Giáo trình Quản lý, sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả - Nghề: Cơ điện tử - CĐ Nghề Công Nghiệp Hà Nội

Chia sẻ: Cuahuynhde Cuahuynhde | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:47

Thêm vào BST

Báo xấu

101
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

(NB) Giáo trình Quản lý, sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả gồm các nội dung chính được trình bày như sau: Năng lượng và các vấn đề về năng lượng; Sử dụng hiệu quả năng lượng và chính sách về năng lượng; Sử dụng năng lượng điện tiết kiệm và hiệu quả; Sử dụng nhiên liệu tiết kiệm và hiệu quả;...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Quản lý, sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả - Nghề: Cơ điện tử - CĐ Nghề Công Nghiệp Hà Nội

TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Tác giả : Nguyễn Đăng Bách GIÁO TRÌNH QUẢN LÝ, SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT KIỆM, HIỆU QUẢ NGHỀ: CƠ ĐIỆN TỬ (Lưu hành nội bộ) Hà Nội năm 2012
Tuyên bố bản quyền Giáo trình này sử dụng làm tài liệu giảng dạy nội bộ trong trường cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội Trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội không sử dụng và không cho phép bất kỳ cá nhân hay tổ chức nào sử dụng giáo trình này với mục đích kinh doanh. Mọi trích dẫn, sử dụng giáo trình này với mục đích khác hay ở nơi khác đều phải được sự đồng ý bằng văn bản của trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội 1
LỜI NÓI ĐẦU Trong chương trình đào tạo của các trường trung cấp nghề, cao đẳng nghề... thực hành nghề giữ một vị trí rất quan trọng: rèn luyện tay nghề cho học sinh. Việc dạy thực hành đòi hỏi nhiều yếu tố: vật tư thiết bị đầy đủ đồng thời cần một giáo trình nội bộ, mang tính khoa học và đáp ứng với yêu cầu thực tế. Nội dung của giáo trình “Quản lý, sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả- nghề cơ điện tử” đã được xây dựng trên cơ sở kế thừa những nội dung giảng dạy của các trường, kết hợp với những nội dung mới nhằm đáp ứng yêu cầu nâng cao chất lượng đào tạo phục vụ sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước,. Giáo trình nội bộ này do các nhà giáo có nhiều kinh nghiệm nhiều năm làm công tác trong ngành đào tạo chuyên nghiệp. Giáo trình được biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, bổ sung nhiều kiến thức mới và biên soạn theo quan điểm mở, nghĩa là, đề cập những nội dung cơ bản, cốt yếu để tùy theo tính chất của các ngành nghề đào tạo mà nhà trường tự điều chỉnh cho thích hợp và không trái với quy định của chương trình khung đào tạo cao đẳng nghề. Tuy các tác giả đã có nhiều cố gắng khi biên soạn, nhưng giáo trình chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được sự tham gia đóng góp ý kiến của các bạn đồng nghiệp và các chuyên gia kỹ thuật đầu ngành. Xin trân trọng cảm ơn! 2
Chương 1: Năng lượng và các vấn đề về năng lượng 1.1 Năng lượng 1.1.1 Khái niệm năng lượng - Năng lượng là gì? Có nhiều khái niệm khác nhau về năng lượng, sau đây xin trình bày một số khái niệm khá phổ biến: + Năng lượng là đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công. Có nhiều dạng năng lượng khác nhau như: điện năng, quang năng, cơ năng, hoá năng, nhiệt năng… Hoặc, năng lượng được định nghĩa là năng lực làm vật thể hoạt động. Có nhiều dạng năng lượng như: động năng làm dịch chuyển vật thể, nhiệt năng làm tăng nhiệt độ của vật thể… + 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 (Nghị định Chính phủ số 102/2003/NĐ-CP ngày 03 /9/2003 Về sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả). 1.1.2 Lịch sử sử dụng năng lượng của con người 1.000.000 - Củi được sử dụng như nguồn năng lượng đầu tiên B.C -Sử dụng sức một số lòai động vật (ngựa/la/lừa) để thồ hàng hóa. 3000 B.C. - Bắt đầu sử dụng đá dầu để làm chất keo trong kiến trúc xây dựng, trám thành tàu, trải đường và tinh luyện dầu thô để thắp đèn và sưởi ấm. 1100 B.C. - Than đá bắt đầu được sử dụng 200 B.C. - Người Trung Quốc sử dụng khí thiên nhiên làm bay hơi nước 3
