Các vấn đề về nhu cầu năng lượng

I, Đặt vấn đề
Môi trường hiện nay đã và đang bị ô nhiễm với mức độ ngày càng tăng,
đe dọa trực tiếp đến sự sống của tất cả các loại sinh vật, trong đó có con người.
Nhiệt độ ngày càng tăng lên, hang loat các thiên tai như động đất, sóng thần, lũ
lut… tàn pha các nước như Nhật Bản, Trung Quốc, Myanmar…đó là cảnh báo
đối với con người chúng ta về một thảm cảnh không xa khi môi trường bị tàn
phá tới mức không còn cứu chữa được nữa. Vấn đề cấp thiết hiện nay là cần tìm
cách khắc phục những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường. Thủ phạm chính
gây ô nhiễm môi trường đó là các khí nhà kính cacbon điôxit, metan, nito
oxit…được thải ra chủ yếu trong quá trinh đốt nhiên liệu như xăng dầu, than
đá… để thu năng lượng năng lượng ấy được gọi là năng lượng bẩn. Vì vậy việc
sử dụng năng lượng như thế nào sẽ quyết định sự ô nhiễm môi trường.
II, Nội dung
Năng lượng là đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng sinh công của một
vật. Chúng ta biết rằng năng lượng được bảo toàn nhưng có thể chuyển từ dạng
này sang dạng khác. Trong thực tiễn năng lượng được khai thác từ nhiều nguồn
khác nhau: gỗ, khí đốt, dầu mỏ, than… thường ở các dạng năng lượng như cơ
năng, nhiệt năng, hóa năng,… và được chuyển hóa chủ yếu dưới dạng điện
năng, để đưa vào sử dụng trong đời sống sinh hoạt hằng ngày. Vai trò của năng
lượng trong cuộc sống ngày càng khẳng định, năng lượng đã trở thành nhu cầu
không thể thiếu trong xã hội ngày nay, nó quyết định, sự phát triển của xã hội
loài người. Tuy nhiên nguồn năng lượng này nó tác động xấu đến môi trường vì
vậy công tác tiết kiệm năng lượng và tìm ra năng lượng thay thế là một vấn đề
quan trọng.
Theo phân bố tiêu thụ năng lượng của mỗi ngành kinh tế thì ba ngành
giao thông vận tải, công nghiệp, và sinh hoạt chia nhau gần đồng đều ba phần tư
tổng lượng năng lượng khả dụng và những ngành khác chia nhau phần tư còn
lại. Và nếu tiếp tục khai thác và tiêu thụ những năng lượng hóa thạch như hiện
nay thì một ngày nào đó những nguồn năng lượng đó sẽ cạn kiệt và gây ra hàng
loạt những hậu quả xấu tới môi trường và khí hậu. Chiến lược để đối phó với
tình trạng này có thể là :

- gia tăng hiệu suất năng lượng để giảm nhu cầu về năng lượng và giảm
lượng khí có hiệu ứng nhà kính thải ra khí quản;
- chuyển sang một nguồn năng lượng khác hãy còn dồi dào, tái tạo, rẻ
hay/và ô nhiễm ít hơn để dành nguồn năng lượng đang dùng cho những công
nghệ bắt buộc phải dùng đến năng lượng đó;
1


- chuyển sang những công nghệ khác đạt một hay cả hai hiệu quả trên.
Chiến lược năng lượng trình bày ở trên phải được áp dụng cho cả ba
ngành này.
1, Trong công nghiệp
Trong các ngành công nghiệp, khi nghiên cứu nhu cầu năng lượng thì
người ta phân chia: những ngành công nghiệp không sản xuất sản phẩm dầu hay
điện, ngành lọc dầu, và ngành sản xuất điện.
Điện và than tổng cộng chiếm gần một nửa phần năng lượng khả dụng
của các ngành công nghiệp không sản xuất sản phẩm dầu hay điện và những
năng lượng khác chia nhau phần còn lại. Do đó lượng khí thải của ngành công
nghiệp đưa ra môi trường là rất lớn. Hiện nay để giảm thiểu các tác động đến
môi trường người ta đã đưa ra các giải pháp để giải quyết các vấn đề về năng
lượng trong các ngành công nghiệp.
a. Gia tăng hiệu suất năng lượng.
- Sản xuất đúng lúc đúng mức
Sản xuất đúng mức đúng lúc là tập hợp tất cả những phương pháp quản lý
sản xuất nhằm tiết kiệm những nhân tố sản xuất. Để tiết kiệm năng lượng, người
ta tìm cách sản xuất một sản phẩm một cách liên tục và ở cùng một địa điểm.
Khi vận chuyển một sản phẩm từ nơi này đến nơi khác thì sẽ mất khá
nhiều năng lượng vào việc nâng bốc và vận chuyển nó. Nếu không phải vận
chuyển hay có thể giảm thiểu vận chuyển thì có thể tiết kiệm năng lượng để
nâng bốc và vận chuyển.

