâm về môi trường. Thế giới đang hướng tới sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo là một trong những cách giúp giải quyết vấn đề tăng nhu cầu năng lượng. Việt Nam là một trong những nước được tạo hóa ưu đãi về nguồn năng lượng hóa thạch (than, dầu khí). Theo Tập đoàn công nghiệp than khoáng sản Việt Nam – VINACOMIN, trữ lượng than Việt Nam rất lớn: Quảng Ninh khoảng 10,5 tỷ tấn trong đó đã tìm kiếm thăm dò 3,5 tỉ tấn, chủ yếu là than antraxit. Đồng bằng sông Hồng dự báo tổng trữ lượng 210 tỉ tấn than Atbitum, các mỏ than ở các tỉnh khác khoảng 400 triệu tấn và riêng than bùn phân bố hầu hết ở 3 miền khoảng 7 tỉ m3, chủ yếu tập trung ở miền Nam, Việt Nam. Dầu khí là nguồn năng lượng quan trọng bậc nhất đang đóng góp 64% tổng năng lượng đang sử dụng toàn cầu, 36% năng lượng còn lại là gỗ, sức nước, sức gió, địa nhiệt, ánh sáng mặt trời, than đá, và nhiên liệu hạt nhân. Kết quả phân tích trữ lượng và tiềm năng dầu khí tính đến 31/12/2004 là 4.300 triệu tấn dầu quy đổi, đã phát hiện 1.208,89 triệu tấn dầu quy đổi chiếm 28% tổng tài nguyên dầu khí Việt Nam, trong đó tổng trữ lượng dầu khí có khả năng thương mại là 814,7 triệu tấn dầu qui đổi, chiếm 67% tổng tài nguyên dầu khí đã phát hiện. Ngành dầu khí đóng góp phần lớn ngoại tệ cho quốc gia với các sản phẩm phục vụ nền kinh tế là điện khí, xăng dầu, khí nén cao áp và năng lượng sạch. Trong giai đoạn vừa qua, Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam (PVN) đã cung cấp gần 35 tỷ m 3 khí khô cho sản xuất, 40% sản lượng điện của toàn quốc, 35 - 40% nhu cầu ure và cung cấp 70% nhu cầu khí hóa lỏng cho phát triển công nghiệp và tiêu dùng dân sinh. Sản lượng dầu khí khai thác hàng năm ở mức thấp, bình quân khoảng 24 triệu tấn. 5 tháng đầu năm 2012, PVN chỉ khai thác được 10,86 triệu tấn dầu khí. Trong khi đó, trữ lượng khai thác ở Việt Nam đang đứng thứ 4 về dầu mỏ và thứ 7 về khí đốt trong khu vực Châu Á Thái Bình Dương (Theo BP, 2010), đồng thời đứng thứ 25 và 30 trên thế giới. Chính vì vậy, Việt Nam có hệ số trữ lượng/sản xuất (R/P) rất cao, trong đó R/P dầu thô là 32,6 lần (đứng đầu khu vực Châu Á-TBD và thứ 10 thế giới) và R/P khí đốt là 66 lần (đứng đầu Châu Á - TBD và thứ 6 thế giới). Điều này cũng cho thấy tiềm năng phát triển của ngành trong tương lai còn rất lớn. 6
* Nguồn gốc Nhiên liệu hóa thạch được hình thành từ quá trình phân hủy kỵ khí của xác các sinh vật, bao gồm thực vật phù du và động vật phù du lắng đọng xuống đáy biển (hồ) với số lượng lớn trong các điều kiện thiếu oxy, cách đây hàng triệu năm. Trải qua thời gian địa chất, các hợp chất hữu cơ này trộn với bùn, và bị chôn vùi bên dưới các lớp trầm tích nặng. Trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao làm cho các vật chất hữu cơ bị biến đổi hóa học, đầu tiên là tạo ra kerogen ở dạng sáp. Chúng được tìm thấy trong các đá phiến sét dầu và sau đó khi bị nung ở nhiệt cao hơn sẽ tạo ra hydrocacbon lỏng và khí bởi quá trình phát sinh ngược. Còn thực vật đất liền có xu hướng tạo thành than. Một vài mỏ than được xác định là có niên đại vào kỷ Phấn trắng. Dầu và khí thiên nhiên có nguồn gốc từ các trầm tích biển giàu xác bã động thực vật cách đây khoảng 200 triệu năm. Các trầm tích hữu cơ ở điều kiện chôn vùi thiếu oxy, dưới nhiệt độ 50-250oC, áp suất ở độ sâu 2-7km theo thời gian tạo nên hỗn hợp hydrocacbon là dầu và khí (ở dãy nhiệt độ cao hơn và độ sâu sâu hơn dầu). Các mỏ dầu và khí thường thấy đi đôi với nhau. Do tỷ trọng nhỏ hơn đá, chúng có xu hướng di chuyển lên phía trên qua các lỗ rỗng của đá và tích tụ thành các vũng dưới những lớp đá không thấm. Tầng đá không thấm phía trên và tầng đá thấm bên dưới tạo nên bẫy dầu hoặc khí. Có nhiều dạng bẫy khác nhau trong tự nhiên. Một khi tầng đá phủ bị mũi khoan xuyên thủng thì dầu và khí đi theo lỗ khoan lên mặt đất để được chế biến và phân phối. * Sự quan trọng Nhiên liệu hóa thạch có vai trò rất quan trọng bởi vì chúng có thể được dùng làm chất đốt (bị oxi hóa thành dioxit cacbon và nước) để tạo ra năng lượng. Việc sử dụng than làm nhiên liệu đã diễn ra rất lâu trong lịch sử. Than được sử dụng để nấu chảy quặng kim loại. Khai thác dầu mỏ thương mại, phần lớn là sự thay thế cho dầu có nguồn gốc động vật (như dầu cá) để làm chất đốt cho các loại đèn dầu bắt đầu từ thế kỷ 19. Charles Goodyear giám đốc của BHP Billiton cho rằng nhiên liệu hóa thạch cung cấp 86% cho nhu cầu năng lượng của thế giới và điều này sẽ không thay đổi cho đến năm 2025, mặc dù nhu cầu phát triển năng lượng đến thời điểm đó tăng tới 50%. Tất cả nguồn năng lượng sẽ phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu hóa thạch và đây chính là một vấn đề lớn đang được các chuyên gia tìm cách giải quyết. Mặc dù khí carbon dioxide tạo nên 60% khí gas, nhưng than đá vẫn đáp ứng nhu cầu nhiều hơn vì nó rất dồi dào, tiết kiệm và dễ vận chuyển. Theo Hiệp hội than đá Thế giới WCA, 41 % lượng điện của thế giới được sản xuất từ than đá. Còn theo Tổ chức Năng lượng Quốc tế, nhu cầu tiêu thụ của toàn cầu đối với nguyên liệu này sẽ tăng thêm ít nhất là 17 % vào năm 2035. Trong báo cáo thường niên vừa được công bố ngày 12/11/2013 Tổ chức Năng lượng Thế giới dự báo nhu cầu than của nhân loại sẽ tăng thêm 17 % trong 20 năm nữa và đây sẽ là nguyên nhân khiến nhiệt độ của trái đất tăng thêm 3,6°C. Chỉ trong chưa đầy một thập niên nữa, than đá sẽ là nguồn nguyên liệu được sử dụng nhiều nhất, trước cả dầu hỏa và khí đốt. Dầu mỏ là một trong những nhiên liệu quan trọng nhất của xã hội hiện đại dùng để sản xuất điện và cũng là nhiên liệu của tất cả các phương tiện giao thông vận tải. Dầu mỏ còn là nguồn nguyên liệu tạo ra các sản phẩm phục vụ công nghiệp, nông nghiệp và tiêu dùng như sợi tổng hợp, chất dẻo, cao su nhân tạo, chất tẩy rửa, hương liệu, dung môi sơn... và nhiều sản phẩm khác. Vì thế dầu thường được ví là “vàng đen”. Vì tầm quan trọng kinh tế, dầu mỏ cũng là lý do cho những mâu thuẫn chính trị. Tổ chức các nước xuất khẩu dầu mỏ (OPEC) đã sử dụng dầu mỏ như vũ khí trong cuộc xung đột Trung Đông và tạo ra cuộc khủng hoảng 7