từ nước biển để tạo muối. 250 - 400 - Người La Mã cổ đại chế tạo thành công cối xay thủy lực 16 A.D. bánh với công suất trên 40 mã lực . 800-1500 - Năng lượng gió được sử dụng trong hàng hải A.D. 874 A.D. - Bắt đầu sử dụng năng lượng địa nhiệt để sưởi ấm -Chế tạo thành công pin. -Thiết bị sử dụng năng lượng đầu tiên ở Mỹ 1800-1826 -Phát hiện mối liện hệ giữa điện và từ trường -Faraday chế tạo động cơ môtô đầu tiên -Công bố định luật Ohms. -Michael Faraday chế tạo máy phát điện từ 1830-1839 -Chế tạo tế bào nhiên liệu đầu tiên. - Bánh xe khổng lồ đường kính 72foot chạy bằng sức nước có công suất 572 ngựa, đặt tại vùng đảo Mann. - Gia đình Edwin L. Drake dò tìm giếng dầu đầu tiên tại 1840-1865 Titusville, Pennsylvania. - Maxwell mở ra một kỷ nguyên mới cho chuyên ngành vật lý bằng lý thuyết toán của điện từ trường. Maxwell đã hợp nhất lý thuyết từ trường, điện và ánh sáng. - Công bố patent sáng chế tuabin khí. - Chế tạo động cơ đốt cháy đầu tiên sử dụng cồn và dầu hỏa. 1870-1880 - Xây dựng nhà máy điện đầu tiên sử dụng máy phát chổi và ánh sáng huỳnh quang tại San Francisco. - Thomas Edison xây dựng nhà mát phát điện đầu tiên ở Anh năm 1881. -Xây dựng nhà mát phát điện đầu tiên ở Mỹ. Trong 2 tháng đầu 1881-1887 tiên sau khi nhà máy họat động, 1300 bóng đèn được tiêu thụ và khoảng 11000 bóng được tiêu dùng trong 1 năm. Ánh sáng của bóng đèn gấp hàng trăm lần ánh sáng nến, đó là lý do 4
khiến nhiều người chuyển sang dùng điện. - Nhà máy thủy điện đầu tiên ra đời (Wisconsin). - Phát minh máy biến thế. - Phát minh máy tua bin hơi. - Stanley cải tiến máy biến thế và phát minh hệ thống dòng điện xoay chiều. - Teslaphát minh động cơ điện cảm ứng có từ trường, ứng dụng trong chế tạo thiết bị động cơ và giúp chuyển đổi dòng điện xoay chiều trở nên kinh tế hơn. - Phát minh điện tử. Tái sử dụng năng lượng từ đốt rác ở New York vừa làm giảm 1898-1988 khối lượng rác và tái sử dụng năng lượng thông qua quá trình nhiệt. 1900s- Cối xay gió bơm nước và phát điện ở vùng xa dân cư cộng 1950 đồng. - Thành lập trạm tua bin đầu tiên trên thế giới (Chicago). - Nhà máy thủy điện Shawinigan lắp đặt máy phát có công suất lớn nhất (5,000 Watts) và đường dây cao thế lớn nhất và dài nhất trên thế (136 Km and 50 Kilovolts) kéo dài đến Montreal. - Chế tạo máy phát tuabin hơi 5 megawatt - Điện địa nhiệt bắt đầu được thương mại hóa ở Italy. -Chế tạo máy hút bụi điện đầu tiên -Xuất xưởng máy giặt điện đầu tiên 1900-1910 - Xe hơi model T của hãng Henry Ford sử dụng kết hợp 2 loại nhiên liệu sử dụng là ethan và xăng - Một trong những sự kiện vĩ đại trong thế kỷ 20 chính là công bố phát minh học thuyết tương đối của Einstein E=mc2. Einstein đã tạo ra một kỷ nguyên mới cho nền vật lý học thông qua hợp nhất khối lượng, năng lượng, từ trường, điện từ và ánh sáng. Phát minh của Einstein kéo theo các ngành năng lượng hạt nhân, vũ khí hạt nhân, y học hạt nhân và vật lý thiên văn ra 5
đời. - Xây dựng thiết bị điều hòa không khí đầu tiên. - Lắp đặt thiết bị kiểm soát ô nhiễm không khí đầu tiên (sử dụng than xỉ). 1911-1919 - Chế tạo tủ lạnh điện đầu tiên. - Kết thúc chiến tranh thế giới thứ 1 (11.1918) -Phát triển lý thuyết phân hạch hạt nhân -Thành lập Ủy ban liên bang Năng lượng(Federal Power Commission -FPC) -75% dân số Mỹ sử dụng năng lượng than đá - Xây dựng các thành phần đầu tiên của truyền. - Xây dựng hệ thống đường dẫn khí thiên nhiên 200 dặm đầu 1920-1930 tiên từ Louisiana đến Texas. - Ủy ban Thương mại liên bang điều tra các công ty mẹ. - Phát minh động cơ phản lực. - Dầu lửa và dầu bắt đầu thay thế gỗ trong một số ngành thương mại, giai thông và các thiết bị dân dụng. - Mô tả phản ứng dây chuyền hạt nhân. - Hiệp ước Năng lượng liên bang ra đời. - Tổng thống Franklin D. Roosevelt ký văn bản luật quản lý 1933-1939 điện khí hóa nông thôn (the Rural Electrification Administration-REA). -Phân hạch nhân tạo hạt nhân uranium - Phát triển máy bay động cơ phản lực đầu tiên. - Xây dựng nhà máy nhiên liệu ethan đầu tiên tại Mỹ. - Thực hiện thành công phản ứng dây chuyền hạt nhân đầu tiên tại Chicago. 