Trung bình, một phần mười sản lượng điện bị tiêu hao khi tải từ nơi sản
xuất đến nơi tiêu thụ. Nếu điện sản xuất ở ngay cơ sở có nhu cầu điện thì tiết
kiệm được năng lượng thất thoát đó. Tất cả mọi công nghiệp đều dùng điện.
Điện là nguồn năng lượng quan trọng nhất của các ngành công nghiệp. Để giảm
thất thoát điện vì câu điện từ xa những khu công nghiệp xếp đặt hợp lý đều có
một nhà máy điện hay một ổ phát điện riêng. Riêng đối với các khu công nghiệp
nối liền với mạng phân phối điện quốc gia thì phải trong khuôn khổ hỗ tương
điện.
Sản xuất đúng lúc là một bó buộc cuả ngành điện vì điện là một sản phẩm
không thể tích trữ được. Những bình ắcquy chỉ chứa được một phần không đáng
kể và cho những áp dụng rất đặc biệt. Với điều kiện địa dư thuận lợi, người ta
xây những hồ tích năng. Ở những giờ nhàn rỗi, công suất có thừa của những nhà
máy nhiệt điện được dùng để bơm nước từ hồ dưới lên hồ trên gia tăng lượng
nước. Vào những giờ cao điểm lượng nước tích trữ ấy có thể được quay ráo để
2


sản xuất điện. Tích năng không phải là một phương pháp tiết kiệm điện vì một
phần năng lượng sẽ bị tiêu hao trong chu trình bơm lên rồi quay ráo. Nhưng giá
trị của điện ở giờ rỗi rẻ hơn là giá trị điện ở giờ cao điểm. Tích năng như vậy thì
có lợi trên phương diện kinh tế.
Phương pháp sản xuất đúng mức đòi hỏi những công cụ sản xuất phải
được bảo trì nghiêm chỉnh. Ngoài việc giữ năng suất ở mức tối đa, một thiết bị
sản xuất được bảo trì kỹ lưỡng sẽ tiêu thụ ít năng lượng hơn là một cỗ máy ít
được bảo trì.
- Đồng phát sinh và chu trình kết hợp
Trên thực tế, các nhà máy điện khi sản xuất điện năng thì cũng tỏa ra một
phần nhiệt năng. Tuy nhiên, theo định luật Các- nô, sẽ luôn luôn cố một phần
năng lượng ở dạng nhiệt năng sẽ bị bỏ phí do không kiếm được những nơi có
nhu cầu nhiệt năng : cung ứng nước nóng hay hơi nước nén cho đô thị và những

nhà máy lân cận. Đa số người ta chỉ có thể dùng được một phần nhỏ nhiệt năng
thừa còn lại để sưởi ấm và đun nước nóng. Điều này rất làm lãng phí năng
lượng, vì vậy, công nghệ đồng phát được đưa ra. Công nghệ đồng phát là công
nghệ vừa sản xuất điện vừa sản xuất nhiệt. Công nghệ này thường có công suất
cỡ trung và cỡ nhỏ đã được nhiều nước trên thế giới áp dụng trong các nhà máy
công nghiệp nhẹ và công nghiệp thực phẩm.Công nghệ đồng phát có hiệu suất
sử dụng năng lượng rất cao, có thể lên tới 70-80%, trong khi công nghệ truyền
thống chỉ có hiệu suất vào khoảng 30-40%. Công nghệ đồng phát sinh thải
lượng khí thải ít hơn, do vậy làm ô nhiễm nhiệt it hơn và giảm thiểu hiệu ứng
nhà kính. Công nghệ đồng phát sinh thải khí CO2 bằng ½ so với công nghệ
nhiệt điện truyền thống.
Sản xuất điện theo chu trình kết hợp là sản xuất theo hai hay ba chu trình
nhiệt động liên tiếp. Việc kết hợp hai hay nhiều chu trình nhiệt với nhau trong
một nhà máy nhiệt điện có thể làm tăng hiệu suất so với các chu trình đơn. Hiện
nay chỉ có một chu trình hỗn hợp được công nhân rộng rãi ở nhiều nơi đó là nhà
máy nhiệt điện hỗn hợp tuabin khí/ tua bin hơi. Khí thổi ra từ tuabin khí sẽ được
sử dụng để làm chạy tuabin hơi, việc này giúp sản xuất thêm điện.
- Hỗ tương năng lượng
Khi bắt đầu vận hành và khi chuần bị ngừng vận hành động cơ, một nhà
máy nhiệt điện tiêu thụ nhiều năng lượng hơn khi vận hành bình thường. vì vậy
việc phối hợp khi cung cấp năng lượng cho hai hay nhiều nơi khác nhau sẽ tiết
kiệm tối đa được năng lương cho động cơ. Hoặc nếu trong cùng một khu công
3


nghiệp mà có chung nhà máy tiêu thụ điện và một nhà máy tiêu thụ nhiệt năng
thì có hai có thể dùng chung một nhà máy nhiệt điện chu trình đồng sinh. Khi
làm như vậy ta có thể lợi dụng được tối đa nguồn lượng và tránh cho năng
lượng bị tiêu hoa lãng phí. Ngoài ra, nếu còn thừa hơi nước hay nước nóng có
thể bán cho những nơi xung quanh khu công nghiệp. Phương pháp hỗ tương