dầu mỏ vào năm 1973 và 1979. Thực tế, dầu lửa và khí đốt đã trở thành nguyên nhân chủ yếu của các bất đồng ở hầu hết các nơi trên thế giới. Do nhu cầu và sự phụ thuộc của thế giới vào dầu lửa và khí đốt ngày càng tăng, dầu lửa đồng nghĩa với sức mạnh của hầu hết các chính phủ. Khí thiên nhiên đã có thời kỳ bị đốt bỏ trên các giàn khoan dầu và được xem là sản phẩm không cần thiết của quá trình khai thác dầu mỏ, nhưng bây giờ được quan tâm rất nhiều và được xem là tài nguyên rất có giá trị do nó là một nguồn năng lượng hiệu quả và tương đối sạch. Khí thiên nhiên hầu như không chứa S. Hơn nữa, khi đốt nó thải ít CO 2 hơn xăng dầu hay than. Khí thiên nhiên đang được ứng dụng trên nhiều lĩnh vực năng lượng như đốt trong các hộ gia đình, các trạm phát điện thay thế than, khí nén làm nhiên liệu cho các phương tiện giao thông (xe tải, bus...). So với các xe chạy bằng xăng dầu, xe chạy bằng khí thiên nhiên giảm lượng phát thải đến 80-90% hydrocacbon, 90% CO, 90% các chất độc và hầu như không có muội khói. Nó còn kinh tế vì giá thành cũng chỉ tương đương xăng dầu. * Hạn chế Khai thác than lộ thiên gây ra vấn đề môi trường như: "xóa sổ" hoàn toàn thảm thực vật và lớp đất mặt, làm gia tăng xói mòn đất cũng như làm mất đi nơi trú ngụ của nhiều sinh vật. Hơn nữa, nước thoát ra từ những mỏ này chứa axit và các khoáng độc, gây ô nhiễm nước, ô nhiễm đất. Việc khai thác than dưới các hầm mỏ sâu trong lòng đất lại khá nguy hiểm, xác suất rủi ro cao. Ở Mĩ, trong suốt thế kỷ 20 đã có hơn 90.000 người thợ mỏ chết vì các tai nạn hầm mỏ, và thường các công nhân hầm mỏ đều có nguy cơ cao về bệnh ung thư và nám phổi. Hạn chế lớn nhất của việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch nói chung và than nói riêng là nó gây ra ô nhiễm không khí do sự phát thải CO 2, SO2, NOx... mỗi tấn than được khai thác để phục vụ cho nhu cầu điện lực thì lại tạo ra một tấn khí thải carbon. Tính trên một đơn vị nhiệt lượng phát ra thì đốt than thải ra nhiều chất ô nhiễm hơn các nhiên liệu hoá thạch khác (dầu, khí). Chính vì vậy, việc đốt than đã gián tiếp góp phần vào quá trình biến đổi khí hậu làm suy thoái môi trường toàn cầu mà nổi bật là hiện tượng hiệu ứng nhà kính và mưa axit. Ô nhiễm dầu cũng gây tác hại nghiêm trọng đến môi trường. Dầu hỏa bị oxy hóa rất chậm. Nơi có sự cố dầu và nước thải công nghiệp chứa dầu thì có benzen, toluen rất độc, làm sinh vật chết trực tiếp, polyclorua diphenyl trung chuyển vào cơ thể cá rồi qua người gây ung thư. Những hợp phần nặng của dầu lắng xuống đáy biển hoặc bị sóng đánh dạt vào cửa sông sẽ tác động lâu dài lên hệ sinh thái. Dầu dạt vào bãi biển làm ngưng các hoạt động đánh bắt hải sản, du lịch. Đất bị ô nhiễm dầu có thể trở thành đất chết. Dầu xâm nhập vào làm thay đổi kết cấu, đặc tính cơ lý học của đất. Các hạt keo đất thành "trơ", không còn khả năng hấp phụ trao đổi nữa (giảm khả năng tự làm sạch của đất). Sự tràn dầu thô ngoài biển khơi thì ít nguy hại hơn sự tràn dầu đã qua tinh chế ở gần bờ hoặc các vùng cửa sông (hậu quả lâu dài và thiệt hại nặng nề hơn). b. Năng lượng hạt nhân Năng lượng hạt nhân là một loại công nghệ được thiết kế để tách năng lượng hữu ích từ hạt nhân nguyên tử thông qua các lò phản ứng hạt nhân có kiểm soát. Phương pháp duy nhất được sử dụng hiện nay là phân hạch hạt nhân, mặc dù các phương pháp khác có thể bao gồm tổng hợp hạt nhân và phân rã phóng xạ. Tất cả các lò phản ứng với nhiều kích thước và mục đích sử dụng khác nhau đều dùng nước được nung nóng để tạo ra hơi nước và sau đó được chuyển thành cơ năng để phát điện hoặc tạo lực đẩy. Năm 2007, 14% lượng điện trên Thế giới được sản xuất từ năng lượng hạt nhân. 8
* Nguồn gốc Phản ứng phân hạch hạt nhân được Enrico Fermi thực hiện hành công vào năm 1934 khi nhóm của ông dùng nơtron bắn phá hạt nhân uranium. Năm 1938, các nhà khoa học đã xác định rằng các nơtron tương đối nhỏ có thể cắt các hạt nhân của các nguyên tử urani lớn thành hai phần khá bằng nhau, và đây là một kết quả đáng ngạc nhiên. Rất nhiều nhà khoa học nhận thấy rằng nếu các phản ứng phân hạch sinh ra thêm nơtron, thì một phản ứng hạt nhân dây chuyền kéo dài là có thể tạo ra được. Điện được sản xuất đầu tiên từ lò phản ứng hạt nhân thực nghiệm EBR-I vào ngày 20 tháng Hình 1.1. Phản ứng hạt nhân từ urani-235 12 năm 1951 tại Arco, Idaho, với công suất ban đầu đạt khoảng 100 kW. Năm 1954, nhà máy điện hạt nhân Obninsk của Liên Xô trở thành nhà máy điện hạt nhân đầu tiên trên Thế giới sản xuất điện hòa vào mạng lưới với công suất không tải khoảng 5 MW điện Nhà máy năng lượng nguyên tử thương mại đầu tiên trên Thế giới, Calder Hall tại Sellafield, Anh được khai trương vào năm 1956 với công suất ban đầu là 50 MW (sau này nâng lên 200 MW). Việt Nam đã và đang tích cực chuẩn bị cho phát triển điện hạt nhân. Một số dự án nghiên cứu về phát triển điện hạt nhân đã được tiến hành từ giai đoạn 1996-2001. Các hoạt động như hội thảo, triển lãm giáo dục và đào tạo, trao đổi thông tin và kinh nghiệm về điện hạt nhân với sự hỗ trợ của IAEA và các quốc gia có điện hạt nhân đã được tiến hành. Trong năm 2013, sẽ báo cáo khả thi và phê duyệt địa điểm cho nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận 1 và nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận 2 và dự kiến sau năm 2015 sẽ khởi công xây dựng. * Sự quan trọng Năng lượng hạt nhân đã trở thành một nguồn năng lượng quan trọng của nhân loại. So với các nguồn năng lượng hóa thạch đang dần cạn kiệt, điện hạt nhân có ưu thế hạn chế gây ô nhiễm khí quyển và hiệu ứng nhà kính dẫn đến biến đổi khí hậu toàn cầu. Trong 25 năm qua, do mức độ tăng vọt của các hình thức thương mại hoá hạt nhân nguyên tử nên nỗi lo lắng của người dân về năng lượng hạt nhân vẫn không giảm bớt. Năm 1979 đã xảy ra sự cố Nhà máy điện hạt nhân Three Mile Island tại Pennsylvania (Mỹ), khiến một lượng lớn hơi nước, khí hydro có chứa phóng xạ thoát ra ngoài và lan nhanh khắp nhà máy rồi sau đó là ra môi trường xung quanh nhà máy khiến khoảng 2 triệu người dân sinh sống trong vùng đã bị nhiễm phóng xạ, tỉ lệ trẻ em dưới 1 tuổi tử vong trong năm 1979 tăng đến 28% so với năm 1978, trong đó cá biệt tỉ lệ tử vong của trẻ em dưới 1 tháng tuổi tăng đến mức 54% so với năm 1978. Trong khi đó tỉ lệ người dân mắc chứng ung thư đã tăng 49% trong thời gian từ năm 1979 đến 1984. Thảm hoạ nguyên tử Chernobyl xảy ra vào ngày 26 tháng 4 năm 1986 khi nhà máy điện nguyên tử Chernobyl ở Pripyat, Ukraina bị nổ. Đây được coi là vụ tai nạn hạt nhân trầm trọng nhất trong lịch sử năng lượng hạt nhân. Thảm hoạ này phát ra lượng phóng xạ lớn gấp 400 lần so với quả bom nguyên tử được ném xuống Hiroshima. Một bản báo cáo năm 2005 cho biết có 56 người chết ngay tại thời điểm sự cố xảy ra. Ước tính có khoảng 9.000 người, trong số gần 6,6 triệu người sẽ chết vì bệnh ung thư. 9
Hai sự cố trên đã khiến cộng đồng châu Âu phản đối năng lượng hạt nhân. Kết quả là tốc độ tăng trưởng điện năng tạo ra từ năng lượng hạt nhân đã giảm mạnh trên quy mô toàn cầu. Gần đây, sự cố hạt nhân tại nhà máy điện hạt nhân Fukushima Daiichi, Nhật Bản xảy ra vào ngày 11/3/2011 là một trong những quan tâm lớn hiện nay của thế giới. Theo Greenpeace, cấp độ sự cố Fukushima có thể so sánh với Chernobyl nhưng ảnh hưởng của sự rò rỉ phóng xạ đe dọa sử khỏe dân chúng có thể rất lớn vì sự cố Chernobyl chỉ liên quan đến 1 lò phản ứng trong khi Fukushima có 4 lò bị sự cố; mật độ dân cư tại vùng chịu ảnh hưởng của Chernobyl là 40 người/km2, trong khi mật độ dân cư trung bình của Nhật Bản là 800 người/km2. Ảnh hưởng của sự kiện này vào môi trường sống của toàn cầu cũng như giải quyết hậu quả đã và đang được theo dõi sát sao từ các tổ chức môi trường, giới chuyên môn trong cộng đồng quốc tế. Tuy nhiên, trong bối cảnh thiếu năng lượng điện hiện nay, nhất là ở các nước đang phát triển, thì năng lượng hạt nhân vẫn còn là một lựa chọn chính. Thậm chí, nhiều chuyên gia còn cho rằng không thể tìm ra một giải pháp nào nhằm đáp ứng nhu cầu năng lượng trên toàn cầu đang gia tăng hiện