1940-1949 -Ném bom nguyên tử đầu tiên - Hiệp ước năng lượng nguyên tử quyết định thành lập Ủy Ban Năng lượng nguyên tử Atomic Energy Commission (AEC). 1950s - Điện và khí thiên nhiên dần dần thay thế gỗ trong sưởi ấm 6
nhà và các khu thương mại. - 22% dân số Mỹ sử dụng sản phẩm chưng cất từ dầu. - Khoảng trên 1/3 gia đình Mỹ sưởi ấm bằng than đá - Khoảng 25% gia đình Mỹ sử dụng khí thiên nhiên để sưởi ấm - Khoảng 0.6% gia đình Mỹ sử dụng điện để sưởi. - Các ngành công nghiệp sử dụng nhiên liệu chủ yếu từ than đá. Xe lửa và tàu thủy chạy bằng hơi nước vẫn dùng lượng lớn nguồn than đá. - Lò phản ứng thí nghiệm của Ủy ban Năng lượng nguyên tử phát điện đầu tiên từ năng lượng hạt nhân. Anh quốc hòan tất lò phản ứng thương mại đầu tiên tại lâu đài Calder năm 1956. Một năm sau, tàu ngầm hạt nhân của Mỹ ra đời. - Lò phản ứng hạt nhân đầu tiên được thực hiện dưới nước - Đường dây cao thế 345 Kilovolt đầu tiên. - Đơn đặt hàng nhà máy năng lượng hạt nhân đầu tiên. - Xây dựng đường dây dòng điện cao thế một chiều đầu tiên (high voltage direct current-HVDC) (20 megawatts/1900 Kilovolts, 96 Km). - Năm 1954, hiệp ước năng lượng nguyên tử (Atomic Energy Act) công nhận quyền sỡ hửu lò phản ứng hạt nhân. - Hiệp ước Không khí sạch (Clean Air Act) được ký kết. 1960s - Ký kết hiệp ước Chính sách Môi trường Quốc gia (National Environmental Policy Act) năm 1969. - Ban hành đạo luật chất lượng nước và môi trường. - Bổ sung và mở rộng vai trò của chính phủ liên bang (the Federal Government) trong kiểm sóat ô nhiễm không khí - Hiệp ước Nước sạch (The Clean Water Act) ra đời năm 1972 1970s nhằm tính đến ảnh hưởng của nước thải từ nhà máy điện và các khu công nghiệp điện. - Lệnh cấm vận dầu lửa của Ả rập được thực hiện để chống lại Mỹ và Hà Lan. 7
- Ban hành hiệp ước “Chính sách và bảo tồn năng lượng”(The Energy Policy and Conservation Act (EPCA)) năm 1975, đạt được một số mục tiêu như thiết lập khu vực dự trữ dầu thô và cải thiện hiệu suất sử dụng nhiên liệu trong động cơxe hơi. -Tai nạn hạt nhân tại Brown’s Ferry và Three Mile Island. 1980s - Rò rỉ tại nhà máy hạt nhân Chernobyl (USSR). - Bổ sung yêu cầu kiểm sóat ô nhiễm trong khế ướcKhông Khí sạch (Clean Air Act). - Trữ lượng địa nhiệt trên thế giới ước khoảng trên 6,000 1990s megawatts. - Trên 50% gia đình người Mỹ sử dụng khí thiên nhiên để sưởi ấm và khoảng 29%sử dụng điện. 2000 - Chế tạo thành công tế bào nhiên liệu hiệu suất cao. 1.1.3 Vai trò của năng lượng với đời sống con người Vai trò của năng lượng đối với đời sống con người : Đảm bảo các hoạt động cho sinh hoạt, sản xuất, hoạt động dịch vụ. - Năng lượng cần cho sự sống của con người: đem lại sự sống cho con người, vạn vật; phục vụ các nhu cầu thiết yếu: sưởi ấm, nấu chín thức ăn, thắp sáng, sử dụng phương tiện giao thông… - Năng lượng là thành tố không thể thiếu trong hoạt động sản xuất: công nghiệp (xăng dầu được coi là "máu" của công nghiệp), nông nghiệp, giao thông vận tải … a. Tình hình sử dụng NL trong sản xuất và đời sống + NL có vai trò sống còn đối với cuộc sống con người, nó quyết định sự tồn tại, phát triển và chất lượng cuộc sống của con người. + Con người sử dụng NL cho các hoạt động sản xuất, đi lại, xây dựng và đời sống hàng ngày. + Khủng hoảng NL thường có tác động rất lớn tới kinh tế và xã hội của các nước trên thế giới. 8
