Năng lượng tái tạo

Năng lượng tái tạo hay năng lượng tái sinh là năng lượng từ những nguồn liên tục mà theo chuẩn mực của con người là vô hạn. Nguyên tắc cơ bản của việc sử dụng năng lượng tái sinh là tách một phần năng lượng từ các quy trình diễn biến liên tục trong môi trường và đưa vào trong các sử dụng kỹ thuật. Các quy trình này thường được thúc đẩy đặc biệt là từ Mặt Trời.Thiết bị quang điện tại Berlin (Đức) Khái niệm Trong cách nói thông thường, năng lượng tái tạo được hiểu là những...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Năng lượng tái tạo Năng lượng tái tạoNăng lượng tái tạo hay năng lượng tái sinh là năng lượng từ những nguồn liên tục màtheo chuẩn mực của con người là vô hạn. Nguyên tắc cơ bản của việc sử dụng năng lượngtái sinh là tách một phần năng lượng từ các quy trình diễn biến liên tục trong môi trườngvà đưa vào trong các sử dụng kỹ thuật. Các quy trình này thường được thúc đẩy đặc biệtlà từ Mặt Trời.Thiết bị quang điện tại Berlin (Đức)Khái niệmTrong cách nói thông thường, năng lượng tái tạo được hiểu là những nguồn năng lượnghay những phương pháp khai thác năng lượng mà nếu đo bằng các chuẩn mực của conngười thì là vô hạn. Vô hạn có hai nghĩa: Hoặc là năng lượng tồn tại nhiều đến mức màkhông thể trở thành cạn kiệt vì sự sử dụng của con người (thí dụ như năng lượng MặtTrời) hoặc là năng lượng tự tái tạo trong thời gian ngắn và liên tục (thí dụ như nănglượng sinh khối) trong các quy trình còn diễn tiến trong một thời gian dài trên Trái Đất.Theo ý nghĩa về vật lý, năng lượng không được tái tạo mà trước tiên là do Mặt Trời manglại và được biến đổi thành các dạng năng lượng hay các vật mang năng lượng khác nhau.Tùy theo trường hợp mà năng lượng này được sử dụng ngay tức khắc hay được tạm thờidự trữ.Việc sử dụng khái niệm tái tạo theo cách nói thông thường là dùng để chỉ đến các chukỳ tái tạo mà đối với con người là ngắn đi rất nhiều (thí dụ như khí sinh học so với nănglượng hóa thạch). Trong cảm giác về thời gian của con người thì Mặt Trời sẽ còn là mộtnguồn cung cấp năng lượng trong một thời gian gần như là vô tận. Mặt Trời cũng lànguồn cung cấp năng lượng liên tục cho nhiều quy trình diễn tiến trong bầu sinh quyểnTrái Đất. Những quy trình này có thể cung cấp năng lượng cho con người và cũng manglại những cái gọi là nguyên liệu tái tăng trưởng. Luồng gió thổi, dòng nước chảy và nhiệtlượng của Mặt Trời đã được con người sử dụng trong quá khứ. Quan trọng nhất trongthời đại công nghiệp là sức nước nhìn theo phương diện sử dụng kỹ thuật và theo phươngdiện phí tổn sinh thái.Ngược lại với việc sử dụng các quy trình này là việc khai thác các nguồn năng lượng nhưthan đá hay dầu mỏ, những nguồn năng lượng mà ngày nay được tiêu dùng nhanh hơn làđược tạo ra rất nhiều. Theo ý nghĩa của định nghĩa tồn tại vô tận thì phản ứng tổng hợphạt nhân (phản ứng nhiệt hạch), khi có thể thực hiện trên bình diện kỹ thuật, và phản ứngphân rã hạt nhân (phản ứng phân hạch) với các lò phản ứng tái sinh (breeder reactor),khi năng lượng hao tốn lúc khai thác uranium hay thorium có thể được giữ ở mức thấp,đều là những nguồn năng lượng tái tạo mặc dù là thường thì chúng không được tính vàoloại năng lượng này.Phân loại năng lượng tái tạoTrang