Công nghệ xanh, năng lượng sạch gió, thủy điện, mặt trời 11

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA MÔI TRƯỜNG
MÔN MÔI TRƯỜNG VÀ CON NGƯỜI
-------*-------

BÁO CÁO BÀI THUYẾT TRÌNH

ĐỀ TÀI: CÔNG NGHỆ XANH, NĂNG LƯỢNG SẠCH:
GIÓ, THỦY ĐIỆN, MẶT TRỜI

GVGD: TS. Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh

Khoa: Kỹ Thuật Xây Dựng
Lớp: XD12VL2
Nhóm: 11

Tp.HCM, tháng 11 năm 2013


Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM

Khoa: Kỹ Thuật Xây Dựng
Lớp: XD12VL2
Nhóm: 11

Nhóm sinh viên thực hiện:
1. Hồ Thụy Bảo Anh

81200046

2. Phan Anh Duy

81200570

3. Nguyễn Hữu Đức

81200839

4. Huỳnh Công Hậu

81201035

5. Phạm Ngọc Hưng

81201513

6. Trần Thành Hiệp

81201167

7. Võ Thanh Long

81201995

2


Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM

ĐỀ TÀI:

CÔNG NGHỆ XANH, NĂNG LƯỢNG SẠCH:
GIÓ, THỦY ĐIỆN, MẶT TRỜI

3


Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 .MỞ ĐẦU.............................................................................................. 6
1.1. Công nghệ xanh: ................................................................................................. 6
1.1.1. Giới thiệu chung:.............................................................................................. 6
1.1.2. Định nghĩa: ....................................................................................................... 6
1.2. Năng lượng sạch:................................................................................................. 7
CHƯƠNG 2. NGUỒN NĂNG LƯỢNG SẠCH ...................................................... 10
2.1. Gió: .................................................................................................................... 10
2.1.1. Sự hình thành năng lượng gió: ...................................................................... 10
2.1.2. Tình hình năng lượng gió trên thế giới: ........................................................ 10
2.1.3. Lợi ích và hạn chế của việc lắp đặt năng lượng gió: ..................................... 11
2.1.4. Năng lượng gió ở Việt Nam: .......................................................................... 13
2.2. Mặt trời: ............................................................................................................ 15
2.2.1. Năng lượng mặt trời: ..................................................................................... 15
2.2.2. Ứng dụng từ năng lượng mặt trời: ................................................................ 15
2.2.3. Lợi ích và nhược điểm của các hệ thống năng lượng mặt trời: ................... 17
2.2.4. Năng lượng mặt trời ở Việt Nam: ................................................................. 19
2.3. Thủy điện: ......................................................................................................... 20
2.3.1. Năng lượng thủy điện: ................................................................................... 20
2.3.2. Lợi ích và tác hại của thủy điện: ................................................................... 21
2.3.2. Thủy điện tại Việt Nam: ................................................................................ 23

CHƯƠNG 3. TỔNG KẾT ....................................................................................... 24
Tài liệu tham khảo ................................................................................................... 25

4


Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM

DANH MỤC HÌNH, BẢNG

Hình 1.1. Một bãi turbine nhỏ tại Normandie, Pháp ............................................... 8
Hình 2.1. Công xuất điện gió trên thế giới trong thời gian 1996-2008................... 11
Hình 2.2. Sự phát triển của công xuật điện gió trên thế giới theo khu vực ........... 11
Hình 2.3. Các trụ điện gió thuộc Nhà máy điện gió Tuy Phong (Bình Thuận) ..... 13
Hình 2.4. Tiềm năng gió ở Biển Đông ..................................................................... 14
Hình 2.5.Bếp năng lượng mặt trời cho người nghèo .............................................. 20

5


Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM

CHƯƠNG 1 .MỞ ĐẦU

1.1. Công nghệ xanh:
1.1.1. Giới thiệu chung:
Trong vòng vài thập niên trở lại đây, ở các quốc gia hậu kỹ nghệ, phong trào
Công nghệ Xanh (Green Technology) đã được các nhà khoa học đưa lên hàng đầu
trong việc giải quyết ô nhiễm và bảo vệ môi trường. Mục tiêu này do Hội Đồng LHQ
về Môi sinh và Phát triển đề ra qua Nghị trình 21 là: Tạo dựng tăng trưởng kỹ nghệ,

Cân bằng môi sinh, và Tiến bộ xã hội. Đây là ba nguyên căn bản để có thể xây dựng
được một sự phát triển bền vững cho toàn cầu. Một trong những biện pháp để tiến tới
mục tiêu trên là làm thế nào để phòng ngừa ô nhiễm và kiểm soát việc sử dụng năng
lượng. Từ suy nghĩ này, phong trào công nghệ xanh ngày càng phát triển mạnh và
được xem như là một biện pháp hữu hiệu nhất hiện tại để giải quyết các vấn nạn môi
trường. Tuỳ theo ngành nghề khác nhau, công nghệ xanh có thể chia ra thành nhiều
phân nhánh như: hoá học xanh (Green chemical), điện tử xanh (Green computing)
v.v…
Hàng năm có rất nhiều Hội nghị ở cấp
quốc gia và quốc tế về vấn đề trên qua những
chương trình kỹ thuật nhất là ở các đại hội của
Hội Hóa học Hoa Kỳ (American Chemical
Society – ACS).
Hiện tại, trên thế giới đã có nhiều Viện
hay Trung tâm nghiên cứu đã được thành hình ở
Anh Quốc, Ý, Nhật Bổn, Hoa Kỳ, và Úc Châu.