+ Vấn đề NL thành quốc sách, đặt thành vấn đề " an ninh năng lượng" đối với sự phát triển của quốc gia. - Theo số liệu của cơ quan năng lượng quốc tế (IEA), tiêu thụ năng lượng trên thế giới cho các lĩnh vực sản xuất và tiện nghi nhà ở như sau: + Công nghiệp, giao thông vận tải cũng như lĩnh vực tiện nghi nhà chiếm phần lớn tiêu thụ năng lượng (mỗi lĩnh vực khoảng 25%); thương mại và dịch vụ công cộng khoảng 10%; nông lâm và ngư nghiệp khoảng 3%; sử dụng khác khoảng 12% . + Trong lĩnh vực giao thông vận tải: tiêu thụ khoảng 60% năng lượng dầu đã được chế biến. + Trong ngành sản xuất điện năng, sử dụng các nguồn năng lượng để sản xuất điện năng như sau: nhiên liệu hoá thạch chiếm 64%, năng lượng hạt nhân: 17%, thuỷ điện: 18%, năng lượng tái tạo: 1% điện năng toàn cầu. - Việt Nam: + Sản lượng điện thương phẩm cuối năm 2007 là 66,8 tỷ kWh, tăng 2,5 lần so với năm 2000 (26,6 tỷ kWh) [2], trong đó thủy điện khoảng 64 %, than nhiệt điện khoảng 34%, ... ); tiêu thụ trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp và xây dựng chiến 46,97%, lĩnh vực quản lý - tiêu dùng- dân cư 47,14%. + Năng lượng dùng cho tiện nghi nhà ở có ba mục đích: nấu thức ăn; đun nước nóng sinh hoạt và điều hoà không khí; chạy các thiết bị cơ điện nội thất, chiếu sáng, thiết bị điện tử,… + Trong lĩnh vực tiện nghi nhà: năng lượng tái tạo hơn 40%, sử dụng khí đốt và điện gần bằng nhau (khoảng hơn 20%), năng lượng than và hơi nước nóng chiếm khoảng 7 %, sản phẩm dầu khoảng 10 %,... + Nhu cầu năng lượng ngày càng cao do nhu cầu tăng trưởng kinh tế, phát triển các ngành sản xuất công nghiệp, GTVT và nâng cao chất lượng cuộc sống. + Nguồn năng lượng được sử dụng chủ yếu vẫn là các nguồn năng lượng hoá thạch (than đá, dầu, khí tự nhiên...) + Điện năng là dạng năng lượng có nhiều ưu điểm vì nó dễ dàng được chuyển hoá từ các dạng năng lượng khác khi sản xuất điện năng, đồng thời khi sử dụng, nó cũng dễ dàng chuyển hoá thành các dạng năng lượng khác. 9
+ Sản xuất và sử dụng điện năng có ý nghĩa rất quan trọng trong chiến lược năng lượng của mỗi quốc gia. b. Sự cạn kiệt các nguồn năng lượng hoá thạch - Năm 2007, dân số toàn cầu 6,625 tỷ người, tiêu thụ lượng năng lượng sơ cấp là 11.099 Mtoe (Mtoe: triệu tấn dầu tương đương), trong đó dầu 35,61%; khí tự nhiên: 23,76%; than: 28,63%; năng lượng hạt nhân: 5,60%; thủy điện: 6,39%. - Dự đoán năm 2050, dân số thế giới 10 tỷ người, nhu cầu về lượng năng lượng sơ cấp sẽ tương đương hơn 25 tỷ 340 triệu ~ 29 tỷ tấn than nguyên chất. - Ước tính chung trên thế giới nguồn dầu mỏ thương mại còn dùng được khoảng 60 năm, khí tự nhiên còn dùng được khoảng 80 năm, than còn dùng được khoảng 150 - 200 năm . - Việt Nam + Than chỉ còn 3,80 tỉ tấn, + Dầu còn 2,3 tỷ tấn/ + Đến năm 2020, sẽ phải nhập ~ 12%-20% NL; + Đến năm 2050 lên đến 50%-60% c .Ảnh hưởng của việc khai thác và sử dụng năng lượng đến MTST Tác động đến môi trường sinh thái do: + Khai thác, vận chuyển than, dầu khí,.. + Sử dụng các nguồn năng lượng hoá thạch làm gia tăng hiệu ứng nhà kính + Sản xuất điện năng/nhiệt điện,thủy điện,điện hạt nhân,.. 1.2 Các dạng năng lượng 1.2.1 Phân loại theo bản chất năng lượng (Định nghĩa về năng lượng được nêu trong Nghị định số 102/2003/NĐ-CP nói trên.) Một số khái niệm cần lưu ý: - Năng lượng sơ cấp: tạm hiểu là nguồn năng lượng "thô" có sẵn ngoài thiên nhiên, muốn sử dụng, cần qua một giai đoạn gọi là chuyển hoá năng lượng để trở thành điện năng, nhiệt năng, công năng… - Năng lượng thứ cấp là những năng lượng được sinh ra trong quá trình chuyển hoá những năng lượng thô như nêu trên. 10
