Năng lượng tái tạo là gì? Định nghĩa, phân loại và lợi ích
Năng lượng tái tạo đến từ các nguồn hoặc quá trình được bổ sung liên tục. Những nguồn năng lượng này bao gồm năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng địa nhiệt và năng lượng thủy điện.
Các nguồn tái tạo thường gắn liền với năng lượng xanh và năng lượng sạch , nhưng có một số khác biệt nhỏ giữa ba loại năng lượng này. Trong đó các nguồn tái tạo là những nguồn có thể tái chế, năng lượng sạch là những nguồn không thải ra các chất ô nhiễm như carbon dioxide và năng lượng xanh là năng lượng đến từ các nguồn tự nhiên.
Mặc dù thường có sự giao thoa giữa các loại năng lượng này nhưng không phải tất cả các loại năng lượng tái tạo đều thực sự sạch hoặc xanh hoàn toàn. Ví dụ, một số nguồn thủy điện thực sự có thể hủy hoại môi trường sống tự nhiên và gây ra nạn phá rừng.
Sự phát triển của năng lượng tái tạo
Mặc dù năng lượng tái tạo thường được coi là giải pháp cho nhu cầu năng lượng trong tương lai của chúng ta, nhưng chúng ta đã khai thác sức mạnh tự nhiên của thiên nhiên trong nhiều thế kỷ. Cối xay gió và bánh xe nước được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các kho thóc, trong khi mặt trời được sử dụng để tạo ra lửa để sưởi ấm và ánh sáng.
Tuy nhiên, con người ngày càng phụ thuộc vào việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch bao gồm than đá và khí đốt tự nhiên. Việc sử dụng rộng rãi các loại năng lượng này đã được chứng minh là có tác động bất lợi đến hành tinh, với nhiệt độ toàn cầu ngày càng tăng, sự gia tăng các hiện tượng thời tiết khắc nghiệt và hậu quả là mất môi trường sống tự nhiên.
Những tiến bộ gần đây trong việc thu thập và lưu trữ, cùng với nỗ lực toàn cầu hướng tới Net Zero , đã tạo ra sự mở rộng trong sản xuất năng lượng xanh và tái tạo. Những tiến bộ này bao gồm từ sản xuất quy mô nhỏ, chẳng hạn như lắp đặt các tấm pin mặt trời trong nhà, cho đến các cơ sở quy mô lớn như trang trại gió ngoài khơi.
Các loại nguồn năng lượng tái tạo
Có nhiều nguồn năng lượng tái tạo đã được phát triển, mỗi nguồn có những lợi thế và thách thức riêng tùy thuộc vào các yếu tố như vị trí địa lý, yêu cầu sử dụng và thậm chí cả thời gian trong năm.
1. Năng lượng mặt trời
Tiềm năng mặt trời cung cấp cho nhu cầu sản xuất điện của chúng ta là rất lớn, xét trên thực tế là có đủ năng lượng để đáp ứng nhu cầu năng lượng của hành tinh trong cả năm từ mặt trời đến trái đất chỉ trong một giờ. Tuy nhiên, thách thức vẫn luôn là làm thế nào để khai thác và sử dụng tiềm năng to lớn này.
Chúng ta hiện đang sử dụng năng lượng mặt trời để sưởi ấm các tòa nhà, làm ấm nước và cung cấp năng lượng cho các thiết bị của mình. Năng lượng được thu thập bằng cách sử dụng năng lượng mặt trời hoặc quang điện (PV), các tế bào làm từ silicon hoặc các vật liệu khác.
Những tế bào này biến đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng và có thể cung cấp năng lượng cho mọi thứ từ đèn năng lượng mặt trời cho đến toàn bộ khu vực lân cận.
Các hệ thống điện năng lượng mặt trời mái nhà có thể cung cấp điện cho một ngôi nhà, trong khi các dự án cộng đồng và trang trại năng lượng mặt trời sử dụng gương để tập trung ánh sáng mặt trời có thể tạo ra nguồn cung lớn hơn nhiều. Các trang trại năng lượng mặt trời cũng có thể được tạo ra trong các vùng nước, được gọi là ‘floatovoltaics’, chúng cung cấp một lựa chọn khác để định vị các tấm pin mặt trời.
Ngoài khả năng tái tạo, điện năng lượng mặt trời còn là nguồn năng lượng sạch vì chúng không tạo ra chất gây ô nhiễm không khí hoặc khí nhà kính. Nếu các tấm pin được đặt và sản xuất với tiêu chuẩn xanh thì chúng cũng có thể được coi là năng lượng xanh vì chúng không có tác động tiêu cực đến môi trường.
