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

Theo dõi KTMT trên

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. Theo tính toán của nhiều nhà khoa học, khi lắp kín những tấm pin năng lượng mặt trời vào một tòa nhà cao 1km thì sản lượng điện mà nó tạo ra sẽ lên tới 200 MWp, đủ cung cấp cho khoảng 200.000 hộ gia đình.

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.

Năng lượng sinh khối
 
Sinh khối bao gồm cây cối, tảo và các loài thực vật khác; bã nông nghiệp và lâm nghiệp, giấy vụn, metan từ các bãi chôn lấp, trạm xử lý nước thải, phân từ các trại chăn nuôi…

Năng lượng sinh khối có thể tạo nhiệt, sản xuất điện năng, làm nguyên liệt cho giao thông vận tải. Trên quy mô toàn cầu, năng lượng sinh khối đang chiếm khoảng 14-15% tổng năng lượng tiêu thụ, đứng thứ 4 trong các nguồn năng lượng được khai thác.

Ở các nước đang phát triển, nguồn năng lượng sạch này đóng góp khoảng 35% trong tổng cung cấp năng lượng. Riêng trong lĩnh vực điện kinh khối, Mỹ, Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc… đang là những nước phát triển các nhà máy điện sinh học, thị trấn sinh khối cho công suất rất lớn.

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, ôtô, các thiết bị dân dụng như điện thoại di động,…

Khí metan lạnh

Đây là một nguồn năng lượng sạch từ các phân tử khí metan được lưu trữ ở nhiệt độ thấp có thể trở thành nguồn năng lượng sạch dồi dào nhất trên Trái đất. Là một chất kết tinh bao gồm phân tử nước và metan, ổn định ở điều kiện nhiệt độ thấp và áp suất cao, phần lớn được tìm thấy bên dưới lớp băng vĩnh cửu và những tầng địa chất nằm sâu bên dưới lòng đại dương. Nhật Bản là quốc gia đầu tiên lưu trữ khí metan lạnh. Nó được xem là nguồn nguyên liệu thay thế cho dầu lửa và than đá.

Năng lượng từ tuyết

Tuyết là một nguồn năng lượng tuyệt vời ít được khai thác. Các nhà khoa học cho biết, tuyết có thể được đốt cháy, bởi tại các thành phố công nghiệp lượng metan được hấp thụ từ không khí có trong tuyết lên tới 70%. Vào mùa đông, tuyết hấp thụ bụi và khí độc hại từ trong không khí, nhưng tới mùa xuân khi tuyết tan thì các thành phần độc hại này sẽ quay trở lại bầu không khí.

Hiện tại, ở Nhật người ta đang ứng dụng công nghệ lấy khí metan từ tuyết, từ 1 tấn tuyết có thể cho 100 lít metan. Lượng khí này được sử dụng làm nhiên liệu, còn lượng tuyết đã tinh chế được ứng dụng trong các hệ thống máy điều hòa và để làm lạnh các kho hàng.

Linh Chi (t/h)