điện được áp dụng đại trà trên quy mô những mạng tải điện quốc gia hay siêu
quốc gia. Vì ở múi giờ khác nhau, nhu cầu điện của hai nước láng giềng có thể
không trùng hợp với nhau. Ở một thời điểm, một nước cần đến nhiều điện khi
nước láng giềng cần đến ít thì nước thứ nhất có thể vay điện của nước thứ hai và
trả lại khi tình thế của hai nước đổi ngược.
b. Chuyển sang năng lượng khác
Việc dùng năng lượng này hay năng lượng khác tùy ở tính thích nghi với
quy trình sản xuất. Muốn chuyển sang một năng lượng khác thường phải đổi
quy trình sản xuất. Than là một năng lượng rẻ tiền nên được các cơ sở công
nghiệp trọng dụng. Than cũng là một năng lượng khi đốt làm ô nhiễm môi
trường nhất và chỉ có những cơ sở công nghiệp lớn mới có thể đầu tư vào những
thiết bị thanh lọc thích ứng. Những ngành biến chế khoáng sản thành sản phẩm
trung gian, như là luyện kim và xi măng, dùng than. Những thử nghiệm cho
thấy việc chuyển sang những loại năng lượng khác như là sản phẩm dầu hay khí
đốt không làm giảm nhu cầu năng lượng mấy nhưng giảm ô nhiễm một cách
đáng kể. Hiện có ý kiến dùng plasma, một dạng năng lượng sinh ra từ điện. Nếu
những thử nghiệm cho thấy phương pháp này khả thi thì nhu cầu than có thể
chuyển sang điện năng, và điện năng tương lai sẽ là điện hạt nhân. Tất cả các
nguồn năng lượng cơ bản và năng lượng trung gian đều có thể được dùng để sản
xuất điện. Vì đốt than gây ra ô nhiễm và sinh ra khí có hiệu ứng nhà kính, người
ta tìm cách chuyển sang khí đốt và những năng lượng tái tạo như là thủy năng,
quang năng và phong năng. Về năng lượng sinh học thì điện được sản xuất từ
phế liệu của nông nghiệp, lâm nghiệp và công nghiệp chế biến thực phẩm.
Uranium chiếm 17 phần trăm thị phần năng lượng của ngành sản xuất điện
nhưng chỉ cung ứng khoảng 6 % lượng điện ( do điện từ uranium là điện của
một nhà máy nhiệt điện nên hiệu suất chỉ bằng một phần ba năng lượng chứa
trong uramium có khả năng phân hạch). Ngược lại thủy năng biến thành điện
gần trọn vẹn. Cho tới nay chỉ có ngành sản xuất điện là dùng đến nguồn năng
lượng hạt nhân. Nhưng, trên nguyên tắc, những ngành công nghiệp cần đến
nhiệt năng đều có thể dùng hơi nước của những lò phản ứng hạt nhân. Ví dụ

như ngành lọc dầu sử dung nhiệt năng để lọc hữu hiệu những cặn bẩn và chất
bẩn trong. Tuy nhiên cũng có ý kiến cung ứng nhiệt năng để lọc dầu đó bằng
hơi nước nén sản xuất từ một lò hạt nhân để thay thế dầu thô và sản phẩm dầu.

4


Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng tự nhiên không gây ô nhiễm và
vô cùng dồi dào. Nguồn quang năng này có thể được sử dụng để sưởi ấm các
tòa nhà, đun nóng nước hoặc sản sinh ra điện năng. Tuy nhiên, hạn chế của nó
là sự khó khăn trong việc thu thập ánh sáng mặt trời vào những ngày thời tiết
mây mù, và bên cạnh đó là chi phí sản xuất còn khá cao.Hiện nay, ánh sáng mặt
trời còn được hấp thụ và chuyển trực tiếp thành điện năng nhờ sự ra đời của pin
mặt trời ( 2 hệ thống trước chuyển quang năng thành nhiệt năng, sau đó mới có
thể thành điện năng ). Pin mặt trời là một pin nhạy sáng hay sự kết hợp của các
pin được thiết kế để tạo ra một điện áp nhờ sự chuyển đổi trực tiếp từ ánh sáng
thành điện khi tiếp xúc với nguồn sáng. Pin mặt trời được sử dụng trong vệ tinh
vũ trụ để cung cấp điện, hay trong đồng hồ đeo tay hoặc máy tính bỏ túi. Những
tấm bảng gồm nhiều pin mặt trời hiện cũng đã được lắp đặt tại những ngọn hải
đăng, thuyền bè hay những ngôi nhà ở các vùng hẻo lánh mà lưới điện khó có
thể vươn tới được.
Những nguồn năng lượng thay thế khác, bao gồm khí hydro và pin nhiên
liệu . Khí hydro là nguồn nhiên liệu tiềm năng cho ô tô cũng như trong lĩnh vực
sưởi ấm các tòa nhà và sản sinh điện năng. Mặc dù hydro không có sẵn dưới
dạng đơn chất trong tự nhiên, con người vẫn có thể tạo ra nó nhờ phản ứng điện
phân nước. Điều bất cập trong sử dụng hydro làm nhiên liệu ô tô là khả năng dễ
bắt lửa của nó. Pin nhiên liệu là bộ máy sản sinh ra điện nhờ phản ứng giữa khí
oxi và hydro. Loại pin này được sử dụng trong tàu vũ trụ, và là nguồn năng
lượng thay thế tiềm năng cho việc chạy ô tô cũng như sưởi ấm các tòa nhà.
c. Đổi quy trình sản xuất

Những xí nghiệp các nước lạc hậu về công nghiệp phải đối phó với ba
vấn đề: những nhóm chính trị chống ô nhiễm (gây áp lực để giảm những vi
phạm môi trường tự nhiên), hiệp ước Kyoto bắt họ phải mua quyền thải khí di
oxyd cacbon và lương nhân công cao.
Trước tình trạng đó, những xí nghiệp đó có hai lối thoát : chuyển sang
ngành kinh tế khác ít ô nhiễm hơn ; tỷ dụ những xí nghiệp luyện kim Đức đổi
sang ngành tin học, ngành dịch vụ du lịch,... có ít nhu cầu năng lượng hơn hoặc
chuyển những cơ sở sản xuất gây ô nhiễm nhất ở nước họ sang những nước có
kinh tế đang nổi lên. Ngoài ra, việc tập trung để phát triển, tiến bộ công nghệ
cũng là một giải pháp.
Tiến bộ công nghệ đối với các nước đang phát triển dùng vào việc cải
tiến hiệu quy trình công nghệ. Việc cải tiến này cho phép nâng cao năng suất
của người lao động. Điều này thể hiện qua việc kết quả cải tiến quy trình sản
5