trại gió tại Lübz, Mecklenburg-Vorpommern, ĐứcNhà máy điện dùng nhiệt lượng của biển tại Hawai, Hoa KỳNguồn gốc từ bức xạ của Mặt TrờiNăng lượng Mặt Trời thu được trên Trái Đất là năng lượng của dòng bức xạ điện từ xuấtphát từ Mặt Trời đến Trái Đất. Chúng ta sẽ tiếp tục nhận được dòng năng lượng này chođến khi phản ứng hạt nhân trên Mặt Trời hết nhiên liệu, vào khoảng 5 tỷ năm nữa.Có thể trực tiếp thu lấy năng lượng này thông qua hiệu ứng quang điện, chuyển nănglượng các photon của Mặt Trời thành điện năng, như trong pin Mặt Trời. Năng lượng củacác photon cũng có thể được hấp thụ để làm nóng các vật thể, tức là chuyển thành nhiệtnăng, sử dụng cho bình đun nước Mặt Trời, hoặc làm sôi nước trong các máy nhiệt điệncủa tháp Mặt Trời, hoặc vận động các hệ thống nhiệt như máy điều hòa Mặt Trời.Năng lượng của các photon có thể được hấp thụ và chuyển hóa thành năng lượng trongcác liên kết hóa học của các phản ứng quang hóa.Một phản ứng quang hóa tự nhiên là quá trình quang hợp. Quá trình này được cho là đãtừng dự trữ năng lượng Mặt Trời vào các nguồn nhiên liệu hóa thạch không tái sinh màcác nền công nghiệp của thế kỷ 19 đến 21 đã và đang tận dụng. Nó cũng là quá trình cungcấp năng lượng cho mọi hoạt động sinh học tự nhiên, cho sức kéo gia súc và củi đốt,những nguồn năng lượng sinh học tái tạo truyền thống. Trong tương lai, quá trình này cóthể giúp tạo ra nguồn năng lượng tái tạo ở nhiên liệu sinh học, như các nhiên liệu lỏng(diesel sinh học, nhiên liệu từ dầu thực vật), khí (khí đốt sinh học) hay rắn.Năng lượng Mặt Trời cũng được hấp thụ bởi thủy quyển Trái Đất và khí quyển Trái Đấtđể sinh ra các hiện tượng khí tượng học chứa các dạng dự trữ năng lượng có thể khai thácđược. Trái Đất, trong mô hình năng lượng này, gần giống bình đun nước của những độngcơ nhiệt đầu tiên, chuyển hóa nhiệt năng hấp thụ từ photon của Mặt Trời, thành độngnăng của các dòng chảy của nước, hơi nước và không khí, và thay đổi tính chất hóa họcvà vật lý của các dòng chảy này.Thế năng của nước mưa có thể được dự trữ tại các đập nước và chạy máy phát điện củacác công trình thủy điện. Một dạng tận dụng năng lượng dòng chảy sông suối có trướckhi thủy điện ra đời là cối xay nước. Dòng chảy của biển cũng có thể làm chuyển độngmáy phát của nhà máy điện dùng dòng chảy của biển.Dòng chảy của không khí, hay gió, có thể sinh ra điện khi làm quay tuốc bin gió. Trướckhi máy phát điện dùng năng lượng gió ra đời, cối xay gió đã được ứng dụng để xay ngũcốc. Năng lượng gió cũng gây ra chuyển động sóng trên mặt biển. Chuyển động này cóthể được tận dụng trong các nhà máy điện dùng sóng biển.Đại dương trên Trái Đất có nhiệt dung riêng lớn hơn không khí và do đó thay đổi nhiệt độchậm hơn không khí khi hấp thụ cùng nhiệt lượng của Mặt Trời. Đại dương nóng hơnkhông khí vào ban đêm và lạnh hơn không khí vào ban ngày. Sự chênh lệch nhiệt độ nàycó thể được khai thác để chạy các động cơ nhiệt trong các nhà máy điện dùng nhiệt lượngcủa biển.Khi nhiệt năng hấp thụ từ photon của Mặt Trời làm bốc hơi nước biển, một phần nănglượng đó đã được dự trữ trong việc tách muối ra khỏi nước mặn của biển. Nhà máy điệndùng phản ứng nước ngọt - nước mặn thu lại phần năng lượng này khi đưa nước ngọt củadòng sôn ...