Năng lượng tái tạo là gì?

Có thể hiểu, năng lượng tái tạo đến từ các quy trình hoặc nguồn liên tục được bổ sung. Ví dụ năng lượng mặt trời, gió, địa nhiệt và thủy điện.

Tài nguyên tái tạo hầu như không cạn kiệt trong thời gian dài nhưng bị hạn chế về lượng năng lượng được tạo ra trên một đơn vị thời gian nhất định.

Những nguồn năng lượng này thường được coi là năng lượng xanh hoặc sạch, mặc dù có những khác biệt lớn. Các nguồn năng lượng tái tạo có thể tái chế và năng lượng sạch không giải phóng các chất gây ô nhiễm như carbon dioxide vào khí quyển. Năng lượng xanh bắt nguồn từ các nguồn cấp tự nhiên.

Tuy nhiên, không phải tất cả các loại năng lượng tái tạo đều hoàn toàn xanh hoặc sạch. Ví dụ, các nhà máy thủy điện có thể gây ra nạn phá rừng và hủy hoại môi trường sống tự nhiên.

Mỗi nguồn năng lượng tái tạo đều có ưu điểm và nhược điểm riêng. Chúng sẽ phụ thuộc vào các yếu tố bao gồm vị trí địa lý, thời gian trong năm và yêu cầu sử dụng.

Năng lượng mặt trời

Mặt trời có tiềm năng to lớn để đáp ứng nhu cầu năng lượng của chúng ta, tuy nhiên, có những khó khăng trong việc lưu trữ và khai thác năng lượng mặt trời.

Năng lượng mặt trời được tạo ra bởi các tế bào năng lượng mặt trời hoặc quang điện (PV), hiện đang được sử dụng để sưởi ấm các tòa nhà và nước, cũng như cung cấp năng lượng cho các thiết bị của chúng ta. Các tế bào quang điện mặt trời này thường được làm bằng silicon và được thiết kế để chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng, tạo ra năng lượng.

Các tấm pin mặt trời trên mái nhà có thể cung cấp điện trong gia đình, trong khi các dự án hợp tác cộng đồng và trang trại năng lượng mặt trời được thiết kế để sản xuất năng lượng quy mô lớn.

Ngoài ra, hệ thống năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng sạch vì chúng không tạo ra chất gây ô nhiễm hoặc khí nhà kính. Miễn là các tấm pin được sản xuất có trách nhiệm và được định vị chính xác, chúng cũng có thể được coi là năng lượng xanh vì chúng không có tác động tiêu cực đến môi trường.

Thủy điện

Đây hiện là một trong những nguồn tài nguyên tái tạo phổ biến nhất, mặc dù năng lượng gió đang được phát triển và mở rộn nhanh chóng.

Hệ thống phát điện thủy điện hoạt động tương tự như năng lượng gió. Họ khai thác dòng nước chảy xiết trong các con sông để chạy các cánh tuabin, từ đó tạo ra năng lượng. Nước chảy qua các đường ống hoặc ống áp lực trong nhà máy thủy điện làm quay các cánh của tuabin nối với máy phát điện để sản xuất điện.

Các nhà máy thủy điện thông thường bao gồm:

Hệ thống nước di chuyển nơi lực của dòng điện gây áp lực lên tuabin
Hệ thống ngăn nước nơi nước được trữ trong các hồ chứa phía sau đập trên sông suối và sau đó được xả qua các tua-bin để tạo ra điện theo yêu cầu

Nhà máy thủy điện là một công nghệ năng lượng tái tạo nhưng chưa hẳn là năng lượng xanh. Chúng có tác động xấu đến khí hậu, môi trường xung quanh và quần thể động vật tự nhiên. Tuy nhiên, nếu được quản lý cẩn thận, các nhà máy thủy điện quy mô nhỏ dưới 40 megawatt không gây ảnh hưởng đáng kể đến môi trường xung quanh.