xuất chuyển dịch sang phải của đường cung phản ánh khả năng nâng cao năng
lực sản xuất.
Máy móc thiết bị là một trong những yếu tố tham gia trực tiếp của quá
trình sản xuất chính vì thế việc hiện đại hoá máy móc thiết bị hay đổi mới công
nghệ là hết sức quan trọng đối với mỗi doanh nghiệp. Một doanh nghiệp sản
xuất công nghiệp muốn tồn tại và phát triển được cần phải xây dựng cho mình
một kế hoạch đổi mới công nghệ. Tiến bộ khoa học công nghệ, đổi mới công
nghệ sẽ cho phép nâng cao chất lượng sản phẩm tạo ra nhiều sản phẩm mới, đa
dạng hoá sản phẩm, tăng sản lượng, tăng năng suất lao động, sử dụng hợp lý tiết
kiệm nguyên vật liệu …Nhờ vậy sẽ tăng khả năng cạnh tranh , mở rộng thị
trường, thúc đẩy tăng trưởng nhanh và nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh.
Tiến bộ khoa học công nghệ , đổi mới công nghệ thực sự là hướng đi đúng đắn
của một doanh nghiệp công nghiệp giàu tiềm năng.
2. Giao thông vận tải

Hiện nay, ngành giao thông vận tải tăng trưởng mạnh hơn là tăng trưởng
của kinh tế thế giới. Một phương tiện chuyển chở cần đến một dạng năng lượng
có tỷ trọng năng lượng riêng cao để chuyên chở hàng hóa.Vì lý do đó mà đại đa
số những phương tiện chuyên chở dùng những sản phẩm dầu làm nhiên liệu;
ngành giao thông vận tải tiêu thụ 60% sản lượng dầu đã được thanh lọc và sản
phẩm dầu chiếm 95% thị phần năng lượng của ngành giao thông vận tải.
Vấn đề cấp bách được đặt ra cho một chiến lược phát triển bền vững của
ngành giao thông vận tải là giảm nhu cầu sản phẩm dầu của ngành này.
a, Gia tăng hiệu suất năng lượng
- Giảm trọng lượng phương tiện chuyên chở
Khi giảm trọng lượng cuả phương tiện chuyên chở thì sẽ cần ít năng
lượng hơn vì trọng lượng tiết kiệm được sẽ dùng để chở thêm hành khách và
hàng hóa hay chở thêm nhiên liệu để đi xa hơn. Hiện nay, những vật liệu mới có
thể thay thế những vật liệu cũ như hợp kim nhôm, vật liệu composite,…
+ Hợp kim nhôm: Trong những năm gần đây, vấn đề tiết kiệm nhiên liệu và sử
dụng các nguyên liệu tái chế đã làm tăng cường nỗ lực nghiên cứu của các nhà
sản xuất ôtô nhằm giảm trọng lượng. Vật liệu nhôm được áp dụng đã cung cấp
giải pháp kỹ thuật lý tưởng, bởi mật độ hạt của nó chỉ bằng một phần ba của
thép và đặc biệt là đáp ứng được các yêu cầu độ bền cơ học và độ cứng cao. ,
Trong thời gian vừa qua, tỷ lệ nhôm trong thành phần chế tạo của ôtô đã tăng
lên rất nhiều. Tuy nhiên, giá thành chế tạo đắt gấp năm lần thép.
6


+ Vật liệu composite ra đời khiến các nhà sản xuất ôtô có thêm nhiều sự lựa
chọn hơn. Một trong những vật liệu được quan tâm hàng đầu hiện nay trong chế
tạo vỏ ôtô là sợi các-bon. Các kết quả nghiên cứu thử nghiệm sức bền vật liệu
thu được cho thấy sợi các bon có thể chịu một lực tác động gấp 12 lần so với
thép, độ bền cao gấp 3 lần và nhẹ hơn thép 4 lần.
Vật liệu này có thể dùng để chế tạo hầu hết các bộ phận của một chiếc