1.2.2 Phân loại theo nguồn năng lượng sử dụng Phân loại theo nguồn gốc vật chất của năng lượng, có thể chia năng lượng thành hai loại: - Năng lượng vật chất chuyển hoá toàn phần + Đây là dạng năng lượng mà nhiên liệu sản sinh ra nó không có khả năng tái sinh và mất đi vĩnh viễn. Thành phần chủ yếu của nhóm năng lượng này là các dạng nhiên liệu hoá thạch (than đá, dầu mỏ, khí tự nhiên). Các loại nhiên liệu này được hình thành thông qua sự hoá thạch của động, thực vật trong một thời gian rất dài, tính tới hàng triệu năm. + Năng lượng vật chất chuyển hoá toàn phần là nguồn cung cấp chủ yếu năng lượng cho các hoạt động sản xuất và đời sống của con người. Tính đến những năm đầu thế kỉ XXI, năng lượng hoá thạch cung cấp hơn 85 % tổng năng lượng tiêu thụ toàn cầu, và cung cấp 2/3 nguồn năng lượng tiêu thụ tại Mĩ. Tuy nhiên đây cũng là tác nhân chính làm ô nhiễm môi trường và làm tăng nhiệt độ trái đất. Theo thống kê của Cơ quan bảo vệ môi trường của Mĩ, việc sử dụng các nguồn nhiên liệu hoá thạch trong hơn 150 năm qua đã khiến trái đất phải hứng chịu khoảng 245 tỉ tấn các-bon đi-ô-xit. + Việc tái tạo loại nhiên liệu hoá thạch phải mất tới hàng triệu năm, vì vậy đây là nguồn nhiên liệu được coi là không thể phục hồi, đến một ngày nào đó nó sẽ biến mất khỏi trái đất. - Năng lượng thay thế (hay năng lượng tái tạo) Năng lượng thay thế là năng lượng thu được từ những nguồn ngoài 3 dạng nhiên liệu hoá thạch đã đề cập ở trên, đó là: năng lượng hạt nhân, năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng địa nhiệt, năng lượng sinh khối, năng lượng nước… + Năng lượng hạt nhân Năng lượng hạt nhân có được bằng một trong hai cách: Phân rã hạt nhân các nguyên tử, hoặc kết hợp hạt nhân các nguyên tử. Việc phân rã hạt nhân, hoặc kết hợp hạt nhân nói trên mang lại một nguồn năng lượng khổng lồ. Đặc điểm: 11
Đây là một nguồn năng lượng lớn (tính đến năm 2000, Mĩ có 110 nhà mỏy điện nguyên tử; 70 % lượng điện tiêu thụ ở Pháp là từ năng lượng hạt nhân), năng lượng sạch, rẻ và tương đối an toàn. Xử lí chất thải hạt nhân và an toàn trong vận hành nhà máy điện nguyên tử vẫn đang là mối quan tâm hàng đầu của nhân loại. + Năng lượng mặt trời. Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng vô tận và không sản sinh ra chất thải gây ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên, hạn chế của nó là sự khó khăn trong thu thập ánh sáng mặt trời vào những ngày thời tiết mây mù, mặt khác, chi phí sản xuất còn khá cao. + Năng lượng nước. Nước tràn xuống từ đập nhà máy thuỷ điện làm quay tua bin nối với máy phát điện. Đây là nguồn năng lượng sạch, hiệu quả và có tiềm năng to lớn. Hiện nay, Canada, Mĩ và Brazil là 3 quốc gia đang đứng đầu thế giới về sản lượng điện từ thuỷ năng. Tuy nhiên, việc xây đập thuỷ điện lại ảnh hưởng sâu sắc tới môi trường xung quanh, làm thay đổi rất lớn hệ sinh thái của thượng nguồn và hạ nguồn. + Năng lượng sức gió. Gió cũng là một nguồn tài nguyên năng lượng. Đây là một nguồn tài nguyên vô tận và không gây ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên, cũng giống năng lượng mặt trời, loại năng lượng này đòi hỏi một sự đầu tư lớn và sự lệ thuộc vào điều kiện thiên nhiên. + Năng lượng địa nhiệt Địa nhiệt là dạng năng lượng tự nhiên sản sinh ra từ lòng đất và giải phóng ra ngoài nhờ hoạt động của các núi lửa, suối nước nóng hay giếng phun. Nước được hâm nóng tự nhiên có thể được sử dụng để làm nóng các toà nhà, làm quay tua bin trong nhà máy nhiệt điện. Tuy nhiên, sử dụng năng lượng địa nhiệt có thể mang lại những tác động không tốt cho môi trường: những thành phần hoá học trong hơi nước nóng góp phần làm ô nhiễm không khí, hoặc có thể có những khí độc từ lòng đất. + Năng lượng thuỷ triều 12
Việc ứng dụng dòng thuỷ triều lên, xuống để quay cánh quạt chạy máy phát điện tiềm ẩn một nguồn năng lượng vô tận. Đây cũng là nguồn năng lượng sạch, không gây ô nhiễm môi trường. + Năng lượng sinh khối Một phần sinh khối (tổng lượng động thực vật và vi sinh vật trên một đơn vị diện tích) có thể được sử dụng như nhiên liệu sản sinh ra nhiệt năng. Gỗ, cây trồng, phế phẩm nông nghiệp, khoáng vật hay vật phẩm từ động thực vật là những bộ phận của sinh khối. Sinh khối trong rác thải có thể được đốt cháy để tạo ra nhiệt năng hoặc phân huỷ thành mêtan, một loại khí tự nhiên (ở Tây Âu có hơn 200 nhà máy đốt rác thải nhằm sản sinh ra điện). Tuy nhiên, loại nhiên liệu này liên quan đến việc khai thác rừng và gây ảnh hưởng xấu tới môi trường qua việc thiêu huỷ chất thải. 1.3 Quá trình chuyển hóa năng lượng 1.3.1 Sự chuyển hóa năng lượng 1.3.2 Dòng chuyển hóa năng lượng 13
