Năng lượng tái tạo

24

Có rất nhiều lợi ích khi sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo, nhưng chính xác thì nó là gì? Từ năng lượng mặt trời đến gió, hãy tìm hiểu thêm về năng lượng thay thế, nguồn năng lượng phát triển nhanh nhất trên thế giới – và cách chúng ta có thể sử dụng nó để chống lại biến đổi khí hậu.

Tỉ lệ phân bổ năng lượng. Nguồn: Internet.
Năng lượng tái tạo chỉ có 10%. Nguồn: Internet.

Trong bất kỳ cuộc thảo luận nào về biến đổi khí hậu, năng lượng tái tạo thường đứng đầu danh sách những thay đổi mà thế giới có thể thực hiện để ngăn chặn những tác động tồi tệ nhất của nhiệt độ tăng. Đó là bởi vì các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời và gió không thải ra carbon dioxide và các khí nhà kính khác góp phần vào sự nóng lên toàn cầu.

Tỉ lệ các năng lượng tái tạo. Nguồn: Internet.

Năng lượng sạch có nhiều điều để giới thiệu hơn là chỉ “xanh”. Ngành đang phát triển tạo ra việc làm, làm cho lưới điện linh hoạt hơn, mở rộng khả năng tiếp cận năng lượng ở các nước đang phát triển và giúp giảm hóa đơn năng lượng. Tất cả những yếu tố đó đã góp phần tạo nên sự phục hưng của năng lượng tái tạo trong những năm gần đây, với gió và mặt trời đã thiết lập những kỷ lục mới về sản xuất điện.

Trong khoảng 150 năm trở lại đây, con người chủ yếu dựa vào than đá, dầu mỏ và các nhiên liệu hóa thạch khác để cung cấp năng lượng cho mọi thứ, từ bóng đèn, ô tô đến nhà máy. Nhiên liệu hóa thạch có trong hầu hết mọi thứ chúng ta làm, và kết quả là khí nhà kính thải ra từ việc đốt các nhiên liệu đó đã đạt mức cao trong lịch sử.

Khi các khí nhà kính giữ nhiệt trong khí quyển có thể thoát ra ngoài không gian, nhiệt độ trung bình trên bề mặt sẽ tăng lên. Sự nóng lên toàn cầu là một triệu chứng của biến đổi khí hậu, thuật ngữ mà các nhà khoa học hiện nay thích dùng để mô tả những thay đổi phức tạp ảnh hưởng đến thời tiết và hệ thống khí hậu của hành tinh chúng ta. Biến đổi khí hậu không chỉ bao gồm nhiệt độ trung bình tăng mà còn bao gồm các hiện tượng thời tiết khắc nghiệt, thay đổi các quần thể và môi trường sống của động vật hoang dã, nước biển dâng và một loạt các tác động khác.

Tất nhiên, năng lượng tái tạo – giống như bất kỳ nguồn năng lượng nào – đều có những đánh đổi và tranh luận liên quan. Một trong số đó tập trung vào định nghĩa về năng lượng tái tạo. Nói một cách chính xác, năng lượng tái tạo chỉ là những gì bạn có thể nghĩ: có sẵn vĩnh viễn, hoặc như Cơ quan Thông tin Năng lượng Hoa Kỳ nói, “hầu như không cạn kiệt”. Nhưng “tái tạo” không nhất thiết có nghĩa là bền vững, như các đối thủ của ethanol làm từ ngô hoặc các đập thủy điện lớn thường tranh luận. Nó cũng không bao gồm các tài nguyên ít phát thải hoặc không phát thải khác mà có những người ủng hộ riêng, bao gồm hiệu quả năng lượng và năng lượng hạt nhân.

Các loại nguồn năng lượng tái tạo

Thủy điện: Trong nhiều thế kỷ, con người đã khai thác năng lượng của các dòng sông, sử dụng các con đập để kiểm soát dòng nước. Thủy điện là nguồn năng lượng tái tạo lớn nhất thế giới cho đến nay, với Trung Quốc, Brazil, Canada, Mỹ và Nga là những nhà sản xuất thủy điện hàng đầu. Trong khi về mặt lý thuyết, thủy điện là một nguồn năng lượng sạch được bổ sung nhờ mưa và tuyết, nó cũng có một số nhược điểm.