ôtô, đặc biệt là phần vỏ nhằm giảm trọng lượng, tăng độ bền, độ an toàn và tạo
kiểu dáng sang trọng. Bên cạnh các-bon thì titan và ma-giê cũng được đánh giá
cao. Nhưng vấn đề chi phí của những vật liệu này khiến nhiều nhà sản xuất e
ngại. Các chuyên gia dự đoán sau năm 2015, các ứng dụng của sợi các-bon
trong ngành công nghiệp ôtô sẽ chiếm 10-15%. Đối với vật liệu mới này vẫn
còn nhiều vấn đề cần phải được giải quyết, đặc biệt trong việc sửa chữa.
- Vận hành động cơ tối ưu.
Những máy nổ đã được sáng chế và cải tiến từ hơn một thế kỷ rưỡi nay
nên hiệu suất của chúng đã gần đạt tối ưu mà vật lý học cho phép. Những máy
nổ là những động cơ có tỷ trọng công suất riêng thấp nhất trong số những động
cơ đã được sáng chế. Vì những lý do đó mà hiện nay chúng trang bị đa số
những phương tiện chuyên chở và hầu hết những xe ôtô. Cho tới nay xe ôtô tư
nhân chạy bằng động cơ diezen là thiểu số. Gần đây những máy diezen trở nên
nhẹ hơn, có hiệu suất cao hơn và thải ra ít bụi hơn những máy nổ chạy bằng dầu
xăng. Nhờ tiến bộ đó, nhiều xe ôtô cá nhân cũng đang lần lượt chuyển sang
động cơ diezen.
Ở đô thị, xe ôtô thường phải ngừng ở ngã đường có đèn đỏ hay vì giao
thông bị tắc nghẽn. Nhưng động cơ vẫn còn chạy và tiếp tục tiêu thụ nhiên liệu.
Bây giờ có những xe ôtô với một bộ phận tự động tắt máy khi xe ôtô ngừng sau
một thời gian ngắn cố định và tự động khởi động máy khi người lái xe ấn vào
bàn đạp tăng tốc. Những thử nghiệm đầu tiên cho thấy có tiết kiệm năng lượng
được một chút trong điều kiện giao thông đô thị.
Những xe ôtô lai tạp động cơ máy nổ và động cơ điện đã được khai triển và
đang được đưa vào sử dụng đại trà. Loại xe ôtô này gồm hai động cơ : một động
cơ máy nổ sản xuất điện nạp vào một bình ắcquy điện và một động cơ điện
dùng điện của bình ắcquy để di chuyển xe. Loại xe này sẽ dùng nhiên liệu hữu
hiệu hơn do máy nổ chỉ dùng để nạp điện vào một bình ắc quy đệm không liên
kết với vận tốc của xe nên chạy điều hòa. Nhờ thế, nhịp quay của động cơ có
thể được điều chỉnh để cho hiệu suất năng lượng đạt tối ưu và giảm thiểu ô
nhiễm môi trường.Trong số những động cơ hiện đại thì động cơ điện thuộc loại

có hiệu suất năng lượng cao nhất. Động cơ này tiêu thụ điện khi xe chạy. Nhưng
khi xe giảm tốc thì động cơ trở thành một ổ phát điện nạp điện vào bình ắcquy.
Hiện nay đã có nhiều kiểu xe ôtô lai tạp trong đó có loại xe ôtô dùng máy
nổ khi xe cần phải chạy mau trên xa lộ và dùng động cơ điện khi chạy chậm
7


trong đô thị. Hầu hết những đầu tàu xe lửa chạy bằng diezen đã là những tàu lai
tạp diezen điện từ lâu rồi. Những phi cơ dùng tuabin phản lực có ống pha loãng
khí hay những cánh quạt kiểu mới để gia tăng hiệu suất của động cơ. Vận tốc
những phương tiện chuyên chở nặng như là xe ôtô vận tải, tàu hỏa, tàu bay liên
lục địa và tàu biển được điều chỉnh bằng máy tính điện tử để giảm thiểu tiêu thụ
nhiên liệu.
- Giảm ma sát phương tiện với môi trường di chuyển
Theo lý thuyết thì khi chuyển động, ôtô phải khắc phục nhiều loại lực
cản, đặc biệt là lực ma sát với không khí. Trên đường hàng không chỉ có ma sát
với không khí. Nhưng trên đường bộ thì có thêm ma sát giữa bánh xe và đường
và trên đường thủy có thêm ma sát giữa vỏ tàu và nước. Với những khả năng
thiết kế bằng máy tính điện tử mà người ta có thể hạn chế đến mức thấp nhất tác
hại của ma sát.
+ Thiết kế thay đổi hình dáng xe: Khi ôtô di chuyển, phía đuôi xe sẽ xuất hiện
một vùng xoáy lốc của không khí do sự chênh lệch áp suất lớn phía đầu xe cộng
với áp suất chân không phía đuôi xe tạo thành vùng không khí nhiễu loạn, làm
tăng đáng kể lực cản không khí. Để khắc phục điều này phần đuôi sẽ được thiết
kế bằng những bề mặt cong thon, có tác dụng hướng quỹ đạo chuyển động của
dòng khí tuần tự thoát ra phía sau xe mà không hình thành các điểm xoáy cục
bộ, phần đuôi xe sẽ được thiết kế nghiêng xuống khoảng 20 độ hoặc ít hơn.
Ngoài ra, lực cản không khí còn phụ thuộc vào một yếu tố ma sát giữa không
khí với vỏ xe, sự nhiễu loạn ở các vị trí như lưới tản nhiệt phía trước, kính chắn
gió, gương chiếu hậu, lốp xe,… Tất cả các chi tiết này sẽ được thiết kế với

những đường cong mềm mại, loại bỏ các góc gấp đột ngột và làm trơn bóng bề
mặt, trên thân xe có thể được thiết kế thêm các đường gờ định hướng chuyển
động cho các dòng khí, lốp xe bố trí nằm về phía trong vỏ xe.
+ Giảm ma sát trong động cơ: Động cơ đốt trong chứa nhiều liên kết có
lực ma sát lớn. Bề mặt các phần tử chuyển động quay, hay tịnh tiến tiếp xúc trực
tiếp với nhau hoặc qua lớp dầu mỏng. Ma sát lớn làm tổn hao công suất động cơ
vì chúng sản sinh nhiệt tiêu tán vào trong không khí. Một vài công đoạn trong
gia công được nghiên cứu nhằm hạn chế ma sát. Bề mặt xi-lanh được phun một
lớp hợp kim carbon ion siêu mỏng có độ dày từ 0,1 đến 0,15 mm. Lớp mạ có độ
nhẵn bóng, độ cứng cao, và có khả năng giữ dầu tốt. Ngoài ra cũng có những
nghiên cứu tương tự nhằm tạo cho bề mặt xi-lanh nhẵn, chịu mài mòn. Ví dụ
như sử dụng phương pháp doa bóng, phương pháp làm bóng bằng laser…