Xem thêm:Đèn năng lượng mặt trời Gelta
2. Năng lượng gió
Năng lượng gió hoạt động giống như cối xay gió kiểu cũ, bằng cách sử dụng sức gió để làm quay một cánh quạt. Trong khi chuyển động của những lưỡi dao này từng khiến các cối xay nghiền lại với nhau để tạo thành bột, thì các tua-bin ngày nay cung cấp năng lượng cho máy phát điện, tạo ra điện.
Khi tua-bin gió được lắp đặt trên đất liền, chúng cần được đặt ở những khu vực có gió lớn, chẳng hạn như đỉnh đồi hoặc cánh đồng trống và đồng bằng. Năng lượng gió ngoài khơi đã phát triển trong nhiều thập kỷ với các trang trại gió cung cấp giải pháp tốt để sản xuất năng lượng đồng thời tránh được nhiều lời phàn nàn xung quanh là chúng khó coi hoặc ồn ào trên đất liền. Tất nhiên, việc sử dụng ngoài khơi có những hạn chế riêng do các tuabin cần phải hoạt động trong môi trường khắc nghiệt.
3. Năng lượng thủy điện
Thủy điện hoạt động theo cách tương tự như năng lượng gió ở chỗ nó được sử dụng để quay các cánh tuabin của máy phát điện để tạo ra điện. Thủy điện sử dụng dòng nước chuyển động nhanh ở sông hoặc từ thác nước để làm quay các cánh tuabin và được sử dụng rộng rãi ở một số nước. Nó hiện là nguồn năng lượng tái tạo lớn nhất ở Hoa Kỳ, mặc dù năng lượng gió đang nhanh chóng thu hẹp khoảng cách.
Đập thủy điện là nguồn năng lượng tái tạo nhưng chưa hẳn là nguồn năng lượng xanh. Nhiều ‘siêu đập’ lớn hơn làm chuyển hướng nguồn nước tự nhiên, tạo ra tác động tiêu cực cho quần thể động vật và con người do khả năng tiếp cận nguồn nước bị hạn chế. Tuy nhiên, nếu được quản lý cẩn thận, các nhà máy thủy điện nhỏ hơn (dưới 40 megawatt) sẽ không gây ra tác động thảm khốc đến môi trường địa phương vì việc chuyển hướng chỉ là một phần nhỏ dòng nước.
4. Năng lượng sinh khối
Năng lượng sinh khối sử dụng vật liệu hữu cơ từ thực vật và động vật, bao gồm cây trồng, cây cối và gỗ thải. Sinh khối này được đốt cháy để tạo ra nhiệt cung cấp năng lượng cho tua bin hơi nước và tạo ra điện. Mặc dù sinh khối có thể được tái tạo nếu có nguồn gốc bền vững, nhưng có nhiều trường hợp đây không phải là năng lượng xanh hay năng lượng sạch.
Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng sinh khối từ rừng có thể tạo ra lượng khí thải carbon cao hơn nhiên liệu hóa thạch, đồng thời có tác động xấu đến đa dạng sinh học. Mặc dù vậy, một số dạng sinh khối vẫn đưa ra lựa chọn ít carbon trong những trường hợp phù hợp. Ví dụ, mùn cưa và dăm gỗ từ các xưởng cưa có thể được sử dụng làm năng lượng sinh khối, nơi chúng thường phân hủy và thải ra lượng carbon cao hơn vào khí quyển.
5. Địa nhiệt
Năng lượng địa nhiệt sử dụng nhiệt bị giữ lại trong lõi Trái đất được tạo ra bởi sự phân rã chậm của các hạt phóng xạ trong đá ở trung tâm hành tinh. Bằng cách khoan giếng, chúng tôi có thể đưa nước có nhiệt độ cao lên bề mặt để sử dụng làm nguồn thủy nhiệt để quay 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, từ đó giảm lượng khí thải.
Sự sẵn có của năng lượng địa nhiệt gắn liền với vị trí địa lý, với những nơi như Iceland có nguồn cung cấp tài nguyên địa nhiệt sẵn có và dễ dàng tiếp cận.
6. Năng lượng thủy triều
Năng lượng thủy triều cung cấp một lựa chọn cung cấp năng lượng tái tạo vì thủy triều được điều khiển bởi lực hấp dẫn không đổi của mặt trăng. Năng lượng do thủy triều tạo ra có thể không cố định nhưng đáng tin cậy, khiến nguồn tài nguyên tương đối mới này trở thành một lựa chọn hấp dẫn đối với nhiều người.
Tuy nhiên, cần phải quan tâm đến tác động môi trường của năng lượng thủy triều, vì các rào chắn thủy triều và các công trình giống như đập khác có thể gây hại cho động vật hoang dã.