nay mà không sử dụng năng lượng hạt nhân. Giai đoạn từ đầu thế kỷ XXI, khi an ninh năng lượng có ý nghĩa quyết định và công nghệ điện hạt nhân ngày càng được hoàn thiện nên xu hướng phát triển điện hạt nhân đã có những thay đổi tích cực. Trên thế giới hiện có hơn 440 lò phản ứng hạt nhân đang hoạt động, cung cấp khoảng 16% (2.574 tỷ kWh) sản lượng điện và khoảng 30 lò phản ứng đang được xây dựng. Pháp, một quốc gia không có khu dự trữ dầu lửa lớn nào, đã trở thành nước sản xuất năng lượng hạt nhân lớn nhất thế giới. Hiện nay tại Pháp 75% nhu cầu năng lượng được thoả mãn bằng năng lượng hạt nhân, lớn hơn rất nhiều so với các nước khác trong EU. Những người ủng hộ năng lượng hạt nhân cho rằng Pháp, nước xuất khẩu điện lớn nhất thế giới, cũng là một nước có giá bán lẻ điện rẻ nhất Tây Âu. Đến năm 2005, năng lượng hạt nhân cung cấp 2,1% nhu cầu năng lượng của Thế giới và chiếm khoảng 15% sản lượng điện Thế giới, trong khi đó chỉ tính riêng Hoa Kỳ, Pháp và Nhật Bản sản lượng điện từ hạt nhân chiếm 56,5% tổng nhu cầu điện của ba nước này. Đến năm 2007, theo báo cáo của Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA) có 439 lò phản ứng hạt nhân đang hoạt động trên Thế giới, thuộc 31 quốc gia. Giống như các nhà máy năng lượng truyền thống, các nhà máy năng lượng hạt nhân tạo ra một lượng lớn nhiệt thừa, bị thải ra khỏi bộ phận ngưng tụ sau khi qua tuốc bin hơi nước. Bộ phận phát điện kép của các nhà máy có thể tận dụng nguồn nhiệt này trong quá trình cộng năng lượng để tăng hệ số sử dụng nhiệt. Ví dụ như sử dụng hơi nước từ các nhà máy năng lượng để sản xuất hydro. Những người ủng hộ năng lượng hạt nhân cho rằng không thể loại trừ năng lượng hạt nhân ra khỏi các chiến lược để đối phó với những biến động, bởi vì nhiên liệu hoá thạch truyền thống và các nguồn năng lượng tái tạo, không thể đáp ứng được nhu cầu. Luận điểm này đặc biệt xác đáng đối với các nước phương Tây vốn tiêu thụ nhiều điện năng, năng lượng nguyên tử chiếm tới 20% lượng điện hàng năm của Mỹ. Bên cạnh việc đáp ứng tốt nhu cầu về điện, điện hạt nhân còn góp phần giải quyết vấn đề môi trường. Các dạng nhiên liệu hoá thạch truyền thống phát thải một khối lượng lớn các khí gây ô nhiễm môi trường và các khí gây hiệu ứng nhà kính, như khí SO 2, CO2... Trong khi đó, điện hạt nhân là nguồn năng lượng sạch, rẻ và tương đối an toàn không phát thải khí có hiệu ứng nhà kính, không hề có khí CO2 và cũng không hề có bụi. 10
Các nước cung cấp Uranium, nhiên liệu cho điện nguyên tử chủ yếu là Canada, Australia đều là những nước có tình hình chính trị ổn định và có thể cung cấp ổn định. Hơn nữa, vì Uranium có thể phát điện chỉ với một lượng rất nhỏ so với dầu nên có ưu điểm là dễ vận chuyển và bảo quản. Ví dụ, để vận hành nhà máy điện công suất 1000 MW trong vòng một năm thì phải cần tới hơn một triệu tấn dầu, trong khi đó đối với nhiên liệu Uranium thì chỉ cần vài chục tấn. Trong các nhà máy điện nguyên tử, khi nạp nhiên liệu vào lò phản ứng là có thể liên tục phát điện trong vòng 1 năm mà không cần phải thay thế nhiên liệu. Lượng chất thải phóng xạ phát sinh trong nhà máy điện nguyên tử rất ít so với lượng chất thải công nghiệp thông thường, do vậy có thể quản lý được một cách chặt chẽ, cất giữ và bảo quản an toàn. * Hạn chế Phát triển năng lượng hạt nhân còn là vấn đề đang được tranh cãi do có rất nhiều hạn chế: - Chất thải phóng xạ vẫn còn là một vấn đề chưa được giải quyết. Chất thải từ năng lượng hạt nhân cực kỳ nguy hiểm và phải được bảo quản cẩn thận trong hàng ngàn năm (10.000 năm theo tiêu chuẩn của các Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ). - Rủi ro cao: mặc dù có một tiêu chuẩn an toàn cao nói chung, nhưng các tai nạn vẫn có thể xảy ra. Việc xây dựng một nhà máy với độ an toàn 100% là không thể. Luôn luôn có một xác suất nhỏ sẽ xảy ra sự cố. Hậu quả của một tai nạn là có sức tàn phá tuyệt đối tới cả con người lẫn tự nhiên. Các nhà máy điện hạt nhân (và các hầm lưu trữ chất thải hạt nhân) càng được xây dựng nhiều, thì xác suất xảy ra các sự cố thảm khốc đâu đó trên thế giới càng cao. - Nguồn nguyên liệu cho năng lượng hạt nhân là Uranium. Uranium là một nguồn tài nguyên khan hiếm, dự trữ Uranium ước tính chỉ đủ cho từ 30 đến 60 năm tới tùy thuộc vào nhu cầu thực tế. - Khung thời gian cần thiết cho các thủ tục, lên kế hoạch và xây dựng một nhà máy điện hạt nhân thế hệ mới là trong khoảng từ 20 - 30 năm tại các nền dân chủ phương Tây. Nói cách khác: việc xây dựng một nhà máy điện hạt nhân mới trong một thời gian ngắn là một ảo tưởng. - Các nhà máy điện hạt nhân cũng như chất thải hạt nhân có thể là mục tiêu hàng đầu của các cuộc tấn công khủng bố. Không có nhà máy điện nguyên tử nào trên thế giới có thể trụ lại được với một cuộc tấn công tương tự như hôm 9/11 ở New York. Một hành động khủng bố như vậy có thể đem lại những tác động thảm khốc cho toàn thế giới. - Trong quá trình vận hành các nhà máy điện hạt nhân, chúng thải ra một lượng chất thải phóng xạ, rồi lần lượt có thể được sử dụng cho sản xuất vũ khí hạt nhân. Ngoài ra, bí quyết tương tự thường được dùng để thiết kế các nhà máy điện hạt nhân có thể dùng để chế tạo vũ khí hạt nhân ở một mức độ nhất định nào đó (phổ biến vũ khí hạt nhân). Có những lý do cho thấy điện hạt nhân không phải là nguồn năng lượng “xanh” và cũng không bền vững: - Cả chất thải hạt nhân cũng như các nhà máy hạt nhân đã ngừng hoạt động đều để lại một “di vật” đe dọa tính mạng cho hàng trăm thế hệ tương lai. Điều này là hoàn toàn mâu thuẫn với tư duy về tính bền vững nếu các thế hệ tương lai phải đối phó với những chất thải nguy hiểm do các thế hệ trước để lại. - Uranium, nguồn năng lượng cho điện hạt nhân, có sẵn trên trái đất chỉ với số lượng hạn chế. Uranium được “tiêu thụ’ (tức được chuyển đổi) trong quá trình hoạt động của nhà máy điện hạt nhân, do đó nó sẽ không sẵn có nữa cho thế hệ tương lai. Điều này lại mâu thuẫn với nguyên tắc phát triển bền vững. 11
Việc hợp tác nghiên cứu quốc tế đang tiếp tục triển khai để nâng cao độ an toàn của sản xuất và sử dụng năng lượng hạt nhân như các nhà máy an toàn bị động, sử dụng phản ứng tổng hợp hạt nhân, và sử dụng nhiệt của quá trình như trong sản xuất hydro để lọc nước biển, và trong hệ thống sưởi khu vực. 1.2.1.2. Năng lượng tái tạo a. Năng lượng mặt trời * Nguồn gốc Năng lượng Mặt Trời là năng lượng của dòng bức xạ điện từ xuất phát từ Mặt Trời. Dòng năng lượng này sẽ tiếp thu phát ra cho đến khi phản ứng hạt nhân trên Mặt Trời hết nhiên liệu, vào khoảng 5 tỷ năm nữa. Năng lượng mặt trời có thể chuyển thành điện năng bằng hai cách: một là sử dụng pin năng lượng mặt trời, bằng các vật liệu bán dẫn có khả năng hấp thụ photon và phát ra electron; và hai là sử dụng những tua-bin nhiệt như những máy phát điện khác, nhiệt năng từ ánh sáng mặt trời sẽ làm nước bốc hơi, và từ đó làm quay tua-bin và tạo ra dòng điện. Đây cũng chính là cơ chế của các nhà máy điện sử dụng năng lượng mặt trời. Pin năng lượng mặt trời được thử nghiệm lần đầu tiên vào năm 1839. Nhưng phải đến năm 1883, Charles