⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀

Đến năm 2050 theo các kế hoạch hiện tại, lượng rác thải từ các tấm pin năng lượng Mặt trời sẽ gấp đôi toàn bộ khối lượng rác thải nhựa hiện nay, cùng với hơn 3 triệu tấn/năm các loại nhựa không tái chế được từ các cánh quạt của các tua bin gió. Vậy năng lượng tái tạo có thật sự sạch và bền vững hơn so với các loại năng lượng truyền thống? Và có các giải pháp nào để khắc phục tình trạng trên ở tương lai?

 ⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀

Tổng quan về năng lượng và môi trường


NĂNG LƯỢNG: MỘT NGUỒN LỰC THIẾT YẾU

Thế giới đang đương đầu với những vấn đề nổi trội như biến đổi khí hậu, gia tăng dân số, tỷ lệ thất nghiệp và an sinh, vì vậy hơn bao giờ hết, việc tìm ra nguyên nhân gốc rễ vấn đề và thiết kế giải pháp toàn diện vẫn là ưu tiên hàng đầu. Chính phủ các quốc gia trong quá trình nghiên cứu giải pháp khả thi và thực tiễn nhất đã tìm ra sợi dây liên kết, xâu chuỗi mọi vấn đề tác động lên đời sống của mỗi người chúng ta: Năng lượng.

 ⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀

Thật vậy, có người nhận định để vận hành một hệ sinh thái khổng lồ như thế giới loài người cần có một nguồn lực không thể thiếu, đó chính là năng lượng. Năng lượng thay đổi cách thức con người sản xuất, hình thành nên những giải pháp tân tiến, duy trì và thúc đẩy lối sống văn mình của con người, thể hiện nổi bật nhất qua những cuộc cách mạng công nghiệp trong quá khứ, ở hiện tại và đến tương lai.

 ⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀

Bài giảng theo lối tư duy đa chiều, nhằm phân tích năng lượng dưới góc nhìn từ ba phía: Của người kinh doanh - người quản lý - nhà khoa học giúp trang bị cho các bạn học viên những kiến thức bao quát và toàn diện nhất về nguồn lực thiết yếu này.

 ⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀

 ⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀

 ⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀

SỰ XUẤT HIỆN CỦA NĂNG LƯỢNG TRONG QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA LOÀI NGƯỜI

Con người chúng ta từ lâu đã nghiên cứu, khai thác năng lượng để xây dựng các nền văn minh và duy trì của lối sống phát triển, thể hiện qua những cuộc cách mạng Khoa học-Công nghệ làm thay đổi bộ mặt của xã hội.


Nhân loại đã trải qua 03 cuộc cách mạng Khoa học - Kỹ thuật trong lịch sử và đều gắn liền với sự khám phá ra các nguồn năng lượng mới.Trong đó, nguồn năng lượng gây tranh cãi nhiều nhất là nhiên liệu hóa thạch hay nói cách khác chính là than đá, dầu mỏ, khí đốt. Con người hiện nay đều hiểu được những tác động to lớn của việc khai thác, sử dụng năng lượng hóa thạch đối với môi trường bao gồm suy thoái địa chất, ô nhiễm nguồn nước, phát thải độc hại, và acid hóa đại dương. Dù vậy, chúng ta vẫn phải tiếp tục khai thác, sử dụng nguồn năng lượng này để đáp ứng nhu cầu năng lượng ngày càng tăng trên toàn thế giới.

 ⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀

Chính nguyên nhân trên, đã thúc đẩy một cuộc đại nghiên cứu mới về năng lượng, có sự tham gia của đông đảo tầng lớp trí thức tham gia bất kể quốc gia, khuynh hướng mà cùng hướng tới cái chung: Nghiên cứu về các nguồn năng lượng tái tạo.

 ⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀

Những sự thật về năng lượng tái tạo

Cho đến hiện nay có 7 loại hình cải tạo đang được nghiên cứu và sử dụng, bao gồm Thủy điện, năng lượng mặt trời, điện gió, thủy triều, sóng biển, địa nhiệt và sinh khối.

 ⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀

Ảnh: Science Facts

⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀⠀

Hiện nay, việc nghiên cứu phát triển và úng dụng những nguồn năng lượng tái tạo đầy tiềm năng đang gia tăng mạnh. Tỷ suất năng lượng tái tạo đã tăng gần gấp 3 lần trong vòng 10 năm qua, báo hiệu cho những cuộc vận động mới của ngành năng lượng. Ngoài lý do loài người chúng ta luôn có nhu cầu năng lượng rất lớn, luôn trong tình trạng thiếu hụt nguồn năng lượng bất cứ lúc nào, những lợi thế từ giá thành sản xuất giảm 82% (pin mặt trời) và yếu tố địa chính trị nhằm nâng cao vị thế của một quốc gia đã khiến công cuộc khai phá năng lượng tái tạo ngày càng lan rộng.

 ⠀⠀⠀⠀⠀⠀

“Một chiếc xe điện chưa lượng cobalt nhiều hơn 1000 pin smartphone; cánh quạt trên một tuabin gió có nhiều vật liệu nhựa hơn 5 triệu smartphone”

 ⠀⠀⠀⠀⠀⠀

Những con số biết nói về tác động ngược của năng lượng tái tạo dẫn đến những ý kiến trái chiều, khiến dư luận tự đặt ra câu hỏi: Liệu năng lượng tái tạo có thật sự gây ra ít tác động xấu hơn những loại năng lượng hiện hữu?

 ⠀⠀⠀⠀⠀⠀

NHỮNG SỰ THẬT CẦN BIẾT VỀ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

Năng lượng tái tạo chắc chắn là một loại năng lượng sạch, tuy nhiên nó đề cập đến nguồn gốc năng lượng hoặc cơ chế tạo ra năng lượng. Và hơn thế nữa, khác với nhiên liệu hóa thạch, các tác động của năng lượng tái tạo không có quy mô toàn cầu và có thể kiểm soát được.

 ⠀⠀⠀⠀⠀

Trên thực tế, năng lượng tái tạo có nguồn gốc và cơ chế tạo ra là “sạch”. Cùng với đó, khác với nhiên liệu hóa thạch, các tác động của năng lượng tái tạo không có quy mô toàn cầu và có thể kiểm soát được. Tuy nhiên, vẫn có đó những vấn đề trong quá trình sản xuất năng lượng tái tạo ví dụ như:

  • Việc thay thế các động cơ hydrocarbons bằng hệ thống “xanh” sẽ thúc đẩy việc khai thác các khoáng chất quan trọng, gây nên các nguy cơ tiềm ẩn cho môi trường. Ví dụ như để tạo nên một cục pin cho xe điện nặng khoảng 500kg, đòi hỏi tách chiết và xử lý 250 tấn vật liệu thô. - US Department of Energy.
  • Cần tốn năng lượng tương đương 100 thùng dầu để phục vụ quá trình sản xuất một hệ thống pin có thể lưu trữ năng lượng tương đương 1 thùng dầu.
  • Đến năm 2050, lượng rác thải từ pin Mặt trời sẽ gấp đôi toàn bộ khối lượng rác thải nhựa hiện nay cùng hơn 3 triệu tấn/ năm các loại nhựa không tái chế được từ các cánh quạt turbine gió.

 ⠀⠀⠀⠀⠀

Xanh hóa năng lượng tái tạo

Vì năng lượng tái tạo là các nguồn năng lượng sạch, tạo ra các rủi ro về môi trường ở quy mô ước lượng được và các tác động có thể kiểm soát được, nhân loại vẫn duy trì tìm tòi và cải tiến chúng theo một mô hình bền vững hơn. Nhằm cải tạo các loại năng lượng tái tạo, và giảm thiểu các rủi ro về môi trường mà nhiên liệu tái tạo mang loại, các nhà khoa học đúc kết lại thành 3 phương thức tổng quát.