Các đập lớn có thể phá vỡ hệ sinh thái sông và các cộng đồng xung quanh, gây hại cho động vật hoang dã và khiến cư dân phải di dời. Sản xuất thủy điện dễ bị tích tụ phù sa, có thể ảnh hưởng đến công suất và gây hại cho thiết bị. Hạn hán cũng có thể gây ra vấn đề. Theo một nghiên cứu năm 2018, ở miền Tây Hoa Kỳ, lượng khí thải carbon dioxide trong khoảng thời gian 15 năm cao hơn 100 megaton so với mức bình thường khi các cơ sở dịch vụ chuyển sang sử dụng than và khí đốt để thay thế thủy điện bị mất do hạn hán. Ngay cả thủy điện hết công suất cũng chịu các vấn đề về khí thải riêng, do vật chất hữu cơ phân hủy trong các hồ chứa giải phóng khí mê-tan. Bể không phải là cách duy nhất để sử dụng nước cho năng lượng: Các dự án năng lượng thủy triều và sóng trên khắp thế giới nhằm nắm bắt nhịp điệu tự nhiên của đại dương. Các dự án năng lượng biển hiện tạo ra ước tính 500 megawatt điện – chưa đến một phần trăm tổng số năng lượng tái tạo – nhưng tiềm năng còn lớn hơn nhiều. Các chương trình như Giải thưởng Saltire của Scotland đã khuyến khích sự đổi mới trong lĩnh vực này.

Gió: Khai thác gió như một nguồn năng lượng đã bắt đầu từ hơn 7.000 năm trước. Hiện nay, các tuabin gió tạo ra điện đang phát triển trên toàn cầu và Trung Quốc, Mỹ và Đức là những nhà sản xuất năng lượng gió hàng đầu. Từ năm 2001 đến năm 2017, công suất gió tích lũy trên toàn thế giới đã tăng lên hơn 539.000 megawatt từ 23.900 mw — hơn 22 lần.

 

Trang trại gió nổi đầu tiên trên thế giới lướt trên sóng: Cao hơn cả Tượng Nữ thần Tự do, những tuabin gió này di chuyển trên biển.

Một số người có thể phản đối việc các tuabin gió trông như thế nào về đường chân trời và cách chúng phát ra âm thanh, nhưng năng lượng gió, vốn đang giảm giá, đang chứng tỏ là một nguồn tài nguyên quá quý giá để phủ nhận. Trong khi hầu hết năng lượng gió đến từ các tuabin trên bờ, các dự án ngoài khơi cũng đang xuất hiện, với nhiều nhất ở Anh và Đức. Trang trại điện gió ngoài khơi đầu tiên của Hoa Kỳ được mở vào năm 2016 tại Rhode Island và các dự án ngoài khơi khác đang được đà phát triển. Một vấn đề khác với tuabin gió là chúng là mối nguy hiểm đối với các loài chim và dơi, giết chết hàng trăm nghìn hàng năm, không nhiều như do va chạm kính và các mối đe dọa khác như mất môi trường sống và các loài xâm lấn, nhưng đủ để các kỹ sư đang nghiên cứu các giải pháp để thực hiện chúng an toàn hơn cho động vật hoang dã đang bay.

Năng lượng mặt trời: Từ mái nhà đến trang trại quy mô tiện ích, điện mặt trời đang định hình lại thị trường năng lượng trên thế giới. Trong thập kỷ từ 2007 và 2017, tổng công suất lắp đặt năng lượng từ các tấm pin quang điện trên thế giới đã tăng 4.300%.

Ngoài các tấm pin mặt trời, giúp chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng, các nhà máy điện mặt trời tập trung (CSP) sử dụng gương để tập trung sức nóng của mặt trời, thay vào đó tạo ra nhiệt năng. Trung Quốc, Nhật Bản và Mỹ đang dẫn đầu trong việc chuyển đổi năng lượng mặt trời, nhưng năng lượng mặt trời vẫn còn một chặng đường dài phía trước, chiếm khoảng 2% tổng lượng điện được tạo ra ở Mỹ vào năm 2017. Năng lượng nhiệt mặt trời cũng đang được sử dụng trên toàn thế giới cho nước nóng , làm ấm và làm mát.