Những lợi ích của năng lượng tái tạo
Năng lượng tái tạo mang lại nhiều lợi ích bao gồm cung cấp nguồn năng lượng sẵn có miễn phí. Khi lĩnh vực này phát triển, số việc làm được tạo ra cũng tăng vọt để phát triển và lắp đặt các giải pháp năng lượng tái tạo cho ngày mai. Các nguồn tái tạo cũng mang lại khả năng tiếp cận năng lượng lớn hơn ở các quốc gia đang phát triển và cũng có thể giảm hóa đơn năng lượng.
Tất nhiên, một trong những lợi ích lớn nhất của năng lượng tái tạo là phần lớn năng lượng này cũng được coi là năng lượng xanh và sạch. Điều này đã tạo ra sự tăng trưởng về năng lượng tái tạo, trong đó năng lượng gió và mặt trời đặc biệt phổ biến.
Tuy nhiên, những lợi ích xanh này không phải là sự bảo tồn duy nhất của các nguồn năng lượng tái tạo. Năng lượng hạt nhân cũng là nguồn năng lượng không có carbon vì nó tạo ra hoặc thải ra lượng CO2 rất thấp. Một số người ưa chuộng năng lượng hạt nhân hơn các nguồn tài nguyên như mặt trời và gió, vì năng lượng hạt nhân là nguồn ổn định và không phụ thuộc vào điều kiện thời tiết. Điều này đưa chúng ta đến một số nhược điểm của năng lượng tái tạo…
Nhược điểm
Như đã đề cập ở trên, không thể lúc nào cũng có thể dựa vào nhiều nguồn năng lượng tái tạo. Khi mặt trời lặn hoặc ẩn sau đám mây, chúng ta không thể tạo ra năng lượng mặt trời và khi gió không thổi, chúng ta không thể tạo ra đủ năng lượng gió. Vì lý do này, nhiên liệu hóa thạch vẫn đang được sử dụng để bổ sung cho các nguồn tái tạo ở nhiều quốc gia.
Năng lực sản xuất thay đổi này có nghĩa là cần có các giải pháp lưu trữ năng lượng lớn để đảm bảo có đủ điện khi sản xuất năng lượng tái tạo giảm xuống. Một giải pháp thay thế là triển khai một số công nghệ tái tạo, tạo ra một hệ thống cung cấp linh hoạt hơn có thể khắc phục tình trạng sụt giảm sản lượng đối với một nguồn nhất định.
Một số nguồn tài nguyên tái tạo, chẳng hạn như thủy điện và sinh khối, không gặp phải những vấn đề về nguồn cung này, nhưng cả hai nguồn tài nguyên này đều có những thách thức riêng liên quan đến tác động môi trường, như đã đề cập ở trên.
Ngoài ra, một số nguồn năng lượng tái tạo, chẳng hạn như trang trại năng lượng mặt trời và gió, gây ra nhiều lời phàn nàn từ người dân địa phương vì không muốn sống gần chúng.
Tuy nhiên, điều này không phải lúc nào cũng đúng, như được thể hiện qua ví dụ về Trang trại gió Ardossan ở Scotland, nơi hầu hết cư dân địa phương tin rằng trang trại đã cải thiện khu vực.
Hơn nữa, một nghiên cứu của Chính phủ Anh cho thấy, “các dự án nhìn chung có nhiều khả năng thành công hơn nếu chúng nhận được sự ủng hộ rộng rãi của công chúng và sự đồng ý của cộng đồng địa phương.
Điều này có nghĩa là mang lại cho cộng đồng cả tiếng nói và quyền lợi”. Lý thuyết này đã được chứng minh ở Đức và Đan Mạch, nơi các dự án năng lượng tái tạo do cộng đồng sở hữu đã được chứng minh là phổ biến.
Câu hỏi thường gặp:
Năng lượng không tái tạo là gì?
Năng lượng không thể tái tạo đến từ các nguồn sẽ cạn kiệt hoặc không được bổ sung trong hàng nghìn năm. Chúng bao gồm nhiên liệu hóa thạch, như than đá và khí tự nhiên được đốt cháy để tạo ra điện.
Vai trò của năng lượng tái tạo quan trọng như thế nào?
Năng lượng tái tạo rất quan trọng vì nó có tiềm năng cung cấp nguồn điện sẵn sàng mà không cần sử dụng tài nguyên thiên nhiên. Rủi ro về các vấn đề môi trường như tràn nhiên liệu và các vấn đề tối thiểu về khí thải cũng thấp hơn, đồng thời giảm nhu cầu nhiên liệu nhập khẩu. Với nguồn cung cấp đáng tin cậy và đa dạng hóa nhiên liệu, năng lượng tái tạo có thể đáp ứng nhu cầu năng lượng của chúng ta trong nhiều năm tới.