⠀ ⠀⠀⠀⠀⠀

CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ

 ⠀⠀⠀⠀

Nhằm nâng cao hiệu suất hoạt động, giảm chi phí, nguồn lực xây dựng và giảm thiểu các tác động môi trường. Nghiên cứu trên có những phát hiện nhất định, nhằm định hình lại các loại năng lượng tái tạo, tiêu biểu nhất là đại diện của 04 phương thức cốt lõi:

  • Lưu trữ: Đặc tính của năng lượng tái tạo là sự không liên tục và phi ổn định. Pin lưu trữ là một trong các giải pháp công nghệ tối ưu nhất để ổn định hóa năng lượng tái tạo.
  • Kết hợp: Là kết hợp 2 hay nhiều các công nghệ năng lượng tái tạo lại với nhau nhằm tăng tính hiệu quả, khả năng điều hòa và tận dụng chung hạ tầng truyển tải. Ví dụ việc kết hợp hệ thống pin năng lượng mặt trời nổi với thủy điện tích năng giúp tiết kiệm không gian lắp đặt, giảm thiểu hiệu ứng bốc hơi nước vào ban ngày và tận dụng chung hạ tầng truyền tải điện
  • Chuyển đổi: Sử dụng năng lượng dư thừa để sản xuất các nhiên liệu tái tạo, làm nguyên liệu cho các công nghệ năng lượng khác.
  • Kết hợp công nghệ: Kết hợp pin mặt trời trong suốt ở các cửa sổ kính tại cao ốc, văn phòng. Dùng pin mặt trời cho smartwindow để tự động điều hòa nhiệt độ tòa nhà.

⠀⠀ ⠀⠀⠀⠀⠀

CÁC GIẢI PHÁP VỀ VẬT LIỆU

Giải pháp xoay quanh vấn đề vừa tăng tính kinh tế nhưng vừa giảm tác động môi trường, đặt dưới góc nhìn của kinh tế.

Tiêu biểu nhất là chủ đề chuyển đổi sử dụng pin Lithium-Ion sang pin dòng oxy hóa khử Vanadium (VRFB). Tuy nhiên giá thành thay đổi khi pin VRFB tuy có những ưu điểm vượt bậc nhưng gặp chướng ngại là chi phí bị đội cao hơn nhiều khiến cho việc sử dụng, chuyển đổi qua dùng pin VRFB gặp nhiều khó khăn.

⠀⠀ ⠀⠀⠀⠀⠀

CÁC GIẢI PHÁP VỀ TÁI CHẾ - XỬ LÝ

Các giải pháp trong chủ đề này vướng nhiều bất cập, cụ thể là liên quan đến giá thành và hiệu suất về lợi nhuận kinh tế. Công nghệ tái chế tốn nhiều hơn so với công nghệ sản xuất, gồm nhiều bước, và yêu cầu một quy trình phức tạp, gây tốn kém. Hơn thế nữa, công cụ xử lý việc tái chế đòi hỏi phải đạt số lượng rác thải nhất định, đủ lớn vì chi phí xây dựng một nhà máy tái chế rất tốn kém. Ngoài ra, về mặt cấu tạo thì pin Lithium khó tái chế vì cấu trúc hóa học rất phức tạp.

⠀⠀ ⠀⠀⠀⠀⠀

Ngoài ra còn có sự tranh chấp đến từ giá thành và lợi ích về mặt kinh tế khi tái chế - xử lý các nguồn năng lượng. Đơn cử về pin Lithium, vì nhu cầu khách hàng lớn, dẫn đến nhiều người khai thác các nguyên liệu thô như Lithium và Cobalt và hệ quả là tình trạng chúng trở rất rẻ. Vì vậy một bài toán hóc búa đặt ra rằng tại sao chúng ta phải tái chế để lấy lại những linh kiện đã cũ trong khi việc mua mới lại dễ dàng và thuận tiện hơn nhiều, với giả cả rất phải chăng.

⠀⠀ ⠀⠀⠀⠀⠀

⠀⠀ ⠀⠀⠀⠀⠀

Học viên Vũ Phương - Trường học Phát triển Việt Nam