Có file PDF 1.4 Những vấn đề xảy ra trong sử dụng năng lượng 1.4.1 Vấn đề ô nhiễm môi trường Phân loại theo mức độ ô nhiễm môi trường: Ô nhiễm môi trường là tình trạng môi trường bị ô nhiễm bởi các chất hóa học, sinh học, bức xạ, tiếng ồn,... gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người và các cơ thể sống khác[1]. Ô nhiễm môi trường xảy ra là do con người và cách quản lý của con người. Các dạng ô nhiễm chính Dưới đây là các hình thức ô nhiễm và các chất ô nhiễm liên quan: - Ô nhiễm không khí, việc xả khói chứa bụi và các chất hóa học vào bầu không khí. Ví dụ về các khí độc là cacbon mônôxít, điôxít lưu huỳnh, các chất cloroflorocacbon (CFCs), và ôxít nitơ là chất thải của công nghiệp và xe cộ. Ôzôn quang hóa và khói lẫn sương (smog) được tạo ra khi các ôxít nitơ phản ứng với nước trong không khí (chính là sương) xúc tác là ánh sáng mặt trời. - Ô nhiễm nước xảy ra khi nước bề mặt chảy qua rác thải sinh hoạt, nước rác công nghiệp, các chất ô nhiễm trên mặt đất, rồi thấm xuống nước ngầm. - Ô nhiễm đất xảy ra khi đất bị nhiễm các chất hóa học độc hại (hàm lượng vượt quá giới hạn thông thường)do các hoạt động chủ động của con người như khai thác khoáng sản, sản xuất công nghiệp, sử dụng phân bón hóa học hoặc thuốc trừ sâu quá nhiều,... hoặc do bị rò rỉ từ các thùng chứa ngầm. Phổ biến nhất trong các loại chất ô nhiễm đất là hydrocacbon, kim loại nặng, MTBE, thuốc diệt cỏ, thuốc trừ sâu, và các hydrocacbon clo hóa.[2] - Ô nhiễm phóng xạ - Ô nhiễm tiếng ồn, bao gồm tiếng ồn do xe cộ, máy bay, tiếng ồn công nghiệp - Ô nhiễm sóng, do các loại sóng như sóng điện thoại, truyền hình... tồn tại với mật độ lớn. - Ô nhiễm ánh sáng,hiện nay con người đã sử dụng các thiết bị chiếu sáng một cách lãng phí ảnh hưởng lớn tới môi trường như ảnh hưởng tới quá trình phát triển của động thực vật 14
- Ô nhiễm môi trường đất + Ô nhiễm môi trường đất là hậu quả các hoạt động của con người làm thay đổi các nhân tố sinh thái vượt qua những giới hạn sinh thái của các quần xã sống trong đất. + Môi trường đất là nơi trú ngụ của con người và hầu hết các sinh vật cạn, là nền móng cho các công trình xây dựng dân dụng, công nghiệp và văn hóa của con người. Đất là một nguồn tài nguyên quý giá, con người sử dụng tài nguyên đất vào hoạt động sản xuất nông nghiệp để đảm bảo nguồn cung cấp lương thực thực phẩm cho con người. Nhưng với nhịp độ gia tăng dân số và tốc độ phát triển công nghiệp và hoạt động đô thị hoá như hiện nay thì diện tích đất canh tác ngày càng bị thu hẹp, chất lượng đất ngày càng bị suy thoái, diện tích đất bình quân đầu người giảm. Riêng chỉ với ở Việt Nam, thực tế suy thoái tài nguyên đất là rất đáng lo ngại và nghiêm trọng. - Ô nhiễm môi trường nước + Nước có thể bị phú dưỡng do ô nhiễm. + Ô nhiễm nước là sự thay đổi theo chiều tiêu cực của các tính chất vật lý – hoá học – sinh học của nước, với sự xuất hiện các chất lạ ở thể lỏng, rắn làm cho nguồn nước trở nên độc hại với con người và sinh vật. Làm giảm độ đa dạng sinh vật trong nước. Xét về tốc độ lan truyền và quy mô ảnh hưởng thì ô nhiễm nước là vấn đề đáng lo ngại hơn ô nhiễm đất. + Nước bị ô nhiễm là do sự phủ dưỡng xảy ra chủ yếu ở các khu vực nước ngọt và các vùng ven biển, vùng biển khép kín. Do lượng muối khoáng và hàm lượng các chất hữu cơ quá dư thừa làm cho các quần thể sinh vật trong nước không thể đồng hoá được. Kết quả làm cho hàm lượng ôxy trong nước giảm đột ngột, các khí độc tăng lên, tăng độ đục của nước, gây suy thoái thủy vực. Ở các đại dương là nguyên nhân chính gây ô nhiễm đó là các sự cố tràn dầu. Ô nhiễm nước có nguyên nhân từ các loại nước,chất thải công nghiệp được thải ra lưu vực các con sông mà chưa qua xử lí đúng mức; các loại phân bón hoá học và thuốc trừ sâu ngấm vào nguồn nước ngầm và nước ao hồ; nước thải sinh hoạt được thải ra từ các khu dân cư ven sông gây ô nhiễm trầm trọng,ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân,sinh vật trong khu vực. 15