1.1.2. Định nghĩa:
Danh từ “công nghệ” (technology) dùng để chỉ sự áp dụng các kiến thức khoa
học vào trong thực tế của đời sống. Công nghệ xanh là một khái niệm mới của con
6


Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM

người trước nguy cơ ô nhiễm toàn cầu. Đây là một nỗi ưu tư lớn của những nhà làm
khoa học chân chính nhằm mục đích cổ suý việc tạo dựng và tiêu dùng năng lượng qua
chiều hướng phát thải phế thải không độc hại hay ít độc hại ngõ hầu hạn chế được vấn
nạn hâm nóng toàn cầu hiện tại. Từ suy nghĩ đó, họ luôn luôn nghĩ đến phương cách,
quy trình mới, sáng tạo và cải tiến các công nghệ cũ trở thành công nghệ xanh để bảo

vệ môi trường chung cho thế giới.
Mục tiêu của chiều hướng giải quyết vần đề qua khái niệm công nghệ xanh gồm
nhiều lãnh vực căn bản liệt kê như sau:
-

Phát triển bền vững bằng những công nghệ thân thiện với môi trường

(friendly), không làm tổn hại đến nguồn tài nguyên thiên nhiên hay ảnh hưởng nguy
hại đến những thế hệ tương lai.
-

Tạo dựng một chu trình kín trong sản xuất, nghĩa là phế phẩm của một quy

trình sẽ là nguyên liệu của một quy trình sản xuất khác.
-

Giảm thiểu tối đa phế thải độc hại và tăng cường khả năng tái tạo sản phẩm

cũ thành nguyên liệu mới.
-

Trong nông nghiệp, sáng tạo công nghệ mới thay vì sư dụng phân bón và

hoá chất.
-

Một trong những lãnh vực quan trọng nhất cần phải nêu ra là lãnh vực năng

lượng. Công nghệ xanh đòi hỏi cần phải sử dụng năng lượng hợp lý hoặc giảm thiểu
hầu bảo vệ mội trường thiên nhiên.

-

Hóa học xanh cũng là một yếu tố quan trọng góp phần vào việc giải quyết

công nghệ xanh.
1.2. Năng lượng sạch:
Là nguồn năng lượng không có chất thải hoặc có chất thải nhưng không gây ô
nhiễm bầu không khí và ô nhiễm nguồn nước hoặc không ảnh hưởng tới môi trường
sống của con người và hệ sinh thái. Ví dụ như điện, gió, năng lượng mặt trời là những
nguồn năng lượng sạch.
9 nguồn năng lượng sạch dùng cho tương lai:

7


Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM

1. Pin nhiên liệu:
Đây là kỹ thuật có thể cung cấp năng lượng cho con người mà không hề phát ra
khi thải CO2 (các bon điôxít) hoặc những chất thải độc hại khác.
2. Năng lượng mặt trời:
Nhật Bản, Mỹ và một số quốc gia Tây Âu là những nơi đi đầu trong việc sử
dụng nguồn năng lượng mặt trời rất sớm (từ những năm 50 ở thế kỷ trước).
3. Năng lượng từ đại dương:
Đây là nguồn năng lượng vô cùng phong phú, nhất là quốc gia có diện tích biển
lớn. Sóng và thủy triều được sử dụng để quay các turbin phát điện. Nguồn điện sản
xuất ra có thể dùng trực tiếp cho các thiết bị đang vận hành trên biển như hải đăng,
phao, cầu cảng, hệ thống hoa tiêu dẫn đường v.v…
4. Năng lượng gió:
Năng lượng gió được coi là nguồn năng lượng xanh vô cùng dồi dào, phong

phú và có ở mọi nơi. Người ta có thể sử dụng sức gió để quay các turbin phát điện.

Hình 1.1. Một bãi turbine nhỏ

5. Dầu thực vật phế thải dùng để chạy xe:

8


Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM

Dầu thực vật khi thải bỏ, nếu không được tận dụng sẽ gây lãng phí lớn và gây ô
nhiễm môi trường. Để khắc phục tình trạng này, tại Nhật có một công ty tên là Someya
Shoten Group ở quận Sumida Tokyo đã tái chế các loại dầu này dùng làm xà phòng,
phân bón và dầu VDF (nhiên liệu diezel thực vật).
6. Năng lượng từ tuyết:
Hiệp hội nghiên cứu năng lượng thiên nhiên ở Bihai của Nhật đã thành công
trong việc ứng dụng tuyết để làm lạnh các kho hàng và điều hòa không khí ở những
tòa nhà khi thời tiết nóng bức.
7. Năng lượng từ sự lên men sinh học:
Nguồn năng lượng này được tạo bởi sự lên men sinh học các đồ phế thải sinh
hoạt.
8. Nguồn năng lượng địa nhiệt:
Đây là nguồn năng lượng nằm sâu dưới lòng những hòn đảo, núi lửa. Nguồn
năng lượng này có thể thu được bằng cách hút nước nóng từ hàng nghìn mét sâu dưới
lòng đất để chạy turbin điện.
9. Khí Mêtan hydrate:
Khí Mêtan hydrate được coi là nguồn năng lượng tiềm ẩn nằm sâu dưới lòng
đất, có màu trắng dạng như nước đá, là thủ phạm gây tắc đường ống dẫn khí và được
người ta gọi là “nước đá có thể bốc cháy” và là nguồn nguyên liệu thay thế cho dầu

lửa và than đá rất tốt.
Năng lượng hạt nhân không phải là giải pháp cho nguồn năng lượng sạch