Năng lượng gió

Vào ban ngày, không khí trên mặt đất nóng lên nhanh hơn không khí trên mặt nước. Khi không khí ấm áp trên mặt đất mở rộng và tăng lên, không khí lạnh hơn và đặc hơn sẽ ùa vào thế chỗ. Điều này tạo ra gió. Vào ban đêm, tình hình đảo ngược vì không khí trên đất liền nguội đi nhanh hơn dưới nước.

Tương tự như vậy, trong bầu khí quyển phía trên bao quanh trái đất, gió được tạo ra bởi vì trái đất gần Xích đạo ấm hơn so với gần Bắc Cực và Nam Cực. Do chu kỳ này, gió được coi là một nguồn tài nguyên tái tạo để tạo ra năng lượng.

Năng lượng gió hoạt động giống như cối xay gió truyền thống, sử dụng năng lượng gió để quay các cánh quạt. Tua bin điều khiển một máy phát điện sản xuất điện lần lượt.

Các trang trại gió ngoài khơi ít xâm nhập hơn và có thể khai thác tốc độ gió thường cao hơn ngoài biển, dẫn đến tăng sản xuất năng lượng. Tua bin gió trên bờ phải được đặt ở những nơi có gió mạnh, chẳng hạn như trên đỉnh đồi hoặc vùng đồng bằng trống trải. Chúng bị ảnh hưởng bởi điều kiện khí hậu, ẩm ướt và thời tiết xấu.

Cũng cần lưu ý rằng năng lượng gió là năng lượng sạch nhưng không nhất thiết phải là năng lượng xanh. Điều này là do các quy trình liên quan đến sản xuất và lắp đặt tua-bin, cũng như tác động tiềm ẩn đối với động vật hoang dã.

Sản xuất điện sinh khối

Công nghệ sinh khối sử dụng nguyên liệu thực vật hữu cơ, bao gồm cây cối, hoa màu và gỗ phế thải. Đốt sinh khối tạo ra nhiệt, cung cấp năng lượng cho tuabin hơi nước và tạo ra điện.

Mặc dù nhiên liệu sinh học có thể được phân loại là nhiên liệu tái tạo miễn là nó đến từ các nguồn bền vững, nhưng có nhiều ví dụ về việc nhiên liệu này không sạch hoặc xanh.

Các chuyên gia đã chỉ ra rằng sinh khối từ rừng có thể tạo ra lượng khí thải CO2 cao hơn so với nhiên liệu hóa thạch và cũng có thể tác động tiêu cực đến đa dạng sinh học.

Tuy nhiên, một số loại năng lượng sinh học cung cấp giải pháp thay thế ít carbon trong một số tình huống nhất định. Gỗ dăm và mùn cưa từ các xưởng cưa có thể được sử dụng để sản xuất điện sinh khối vì những vật liệu này nếu không sẽ bị phân hủy và giải phóng lượng CO2 cao hơn vào khí quyển.

Sinh khối được chuyển đổi thành năng lượng thông qua các quá trình khác nhau, bao gồm:

Đốt trực tiếp để tạo ra nhiệt
Chuyển đổi nhiệt hóa để sản xuất nhiên liệu rắn, khí hoặc lỏng
Chuyển đổi hóa học để sản xuất nhiên liệu lỏng
Chuyển đổi sinh học để sản xuất nhiên liệu lỏng hoặc khí

Đốt cháy trực tiếp là phương pháp phổ biến nhất để chuyển đổi sinh khối thành năng lượng hữu ích, để sưởi ấm các tòa nhà và nước, cung cấp nhiệt cho các quy trình công nghiệp và tạo ra điện thông qua tua-bin hơi nước.

Các nhà nghiên cứu vẫn đang tiếp tục nghiên cứu những cách sáng tạo để cải thiện việc chuyển đổi sinh khối thành năng lượng.