Fritts mới là người đầu tiên chế tạo thành công một tấm pin năng lượng mặt trời hiện đại. Khoa học Hình 1.2. Pin năng lượng mặt trời lúc đó vẫn dựa quá nhiều vào cơ học nên ít ai quan tâm tới phát minh của ông. Sau này, nhà vật lý người Nga Aleksander Stoletov phát triển những tấm pin mặt trời đầu tiên dựa trên hiệu ứng quang điện, ổn định hơn. Nhưng phải đến khi Russel Ohm đưa ra ý tưởng về các tấm pin mặt trời làm từ mạch bán dẫn, giải phóng electron khi đặt dưới ánh sáng mặt trời, từ đó tạo ra dòng điện. Điện mặt trời là việc chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện, hoặc trực tiếp bằng cách sử dụng quang điện (PV), hoặc gián tiếp bằng cách sử dụng điện mặt trời tập trung (CSP). Hệ thống CSP sử dụng ống kính, gương và các hệ thống theo dõi để tập trung một khu vực rộng lớn của ánh sáng mặt trời vào một chùm nhỏ. PV chuyển đổi ánh sáng thành dòng điện bằng cách sử dụng hiệu ứng quang điện. Các nhà máy CSP thương mại được phát triển đầu tiên vào những năm 1980. * Sự quan trọng Năng lượng Mặt Trời là một nguồn năng lượng quan trọng điều khiển các quá trình khí tượng học và duy trì sự sống trên Trái đất. Ngay ngoài khí quyển Trái đất, cứ mỗi một mét vuông diện tích vuông góc với ánh nắng Mặt Trời, chúng ta thu được dòng năng lượng khoảng 1.400 joule trong một giây. Năng lượng mặt trời đóng một vai trò quan trọng trong các đời sống xã hội hiện đại. Mặt trời được coi là nguồn năng lượng khổng lồ, giá thành thấp và không gây hại tới môi trường. Một giờ năng lượng mặt trời rọi vào trái đất sẽ đủ để cung cấp nhu cầu năng lượng của cả thế giới trong một năm. Nếu pin mặt trời được lắp đặt trên một phần trăm diện tích của cả hành tinh, thế giới có thể phát ra đủ điện năng nó cần. Trái đất hứng lấy nguồn năng lượng lớn từ mặt trời. Không giống như dầu, than hoặc nhiên liệu hóa thạch, nguồn năng lượng này gần như vô tận và nó không sản sinh ra khí CO 2 12
hoặc tác dụng phụ khác cho môi trường. Trái với các nguồn năng lượng nằm bên dưới lòng đất chỉ ở những khu vực nhất định, năng lượng mặt trời có thể được tìm thấy ở mọi nơi, không cần phải vận chuyển hoặc đốt. Nếu tia mặt trời được tận dụng tốt, năng lượng sẽ có mặt khắp nơi trên thế giới. Năng lượng mặt trời có những ưu điểm như: sạch, chi phí nhiên liệu và bảo dưỡng thấp, an toàn cho người sử dụng… Đồng thời, phát triển ngành công nghiệp sản xuất pin mặt trời sẽ góp phần thay thế các nguồn năng lượng hóa thạch, giảm phát khí thải nhà kính, bảo vệ môi trường. Vì vậy, đây được coi là nguồn năng lượng quý giá, có thể thay thế những dạng năng lượng cũ đang ngày càng cạn kiệt. Từ lâu, nhiều nơi trên thế giới đã sử dụng năng lượng mặt trời như một giải pháp thay thế những nguồn tài nguyên truyền thống. Tại Đan Mạch, năm 2000, hơn 30% hộ dân sử dụng tấm thu năng lượng mặt trời, có tác dụng làm nóng nước. Ở Brazil, những vùng xa xôi hiểm trở như Amazon, điện năng lượng mặt trời luôn chiếm vị trí hàng đầu. Ngay tại Đông Nam Á, điện mặt trời ở Philipines cũng đảm bảo nhu cầu sinh hoạt cho 400.000 dân. Nguồn năng lượng mặt trời đã giúp các nhà khoa học ứng dụng và vận hành thành công nhiều phát minh khoa học, đồng thời mở ra những cơ hội khai thác năng lượng mới cho toàn nhân loại. Trong tương lai, đây có thể sẽ là nguồn năng lượng của nhiều thiết bị di động như: máy tính xách tay, điện thoại di động, camera, ipod, thậm chí cả người máy. Những thiết bị này có thể được đem đi khắp nơi mà người sử dụng không cần phải lo lắng đến việc chúng bị hết pin hay phải tìm cách sạc năng lượng thường xuyên để duy trì hoạt động, bởi nguồn năng lượng này luôn được tìm thấy ở khắp mọi nơi. Đối với cuộc sống của loài người, năng lượng Mặt Trời là một nguồn năng lượng tái tạo quý báu. 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. Ngày nay, đối mặt với vấn đề toàn cầu đang ấm lên và môi trường xuống cấp, việc tìm ra nguồn năng lượng mặt trời không gây ô nhiễm và sử dụng hiệu quả là một yếu tố cực kỳ quan trọng trong việc bảo vệ thế giới mà ta đang sống. Nhiều nước trên thế giới rất chú trọng phát triển năng lượng mặt trời, thậm chí có hẳn chính sách về vấn đề này. Thái Lan, Malaysia, Trung Quốc, Hàn Quốc từ nhiều năm nay đã coi hướng phát triển năng lượng tái tạo như một quốc sách, vì thế, năng lượng mặt trời ở đây có sự tăng trưởng rất mạnh và chiếm một tỷ lệ đáng kể trong cơ cấu phân bổ điện năng. Mỹ, Hungary, Đức, Thụy Sỹ từ nhiều năm nay cũng tăng nhanh tốc độ xây dựng các nhà máy sản xuất pin mặt trời, trong đó chủ yếu xây dựng các nhà máy sản xuất pin màng mỏng vô định hình. Việt Nam là một trong những quốc gia có nguồn năng lượng mặt trời khổng lồ. Mặc dù các hoạt động nghiên cứu đã được triển khai gần 30 năm, nhưng đến nay những sản phẩm sử dụng nguồn năng lượng này vẫn chưa được ứng dụng rộng rãi… Vị trí địa lý đã ưu ái cho Việt Nam một nguồn năng lượng tái tạo vô cùng lớn, đặc biệt là năng lượng mặt trời (nằm trong khu vực có cường độ bức xạ mặt trời tương đối cao). Trong đó, nhiều nhất phải kể đến thành phố Hồ Chí Minh, tiếp đến là các vùng Tây Bắc (Lai Châu, Sơn La, Lào Cai) và vùng Bắc Trung Bộ (Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh). * Hạn chế Vấn đề lớn nhất ở đây là mặt trời không chiếu sáng cả ngày. Vào buổi đêm hoặc khi trời nhiều mây, các nhà máy điện đã không thể sử dụng được năng lượng mặt trời. Đây là lý do khiến cho giá thành của năng lượng mặt trời rất cao, vì chúng không chạy được 24/7. Chỉ cần một đám mây bay qua, và mọi hoạt động sản xuất điện năng có thể bị ngừng trệ. Vì thế, 13
không phải lúc nào cũng có năng lượng mặt trời để tạo ra dòng điện, nhất là vào buổi tối khi nhu cầu sử dụng điện của người dân là cao nhất. Các chi phí ban đầu là bất lợi chính của việc cài đặt một hệ thống năng lượng mặt trời, phần lớn do chi phí nguyên liệu và phức tạp của các thiết kế liên quan. Tấm năng lượng mặt trời đòi hỏi một vùng khá rộng lớn để cài đặt nhằm đạt được một mức độ tốt, hiệu quả. Hiệu quả của hệ thống cũng phụ thuộc vào vị trí của mặt trời, mặc dù vấn đề này có thể được khắc phục với việc cài đặt các thành phần nhất định. Việc ứng dụng năng lượng Mặt trời ở Việt Nam hiện chưa phát triển là do nhiều nguyên nhân nhưng chủ yếu là do giá cả của điện Mặt trời hiện còn quá cao so với thủy điện và nhiệt điện. Đồng thời ngân sách hạn chế của Nhà nước đối với năng lượng tái tạo sạch có lẽ là cản trở lớn nhất để loại hình năng lượng này có thể đi vào cuộc sống và phát triển mạnh tại Việt Nam. Theo ông Nguyễn Đức Cường – Phụ trách Trung tâm Năng lượng tái tạo và CDM - Viện Năng lượng (EVN), “rào cản” lớn nhất của vấn đề này bắt nguồn từ kinh phí. Dù năng lượng mặt trời ở dạng “nguyên liệu thô”, nhưng chi phí đầu tư để khai thác, sử dụng lại rất cao do công nghệ, thiết bị sản xuất đều nhập từ nước ngoài. Phần lớn những dự án điện mặt trời đã và đang triển khai đều sử dụng nguồn vốn tài trợ hoặc vốn vay nước ngoài. Do đó, mới chỉ có một vài tổ chức, viện nghiên cứu và các trường đại học tham gia, còn phía doanh nghiệp, cá nhân vẫn chưa “mặn mà” với việc ứng dụng, sản