- Ô nhiễm môi trường không khí + Ô nhiễm môi trường không khí là sự có mặt một chất lạ hoặc một sự biến đổi quan trọng trong thành phần không khí, làm cho không khí không sạch hoặc gây mùi khó chịu, giảm thị lực khi nhìn xa do bụi. + Hiện nay, ô nhiễm khí quyển là vấn đề thời sự nóng bỏng của cả thế giới chứ không phải riêng của một quốc gia nào. Môi trường khí quyển đang có nhiều biến đổi rõ rệt và có ảnh hưởng xấu đến con người và các sinh vật. Ô nhiễm khí đến từ con người lẫn tự nhiên.[3] Hàng năm con người khai thác và sử dụng hàng tỉ tấn than đá, dầu mỏ, khí đốt. Đồng thời cũng thải vào môi trường một khối lượng lớn các chất thải khác nhau như: chất thải sinh hoạt, chất thải từ các nhà máy và xí nghiệp làm cho hàm lượng các loại khí độc hại tăng lên nhanh chóng. + Ô nhiễm từ xe gắn máy cũng là một loại ô nhiễm khí đáng lo ngại.[4][5][6] + Ô nhiễm môi trường khí quyển tạo nên sự ngột ngạt và "sương mù", gây nhiều bệnh cho con người. Nó còn tạo ra các cơn mưa axít làm huỷ diệt các khu rừng và các cánh đồng. + Điều đáng lo ngại nhất là con người thải vào không khí các loại khí độc như: CO2, đã gây hiệu ứng nhà kính. Theo nghiên cứu thì chất khí quan trọng gây hiệu ứng nhà kính là CO2, nó đóng góp 50% vào việc gây hiệu ứng nhà kính, CH4 là 13%,, nitơ 5%, CFC là 22%, hơi nước ở tầng bình lưu là 3%... + Nếu như chúng ta không ngăn chặn được hiện tượng hiệu ứng nhà kính thì trong vòng 30 năm tới mặt nước biển sẽ dâng lên từ 1,5 – 3,5 m (Stepplan Keckes). Có nhiều khả năng lượng CO2 sẽ tăng gấp đôi vào nửa đầu thế kỷ sau. Điều này sẽ thúc đẩy quá trình nóng lên của Trái Đất diễn ra nhanh chóng. Nhiệt độ trung bình của Trái Đất sẽ tăng khoảng 3,60 °C (G.I.Plass), và mỗi thập kỷ sẽ tăng 0,30 °C. + Theo các tài liệu khí hậu quốc tế, trong vòng hơn 130 năm qua nhiệt độ Trái Đất tăng 0,40 °C. Tại hội nghị khí hậu tại Châu Âu được tổ chức gần đây, các nhà khí hậu học trên thế giới đã đưa ra dự báo rằng đến năm 2050 nhiệt độ của Trái Đất sẽ tăng thêm 1,5 – 4,50 °C nếu như con người không có biện pháp hữu hiệu để khắc phục hiện tượng hiệu ứng nhà kính. 16
+ Một hậu quả nữa của ô nhiễm khí quyển là hiện tượng lỗ thủng tầng ôzôn. CFC là "kẻ phá hoại" chính của tầng ôzôn. Sau khi chịu tác động của khí CFC và một số loại chất độc hại khác thì tầng ôzôn sẽ bị mỏng dần rồi thủng. - Đối với sức khỏe con người + Tổng quan các ảnh hưởng sức khỏe con người từ các loại ô nhiễm. + Không khí ô nhiễm có thể giết chết nhiều cơ thể sống trong đó có con người. Ô nhiễm ozone có thể gây bệnh đường hô hấp, bệnh tim mạch, viêm họng, đau ngực, tức thở. Ô nhiễm nước gây ra xấp xỉ 14.000 cái chết mỗi ngày, chủ yếu do ăn uống bằng nước bẩn chưa được xử lý ở các nước đang phát triển. Ước tính có khoảng 500 triệu người Ấn Độ không có nhà vệ sinh đúng cách,[11][12] và khoảng 580 người Ấn Độ chết mỗi ngày vì ô nhiễm nước. Gần 500 triệu người Trung Quốc thiếu nguồn nước uống an toàn. Một phân tích năm 2010 ước tính rằng 1,2 triệu người chết sớm/yểu một năm ở Trung Quốc do ô nhiễm không khí. Năm 2007, ước tính ở Ấn Độ, ô nhiễm không khí được tin là gây nên 527.700 ca tử vong. Các nghiên cứu ước tính số người chết hàng năm ở Hoa Kỳ có thể hơn 50.000. [ Các chất hóa học và kim loại nặng nhiễm trong thức ăn nước uống có thể gây ung thư không thể