Năng lượng địa nhiệt

Năng lượng địa nhiệt sử dụng lượng nhiệt được giữ lại trong lõi trái đất được tạo ra bởi sự phân rã chậm của các hạt phóng xạ trong đá bên dưới lớp vỏ của hành tinh. Nguồn này có thể tái tạo vì nhiệt liên tục được tạo ra sâu trong lòng đất. Nhiệt địa nhiệt có thể được thu giữ để làm nóng nước và các tòa nhà, đồng thời sản xuất điện.

Thông qua các giếng khoan, nước cực nóng có thể được đưa lên bề mặt và được sử dụng làm nguồn thủy nhiệt để chạy tua-bin và tạo ra điện. Nguồn tài nguyên tái tạo này có thể trở nên xanh hơn bằng cách bơm hơi nước và nước nóng trở lại trái đất, do đó làm giảm lượng khí thải.

Tuy nhiên, sự sẵn có của năng lượng địa nhiệt được liên kết chặt chẽ với vị trí địa lý. Ví dụ, các quốc gia như Iceland có nguồn địa nhiệt dễ tiếp cận, cho phép họ biến nó thành nguồn năng lượng chính của mình.

Ưu điểm và nhược điểm của nguồn năng lượng tái tạo

Các nguồn năng lượng tái tạo sẽ không bị cạn kiệt, ít nhất là trong nhiều triệu năm nữa. Chúng cung cấp một giải pháp thay thế khả thi cho các nguồn tài nguyên không thể tái tạo, chẳng hạn như nhiên liệu hóa thạch. Nhiều loại cũng thân thiện với môi trường và không tạo ra khí CO2.

Tất cả các loại công nghệ năng lượng tái tạo đều có ưu điểm và nhược điểm, thường liên quan đến nguồn cung, có nghĩa là giải pháp tốt nhất sẽ là sự kết hợp của các loại khác nhau.

Lợi ích của năng lượng thay thế

Năng lượng tái tạo cung cấp một số lợi thế, bao gồm các nguồn năng lượng sẵn có.

Khi ngành công nghiệp phát triển, cũng có sự gia tăng đột biến về tạo việc làm, lắp đặt và phát triển công nghệ năng lượng tái tạo tiên tiến nhất của tương lai. Năng lượng tái tạo cũng giúp cải thiện khả năng tiếp cận năng lượng trên quy mô toàn cầu và cũng có thể giảm chi phí hóa đơn tiện ích.

Một trong những ưu điểm chính của năng lượng tái tạo là hầu hết đều sạch và xanh - đặc biệt là năng lượng mặt trời và năng lượng gió.

Hiệu quả của năng lượng tái tạo phụ thuộc vào nguồn năng lượng được sử dụng. Một số nguồn tái tạo sẵn có và hiệu quả hơn trong khi những nguồn khác, chẳng hạn như địa nhiệt, chỉ có thể tiếp cận được ở một số địa điểm nhất định.

Nhìn chung, năng lượng tái tạo có khả năng giảm khoảng 80% lượng phát thải của ngành điện.

Nhược điểm năng lượng tái tạo

Các nguồn năng lượng tái tạo không thể phụ thuộc hoàn toàn. Không thể tạo ra năng lượng mặt trời vào ban đêm hoặc vào những ngày nhiều mây hay vào những ngày tĩnh lặng, không có đủ gió để tạo ra năng lượng. Đây là một trong những lý do tại sao nhiên liệu hóa thạch như khí đốt tự nhiên vẫn được sử dụng ở nhiều quốc gia.

Một lựa chọn khác là kết hợp nhiều công nghệ tái tạo, tạo ra một hệ thống cung cấp mạnh mẽ và linh hoạt hơn, có thể chống lại sự thiếu hụt sản xuất cho một nguồn duy nhất.

Một số tài nguyên tái tạo, chẳng hạn như sinh khối và thủy điện, không gặp phải những vấn đề này. Tuy nhiên, cả hai đều có những vấn đề riêng về tác động môi trường.

Ngoài ra, một số nguồn năng lượng tái tạo, như trang trại năng lượng mặt trời và gió, không phổ biến đối với các khu dân cư địa phương, những người không muốn chúng được lắp đặt gần nhà của họ.