Phát triển năng lượng tái tạo, công nghệ xanh: Xu hướng tất yếu trong tương lai

Theo dõi KTMT trên

Khám phá những nguồn năng lượng sạch đang được phát triển cho tương lai

Để đối phó với tình trạng biến đổi khí hậu, sự nóng lên của trái đất và sự cạn kiệt của các nguồn hóa thạch như than đá, dầu mỏ… phát triển các nguồn năng lượng sạch trở thành xu thế chung của toàn cầu. Nhiều nước trên thế giới đang đẩy mạnh đầu tư cơ sở hạ tầng, nghiên cứu - chế tạo các công nghệ, thiết bị hiện đại để khai thác tiềm năng vô tận của các nguồn năng lượng này.

Năng lượng mặt trời

 Mặt trời là nguồn năng lượng sạch dồi dào mà con người có thể khai thác thoải mái trong tương lai rất xa – khoảng 5 tỉ năm tới.

Các nước Nhật Bản, Mỹ và một số quốc gia Tây Âu là những nơi đi đầu trong việc sử dụng nguồn năng lượng mặt trời (từ những năm 50 ở thế kỷ trước). Tại Việt Nam, công nghệ này được sử dụng nhiều ở khu vực các tỉnh Tây Nguyên và Nam Trung Bộ. Năng lượng mặt trời cũng đang được khai thác và phát triển, trong đó phổ biến nhất là nhiệt mặt trời (dùng để đun nước nóng, sưởi ấm/làm mát không gian…) và điện mặt trời.

Năng lượng gió

Những cối xay gió dùng để xay bột, bơm nước… đã là chuyện của quá khứ. Giờ đây, các nhà khoa học đã “nâng cấp” cối xay gió thành những nhà máy điện với độ cao hơn 5km, đón những cơn gió lộng trên không trung để tạo ra nguồn điện siêu lớn. So với năng lượng mặt trời, năng lượng gió được khai thác hiện nay vẫn còn khá khiêm tốn, mới chỉ chiếm khoảng 1% nhu cầu điện khắp thế giới. Tuy nhiên, đây là nguồn năng lượng sạch dồi dào và phong phú, lại có mặt ở khắp mọi nơi nên con số này được dự kiến sẽ tăng nhanh. Các “cường quốc” điện gió trên thế giới phải kể đến Trung Quốc, Mỹ, Đức.

Tại Việt Nam, với điều kiện địa lý thuận lợi bờ biển dài, lượng gió nhiều và phân bố đều quanh năm. Đây sẽ là một dạng năng lượng được chú trọng phát triển ở hiện tại và tương lai.

Năng lượng địa nhiệt

Theo các nhà khoa học về trái đất, địa cầu của chúng ta là một cỗ máy sinh nhiệt; cứ xuống sâu 33m, nhiệt độ trong lòng đất sẽ tăng 1 độ C. Ở độ sâu 60km nhiệt độ có thể đạt tới 1.800 độ C và ở độ sâu từ khoảng 30km trở xuống, bất kỳ chỗ nào cũng có đủ nhiệt để sản xuất điện phục vụ cho toàn thế giới.

Vì thế, đây chính là một năng lượng sạch vô cùng dồi dào mà con người có thể khai thác trong tương lai. Để khai thác địa nhiệt ở vùng 200 độ C, người ta sẽ khoan các giếng sâu 3-5km rồi đưa nước xuống; nhiệt độ trong lòng đất sẽ khiến nước sôi lên, hơi nước bốc lên theo ống dẫn làm quay tuabin máy phát điện. Năng lượng địa nhiệt đã được khai thác và sử dụng từ đầu thế kỷ 20 và các quốc gia hiện đang dẫn đầu về sản xuất điện địa nhiệt là Mỹ, Philippines, Indonesia.

Năng lượng sóng biển

Đây là một nguồn năng lượng vô tận và liên tục trong tự nhiên, từ hơn 100 năm trước đây, con người đã dùng sóng biển để phát điện.