xuất cũng như sử dụng các thiết bị năng lượng mặt trời. b. Năng lượng gió * Nguồn gốc 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. Sử dụng năng lượng gió là một trong các cách lấy năng lượng xa xưa nhất từ môi trường tự nhiên và đã được biết đến từ thời kỳ Cổ đại. Từ 5000 năm trước công nguyên, loài người đã biết vận dụng gió để làm lực đẩy các tàu trên sông Nile ở Ai Cập. Vào khoảng 200 năm trước công nguyên, người Trung Hoa đã biết dùng cánh quạt gió để dẫn thủy nhập điền. Trong lúc đó người Ba Tư và các dân tộc vùng Trung Đông dùng quạt gió có trục đứng để xay lúa mì và các loại hạt. Vào thế kỷ XI, người Hà Lan bắt đầu dùng quạt gió để rút nước từ các hồ vì đất ở đây thấp hơn mặt biển. Vào cuối thế kỷ 19, khi những người mới nhập cư đến New York, họ đã biết dùng cánh quạt gió để bơm nước vào nông trại và ngay sau đó có thể biến gió thành điện cho kỹ nghệ và nhà ở. Ở thời điểm 1930, Hoa Kỳ đã có những chương trình biến gió thành điện năng cho những vùng nông thôn xa thành phố. Vào năm 1940, tại Vermont Hill (Hoa Kỳ), một turbine lớn nhất thời bấy giờ có khả năng sản xuất 1,25 MW với vận tốc gió là 30 dặm/giờ. Trong thế kỷ XX, năng lượng gió đã trải qua nhiều giai đoạn thăng trầm tùy theo tình hình thế giới cũng như nguồn cung cấp dầu hỏa hay than đá. Ngay sau khi chiến tranh thế giới thứ 2 chấm dứt, giá dầu hỏa sụt giảm mạnh do đó công nghệ gió hầu như bị ngưng trệ hoàn toàn. Nhưng khi nạn khủng hoảng dầu hỏa vào thập niên 70, các turbine gió được chú ý đến và công nghệ nghiên cứu và phát triển nguồn điện năng này lớn mạnh ngay sau đó. Và cho đến hôm nay, công nghệ gió đã tiến đến mức độ là giá thành của loại điện năng này tương đương với giá thành của các nguồn điện năng khác như than đá, khí đốt. Và đây cũng là nguồn hy vọng của thế giới trong tương lai trước vấn nạn hâm nóng toàn cầu và nguồn nguyên liệu dầu khí đang trên đà cạn kiệt. 14
* Sự quan trọng Năng lượng gió đã được sử dụng từ hằng trăm năm nay. Con người đã dùng năng lượng gió để di chuyển thuyền buồm hay khinh khí cầu, ngoài ra năng lượng gió còn được sử dụng để tạo công cơ học nhờ vào các cối xay gió. Mặc dù điện gió bắt đầu được thế giới để ý đến từ 25 năm trước nhưng chỉ trong gần 10 năm trở lại đây nó mới khẳng định được vị trí trên thị trường năng lượng thế giới khi sản lượng điện gió tăng trưởng một cách ngoạn mục với tốc độ 28%/năm, cao nhất trong tất cả các nguồn năng lượng hiện có. Năng lượng gió là năng lượng vô tận nên việc khai thác và sử dụng nguồn năng lượng này cho việc phát triển nguồn năng lượng cho các quốc gia trong nhiều lĩnh vực: kinh tế, du lịch, quân sự…Sử dụng năng lượng gió không gây ra các vấn đề môi trường quan trọng do gió là nguồn năng lượng sạch, không tạo ra chất thải, không sinh ra SO 2, CO2 hay NOx. Gió không cần "nguyên liệu", chỉ phải tốn kém cho việc đầu tư thiết bị ban đầu. Vì thế, các công nghệ tiến bộ mới cho thấy năng lượng gió sẽ có thể trở thành nguồn năng lượng quan trọng trong những thập kỷ tới, mặc dù hiện nay, gió chỉ có một vị trí nhỏ Hình 1.3. Phát triển năng lượng gió trong bức tranh năng lượng. Có thể tận dụng được các đồi trọc để xây các tuốc bin gió và ảnh hưởng của thiên nhiên nơi đặt các tuốc bin gió không đáng kể nếu so sánh với nhà máy thủy điện, nhiệt điện, điện hạt nhân,… Với việc công nghệ ngày càng tiến bộ, và việc sử dụng năng lượng gió ngày càng phổ biến hơn thì giá thành của năng lượng gió ngày càng rẻ cộng với xu hướng ngày càng tăng lên của các nguồn năng lượng hóa thạch phổ biến thì đây cũng là một lợi ích to lớn của năng lượng gió. Nằm trong khu vực cận nhiệt đới gió mùa với bờ biển dài, Việt Nam có một thuận lợi cơ bản để phát triển năng lượng gió. So sánh tốc độ gió trung bình trong vùng Biển Đông Việt Nam và các vùng biển lân cận cho thấy gió tại Biển Đông khá mạnh và thay đổi nhiều theo mùa. Ở Việt Nam, các khu vực có thể phát triển năng lượng gió không trải đều trên toàn bộ lãnh thổ. Với ảnh hưởng của gió mùa thì chế độ gió cũng khác nhau. Nếu ở phía bắc đèo Hải Vân thì mùa gió mạnh chủ yếu trùng với mùa gió đông bắc, trong đó các khu vực giàu tiềm năng nhất là Quảng Ninh, Quảng Bình, và Quảng Trị. Ở phần phía nam đèo Hải Vân, mùa gió mạnh trùng với mùa gió tây nam, và các vùng tiềm năng nhất thuộc cao nguyên Tây Nguyên, các tỉnh ven bi ển đồng bằng sông Cửu Long, và đặc biệt là khu vực ven biển của hai tỉnh Bình Thuận, Ninh Thuận. Với những chính sách phù hợp và sự hưởng ứng của xã hội và người dân, điện gió ở nước ta sẽ phát triển nhanh và mạnh, trở thành nguồn năng lượng sạch, đồng thời đảm bảo an ninh năng lượng trong tương lai. Việc phát triển điện gió cũng giúp làm giảm thiểu lượng CO 2 gây hiệu ứng nhà kính. Vì vậy, chỉ có phát triển kinh tế đi đôi với bảo vệ môi trường mới đảm bảo nước ta phát triển nền công nghiệp xanh và bền vững. 15
* Hạn chế Cũng giống năng lượng mặt trời, loại năng lượng này lệ thuộc vào điều kiện thiên nhiên và đòi hỏi một sự đầu tư lớn, phải có trình độ kỹ thuật cao khi thiết kế và vận hành. Nhược điểm lớn nhất của năng lượng gió là sự phụ thuộc vào điều kiện thời tiết và chế độ gió, vì gió không thổi đều đặn nên năng lượng điện phát sinh từ các turbine gió chỉ có thể được sử dụng kết hợp chung với các nguồn năng lượng khác để cung cấp năng lượng liên tục. Cũng vì lý do phụ thuộc trên, năng lượng gió tuy ngày càng hữu dụng nhưng không thể là loại năng lượng chủ lực. Gió đến từ thiên nhiên cho nên không đáp ứng trọn vẹn được những nhu cầu cần thiết của con người vì con người không thể kiểm soát được nguồn gió và nguồn điện năng này không thể giữ lại được nguồn điện dư thừa trừ khi chuyển điện qua các bình điện dự trữ rất tốn kém và không hiệu quả kinh tế. Nguồn gió nhiều và điều đặn thường ở khu vực xa thành phố, do đó ngoài việc sử dụng tại chỗ, điện năng từ gió khó được chuyển về các khu đông dân cư. Do đó, trước khi có những biện pháp nhằm giải quyết các thuận lợi trên, năng lượng từ gió có thể xem như một nguồn năng lượng dự phòng ngoài các nguồn năng lượng chính yếu khác. Khi sử dụng turbine trục ngang ở ngoài khơi lại có những nhược điểm: giá turbin trục ngang cao; giá xây nền móng cao; giá lắp ráp cao; giá bảo trì cao Một khả năng khác là sử dụng các nhà máy phát điện có bơm trữ để bơm nước vào các bồn chứa ở trên cao và dùng nước để vận hành turbine khi không đủ gió. Xây dựng các nhà máy điện có bơm trữ này là một tác động lớn vào thiên nhiên vì phải xây chúng trên các đỉnh núi cao. Mặt khác, vì có ánh sáng Mặt Trời nên gió thổi vào ban ngày thường mạnh hơn vào đêm và vì vậy mà thích ứng một cách tự nhiên với nhu cầu năng lượng nhiều hơn vào ban ngày. Công suất dự trữ phụ thuộc vào độ chính xác của dự báo gió, khả năng điều chỉnh của mạng lưới và nhu cầu dùng điện Các trạm điện gió sẽ gây ô nhiễm tiếng ồn trong khi vận hành cũng như phá vỡ cảnh quan tự nhiên và có thể ảnh hưởng đến tín hiệu của các sóng vô tuyến. Do đó, khi xây dựng các khu điện gió cần tính toán khoảng cách hợp lý đến các khu dân cư, khu du lịch để không gây những tác động