8


+ Ngoài ra, những vỏ bánh xe và nhựa tráng đường đã được cải tiến để giảm ma
sát giữa bánh xe và mặt đường. Bánh xe tàu hỏa có một lớp thép rắn cũng để
giảm ma sát giữa bánh xe và đường rầy. Tàu thủy có thêm cánh ngầm để, khi di
chuyển mau, cánh ngầm nhấc vỏ tàu lên làm giảm sức cản của nước.
b, Chuyển sang những năng lượng khác
Người ta có thể đổi sang năng lượng khác bằng cách tiếp tục dùng động
cơ máy nổ hay dùng một loại động cơ khác như động cơ điện.
* Tiếp tục dùng động cơ máy nổ
Vì máy nổ là một động cơ gần như hoàn hảo, người ta cố gắng dùng
những loại động cơ đó với những nhiên liệu khác : khí đốt, nhiên liệu tổng hợp
và nhiên liệu sinh học. Biogas được coi là một trong những nguồn nhiên liệu
tương lai cho xe hơi, biogas vừa thay thế được dầu thô, lại vừa làm đẹp lòng các
nhà hoạt động môi trường. Tuy nhiên, giá thành sản xuất vẫn còn ở mức khá
cao. Biogas là hỗn hợp khí gồm metan và cacbon oxit sinh ra từ quá trình hoạt

động phân huỷ hợp chất hữu cơ của các sinh vật yếm khí (không có oxy). Cả
dầu mỏ và biogas đều sinh ra do tác động của vi sinh vật, nhưng biogas lại được
sản xuất hết sức nhanh chóng, chỉ vỏn vẹn hai tuần so với hàng triệu năm của
dầu mỏ và khí tự nhiên. Nhưng phải tới khi khoa học kỹ thuật phát triển như
ngày nay, biogas mới bắt đầu được chú ý. Nguyên nhân quan trọng thu hút sự
quan tâm của giới nghiên cứu tới biogas là cách thức và nguyên liệu để sản xuất
ra nó. Quan trọng hơn cả là quá trình sản xuất biogas giảm tới 40% khí thải
cacbonic do được sản xuất thông qua quá trình phân huỷ các chất thải hữu cơ
của ngành nông nghiệp, lâm nghiệp và các hoạt động sinh hoạt của con
người…Tuy nhiên biogas thường gây nên nỗi sợ hãi cho người tiêu dùng vì khả
năng cháy nổ cao của nó mặc dù theo thống kê của các chuyên gia an toàn,
trong suốt một thập kỷ qua, chưa có bất cứ một trường hợp khí gas rò rỉ ra ngoài
và gây nổ nào được ghi nhận.
Ngoài biogas, hybrid, pin nhiên liệu cũng sẽ là nguồn năng lượng mới
thay thế cho dầu mỏ trong tương lai.
* Chuyển sang động cơ khác ( động cơ điện,…)
Thay vì sử dụng động cơ đốt trong, nhiều phương tiện giao thông đã sử
dụng động cơ điện. Những động cơ điện không ô nhiễm môi trường tự nhiên và
không ồn ào. Với công nghệ hiện nay, chỉ có tàu điện và xe buýt chạy bằng điện
là không cần phải chở thêm nhiên liệu để chạy. Tuy nhiên, nó cũng còn tồn tại
nhiều nhược điểm cần khắc phục như không thể đáp ứng được cho các chuyến
hành trình dài, mất nhiều thời gian để nạp đầy ắc quy, tăng chi phí tiền điện
hàng tháng…

9


Người ta cũng nghĩ tới những pin nhiên liệu (fuel cell) chạy bằng khí
methan hay khí hydrô để làm nguồn điện. Bình chứa những khí này cũng nặng
và cồng kênh như những bình ắcquy. Ngoài ra, những phân tử khí methan hay

khí hydrô có thể thấm vào thành của bình chứa khí làm cho bình dễ gẫy với
nguy cơ gây nổ.
c, Đổi phương tiện chuyên chở
Hình 1 và 2 cho thấy nhu cầu năng lượng để chở người và hàng hóa do
ADEME tính. Những hình đó cho thấy nhu cầu về năng lượng biến động rất
nhiều tùy ở phương tiện chuyển chở và hàng hóa chuyên chở.

Hình 1: Tiêu thụ năng lượng để chở khách (ADEME)

Hình 2: Tiêu thụ năng lượng hàng (ADEME)

10


Khi đi xe đạp hay dùng những phượng tiện giao thông công cộng thì sẽ
tốn năng lượng ít hơn là đi một mình bằng ô tô. Đổi phương tiện chuyên chở
cần thay đổi các cơ sở hạ tầng giao thông vận tải sẵn có. Rất nhiều nơi hiện nay
còn tồn tại nhiều hạ tầng không còn thích hợp. Đây đang là một mối lo ngại lớn
cho chính quyền và người dân sinh sống tại thành phố. Ùn tắc đang ngày một
nghiêm trọng hơn, gây tiêu tốn nhiều thời gian của xã hội, ô nhiễm môi trường,
thất thoát tài chính quốc gia. Vì vậy việc đầu tư vào sử dụng các phương tiện
công cộng hay sử dụng tàu điện ngầm, tàu điện trên cao, tuyến xe bus nhanh,
cầu vượt, hầm chui, mở rộng tuyến đường,.. sẽ giải quyết một phần nào cho việc
tiết kiệm năng lượng.
3. Sinh hoạt
Trong sinh hoạt, năng lượng được dùng để:
 Nấu thức ăn
 Đun nước nóng sinh hoạt và điều hòa không khí
 Chạy những thiết bị nội thất
a, Gia tăng hiệu suất năng lượng