Điện mặt trời. Nguồn: Internet.

Sinh khối: Năng lượng sinh khối bao gồm nhiên liệu sinh học như ethanol và dầu diesel sinh học, gỗ và chất thải gỗ, khí sinh học từ các bãi chôn lấp và chất thải rắn đô thị. Giống như năng lượng mặt trời, sinh khối là một nguồn năng lượng linh hoạt, có thể cung cấp nhiên liệu cho các phương tiện giao thông, sưởi ấm các tòa nhà và sản xuất điện. Nhưng sinh khối có thể gây ra những vấn đề hóc búa.

Chẳng hạn, những người chỉ trích ethanol làm từ ngô cho rằng nó cạnh tranh với thị trường lương thực cho ngô và ủng hộ các hoạt động nông nghiệp có hại tương tự đã dẫn đến sự nở hoa của tảo độc và các nguy cơ môi trường khác. Tương tự như vậy, các cuộc tranh luận đã nổ ra về việc liệu có nên vận chuyển viên nén gỗ từ các khu rừng ở Hoa Kỳ sang châu Âu để nó có thể được đốt để lấy điện hay không. Trong khi đó, các nhà khoa học và các công ty đang tìm cách chuyển đổi hiệu quả hơn xác ngô, bùn thải và các nguồn sinh khối khác thành năng lượng, nhằm mục đích chiết xuất giá trị từ vật liệu mà nếu không sẽ trở thành chất thải.

Địa nhiệt: Được sử dụng hàng ngàn năm ở một số quốc gia để nấu ăn và sưởi ấm, năng lượng địa nhiệt có nguồn gốc từ nhiệt bên trong của Trái đất. Ở quy mô lớn, các hồ chứa hơi nước và nước nóng dưới lòng đất có thể được khai thác thông qua các giếng sâu hoặc hơn một dặm để tạo ra điện. Ở quy mô nhỏ hơn, một số tòa nhà có máy bơm nhiệt địa nhiệt sử dụng sự chênh lệch nhiệt độ cách mặt đất vài feet để sưởi ấm và làm mát. Không giống như năng lượng mặt trời và năng lượng gió, năng lượng địa nhiệt luôn có sẵn, nhưng nó có những tác dụng phụ cần được quản lý, chẳng hạn như mùi trứng thối có thể kèm theo hydro sunfua được giải phóng.

Các cách thúc đẩy năng lượng tái tạo

Các thành phố, tiểu bang và chính phủ liên bang trên khắp thế giới đang thiết lập các chính sách nhằm tăng năng lượng tái tạo. Ít nhất 29 bang của Hoa Kỳ đã đặt ra các tiêu chuẩn danh mục đầu tư tái tạo — các chính sách bắt buộc một tỷ lệ năng lượng nhất định từ các nguồn tái tạo, Hơn 100 thành phố trên toàn thế giới hiện tự hào có ít nhất 70% năng lượng tái tạo, và vẫn còn những thành phố khác đang đưa ra cam kết đạt 100%. Các chính sách khác có thể khuyến khích tăng trưởng năng lượng tái tạo bao gồm định giá carbon, tiêu chuẩn tiết kiệm nhiên liệu và tiêu chuẩn hiệu quả xây dựng. Các tập đoàn cũng đang tạo ra sự khác biệt khi mua lượng điện tái tạo kỷ lục trong năm 2018.

Tự hỏi liệu tiểu bang của bạn có bao giờ được cung cấp năng lượng tái tạo 100% không? Dù bạn sống ở đâu, nhà khoa học Mark Jacobson tin rằng điều đó hoàn toàn có thể. Tầm nhìn đó được đưa ra ở đây, và mặc dù phân tích của ông không phải là không có các nhà phê bình, nhưng nó chỉ ra một thực tế mà thế giới ngày nay phải tính đến. Ngay cả khi không có biến đổi khí hậu, nhiên liệu hóa thạch vẫn là một nguồn tài nguyên hữu hạn, và nếu chúng ta muốn hợp đồng thuê trên hành tinh được tái tạo, thì năng lượng của chúng ta sẽ phải được tái tạo.

Tuấn Nguyễn – Phương Loan (theo Internet)