tiêu cực. Ở Việt Nam, việc đầu tư phát triển điện gió khá khó khăn do chi phí hạ tầng cơ sở, lưới điện; chưa làm chủ được công nghệ, phụ thuộc nhiều vào nước ngoài. Do đó, giá điện gió khi bán ra tương đối cao (ví dụ như điện gió Bạc Liêu đề nghị giá bán 12 UScent một kWh cho EVN trong 4 năm đầu). Ở đây chưa xét tới chi phí môi trường, tài nguyên. Trong khi giá điện EVN mua từ công ty tư nhân 700 đồng một KWh (3,33 cent1 một KWh). c. Năng lượng thủy triều * Nguồn gốc Năng lượng thủy triều hay điện thủy triều là lượng điện thu được từ năng lượng chứa trong khối nước chuyển động do thủy triều. Hiện nay một số nơi trên thế giới đã triển khai hệ thống máy phát điện sử dụng năng lượng thuỷ triều. Việc chế ngự nguồn năng lượng này đã được chú ý hàng thế kỷ nay. Vào thế kỷ 18, nhà máy năng lượng nước vận hành nhờ sự chuyển động lên xuống thủy triều được xây dựng ở New England. Bơm nước cống rãnh dùng năng lượng thủy triều ở Hamburg, Đức năm 1880. Còn bơm nước sử dụng năng lượng thủy triều lắp đặt năm 1580 dưới cầu London 1 cent là một đơn vị tiền tệ bằng 1/100 của các đơn vị tiền tệ cơ bản (wikipedia.org) 16
đã hoạt động suốt 2,5 thế kỷ. Những hệ thống này đã dần được thay thế bằng các động cơ tiện lợi và hiệu quả hơn. Trung tâm sản xuất điện năng lớn nhất thế giới La Rance nước Pháp có công suất lên đến 240 megawatts. Hiện nay, Pháp là nước duy nhất khai thác thành công nguồn năng lượng này. Các kỹ sư người Pháp cho rằng, nếu việc khai thác năng lượng thủy triều trên toàn cầu đến một mức độ đáng kể nào đó, trái đất sẽ quay chậm mất 24 giờ mỗi 2000 năm. * Sự quan trọng Một nhà nghiên cứu năng lượng của Mỹ cho rằng: gió không phải lúc nào cũng có, mặt trời không phải hôm nào cũng chiếu sáng, nhưng sóng biển thì lúc nào cũng tồn tại. Chính vì vậy mà các nhà khoa học đang đẩy mạnh việc nghiên cứu khai thác các nguồn năng lượng từ đại dương, trong đó có việc khai thác năng lượng từ thủy triều. Hiện nay, có khoảng 100 công ty trên toàn thế giới đang nghiên cứu việc chuyển đổi năng lượng từ đại dương thành điện năng. Năng lượng từ đại dương cũng có nhiều tiềm năng hơn năng lượng gió vì nước có tỷ trọng cao hơn không khí. “Nước nặng” được lấy từ trong một thùng nước biển, năng lượng của nó tương đương 400 thùng dầu mỏ tốt nhất. Theo những suy đoán ban đầu, năng lượng do nguồn nước biển vô tận này sản sinh ra đủ dùng cho nhân loại trên 1 tỷ năm. Hay những con sóng, thủy triều, hải lưu... trường tồn với thời gian, đều có thể cung cấp cho nhân loại nguồn năng lượng cực lớn. Các nhà máy năng lượng thủy triều đều rất thân thiện với môi trường, không cần đầu vào là nguyên liệu hóa thạch, không xả thải các chất độc hóa học. Các trạm năng lượng sóng không gây ô nhiễm nguồn không khí và độ ồn thì khá nhỏ (nhỏ hơn 1 chiếc máy hút bụi), nên không gây ô nhiễm tiếng ồn. Một trong những lợi ích lớn nhất của năng lượng thủy triều là địa điểm đặt máy hoạt động. Trong khi rất nhiều nhà máy năng lượng chiếm một lượng lớn đất quý giá, đồng thời cản trở khu vực sinh sống hay ảnh hưởng đến cảnh quan thiên nhiên, máy phát năng lượng thủy triều nằm dọc ven biển và sử dụng không gian trên biển nơi mà rất ít các công trình xây dựng được thực hiện cho đến nay. Điều này có nghĩa rằng sẽ có nhiều đất phục vụ cho nhu cầu sống của người dân. Công nghệ khai thác năng lượng sóng biển, nhằm góp phần hạn chế tối đa sự phát thải khí CO2 vào môi trường sống. Nhiều quốc gia đã có nhà máy điện dùng năng lượng sóng biển. Theo số liệu khảo sát của Viện Năng lượng, Viện Khoa học công nghệ, Việt Nam với hơn 3.000km đường bờ biển, có tiềm năng lớn để phát triển năng lượng từ đại dương, việc bổ sung, đa dạng hóa nguồn năng lượng từ biển là cần thiết để phục vụ phát triển bền vững. Khu vực Quảng Ninh, mật độ năng lượng thủy triều đạt khoảng 3,7 GWh/km 2, Nghệ An khoảng 2,5 GWh/km2 và giảm dần đến khu vực Thừa Thiên Huế với 0,3 GWh/km 2, về phía Nam, Phan Thiết là 2,1 GWh/km2, Bà Rịa - Vũng Tàu với 5,2 GWh/km2. Với đặc điểm địa hình và chế độ thủy triều, vùng biển Đông Bắc thuộc địa phận tỉnh Quảng Ninh và Hải Phòng là khu vực có tiềm năng phát triển điện thủy triều lớn nhất nước, với công suất lắp máy có thể lên đến 550MW, chiếm 96% tiềm năng kỹ thuật nguồn điện thủy triều của Việt Nam. Tuy nhiên, nguồn năng lượng này chưa được quan tâm khai thác, mới ở giai đoạn nghiên cứu sơ khai, chưa có những ứng dụng cụ thể phát điện từ nguồn năng lượng này. * Hạn chế Năng lượng thủy triều không phải là một nguồn năng lượng quan trọng trên toàn thế giới, bởi vì chỉ có một số ít các vị trí có mực nước triều dâng cao đủ để việc phát điện mang tính khả thi. 17
Hệ thống năng lượng thủy triều do con người xây dựng có thể có tác động đến môi trường ở các lưu vực thủy triều do sự suy giảm dung lượng, tốc độ dòng chảy thủy triều và tạo nên sự tích tụ phù sa ở những lưu vực trên. Vấn đề đặt ra đối với năng lượng thủy triều bao gồm chi phí đầu tư xây dựng nhà máy điện khá cao và chi phí bảo trì máy móc cao (do tiếp xúc với nước biển nên dễ bị ăn mòn), kỹ thuật lắp ráp khó khăn, phức tạp. Năng lượng thủy triều lớn nhất tập trung ở những vùng cửa sông, bờ biển, nơi các dòng sông gặp thủy triều đại dương. Đây lại là nơi có sự hòa trộn giữa nước ngọt và mặn, tạo nên môi trường thủy sinh có năng suất cao, cá và vô số động vật thân mềm đến đây sinh sản. Vì thế, việc xây dựng đập sẽ ảnh hưởng lớn đến sinh thái khu vực. Hiện nay các vấn đề kỹ thuật như việc đối phó với sự ăn mòn của nước biển hay vấn đề về thời tiết xấu như giông, bão... đã kìm hãm sự phát triển của năng lượng thủy triều d. Năng lượng thủy điện * Nguồn gốc Năng lượng thủy điện là nguồn điện có được từ năng lượng nước. Đây là nguồn năng lượng có thể hồi phục. Đối với gần một thế kỷ, thủy điện đã cung cấp nguồn năng lượng có chi phí thấp, là năng lượng tái tạo và là nguồn điện không có khí thải. * Sự quan trọng Hiện nay, 19% năng lượng của thế giới là từ thủy điện. Ở một số nước phát triển như Canada, Na-uy và Thụy Điển, thủy điện là nguồn năng lượng chính. Nhiều nước đang phát triển như Ấn Độ, Trung Quốc và Đông Phi đang coi thủy điện là một cấu phần quan trọng trong kế hoạch năng lượng và sử dụng nguồn nước. Tỷ trọng của thủy điện trong nguồn điện của Việt Nam là 31%, phần còn lại từ các nguồn năng lượng khí và than. Thủy điện là một nguồn năng lượng thân thiện với khí hậu, tạo ra điện năng mà không sản xuất ra chất gây ô nhiễm hoặc sản phẩm không có khí độc hại. Tại Mỹ sử dụng thủy điện tránh được gần 200 triệu tấn carbon ô nhiễm mỗi năm - tương đương với sản lượng ô nhiễm tạo ra của hơn 38 triệu xe ô tô chở khách. Lợi ích lớn nhất của thủy điện là hạn chế được giá thành nhiên liệu. Các nhà máy thủy điện không phải chịu cảnh tăng giá của nhiên liệu hóa thạch (dầu mỏ, than đá, khí thiên nhiên) và không cần phải nhập nhiên liệu. Các nhà máy thủy điện cũng có tuổi thọ lớn hơn các nhà máy nhiệt điện, một số nhà máy thủy điện đang hoạt động hiện nay đã được xây dựng từ 50 đến 100 năm. Chi phí nhân công cũng thấp bởi vì các nhà máy này được tự động hóa