 Nấu thức ăn
Trong việc nấu thức ăn, đa số con người đều sử dụng những nhiên liệu từ
thiên nhiên: củi, gỗ, rơm, cỏ,… Tuy nhiên, những lò bếp không có hiệu suất
cao. Và để thỏa mãn nhu cầu của loài người, nhiều khu vực rừng bị phá để lấy
củi. Vì vậy, nhiều tổ chức đã có những nghiên cứu thiết kế nhiều mẫu lò bếp có
hiệu suất cao. Ngoài ra, nhiều nơi đã sử dụng bếp điện để nấu thức ăn. Nhiều
bếp điện liên tục được cải tiến để tiết kiệm năng lượng như bếp từ và lò vi sóng.
 Đun nước nóng sinh hoạt và điều hòa không khí
Nhiều dân tộc trên thế giới đã khai triển những điều kiện cư trú thích ứng được
với khí hậu địa phương. Những kiến trúc được thiết kế để có hiệu suất về năng
lượng là cao nhất là những kiến trúc khí hậu sinh học. Mục tiêu chính của thiết
kế là hướng đến các công trình có thể vận hành tự do trong một phần của mùa
nóng, có thể là công trình thông gió tự nhiên hoàn toàn hoặc một phần (có hệ
thống làm mát cơ khí vận hành khi cần thiết). Những kiến trúc này có thể giúp
tiết kiệm, giảm lượng năng lượng tiêu thụ trong công trình tới 15% đến 30%,
tùy thuộc vào vùng khí hậu. Ở những vùng ôn đới, những căn nhà xây theo
những nguyên tắc của kiến trúc khí hậu sinh học không cần tiêu thụ năng lượng
để duy trì tiện nghi. Ở những vùng rất lạnh thì cần thêm năng lượng để sưởi.
Khi ở không liên tục thì xây nhà có quán tính nhiệt thấp, ngược lại, khi ở liên
tục thì xây nhà có quán tính nhiệt cao. Một lò sưởi hoàn lại tối đa năng lượng
chứa trong năng lượng khả dụng dùng để sưởi. Một máy bơm nhiệt sẽ hoàn lại
hai hay ba lần điện năng để chạy máy bơm. Ở những nơi thuận tiện, có thể dùng
củi để sưởi thay vì điện năng hay năng lượng không tái tạo. Ở những vùng rất
nóng thì cũng cần thêm năng lượng để giảm nhiệt độ nơi có người ở. Đa số máy
bơm nhiệt chạy bằng điện vì là những máy chu kỳ nén. Nhưng rất có thể dùng
11


máy bơm nhiệt chu kỳ hấp thụ với mạng hơi nước nén của đô thị làm nguồn
nóng. Chỉ cần một vài độ Celsius dưới nhiệt độ bên ngoài là đủ có cảm giác mát

rồi. Sai biệt nhiều nhiệt độ hơn sẽ dẫn tới lãng phí năng lượng mà không mang
lại thêm tiện nghi.
Một thiết bị lớn có hiệu suất năng lượng cao hơn là một thiết bị nhỏ. Nếu
sưởi bằng lò sưởi nước nóng thì dùng một lò đun nước chung cho sưởi và nước
nóng sinh hoạt. Nếu sống ở một chung cư hay một cụm nhà ở thì dùng một lò
hơi tập thể để có chung nước nóng sinh hoạt và điều hòa không khí.
 Chạy những thiết bị nội thất
Việc sử dụng năng lượng để chạy những thiết bị nội thất cũng khá tiêu
tốn năng lượng. Vì vậy cần có những giải pháp để tiết kiệm:
+ Thay thế các thiết bị lỗi thời: loại vật dụng thứ hai của nguồn tiêu thụ
năng lượng lớn nhất, sau thiết bị sưởi ấm và làm mát chính là các thiết bị gia
dụng trong nhà. Thay thế các thiết bị lỗi thời, chiếc tủ lạnh cũ kỹ hay lò nướng
cổ điển bằng các mô hình mới hiệu quả sẽ giúp tiết kiệm được chi phí năng
lượng không nhỏ mỗi năm.
+ Sử dụng bộ cảm biến trong phòng: Tắt đèn khi rời khỏi phòng, đây là
một thói quen đơn giản để giảm lượng điện tiêu thụ trong gia đình. Ngoài ra,
việc sử dụng đèn có bộ cảm biến để có thể tự động tắt khi không có người sẽ
thuận tiện và hiệu quả hơn.
+ Rút phích cắm điện tử hay dây sạc khi không sử dụng: Nếu để các thiết
bị điện tử và dây sạc cắm vào ở khi không sử dụng thì điều này có thể chiếm
10% năng lượng sử dụng trong nhà. Thay vào đó, hãy rút chúng ra sau khi sử
dụng xong, hoặc thiết kế một cầu chì ngắt toàn bộ khi rời khỏi nhà. Việc không
chỉ tiết kiệm mà còn an toàn trong phòng chống cháy nổ .
+ Giải pháp giặt tiết kiệm năng lượng: Trong những tháng mùa hè nhiệt
độ cao, có thể sử dụng máy giặt để giặt đồ mà không cần vắt hay sấy khô. Việc
cắt giảm này sẽ giúp tiết kiệm được nguồn chi phí năng lượng cực.
+ Thay đổi bóng đèn: Thay thế các bóng đèn sợi đốt bằng bóng đèn đèn
huỳnh quang compact (CFL). Chúng cần khoản đầu tư ít hơn bóng đèn sợi đốt
truyền thống mà lại sử dụng năng lượng ít hơn 75% và sức bền lâu hơn những
10 lần.