chữa trị. - Đối với hệ sinh thái + Lưu huỳnh điôxít và các ôxít của nitơ có thể gây mưa axít làm giảm độ pH của đất. + Đất bị ô nhiễm có thể trở nên cằn cỗi, không thích hợp cho cây trồng. Điều này sẽ ảnh hưởng đến các cơ thể sống khác trong lưới thức ăn. + Khói lẫn sương làm giảm ánh sáng mặt trời mà thực vật nhận được để thực hiện quá trình quang hợp. + Các loài động vật có thể xâm lấn,cạnh tranh chiếm môi trường sống và làm nguy hại cho các loài địa phương, từ đó làm giảm đa dạng sinh học. + Khí CO2 sinh ra từ các nhà máy và các phương tiện qua lại còn làm tăng hiệu ứng nhà kính, làm Trái Đất ngày một nóng dần lên, các khu sinh thái sẵn có dần bị phá hủy. - Năng lượng sạch: 17
+ Năng lượng sạch là những năng lượng không gây ô nhiễm môi trường. Có thể kể ra những loại năng lượng sạch: năng lượng nguyên tử, năng lượng mặt trời, năng lượng sức gió, năng lượng thuỷ triều, năng lượng sức nước… + Năng lượng gây ô nhiễm môi trường: + Năng lượng gây ô nhiễm môi trường là loại năng lượng khi sử dụng sẽ có những tác động xấu đối với môi trường: các dạng năng lượng hoá thạch, năng lượng lòng đất 1.4.2 Nguy cơ cạn kiệt nguồn tài nguyên, nhiên liệu - Tài nguyên thiên nhiên đang cạn kiệt nhanh chóng - Quĩ quốc tế bảo vệ động vật hoang dã (WWF) cho biết, con người đang sử dụng nguồn tài nguyên thiên nhiên ở tốc độ nhanh hơn nhiều lần so với khả năng sản xuất ra nguồn tài nguyên mới của hành tinh. - Theo báo cáo của tổ chức này, hiện nay con người tiêu thụ nhiều hơn 20% so với khả năng tạo ra nguồn tài nguyên mới của trái đất. Số lượng động vật sống trên cạn, nguồn nước và các loài sinh vật biển đã được con người sử dụng hết 40% từ năm 1970-2000. - Sự tiêu thụ nguồn nhiên liệu liệu như than, khí và dầu lửa cũng tăng khoảng 700% từ năm 1961-2000. - "Chúng ta đang tiêu tốn nguồn tài nguyên nhanh hơn khả năng phục hồi của nó. Chúng ta đã sử dụng nhưng không nghĩ đến chuyện phải "trả nợ" cho thiên nhiên, trừ khi chính phủ mỗi quốc gia phải cân bằng được giữa nguồn tiêu thụ và tái tạo nó", người đứng đầu tổ chức này- ông Martin nói - Những hoạt động gây ảnh hưởng xấu đến môi trường sinh thái của hành tinh có hơn 6 tỷ người đang ở mức báo động. WWF cũng cảnh báo cách sử dụng nguồn tài nguyên ở châu Á đang có tác động xấu đến môi trường. - Chúng ta nên ngưng lại việc sử dụng tài nguyên một cách bừa bãi, lãng phí và phải khôi phục lại những nguồn tài nguyên đã bị tiêu thụ một cách mất cân đối giữa sự phát triển và công nghiệp hoá của thế giới, đó là lời kêu gọi của WWF. 18
Chương 2: Sử dụng hiệu quả năng lượng và chính sách về năng lượng 2.1 Các khái niệm cơ bản 2.1.1 Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả Sử dụng năng lượng hiệu quả (thường được gọi ngắn gọn là hiệu quả năng lượng) là mục tiêu của những nỗ lực nhằm giảm năng lượng cần thiết cung cấp cho các sản phẩm và dịch vụ 2.1.2 Sản phẩm tiết kiệm năng lượng 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. 2.1.3 Kiểm toán năng lượng 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. Quy trình kiểm toán năng lượng Quy trình kiểm toán năng lượng được áp dụng thường thay đổi phụ thuộc vào phạm vi của công tác kiểm được đề xuất, kích cỡ và kiểu loại của các thiết bị cần kiểm toán. Thông thường, công tác kiểm toán được thực hiện theo các bước sau đây, với điều tra sơ bộ được tiến hành đối vời KTSB Bước 1: Lập kế hoạch cho toàn bộ dự án, bao gồm việc xác lập cấc mục đích kiểm toán, phân chia nhà máy thành các phòng ban / bộ phận hoạt động hoặc các trung tâm hạch toán riêng, (nếu thấy phù hợp), lựa chọn các thành viên cho đội kiểm toán, giao nhiệm vụ, liệt kê và liên kết / kết nối các thiết bị đo kiểm cần thiết. Bước 2: Thu thập các số liệu cơ bản về sản xuất và tiêu thụ năng lượng từ các phòng ban / trung tâm hạch toán, sử dụng các bảng ghi chép (form, worksheet) chuẩn. 19