Phương pháp tạo ra dòng điện từ sóng biển là dùng máy phát điện đặt nổi trên mặt biển như một máy bơm đặt nằm ngang, pít-tông nối liền với phao, tùy theo sóng biển lên xuống mà pít-tông cũng chuyển động lên xuống và biến động lực của sóng biển thành động lực của không khí bị nén. Không khí bị nén dưới áp suất cao phụt qua miệng phun của tuabin làm cho máy phát điện hoạt động. Khi đó, năng lượng của sóng biển đã chuyển thành điện năng.

Phát điện bằng năng lượng sóng biển không tốn một chút năng lượng nào và không gây ô nhiễm môi trường, do đó nó là một nguồn năng lượng sạch, hy vọng sẽ giúp giải quyết nguy cơ thiếu năng lượng của toàn thế giới.

Tại Mỹ, nhiều nghiên cứu chỉ ra năng lượng sóng ở Mỹ có thể tạo ra sản lượng điện bằng 1/3 tổng điện năng sử dụng của nước này.

Vì thế, Bộ Năng lượng Mỹ (DOE) đang đầu tư rất lớn vào năng lượng sóng. Ngoài Mỹ, nhiều quốc gia khác cũng đang tích cực nghiên cứu việc chuyển đổi năng lượng từ đại dương bao la thành điện năng.

Năng lượng thủy triều

Lực hấp dẫn của mặt trăng và mặt trời tạo ra các đợt thủy triều lớn, theo ước tính của các nhà khoa học thủy triều trên toàn thế giới có thể tạo ra nguồn năng lượng điện vào khoảng 3 tỉ kW. Nếu chúng ta có thể tận dụng được 0,1% động năng từ thủy triều thì lượng điện tạo ra có thẻ đáp ứng gấp 5 lần nhu cầu sử dụng toàn cầu.

Nguyên lý hoạt động của năng lượng thủy triều dựa trên sự chênh lệch mức nước triều lên xuống để làm quay động cơ và máy phát điện. Người ta xây đê ngăn nước có nhiều cửa tạo thành một hồ chứa nước và trong đê lắp tổ máy phát điện bánh xe nước. Khi nước triều lên cao bên ngoài một cửa nào đó thì cửa đó mở ra, nước biển chảy vào hồ chứa, dòng nước vào làm quay bánh xe thủy động, kéo theo làm quay máy phát điện để phát điện. Khi nước triều rút xuống thì cửa nói trên đóng lại và cánh cửa khác mở ra, nước từ hồ chứa chảy ra biển và dòng nước lại làm quay máy tải động.

Pin nhiên liệu

Pin nhiên liệu là kỹ thuật có thể cung cấp năng lượng cho con người. Mà không phát ra khí thải CO2 hay bất kỳ loại khí độc nào khác. Pin nhiên liệu sản sinh điện năng trực tiếp bằng phản ứng giữa hydro và oxy hay methanol và oxy. Trong đó hydro xuất hiện ở các nguồn khí thiên nhiên và metanol lấy từ chất thải sinh. Do không bị đốt cháy nên chúng không phát ra các khí thải độc hại.

Đi đầu trong lĩnh vực này là Nhật Bản. Quốc gia này sản xuất được nhiều nguồn pin nhiên liệu khác nhau dùng cho xe phương tiện giao thông, các thiết bị dân dụng như điện thoại di động,…

Hướng tới nguồn năng lượng bền vững an toàn

Sự phát triển mạnh mẽ của ngành năng lượng tái tạo thay thế dần cho năng lượng sử dụng hóa thạch đang diễn ra tại các quốc gia dẫn đầu nền kinh tế thế giới, càng cho thấy rõ hơn tầm quan trọng của việc phát triển kinh tế phải gắn liền với việc phát triển năng lượng bền vững, an toàn.

Viện Năng lượng (Bộ Công Thương) cho biết theo số liệu nghiên cứu của Cơ quan năng lượng quốc tế (IEA), châu Âu là khu vực đi đầu trong việc đẩy mạnh chuyển dịch cơ cấu ngành năng lượng theo hướng xây dựng cơ sở hạ tầng phát triển nguồn năng lượng sạch.