9


Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM

CHƯƠNG 2. NGUỒN NĂNG LƯỢNG SẠCH

2.1. Gió:
2.1.1. Sự hình thành năng lượng gió:
Bức xạ Mặt Trời chiếu xuống bề mặt Trái Đất không đồng đều làm cho bầu khí
quyển, nước và không khí nóng không đều nhau. Một nửa bề mặt của Trái Đất, mặt
ban đêm, bị che khuất không nhận được bức xạ của Mặt Trời và thêm vào đó là bức xạ
Mặt Trời ở các vùng gần xích đạo nhiều hơn là ở các cực, do đó có sự khác nhau về
nhiệt độ và vì thế là khác nhau về áp suất mà không khí giữa xích đạo và 2 cực cũng
như không khí giữa mặt ban ngày và mặt ban đêm của Trái Đất di động tạo thành gió.
Trái Đất xoay tròn cũng góp phần vào việc làm xoáy không khí và vì trục quay của
Trái Đất nghiêng đi (so với mặt phẳng do quỹ đạo Trái Đất tạo thành khi quay quanh
Mặt Trời) nên cũng tạo thành các dòng không khí theo mùa.
Do bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng Coriolis được tạo thành từ sự quay quanh trục
của Trái Đất nên không khí đi từ vùng áp cao đến vùng áp thấp không chuyển động
thắng mà tạo thành các cơn gió xoáy có chiều xoáy khác nhau giữa Bắc bán cầu và
Nam bán cầu. Nếu nhìn từ vũ trụ thì trên Bắc bán cầu không khí di chuyển vào một
vùng áp thấp ngược với chiều kim đồng hồ và ra khỏi một vùng áp cao theo chiều kim
đồng hồ. Trên Nam bán cầu thì chiều hướng ngược lại.
Ngoài các yếu tố có tính toàn cầu trên gió cũng bị ảnh hưởng bởi địa hình tại
từng địa phương. Do nước và đất có nhiệt dung khác nhau nên ban ngày đất nóng lên
nhanh hơn nước, tạo nên khác biệt về áp suất và vì thế có gió thổi từ biển hay hồ vào

đất liền. Vào ban đêm đất liền nguội đi nhanh hơn nước và hiệu ứng này xảy ra theo
chiều ngược lại.
2.1.2. Tình hình năng lượng gió trên thế giới:
Nhận thức được tầm quan trọng của năng lượng tái sinh nói chung và năng
lượng gió nói riêng, chính phủ của nhiều quốc gia trên thế giới đang dốc tiền của,

10


Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM

nhân lực vào việc nghiên cứu và đưa vào sử dụng thực tiễn năng lượng gió, giúp giảm
sự căng thẳng năng lượng ở các nước.
Theo thống kê trên thế giới, Đức, Tây Ban Nha, Hoa Kỳ, Đan Mạch và Ấn Độ
là những quốc gia sử dụng năng lượng gió nhiều nhất trên thế giới.

Hình 2.1. Công xuất điện gió trên thế giới trong thời gian 1996-2008

Hình 2.2. Sự phát triển của công xuật điện gió trên thế giới theo khu vực
2.1.3. Lợi ích và hạn chế của việc lắp đặt năng lượng gió:
Lợi ích:
11


Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM

Đánh giá đúng mực về năng lượng gió, chúng ta có thể rút ra được mấy ưu
điểm sau của năng lượng gió mà các nguồn năng lượng khác khó có được:
-

Tận dụng được các đồi trọc để xây các tuốc bin gió.

-

Ảnh hưởng đến đất canh tác không đáng kể.

-

Ảnh hưởng của thiên nhiên nơi đặt các tuốc bin gió không đáng kể nếu so

sánh với nhà máy thủy điện, nhiệt điện, điện hạt nhân…
-

Là nguồn năng lượng sạch và vô tận đối với thiên nhiên. Điều đó là điều

tiên quyết đem lại lợi thế của năng lượng gió so với các nguồn năng lượng hóa thạch
vốn có hạn và ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường.Với việc công nghệ ngày càng
tiến bộ, và việc sử dụng năng lượng gió ngày càng phổ biến hơn thì giá thành của năng
lượng gió ngày càng rẻ cộng với xu hướng ngày càng tăng lên của các nguồn năng
lượng hóa thạch phổ biến thì đây cũng là một lợi ích to lớn của năng lượng gió.
Nhưng không phải năng lượng gió không có những mặt hạn chế của nó. Từ
tiềm năng đến việc cụ thể thành sản phẩm là một quá trình mà nếu ta không đánh giá
một cách toàn diện các mặt thì khó có thể biến tiềm năng trở thành hiện thực được.
Những hạn chế của năng lượng gió:
- Phụ thuộc hoàn toàn vào thiên nhiên, nên việc khảo sát từng vùng, lập những
bản đồ gió chi tiết là một điều cực kỳ quan trọng để đem lại hiệu quả cho năng lượng
gió.
- Có thể làm thay đổi dòng không khí làm ảnh hưởng đến các loài chim di trú.
- Thay đổi hoặc làm phá vỡ cảnh quan của vùng lắp đặt điện gió
- Tiếng ồn có thể ảnh hưởng đến các loài động vật hoặc con người sống gần nơi

đặt các trạm năng lượng gió.
- Có thể ảnh hưởng đến các trạm thu phát sóng điện thoại, truyền hình…
Đó là một số mặt hạn chế của năng lượng gió, nhưng cơ bản thì các hạn chế này
rất nhỏ so với các hạn chế của các nguồn năng lượng hóa thạch.

12


Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM

2.1.4. Năng lượng gió ở Việt Nam:
Tiềm năng gió của Việt Nam rất lớn, vì thế việc nghiên cứu phát triển năng
lượng gió là một công việc cần thiết. Sự nghiên cứu triển khai năng lượng gió ở Việt
Nam đã đi những bước đầu tiên. Nhưng cơ bản sự phát triển năng lượng gió trong
nước còn nhỏ lẻ, còn khá khiêm tốn so với tiềm năng to lớn của Việt Nam. Hiện tại
Việt Nam có tất cả 20 dự án diện gió với dự kiến sản xụất 20 GW. Nguồn điện gió này
sẽ kết nối với hệ thống điện lưới quốc gia và sẽ được phân phối và quản lý bởi Tổng
Công Ty Điện Lực Việt Nam. Trong tháng 4 năm 2004, Việt Nam đã lắp đặt trạm
năng lượng gió công suất 858KW trên đảo Bạch Long Vĩ do chính phù tài trợ và các tổ
máy được chế tạo bởi hãng Technology SA (Tây Ban Nha). Ngoài ra Trung Tâm Năng
Lượng Tái Tạo và Thiết Bị Nhiệt (RECTARE) Đại học Bách Khoa tp Hồ Chí Minh đã
lắp đặt trên 800 tuốc bin gió trong hơn 40 tỉnh thành với sự tài trợ của Hiệp hội Việt
Nam – Thụy Sĩ tập trung nhiều nhất gần Nha Trang, trong đó có gần 140 tuốc bin gió
đã hoạt động. Ở Cần Giờ thành phố Hồ Chí Minh với sự hỗ trợ của Pháp cũng đã lắp
đặt được 50 tuốc bin gió. Tuy nhiên những tuốc bin gió trên đều có công suất nhỏ
khoảng vài KW mức độ thành công không cao vì không được bảo dưỡng thường
xuyên theo đúng yêu cầu.