cao và ít có người làm việc tại chỗ khi vận hành thông thường. Những hồ chứa được xây dựng cùng với các nhà máy thuỷ điện thường là những địa điểm thư giãn tuyệt vời cho các môn thể thao nước và trở thành điểm thu hút khách du lịch. Các đập đa chức năng được xây dựng để tưới tiêu, kiểm soát lũ, hay giải trí. Thủy điện cung cấp vận hành linh hoạt và do đó có thể đáp ứng được nhu cầu biến động về điện năng. Tính linh hoạt và dung lượng lưu trữ của thủy điện có thể hỗ trợ việc sử dụng năng lượng tái tạo như gió, năng lượng mặt trời một cách liên tục. Không giống như nhiên liệu hoặc khí đốt, thủy điện không phụ thuộc vào biến động của giá cả thị trường. Điện tạo ra từ thủy điện có thể được đưa vào mạng lưới điện nhanh hơn so với bất kỳ nguồn năng lượng nào khác và nó có thể đi từ con số không sản lượng điện và nhanh chóng tạo ra tối đa sản lượng điện sản xuất ra. Điều này rất phù hợp để đáp ứng tải trọng thay đổi trong việc cung cấp điện và duy trì sự cân bằng giữa cung cấp điện và nhu cầu. Trong suốt vòng đời của dự án thủy điện chỉ sản xuất một lượng nhỏ của các loại khí gây hiệu ứng nhà kính (GHGs). Bằng cách này nó bù đắp sự phát thải khí nhà kính từ khí 18
đốt, than đá và nhà máy nhiệt điện dầu, thủy điện còn có thể giúp làm chậm sự nóng lên toàn cầu. Nhà máy thủy điện khi sản xuất không có chất gây ô nhiễm không khí độc hại. Có thể làm giảm mưa axít, khói mù và có thể làm giảm nhiên liệu hóa thạch. Những nơi có cơ sở thủy điện không những đóng góp nguồn điện mà còn phát triển đường giao thông, công nghiệp và thương mại cho cộng đồng, từ đó phát triển kinh tế, cải thiện khả năng tiếp cận y tế, giáo dục, nâng cao chất lượng cuộc sống. Các hồ thủy điện thu thập nước mưa, sau đó có thể được sử dụng nguồn nước này để uống hoặc tưới tiêu. Các dự án thủy điện có thể mang lại lợi ích cho nhiều thế hệ. Chi phí hoạt động thấp và đặc biệt có thể kết hợp dễ dàng để nâng cấp các công nghệ mới nhất. Ở Việt Nam, tổng công suất các nhà máy thủy điện đang vận hành là 4.198 MW, bao gồm: 11 nhà máy thuỷ điện lớn là Hoà Bình 1.920 MW, Ialy 720 MW, Trị An 400 MW, Hàm Thuận 300 MW, Đa Mi 175 MW, Đa Nhim 160 MW, Thác Mơ 150 MW, Thác Bà 108 (120) MW, Cần Đơn 78 MW, Sông Hinh 70 MW, Vĩnh Sơn 66 MW; 51 MW các thủy điện nhỏ (28 tỉnh có thủy điện nhỏ, tổng số 125 trạm với tổng công suất lắp máy 99 MW, hiện tại có 57 trạm đang hoạt động... Như vậy, nếu các nhà máy thủy điện đưa vào vận hành đúng tiến độ thì đến năm 2020 sẽ khai thác hết khoảng 90% tiềm năng kinh tế kỹ thuật thủy điện. * Hạn chế Thuỷ điện không phải là một sự lựa chọn chủ chốt tại các nước phát triển vì đa số các địa điểm tiềm năng khai thác thuỷ điện đó đã bị khai thác hoặc không thể khai thác được vì các lý do như môi trường. Việc sử dụng nước tích trữ thỉnh thoảng khá phức tạp bởi vì yêu cầu tưới tiêu có thể xảy ra không trùng với thời điểm yêu cầu điện lên mức cao nhất. Những thời điểm hạn hán có thể gây ra các vấn đề rắc rối, bởi vì mức bổ sung nước không thể tăng kịp với mức yêu cầu sử dụng. Các dự án nhà máy thuỷ điện lớn có thể phá vỡ sự cân bằng của hệ sinh thái xung quanh và ảnh hưởng đến môi trường của dòng sông bên dưới do các nguyên nhân: Thứ nhất, nước sau khi ra khỏi turbine thường chứa rất ít cặn lơ lửng, có thể gây ra tình trạng xối sạch lòng sông và làm sạt lở bờ sông. Thứ hai, vì các turbine thường mở không liên tục, có thể quan sát thấy sự thay đổi nhanh chóng và bất thường của dòng chảy, sự biến đổi dòng chảy theo chu kỳ của nó bị cho là nguyên nhân gây nên tình trạng xói mòn cồn cát ngầm. Lượng oxy hoà tan trong nước có thể thay đổi so với trước đó. Cuối cùng, nước chảy ra từ turbine lạnh hơn nước trước khi chảy vào đập, điều này có thể làm thay đổi số lượng cân bằng của hệ động vật, gồm cả việc gây hại tới một số loài. Các hồ chứa của các nhà máy thuỷ điện ở các vùng nhiệt đới có thể sản sinh ra một lượng lớn khí methane và carbon dioxide do các xác thực vật mới bị lũ quét và các vùng tái bị lũ bị tràn ngập nước, mục nát trong một môi trường kỵ khí và tạo thành methane, một khí gây hiệu ứng nhà kính mạnh. Một cái hại nữa của các đập thuỷ điện là việc tái định cư dân chúng sống trong vùng hồ chứa. Trong nhiều trường hợp không một khoản bồi thường nào có thể bù đắp được sự gắn bó của họ về tổ tiên và văn hoá gắn liền với địa điểm đó vì chúng có giá trị tinh thần đối với họ. Hơn nữa, về mặt lịch sử và văn hoá các địa điểm quan trọng có thể bị biến mất Một số dự án thuỷ điện cũng sử dụng các kênh, thường để đổi hướng dòng sông tới độ dốc nhỏ hơn nhằm tăng áp suất có được. Trong một số trường hợp, toàn bộ dòng sông có thể bị đổi hướng để trơ lại lòng sông cạn. 19
Những người tới giải trí tại các hồ chứa nước hay vùng xả nước của nhà máy thuỷ điện có nguy cơ gặp nguy hiểm do sự thay đổi mực nước, và cần thận trọng với hoạt động nhận nước và điều khiển đập tràn của nhà máy. Ở Việt Nam, từ năm 1990 đến nay, thủy điện là nguồn điện năng quan trọng cho đời sống, sản xuất và thúc đẩy phát triển kinh tế-xã hội của đất nước. Đến năm 2012, thủy điện vẫn đóng góp 48,26% công suất và 43,9% điện lượng cho hệ thống điện toàn quốc bên cạnh các nguồn khác. Tuy nhiên những tác động tiêu cực về môi trường, xã hội do thủy điện gây ra đã làm thay đổi nhận thức lâu nay vẫn cho rằng thủy điện là nguồn năng lượng sạch và rẻ. Theo báo cáo của Bộ Công thương, từ năm 2006 đến nay chúng ta đã phải đánh đổi 50.000 ha đất rừng để làm thủy điện. Ước tính mỗi MW thủy điện phải "nuốt" trên 10 ha rừng. Còn báo cáo của Bộ Nông nghiệp cho biết 20.000 ha rừng đã bị “xóa sổ” bởi các dự án thủy điện trong giai đoạn 2006-2012. Về tác động xã hội, theo thống kê của Bộ Nông nghiệp, chỉ tính riêng trong 21 dự án thủy điện ở 12 tỉnh đã có khoảng 75.000 hộ phải di dời, gây xáo trộn cuộc sống, sinh kế và đời sống văn hóa của người dân. Thiệt hại do sự cố an toàn đập và xả lũ khi có rủi ro thiên tai xảy ra hàng năm ước tính lên đến hàng trăm tỷ đồng. Do thiếu quy hoạch chung nên các công trình thủy điện không có lưu lượng xả để duy trì dòng chảy, do việc xây hồ chứa chưa quan tâm đến chức năng phòng chống lũ và cấp nước cho hạ du nên hạn hán và lũ lụt đã không chỉ là thiên tai mà còn do nhân tai. Tại Nam Trung bộ, toàn vùng hiện có 17.277 ha cây trồng bị thiếu nước, hạn hán và xâm nhập mặn, trong đó lúa có 15.627 ha, cà phê 300 ha. Hạn nặng làm mất trắng 50 ha lúa.Tại Tây Nguyên hiện có 51.403 ha cây trồng thiếu nước và hạn hán, trong đó lúa gần 15.000 ha, cà phê trên 34.000 ha. Hầu hết các hồ chứa thủy điện, thủy lợi trong vùng đều có dung tích thấp hơn nhiều so với thiết kế, nhiều hồ nhỏ đã cạn, không còn khả năng tưới. Nhiều năm trước, các đoàn địa chất thủy văn khảo sát ở Tây Nguyên chỉ cần khoan 15 - 20 mét sâu đã chạm nguồn nước. Nhưng đến nay, muốn tìm nước phải khoan sâu đến 150 - 200 mét. Việc xây dựng nhà máy thủy điện tại Bình Định vừa qua đã làm chuyển dòng sông Ba khiến tỉnh Gia Lai bị thiếu nước cho hoạt động nông nghiệp. Hậu quả này có nguy cơ sẽ lan sang cả Phú Yên. Theo Trung tâm Quốc tế về Quản lý