b, Chuyển sang những năng lượng khác
Để tiết kiệm nguồn nhiên liệu, nâng cao chất lượng đời sống, sinh hoạt
nên có rất nhiều nghiên cứu thiết kế, xây dựng các công trình ứng dụng năng
lượng mặt trời hợp lý, hiệu quả sử dụng cao. Năng lượng mặt trời là nguồn năng
lượng sạch nhất và vô hạn nhất trong các nguồn năng lượng mà chúng ta được
biết.
Bức xạ mặt trời là sức nóng, ánh sáng dưới dạng các chùm tia do mặt trời phát
ra trong quá trình tự đốt cháy mình. Bức xạ mặt trời chứa đựng một nguồn năng
12


lượng khổng lồ và là nguồn gốc của mọi quá trình tự nhiên trên trái đất. Năng
lượng của mặt trời dù rất rồi dào nhưng việc khai thác hiệu quả nguồn năng
lượng này thì vẫn còn là một câu chuyện dài.
Năng lượng mặt trời có thể chia làm 2 loại cơ bản: Nhiệt năng và Quang
năng. Các tế bào quang điện sử dụng công nghệ bán dẫn để chuyển hóa trực tiếp
năng lượng quang học thành dòng điện, hoặc tích trữ vào pin, ắc quy để sử dụng
sau đó. Các tấm tế bào quang điện hay còn gọi là pin mặt trời hiện đang được sử
dụng rộng rãi vì chúng rất dễ chuyển đổi và dễ dàng lắp đặt trên các tòa nhà và
các cấu trúc khác. Pin mặt trời có thể cung cấp nguồn năng lượng sạch và tái
tạo, do vậy là một nguồn bổ sung cho nguồn cung cấp điện chính thông thường.
Tại các vùng chưa có điện lưới như các cộng đồng dân cư ở xa, nông thôn, hải
đảo, các trường hợp khẩn cấp,... pin mặt trời có thể cung cấp một nguồn điện
đáng tin cậy. Điều bất cập duy nhất là giá thành của Pin mặt trời đến nay còn
cao và tỷ lệ chuyển đổi năng lượng chưa thật sự cao (13-15%). Trái lại sức nóng
của mặt trời có hiệu suất chuuyển đổi lớn gấp 4-5 lần hiệu suất của quang điện,
và do vậy đơn giá của một đơn vị năng lượng được tạo ra rẻ hơn rất nhiều.
Nhiệt năng có thể được sử dụng để sưởi nóng các tòa nhà một cách thụ
động thông quan việc sử dụng một số vật liệu hoặc thiết kế kiến trúc, hoặc được
sử dụng trực tiếp để đun nóng nước phục vụ cho sinh hoạt. Ở rất nhiều khu vực

khác nhau trên thế giới thiết bị đun nước nóng dùng năng lượng mặt trời (bình
nước nóng năng lượng mặt trời) hiện đang là một sự bổ sung quan trọng hay
một sự lựa thay thế cho các thiết bị cung cấp nước nóng thông thường dùng điện
hoặc gaz.
c, Thay đổi tập quán sinh sống.
Những ngày thời tiết nắng nóng, điều hòa nhiệt độ sử dụng khắp nơi, từ
cơ quan, công sở, trường học đến từng ngôi nhà của mỗi gia đình. Không nhiều
người để ý, điều chỉnh nhiệt độ điều hòa ở mức hợp lý vừa tiết kiệm điện, giảm
chi phí sinh hoạt, vừa góp phần bảo vệ môi trường. Có thể thấy việc thay đổi tập
quán sinh sống sẽ giúp tiết kiệm năng lượng cũng với bảo vệ được môi trường
xung quanh. Những thói quen sau đây sẽ giảm nhu cầu năng lượng:
+ cách ly nhiệt nhà ở hay, tốt hơn, ở nhà đã được thiết kế theo nguyên tắc
của kiến trúc khí hậu sinh học
+ mua thực phẩm và nấu thức ăn đủ cho mỗi bữa hay mỗi ngày để ít phải
đông lạnh rồi làm tan giá và hâm lại lương thực,
+ tắt đèn và tắt những thiết bị điều hòa không khí khi không còn có người
ở trong một căn phòng,
+không để một thiết bị ở trạng thái canh chừng khi không dùng đến nữa,
+ ……………………………….
13


III, Kết luận
Nguồn năng lượng chủ yếu hiện nay được sử dụng trên toàn cầu từ các
nguồn năng lượng hóa thạch như than, dầu và khí tự nhiên. Tuy nhiên nguồn
năng lượng này không phải là vô hạn và đang dần cạn kiệt theo thời gian. Ngoài
ra, mức tiêu thụ năng lượng trên toàn thế giới ngày càng tăng. Vì vậy, việc tiết
kiệm năng lượng là một vấn đề quan trọng để giữ gìn sự cân băng môi trường
trên toàn cầu. Chiến lược để đối phó với tình trạng này có thể là: gia tăng hiệu
suất năng lượng để giảm nhu cầu về năng lượng và giảm lượng khí có hiệu ứng

nhà kính thải ra khí quản; chuyển sang một nguồn năng lượng khác hãy còn dồi
dào, tái tạo, rẻ hay/và ô nhiễm ít hơn để dành nguồn năng lượng đang dùng cho
những công nghệ bắt buộc phải dùng đến năng lượng đó; chuyển sang những
công nghệ khác đạt một hay cả hai hiệu quả trên.

14