Hình 2.3. Các trụ điện gió thuộc Nhà máy điện gió Tuy Phong (Bình Thuận)
Thế giới tiến tới những nguồn năng lượng tái tạo đó là một xu thế không thể

thay đổi, với xu thế đó Việt Nam đang có những bước chuyển mình để phù hợp, thích
13


Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM

nghi cho dù còn chưa nhanh và mạnh nhưng đó là một công việc cần làm và cần đẩy
mạnh nhiều hơn nữa.
Xét trên nhiều khía cạnh việc phát triển năng lượng gió là một công việc đúng
đắn và hợp lý. Nó giải quyết nhanh chóng vấn đề năng lượng trong thời gian ngắn và
về lâu dài nó cũng đóng góp không nhỏ cho nguồn năng lượng quốc gia nhất là ở Việt
Nam với tiềm năng về năng lượng gió thuộc vào hàng lớn nhất trên thế giới.
Theo báo cáo của Tập Đoàn 3TIER Group thì trong năm 2008, với các tuốc bin
có độ cao 80m so với mặt nước biển, miền Trung Việt Nam là nơi có tiềm năng công
suất về năng lượng gió lớn nhất trên thế giới (Hình 4). Miền Trung Việt Nam được dự
báo có khả năng sản xuất 5000 tỉ KWh mỗi năm. Với con số đó, Việt Nam có khả
năng chu cấp năng lượng cho
toàn bộ nhu cầu trong nước
và các nước lân cận.
Nhìn vào biểu đồ biểu
thị sức gió trên ta thấy Nam
Trung Bộ của Việt Nam là
một nơi lý tưởng để lắp đặt
các trạm năng lượng gió với
tốc độ gió trung bình vào
khoảng 10m/s.

Hình 2.4. Tiềm năng gió ở Biển Đông
Những khó khăn trong việc phát triển điện gió ở Việt Nam:
- Tài liệu thông tin và dữ liệu không đầy đủ về địa lý, tốc độ gió tại nhiều vùng

trong nước.

- Thiếu nguồn đầu tư.
- Chính sách/ kế họach và các quy định trợ giá về điện gió của những cơ quan
liên hệ trong chính phủ không rõ rệt.
- Thiếu hạ tầng cơ sở và kỹ thuật.
14


Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM

- Mức thu nhập và trình độ của người dân nói chung còn thấp.
- Thiếu sự hợp tác quốc tế.
2.2. Mặt trời:
2.2.1. Năng lượng mặt trời:
Năng lượng mặt trời, bức xạ ánh sáng và nhiệt từ mặt trời đã được con người
khai thác ngay từ thời cổ đại. Bức xạ mặt trời, cùng với tài nguyên thứ cấp của năng
lượng mặt trời như sức gió và sức sóng, sức nước và sinh khối làm thành hầu hết năng
lượng tái tạo có sẵn trên trái đất. Chỉ một phần rất nhỏ của năng lượng mặt trời có sẵn
được sử dụng.
Điện mặt trời nghĩa là phát điện dựa trên động cơ nhiệt và pin quang điện. Ngày
nay, con người đã sử dụng loại điện năng này để ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như
sưởi ấm không gian và làm mát thông qua kiến trúc năng lượng mặt trời, chưng cất
nước uống và khử trùng, chiếu sáng bằng ánh sáng ban ngày, bình nước nóng năng
lượng mặt trời, nấu ăn năng lượng mặt trời... Để thu năng lượng mặt trời, cách phổ
biến nhất là sử dụng tấm năng lượng mặt trời.
Công nghệ năng lượng mặt trời có 2 hình thức hoạt động, hoặc thụ động, hoặc
chủ động tùy thuộc vào cách chúng nắm bắt, chuyển đổi và phân phối năng lượng mặt
trời. Kỹ thuật năng lượng mặt trời chủ động bao gồm việc sử dụng các tấm quang điện
và năng lượng mặt trời nhiệt thu để khai thác năng lượng. Còn kỹ thuật năng lượng

mặt trời thụ động có thể minh họa bằng việc hướng một tòa nhà về phía mặt trời, lựa
chọn vật liệu có khối lượng nhiệt thuận lợi hoặc ánh sáng phân tán và thiết kế không
gian lưu thông không khí tự nhiên trong ngôi nhà đó để khai thác một cách hiệu quả
lượng nhiệt thu được từ mặt trời.
2.2.2. Ứng dụng từ năng lượng mặt trời:
a. Nhiệt mặt trời:
Nước nóng
Hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời sử dụng ánh sáng mặt trời để làm
nóng nước. Trong vĩ độ địa lý thấp (dưới 40 độ) 60-70% sử dụng nước nóng với nhiệt
độ lên đến 60°C có thể được cung cấp bởi hệ thống sưởi ấm mặt trời. Các loại phổ
15


Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM

biến nhất của máy nước nóng năng lượng mặt trời được sơ tán thu ống (44%) và thu
gom tấm kính phẳng (34%) thường được sử dụng nước nóng trong nước; và các nhà
sưu tập không tráng nhựa (21%) sử dụng chủ yếu để làm nóng bể bơi.