Môi trường ICEM - một cơ quan nghiên cứu độc lập do Ngân hàng Phát triển Châu Á tài trợ - hiện lượng phù sa ở các con sông bồi lắng ở Quảng Nam đã đến mức báo động. Sông Vu Gia tại trạm quan trắc Thành Mỹ (Nam Giang) bình quân mỗi năm có 460.000 tấn đất, cát bồi lắng. Với lượng bồi lắng như vậy, cơ quan này cảnh báo thành phố cổ Hội An (Quảng Nam) sẽ là nơi hứng chịu nhiều cơn lũ lớn do chính tác động này. Thủy điện sông Bung 4 đi vào tích nước (490 triệu m3) thì nước ở sông Bung sẽ cạn kiệt, dẫn đến hạ lưu khô hạn. Dự án nhà máy thủy điện Vĩnh Hà tại huyện Bảo Yên, tỉnh Lào Cai khởi công xây dựng vào ngày 25/10/2012. Dự án do Công ty cổ phần Đầu tư xây dựng và Thương mại quốc tế ICT thực hiện, công suất 21 MW, tổng mức đầu tư gần 900 tỷ đồng. Sau 6 tháng xây dựng, vào rạng sáng ngày 11/5/2013, đã xảy ra sự cố vỡ đê bao ngăn dòng kỹ thuật để thi công đập chính. Vụ vỡ đê bao kỹ thuật đã khiến hàng trăm nghìn mét khối đất đá và máy móc thi công bị cuốn trôi. Sự cố này đã gây thiệt hại cho đơn vị thi công khoảng 17,8 tỷ đồng. Đặc biệt, dòng nước bùn lẫn đất đá đã tràn xuống khu vực hạ du vùi lấp nhiều diện tích lúa và hoa mầu của nhân dân. e. Năng lượng địa nhiệt 20
* Nguồn gốc 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. Chúng đã được sử dụng để nung và tắm kể từ thời La Mã cổ đại, nhưng ngày nay được dùng để phát điện. * Sự quan trọng Trữ lượng năng lượng địa nhiệt là rất lớn, nếu không muốn nói là vô tận. Các nhà khoa học đã ước tính rằng chỉ cần 1 phần trăm lượng nhiệt chứa trong lớp 10 km phía trên vỏ trái đất đã tương đương với 500 lần năng lượng mà các nguồn dầu, khí của trái đất mang lại. Lượng điện này đang tăng hàng năm khoảng 3% cùng với sự gia tăng số lượng các nhà máy cũng như nâng cao hệ số năng suất. Do các nhà máy năng lượng địa nhiệt không dựa trên các nguồn năng lượng không liên tục, không giống với turbine gió hoặc tấm năng lượng mặt trời, nên hệ số năng suất của nó có thể khá lớn và người ta đã chứng minh là đạt đến 90%. 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. Nhà máy điện địa nhiệt có thể hoạt động liên tục suốt ngày đêm không phụ thuộc vào yếu tố khí hậu như năng lượng mặt trời, gió hoặc sóng biển... Nguồn năng lượng địa nhiệt trong lòng đất vô cùng vô tận, bảo đảm cho nhà máy điện địa nhiệt hoạt động bền vững, lâu dài. Đồng thời, xây dựng nhà máy điện địa nhiệt cũng tốn rất ít diện tích và không đốt bất cứ một loại nhiên liệu nào nên sạch cho môi trường hơn mọi nhà máy điện khác. Điện địa nhiệt được xem là bền vững vì sự tách nhiệt chỉ là một phần nhỏ so với lượng nhiệt của Trái Đất, nhưng việc chiết tách này cũng phải được theo dõi để tránh sự suy giảm nhiệt khu vực. Mặc dù, các địa điểm có tiềm năng địa nhiệt có thể cung cấp nhiệt trong vài thập kỷ, nhưng các giếng riêng lẻ có thể nguội đi hoặc cạn nước Khai thác năng lượng địa nhiệt có hiệu quả về kinh tế, có khả năng thực hiện và thân thiện với môi trường. 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. Trong thế kỉ 20, các tiến bộ công nghệ đã làm cho việc khai thác và sử dụng năng lượng địa nhiệt trở thành khả thi và kinh tế. Cũng từ đó, nghiên cứu và phát triển công nghệ khai thác nguồn năng lượng địa nhiệt ngày càng phát triển nhanh về quy mô và hiệu suất. Chương trình phát triển năng lượng địa nhiệt đang được triển khai ở trên 50 quốc gia trên thế giới, trong đó có Hoa Kỳ, Philippin, Italy, Mexico,… Việt Nam cũng được đánh giá là có tiềm năng địa nhiệt trung bình so với thế giới. Bên cạnh đó nguồn năng lượng này ở nước ta còn có ưu điểm là phân bố đều trên khắp lãnh thổ cả nước nên cho phép sử dụng rộng rãi ở hầu hết các địa phương. Tuy nhiên, cần có các đầu tư nghiên cứu triển khai thí điểm để có đủ luận cứ cần thiết cho việc phổ biến rộng rãi các giải pháp khai thác nguồn địa nhiệt cho phát triển năng lượng tái tạo. * Hạn chế 21
Các dòng nước nóng được bơm lên từ dưới sâu trong lòng đất có thể chứa một vài khí đi cùng với nó như CO2 và H2S. Khi các chất ô nhiễm này thoát ra ngoài môi trường sẽ góp phần vào sự ấm lên toàn cầu, mưa axít, và các mùi độc hại đối với thực vật xung quanh đó. Một số nhà máy được yêu cầu phải có hệ thống kiểm soát lượng phát thải nhằm làm giảm lượng axít và các chất bay hơi. Bên cạnh các khí hòa tan, nước nóng từ nguồn địa nhiệt có thể chứa các nguyên tố nguy hiểm như thủy ngân, arsen và antimon nếu nó được thải vào các con sông có chức năng cung cấp nước uống. Các nhà máy địa nhiệt về mặt lý thuyết có thể bơm các chất này cùng với khí trở lại lòng đất ở dạng cô lập cacbon. Năng lượng địa nhiệt không cần nhiên liệu và cũng không phụ thuộc vào giá cả nhiên liệu nhưng chi phí đầu tư ban đầu sẽ cao. Chi phí cho một nhà máy điện địa nhiệt phải kể đến các chi phí chính như chi phí khoan giếng và thăm dò các nguồn dưới sâu vì chúng chứa đựng nhiều rủi ro về mặt tài chính rất cao. Hiện tại, chi phí xây dựng các nhà máy điện địa nhiệt và các giếng chiếm khoảng 2,5 triệu Euro/1MW công suất thiết kế, kỹ thuật xử lý địa chất cũng rất phức tạp vì phải tìm kiếm đúng vùng địa nhiệt có nhiệt độ cao thì việc khai thác địa nhiệt mới hiệu quả Đây là dạng tài nguyên hồi phục được nhưng chậm, do quá trình tự nhiên tái tạo chúng cần thời gian dài. Vì thế, nếu khai thác quá mức có thể dẫn đến không phục hồi được nữa. Các dòng nhiệt phân bố không đều, những vùng dòng nhiệt cao thường trẻ về địa chất, đang có hoạt động kiến tạo và núi lửa. f. Năng lượng sinh khối * Nguồn gốc Năng lượng sinh khối là loại nhiên liệu được hình thành từ các hợp chất có nguồn gốc động thực vật (sinh học) như nhiên liệu chế xuất từ chất béo của động thực vật (mỡ động vật), 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...). 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. Nhiên liệu sinh học có thể được phân loại thành các nhóm chính như sau: Diesel sinh học (Biodiesel): là một loại nhiên liệu lỏng có tính năng tương tự và có thể sử dụng thay thế cho loại dầu diesel truyền thống. Biodiesel được điều chế bằng cách dẫn xuất từ một số loại dầu mỡ sinh học (dầu thực vật, mỡ động vật) Xăng sinh học (Biogasoline): là một loại nhiên liệu lỏng, trong đó có sử dụng ethanol như là một loại phụ gia nhiên liệu pha trộn vào xăng thay phụ gia chì. Ethanol được chế biến thông qua quá trình lên men các sản phẩm hữu cơ như tinh bột, cellulose, lignocellulose. Ethanol được pha chế với tỷ lệ thích hợp với xăng tạo thành xăng sinh học có thể thay thế hoàn toàn cho loại xăng sử dụng phụ gia chì truyền thống. Khí sinh học (Biogas): là một loại khí hữu cơ gồm Methane và các đồng đẳng khác. Biogas được tạo ra sau quá trình ủ lên men các sinh khối hữu cơ phế thải nông nghiệp, chủ yếu là cellulose, tạo thành sản phẩm ở dạng khí. Biogas có thể dùng làm nhiên liệu khí thay cho sản phẩm khí gas từ sản phẩm dầu mỏ. * Sự quan trọng 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 do có nhiều ưu điểm nổi bật so với các loại nhiên liệu truyền thống (dầu khí, than đá,...) Trong những năm gần đây sự chú ý tới các công nghệ năng lượng sinh khối hiện đại 22