Nó hiệu quả như thế nào?
Hiệu quả của năng lượng tái tạo phụ thuộc vào nguồn tài nguyên được sử dụng. Một số nguồn tái tạo sẵn có và hiệu quả hơn những nguồn khác, trong khi một số nguồn khác, chẳng hạn như địa nhiệt, được sử dụng nhiều ở một số địa điểm chứ không phải ở những nơi khác do khả năng tiếp cận. Tuy nhiên, bất chấp những thách thức này, năng lượng tái tạo có tiềm năng giảm khoảng 80% lượng khí thải của ngành điện.
Loại năng lượng tái tạo tốt nhất là gì?
Không có ‘loại năng lượng tái tạo tốt nhất’ vì việc sử dụng rộng rãi tùy thuộc vào địa điểm. Ví dụ, Iceland có nguồn tài nguyên địa nhiệt dồi dào, trong khi những nơi như vùng cao nguyên Scotland rất phù hợp với năng lượng gió.
Ở các lĩnh vực khác, năng lượng mặt trời phù hợp nhất trong khi Mỹ đã đầu tư vào thủy điện. Mỗi loại năng lượng tái tạo đều có những lợi ích và hạn chế, thường liên quan đến nguồn cung, nghĩa là giải pháp tốt nhất thường là sử dụng nhiều loại tài nguyên cùng nhau.
Năng lượng tái tạo được sử dụng nhiều nhất ở đâu?
Một nghiên cứu của các quốc gia trên thế giới cho thấy Đức sử dụng lượng năng lượng tái tạo cao nhất với 12,74%. Tiếp theo là Anh (11,95%), Thụy Điển (10,96%), Tây Ban Nha (10,17%), Ý (8,8%), Brazil (7,35%), Nhật Bản (5,3%), Thổ Nhĩ Kỳ (5,25%), Úc (4,75). %) và Hoa Kỳ (4,32%) đều lọt vào top 10.
Rõ ràng, cần phải làm nhiều việc hơn để tăng tỷ lệ sử dụng này nhằm đạt được một tương lai hoàn toàn có thể tái tạo, nhưng nhu cầu này đang thúc đẩy ngành phát triển và tạo ra các cơ hội trong lĩnh vực này.
Năng lượng tái tạo sẽ cạn kiệt?
Các nguồn năng lượng tái tạo sẽ không cạn kiệt – ít nhất là trong nhiều triệu năm (ví dụ như trong trường hợp mặt trời). Chúng cung cấp giải pháp thay thế khả thi cho các nguồn tài nguyên không thể tái tạo, chẳng hạn như nhiên liệu hóa thạch, đồng thời nhiều loại cũng thân thiện với môi trường và tạo ra ít CO2.
Năng lượng tái tạo có thể thay thế nhiên liệu hóa thạch?
Hy vọng rằng một ngày nào đó năng lượng tái tạo sẽ thay thế nhiên liệu hóa thạch. Có một lượng than và dầu hữu hạn trên hành tinh, vì vậy những thứ này cuối cùng sẽ cạn kiệt. Điều này có nghĩa là tương lai cần phải được tái tạo. Ngoài ra, lợi ích môi trường của một tương lai năng lượng sạch, xanh và tái tạo đang ngày càng trở nên rõ ràng khi hiện tượng nóng lên toàn cầu tiếp tục.
Để thay thế hoàn toàn nhiên liệu hóa thạch, cần tiếp tục đổi mới các giải pháp năng lượng tái tạo. Ngoài ra, rất có thể các nguồn tái tạo sẽ cần được sử dụng kết hợp với nhau để cung cấp nguồn cung ổn định. Cần có yêu cầu về các phương pháp sản xuất sạch hơn cũng như cải tiến việc quản lý và lưu trữ năng lượng.
Mặc dù một tương lai hoàn toàn có thể tái tạo là có thể xảy ra nhưng vẫn còn nhiều việc phải làm trước khi thế giới sẵn sàng loại bỏ hoàn toàn nhiên liệu hóa thạch.
Kết luận tóm tắt
Năng lượng tái tạo dường như sẽ chiếm một phần lớn trong cơ cấu năng lượng tương lai, cùng với các nguồn sạch khác như năng lượng hạt nhân. Động lực hướng tới một tương lai xanh hơn cho sản xuất điện đang thúc đẩy sự gia tăng tạo việc làm trong các ngành năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời và gió. Xu hướng này có vẻ sẽ tiếp tục khi các chính phủ cố gắng đạt được mức 0 ròng.