[15]

Hệ thống sưởi ấm, làm mát và thông gió
Tại Hoa Kỳ, hệ thống sưởi ấm, thông gió và điều hòa không khí (HVAC) chiếm
30% (4,65 EJ) năng lượng được sử dụng trong các tòa nhà thương mại và gần 50%
(10,1 EJ) năng lượng sử dụng trong các tòa nhà dân cư. Công nghệ sưởi ấm, làm mát
và thông gió năng lượng mặt trời có thể được sử dụng để bù đắp một phần năng lượng
này.
Xử lí nước
Chưng cất năng lượng mặt trời có thể được sử dụng để làm cho mặn hoặc nước
lợ uống được

Nấu ăn
Bếp năng lượng mặt trời sử dụng ánh sáng mặt trời để nấu nướng, làm khô
và khử trùng. Chúng có thể được nhóm lại thành ba loại lớn: bếp hộp, bếp tấm và bếp
phản xạ.
b. Điện mặt trời:
Điện mặt trời tập trung
Các hệ thống điện mặt trời tập trung (CSP) sử dụng ống kính, gương và các hệ
thống theo dõi để tập trung một khu vực rộng lớn của ánh sáng mặt trời vào một chùm
nhỏ. Nhiệt tập trung sau đó được sử dụng như một nguồn năng lượng cho một nhà máy
điện thông thường. Một loạt các công nghệ tập trung tồn tại, phát triển nhất là máng
parabol tập trung phản xạ tuyến tính Fresnel, đĩa Stirling và các tháp điện mặt trời. Kỹ
thuật khác nhau được sử dụng để theo dõi Mặt trời và tập trung ánh sáng. Trong tất cả
các hệ thống này một chất lỏng làm việc được làm nóng bởi ánh sáng mặt trời tập
trung, và sau đó được sử dụng để phát điện hoặc lưu trữ năng lượng
Pin quang điện

16


Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM

Pin mặt trời, hay tế bào quang điện (PV), tế bào năng lượng mặt trời là một
thiết bị chuyển đổi ánh sáng thành dòng điện bằng cách sử dụng hiệu ứng quang điện
c. Hóa học năng lượng mặt trời:
Quá trình hóa học năng lượng mặt trời sử dụng năng lượng mặt trời để dẫn dắt
phản ứng hóa học. Các quá trình này đã bù đắp năng lượng mà nếu không sẽ phải đến
từ nguồn nhiên liệu hóa thạch và cũng có thể chuyển đổi năng lượng mặt trời thành
nhiên liệu thỏa mãn điều kiện lưu trữ và vận chuyển. Năng lượng mặt trời gây ra các
phản ứng hóa học có thể được chia thành nhiệt hóa hoặc quang hóa. Công nghệ sản
xuất Hydrogen là một khu vực quan trọng của nghiên cứu hóa học năng lượng mặt

trời.
d. Xe năng lượng mặt trời:
Phát triển của một chiếc xe sử dụng năng lượng mặt trời đã được một mục tiêu
kỹ thuật từ những năm 1980. Thách thức Mặt trời Thế giới là một cuộc đua xe năng
lượng mặt trời định kỳ sáu tháng, nơi các đội từ các trường đại học và doanh nghiệp
đua tài trên đoạn đường 3.021 kilômét.
Một bóng bay năng lượng mặt trời là một quả bóng màu đen được làm đầy với
không khí thông thường. Khi ánh sáng mặt trời tỏa sáng trên khinh khí cầu, không khí
bên trong được làm nóng và giãn nở gây lực nổi lên, giống như bóng không khí
nóng được làm nóng nhân tạo
Các buồm năng lượng mặt trời là một hình thức được đề xuất của động cơ đẩy
tàu vũ trụ sử dụng gương màng lớn để khai thác áp suất bức xạ từ mặt trời.
Khí cầu độ cao lớn (HAA) là một phương tiện vận tải nhẹ hơn không khí,
không người lái, thời gian dài, sử dụng khí helium để nâng, và tế bào năng lượng mặt
trời lớp mỏng làm động lực.
2.2.3. Lợi ích và nhược điểm của các hệ thống năng lượng mặt trời:
Lợi ích:
Năng lượng của Mặt trời là miễn phí và trái đất hấp thụ một lượng lớn bức xạ
mặt trời mỗi ngày. Nếu tất cả các dạng năng lượng mặt trời được khai thác sẽ có đủ
điện năng lượng cho điện mỗi ngôi nhà trên thế giới. Tuy nhiên, không may, hầu hết
17


Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM

năng lượng mặt trời này là lãng phí và chúng tôi phụ thuộc vào khí đốt, dầu mỏ và
than để cung cấp nhu cầu năng lượng của chúng tôi.
Khi công nghệ đã phát triển trong những năm gần đây, đã có một sự gia tăng ổn
định trong sử dụng các nguồn năng lượng thay thế và tái tạo, như năng lượng mặt trời.
Người ta ước tính rằng lượng năng lượng được cung cấp bởi các nguồn thay thế sẽ

tăng 53% từ năm 1999 đến năm 2020, do đó sẽ làm giảm chi phí của công nghệ năng
lượng thay thế. Tuy nhiên mức tăng này phần lớn sẽ không loại bỏ sự phụ thuộc của
chúng ta vào nhiên liệu hóa thạch.
Các tấm năng lượng mặt trời có thể được cài đặt trên hầu hết các mái nhà, đặc
biệt là những người đó là nam phải đối mặt.Tấm năng lượng mặt trời đòi hỏi ít hoặc
không có bảo dưỡng và công nghệ của các tế bào quang điện được sử dụng cho hầu hết
các vệ tinh quay quanh trái đất của chúng ta ngày hôm nay và đây không phải là duy
trì ở tất cả.
Năng lượng mặt trời năng lượng sạch, tái tạo và bền vững và năng lượng tạo ra
từ tia sáng của mặt trời không sản xuất các sản phẩm và như vậy nó không góp phần
gây ô nhiễm. Nếu một quy mô lớn Đề án năng lượng thay thế thế hệ đã được thực hiện
nó sẽ làm giảm nhu cầu về khí nhà kính thế hệ các nhà máy sản xuất điện thông
thường.
Nhược điểm:
Nhược điểm chính của pin năng lượng hiện nay nằm ở giá thành cao và giá điện
sản xuất từ hệ thống này lớn hơn giá điện lưới. Do đây là công nghệ tiên tiến nên chưa
thể áp dụng ở những khu vực có thu nhập thấp và dân trí chưa cao.
Công suất của pin năng lượng phụ thuộc vào những yếu tố sau đây:
-

Sự thay đổi hàng ngày, liên quan tới vòng quay trái đất và mùa (liên quan
tới hướng của trục trái đất và chuyển động của trái đất quanh mặt trời).