Với quyết tâm mạnh mẽ trong việc chuyển đổi hướng đi ngành năng lượng, châu Âu đặt mục tiêu sẽ tăng tỷ trọng nguồn năng lượng tái tạo và năng lượng sinh học lên 60% vào năm 2030 và tăng cường công suất điện gió ngoài khơi lên gấp 25 lần vào năm 2050, để đạt mục tiêu trung hòa khí thải carbon năm 2050.

Tại Hoa Kỳ, trong nghiên cứu "Triển vọng năng lượng tái tạo" do Cơ quan Thí nghiệm năng lượng tái tạo quốc gia (NREL) thuộc Bộ Năng lượng Hoa Kỳ tiến hành cho thấy, hầu hết các nhà máy nhiệt điện than và nhà máy điện hạt nhân sẽ ngừng hoạt động vào năm 2030, những nhà máy còn lại sẽ hoạt động đến năm 2050.

Theo nghiên cứu này, Hoa Kỳ có thể sản xuất ra 80% điện năng từ năng lượng tái tạo bằng công nghệ hiện có, bao gồm turbine gió, điện quang mặt trời, năng lượng gió, năng lượng sinh học, địa nhiệt và thủy điện.

Tại Trung Quốc, theo tổng kết của Chương trình môi trường Liên hợp quốc về năng lượng tái tạo, năm 2004 Trung Quốc mới đầu tư vào lĩnh vực này là 3 tỷ USD, nhưng đến năm 2015  đã tăng lên 103 tỷ USD, vượt qua cả Hoa Kỳ là 44,1 tỷ USD, và chiếm khoảng 36% đầu tư của các nước trên toàn thế giới. Trong tổng kết kế hoạch 5 năm từ 2016 - 2020, tổng đầu tư Trung Quốc vào ngành công nghiệp này đã lên đến hơn 360 tỷ USD.

Cục Quản lý năng lượng quốc gia Trung Quốc (NEA), dự kiến năm 2021 tổng sản lượng điện từ các nhà máy năng lượng mặt trời và năng lượng gió sẽ đạt 11% trong tổng sản lượng tiêu thụ điện cả nước, cao hơn năm 2020 (9,7%), mục tiêu sẽ đạt 16,5% vào năm 2025. Chính phủ Trung Quốc tuyên bố sẽ tăng tỷ trọng của nhiên liệu tái tạo trong tiêu thụ năng lượng sơ cấp lên khoảng 25% vào năm 2030.

Đây được coi là mục tiêu chính nằm trong cam kết của Trung Quốc cắt giảm lượng phát thải carbon trước năm 2030 và là một phần của chương trình cải tổ toàn diện năng lượng quốc gia,  nhằm cắt giảm dần các nhà máy sử dụng nhiên liệu hóa thạch gây ô nhiễm môi trường.

Lộ trình phát triển năng lượng tái tạo của Việt Nam, ngay từ rất sớm, nhận thấy tầm quan trọng hàng đầu của năng lượng tái tạo, Đảng, Nhà nước đã thể hiện sự quan tâm tới phát triển năng lượng tái tạo một cách xuyên suốt từ Nghị quyết Đại hội lần IX của Đảng năm 2001.

Thủ tướng Chính phủ ban hành Quyết định số 2068/TTg ngày 25/11/2015 phê duyệt Chiến lược phát triển năng lượng tái tạo của Việt Nam đến năm 2030, tầm nhìn đến 2050 và Quyết định số 428/TTg ngày 18/3/2016 phê duyệt điều chỉnh Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011 - 2020, có xét đến năm 2030 (Quy hoạch Điện 7); Nghị quyết 55-NQ/TW của Bộ Chính trị về định hướng Chiến lược phát triển năng lượng quốc gia đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2045, trong đó nêu rõ tỷ lệ các nguồn năng lượng tái tạo trong tổng cung năng lượng sơ cấp đạt khoảng 15 - 20% vào năm 2030; 25 - 30% vào năm 2045.

An Như