-

Vị trí khu đất, ví dụ như bức xạ mặt trời tại đó.

-

Độ nghiêng của thiết bị.

-

Góc phương vị.

18


Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM

-

Bóng đổ.

-

Nhiệt độ.

2.2.4. Năng lượng mặt trời ở Việt Nam:
Việt Nam vốn là một trong những vùng có cường độ bức xạ mặt trời tương đối
cao trên thế giới. Hơn nữa, nước ta còn là một quốc gia đang phát triển, người dân
nghèo còn nhiều, không phải ai cũng có khả năng sử dụng điện sinh hoạt với mức giá
như hiện nay. Vì thế, năng lượng mặt trời được coi là một giải pháp hoàn toàn phù hợp
nếu được ứng dụng rộng rãi trong đời sống hàng ngày.
Từ những dự án lớn
Từ năm 1990, Phân viện Vật lý Tp.HCM đã triển khai các dự án điện mặt trời
áp dụng vào các công trình công cộng như nhà văn hóa, bệnh viện tại Bình Chánh, Cần
Giờ, Củ Chi, nơi mà lưới điện và tình hình kinh tế của người dân còn gặp nhiều khó
khăn. Trên một số vùng hải đảo, như đảo Thiềng Liềng - xã Cần Gáo - huyện Cần Giờ,
công trình điện mặt trời cũng đã cung cấp điện được cho hơn 50% hộ dân sống trên

đảo. Đến năm 1995, hơn 180 nhà dân và một số công trình công cộng tại buôn Chăm xã Eahsol - huyện Eahleo - tỉnh Đắk Lắk đã sử dụng điện mặt trời. Viện năng lượng
EVN cũng đã thực hiện dự án phát điện lai ghép giữa pin mặt trời và động cơ gió với
công suất 9kW đặt tại làng Kongu 2 - huyện Đắk Lắk - tỉnh Kontum, góp phần cung
cấp điện cho đồng bào dân tộc thiểu số.
Từ thành công của những dự án này, Viện năng lượng EVN kết hợp với Trung
tâm năng lượng mới của Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tiếp tục triển khai ứng
dụng dàn pin mặt trời tại các hộ dân và trạm biên phòng của đảo Cô Tô (tỉnh Quảng
Ninh). Đồng thời, thực hiện dự án “Ứng dụng thí điểm điện mặt trời cho vùng sâu,
vùng xa” tại xã Ái Quốc, huyện Lộc Bì, tỉnh Lạng Sơn.
Đến những ứng dụng nhỏ
Năm 2000 - 2005, Trung tâm nghiên cứu thiết bị áp lực và năng lượng mới (ĐH
Đà Nẵng) cùng với tổ chức phục vụ năng lượng mặt trời đã triển khai sản xuất các loại
bếp năng lượng mặt trời cho các hộ dân tại làng Bình Kỳ 2 - Phường Hòa Quý - Quận
Ngũ Hành Sơn (Đà Nẵng).
19


Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM

Hình 2.5.Bếp năng lượng mặt trời cho người
Solar Serve đã cung cấp miễn phí hơn 1.200 bếp năng lượng mặt trời cho người
nghèo tại vùng sâu vùng xa. Đây là một tổ chức phi lợi nhuận, được thành lập nhằm
giúp đỡ và phổ biến việc sử dụng năng lượng mặt trời cho người dân.
Gần đây, Sở Khoa học và Công nghệ Tp.Đà Nẵng còn phối hợp với Công ty
Quản lý vận hành điện chiếu sáng công cộng, quyết định thí điểm một năm trong việc
lắp đặt 10 bộ đèn chiếu sáng đường phố bằng năng lượng gió và mặt trời tại đường
Trường Sa, Tp.Đà Nẵng. Được biết, Đà Nẵng là một trong những nơi được đánh giá là
có tiềm năng phát triển năng lượng mặt trời tốt nhất tại Việt Nam, với 177 giờ nắng
trung bình trong tháng và cường độ bức xạ nhiệt đạt 4,89 kWh/m2/ngày. Các nhà đầu
tư dự án năng lượng môi trường đặc biệt quan tâm đến Đà Nẵng.

Năm 2012, Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) cùng nhà sản xuất đã thực hiện
chương trình hỗ trợ cho các hộ gia đình 1 triệu đồng/bình nước nóng năng lượng mặt
trời với số lượng lên đến 30.000 bộ.
2.3. Thủy điện:
2.3.1. Năng lượng thủy điện:
Thuỷ điện là nguồn điện có được từ năng lượng nước. Đa số năng lượng thuỷ
điện có được từ thế năng của nước được tích tại các đập nước làm quay một tuốc bin
nước và máy phát điện. Kiểu ít được biết đến hơn là sử dụng năng lượng động lực của
20


Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM

nước hay các nguồn nước không bị tích bằng các đập nước như năng lượng thuỷ triều.
Thuỷ điện là nguồn năng lượng có thể hồi phục.
Năng lượng lấy được từ nước phụ thuộc không chỉ vào thể tích mà cả vào sự
khác biệt về độ cao giữa nguồn và dòng chảy ra. Sự khác biệt về độ cao được gọi là áp
suất. Lượng năng lượng tiềm tàng trong nước tỷ lệ với áp suất. Để có được áp suất cao
nhất, nước cung cấp cho một turbine nước có thể được cho chảy qua một ống lớn gọi
là ống dẫn nước có áp
Ngoài nhiều mục đích phục vụ cho các mạng lưới điện công cộng, một số dự án
thuỷ điện được xây dựng cho những mục đích thương mại tư nhân.
Ngoài một số nước có nhiều tiềm năng thuỷ điện, năng lực nước cũng thường
được dùng để đáp ứng cho giờ cao điểm bởi vì có thể tích trữ nó vào giờ thấp điểm
(trên thực tế các hồ chứa thuỷ điện bằng bơm – pumped-storage hydroelectric
reservoir - thỉnh thoảng được dùng để tích trữ điện được sản xuất bởi các nhà máy
nhiệt điện để dành sử dụng vào giờ cao điểm). Thuỷ điện không phải là một sự lựa
chọn chủ chốt tại các nước phát triển bởi vì đa số các địa điểm chính tại các nước đó
có tiềm năng khai thác thuỷ điện theo cách đó đã bị khai thác rồi hay không thể khai
thác được vì các lý do khác như môi trường.

2.3.2. Lợi ích và tác hại của thủy điện:
Lợi ích
Thủy điện là nguồn năng lượng được coi là sạch, hầu như không tạo ra các chất
khí làm ảnh hưởng đến môi trường khí quyển. Những nghiên cứu gần đây cho biết
rằng khí methal chỉ có ở các lòng hồ chứa đã chưa được dọn sạch trước khi tích nước
hoặc rất cá biệt có những liên hệ tiềm ẩn với nguồn khí này dưới mặt đất.
Thủy điện được vận hành dễ dàng để chủ động đáp ứng yêu cầu điều
tiết sản lượng điện tiêu thụ bằng động tác tương đối đơn giản đóng hay mở van nước
vào tuabin vì vậy nó thường được sử dụng trong những giờ cao điểm tiêu thụ điện. Khi
các nguồn điện khác (nhiệt điện, điện hạt nhân, điện gió, điện sóng biển,..) vẫn phải
phát điện với công suất lớn trong giờ thấp điểm, người ta dùng hệ thống thủy điện –
bơm tích năng. Hệ thống này gồm 2 hồ chứa và loại tuabin lưỡng tính, vừa có tính

21


Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM

năng phát điện và khi cần có thể vận hành như máy bơm. Trong giờ cao điểm, nước từ
hồ trên cao chảy qua tuabin phát điện xuống hồ dưới. Trong giờ thấp điểm, tuabin
lưỡng tính bơm nước từ hồ dưới lên hồ trên để tiêu thụ các nguồn điện dư thừa khác.
Tác hại
Trên thực tế, việc sử dụng nước tích trữ thỉnh thoảng khá phức tạp bởi vì yêu
cầu tưới tiêu có thể xảy ra không trùng với thời điểm yêu cầu điện lên mức cao nhất.
Những thời điểm hạn hán có thể gây ra các vấn đề rắc rối, bởi vì mức bổ sung nước
không thể tăng kịp với mức yêu cầu sử dụng. Nếu yêu cầu về mức nước bổ sung tối
thiểu không đủ, có thể gây ra giảm hiệu suất và việc lắp đặt một turbine nhỏ cho dòng
chảy đó là không kinh tế.
Những nhà môi trường đã bày tỏ lo ngại rằng các dự án nhà máy thuỷ điện lớn
có thể phá vỡ sự cân bằng của hệ sinh thái xung quanh. Trên thực tế, các nghiên cứu

đã cho thấy rằng các đập nước dọc theo bờ biển Đại Tây Dương và Thái Bình
Dương của Bắc Mỹ đã làm giảm lượng cá hồi vì chúng ngăn cản đường bơi ngược
dòng của cá hồi để đẻ trứng, thậm chí ngay khi đa số các đập đó đã lắp đặt thang lên
cho cá. Cá hồi non cũng bị ngăn cản khi chúng bơi ra biển bởi vì chúng phải chui qua
các turbine. Điều này dẫn tới việc một số vùng phải chuyển cá hồi con xuôi dòng ở
một số khoảng thời gian trong năm. Các thiết kế turbine và các nhà máy thuỷ điện có
lợi cho sự cân bằng sinh thái vẫn còn đang được nghiên cứu.
Sự phát điện của nhà máy điện cũng có thể ảnh hưởng đến môi trường của dòng
sông bên dưới. Thứ nhất, nước sau khi ra khỏi turbine thường chứa rất ít cặn lơ lửng,
có thể gây ra tình trạng xối sạch lòng sông và làm sạt lở bờ sông. Thứ hai, vì các
turbine thường mở không liên tục, có thể quan sát thấy sự thay đổi nhanh chóng và bất
thường của dòng chảy. Tại Grand Canyon, sự biến đổi dòng chảy theo chu kỳ của nó
bị cho là nguyên nhân gây nên tình trạng xói mòn cồn cát ngầm. Lượng oxy hoà
tan trong nước có thể thay đổi so với trước đó. Cuối cùng, nước chảy ra từ turbine lạnh
hơn nước trước khi chảy vào đập, điều này có thể làm thay đổi số lượng cân bằng của
hệ động vật, gồm cả việc gây hại tới một số loài. Các hồ chứa của các nhà máy thuỷ
điện ở các vùng nhiệt đới có thể sản sinh ra một lượng lớn khí methane và carbon
dioxide. Điều này bởi vì các xác thực vật mới bị lũ quét và các vùng tái bị lũ bị tràn
22


Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM

ngập nước, mục nát trong một môi trường kỵ khí và tạo thành methane, một khí
gây hiệu ứng nhà kính mạnh. Methane bay vào khí quyển khí nước được xả từ đập để
làm quay turbine. Theo bản báo cáo của Uỷ ban Đập nước Thế giới (WCD), ở nơi nào
đập nước lớn so với công suất phát điện (ít hơn 100 watt trên mỗi km2 diện tích bề
mặt) và không có việc phá rừng trong vùng được tiến hành trước khi thi công đập
nước, khí gas gây hiệu ứng nhà kính phát ra từ đập có thể cao hơn những nhà máy
nhiệt điện thông thường. Ở các hồ chứa phương bắc Canada và Bắc Âu, sự phát sinh

khí nhà kính tiêu biểu chỉ là 2 đến 8% so với bất kỳ một nhà máy nhiệt điện nào.
Một cái hại nữa của các đập thuỷ điện là việc tái định cư dân chúng sống trong
vùng hồ chứa. Trong nhiều trường hợp không một khoản bồi thường nào có thể bù đắp
được sự gắn bó của họ vềtổ tiên và văn hoá gắn liền với địa điểm đó vì chúng có giá trị
tinh thần đối với họ. Hơn nữa, về mặt lịch sử và văn hoá các địa điểm quan trọng có
thể bị biến mất, như dự án Đập Tam Hiệp ở Trung Quốc, đập Clyde ở New Zealand và
đập Ilisu ở đông nam Thổ Nhĩ Kỳ.
Một số dự án thuỷ điện cũng sử dụng các kênh, thường để đổi hướng dòng sông
tới độ dốc nhỏ hơn nhằm tăng áp suất có được. Trong một số trường hợp, toàn bộ dòng
sông có thể bị đổi hướng để trơ lại lòng sông cạn.
Những người tới giải trí tại các hồ chứa nước hay vùng xả nước của nhà máy
thuỷ điện có nguy cơ gặp nguy hiểm do sự thay đổi mực nước, và cần thận trọng với
hoạt động nhận nước và điều khiển đập tràn của nhà máy.
2.3.2. Thủy điện tại Việt Nam:
Theo bộ Xây dựng, hiện ở Việt Nam có khoảng 260 công trình thủy điện đang
được khai thác và 211 công trình đang thi công xây dựng. Theo Thứ trưởng Bộ Nông
nghiệp và Phát triển Nông thôn Hoàng Văn Thắng, hiện cả nước có hơn 6.500 hồ chứa
thủy lợi với tổng dung tích 11 tỷ m³ nước, trong đó có hơn 560 hồ chứa lớn, còn lại
đều là loại hồ chứa nhỏ. Tuy nhiên về trách nhiệm quản lý các hồ, đập này, Thứ trưởng
Bộ Công thương Nguyễn Cẩm Tú cho biết: “Trong quản lý an toàn đập thủy điện, đến
nay vẫn chưa phân định rõ thẩm quyền và trách nhiệm của Bộ Công thương, UBND
các tỉnh, thành trong việc phê duyệt phương án phòng chống lụt bão”.

23


Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM

CHƯƠNG 3. TỔNG KẾT

Nguồn năng lượng hóa thạch của nước ta đang suy giảm dần do trữ lượng có
hạn mà nhu cầu sử dụng ngày càng lớn, kèm theo đó là việc tiêu thụ năng lượng này
đang gây ra ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Trong khi đó, Việt Nam là một trong
những nước có tiềm năng rất lớn về năng lượng tái tạo. Và việc phát triển năng lượng
tái tạo sẽ góp phần giảm tiêu hao năng lượng hóa thạch, đồng thời giảm phát thải khí
nhà kính.
Tiềm năng khai thác năng lượng tái tạo
Thủy điện nhỏ: Với thủy điện nhỏ, thời gian qua đã khai thác khoảng 50% tiềm
năng, các nguồn còn lại ở các vùng sâu, vùng xa, khu vực không thuận lợi, giá khai
thác cao. Theo các báo cáo đánh giá gần đây nhất thì hiện nay có trên 1.000 địa điểm
đã được xác định có tiềm năng phát triển thủy điện nhỏ, qui mô từ 100kW tới 30MW
với tổng công suất đặt trên 7.000MW, các vị trí này tập trung chủ yếu ở vùng núi phía
Bắc, Nam Trung Bộ và Tây Nguyên.
Năng lượng gió: được đánh giá là quốc gia có tiềm năng phát triển năng lượng
gió nhưng hiện tại số liệu về năng lượng gió của Việt Nam chưa được hệ thống đầy đủ
bởi còn thiếu điều tra và đo đạc. Số liệu đánh giá về tiềm năng năng lượng gió có sự
dao động khá lớn. Theo các báo cáo thì tiềm năng năng lượng gió của Việt Nam tập
trung nhiều nhất tại vùng duyên hải miền Trung, miền Nam, Tây Nguyên và các đảo.
Năng lượng mặt trời: Về năng lượng mặt trời dùng để sản xuất điện hiện nay
chủ yếu là nguồn điện pin mặt trời được lắp đặt ở khu vực nông thôn, miền núi, hải
đảo. Các hệ thống pin mặt trời đã có mặt ở các tỉnh, thành trong cả nước. Năng lượng
mặt trời được sử dụng chủ yếu cho các mục đích như: Đun nước nóng, Phát điện và
các ứng dụng khác như sấy, nấu ăn... Với tổng số giờ nắng cao lên đến trên 2.500
giờ/năm, tổng lượng bức xạ trung bình hàng năm vào khoảng 230-250 kcal/cm2 theo
hướng tăng dần về phía Nam là điều kiện tốt cho phát triển các công nghệ năng lượng
mặt trời.
24


Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM

Một số đề xuất đề xuất nhằm đẩy mạnh phát triển năng lượng tái tạo tại
Việt Nam
Xây dựng chính sách khuyến khích phát triển và giá năng lượng tái tạo hợp lý.
Xây dựng Quy hoạch năng lượng quốc gia.
Xây dựng cụ thể và triển khai chương trình sản xuất điện từ năng lượng tái tạo.
Tăng cường đầu tư nghiên cứu cơ bản về công nghệ năng lượng tái tạo.

Tài liệu tham khảo
1. />E1%BA%B7t_Tr%E1%BB%9Di
2. />C3%B3
3. />4. />0200#.UnYBY_m_AmG
5. />
25