9 nguồn năng lượng sạch dùng cho tương lai

Những năm gần đây, dư luận nói đến nhiều về nguồn năng lượng mới, gọi là năng lượng lựa chọn, năng lượng thay thế hay năng lượng xanh. Ưu điểm của nguồn năng lượng này là sạch, có sẵn trong thiên nhiên, không gây ô nhiễm, không bị cạn kiệt và là giải pháp tốt nhất nhằm tiết kiệm năng lượng hóa thạch cho tương lai.

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. Một pin nhiên liệu tiêu biểu có thể sản sinh ra điện năng trực tiếp bởi phản ứng giữa hydro và ôxy. Hydro có thể lấy từ nhiều nguồn như khí thiên nhiên, khí mêtan lấy từ chất thải sinh vật và do không bị đốt cháy nên chúng không có khí thải độc hại. Đi đầu trong lĩnh vực này là Nhật Bản. Quốc gia này sản xuất được nhiều nguồn pin nhiên liệu khác nhau, dùng cho xe phương tiện giao thông, cho ôtô hoặc cả cho cả các thiết bị dân dụng như điện thoại di động.

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). Tính đến năm 2002, Nhật Bản đã sản xuất được khoảng 520.000 kW điện bằng pin mặt trời, với giá trung bình 800.000 Yên/kW, thấp hơn 10 lần so với cách đây trên một thập kỷ. Nếu một gia đình người Nhật 4 người tiêu thụ từ 3 đến 4 kW điện/mỗi giờ, thì họ cần phải có diện tích từ 30-40 m2 mái nhà để lắp pin. Nhật Bản phấn đấu đến năm 2010 sẽ sản xuất được hơn 8,2 triệu kW điện tử năng lượng mặt trời.
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. Ví dụ như ở Hà Lan hay ở Anh, Mỹ. Riêng tại Nhật mới đây người ta còn sản xuất thành công một turbin gió siêu nhỏ, sản phẩm của hãng North Powen. Turbin này có tên là NP 103, sử dụng một bình phát điện dùng cho đèn xe đạp thắp sáng hoặc giải trí có chiều dài cánh quạt là 20 cm, công suất điện là 3 W, đủ để thắp sáng một bóng đèn nhỏ.
5. Dầu thực vật phế thải dùng để chạy xe
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). VDF không có các chất thải ôxít lưu huỳnh, còn lượng khỏi đen thải ra chỉ bằng 1/3 so với các loại dầu truyền thống.
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. Theo dự án này, tuyết được chứa trong các nhà kho để giữ nhiệt độ kho từ 0oC đến 4oC. Đây là mức nhiệt độ lý tưởng dùng để bảo quản nông sản vì vậy mà giảm được chi phí sản xuất và giảm giá thành sản phẩm.
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. Theo đó, người ta sẽ phân loại và đưa chúng vào những bể chứa để cho lên men nhằm tạo ra khí metan. Khí đốt này sẽ làm cho động cơ hoạt động từ đó sản sinh ra điện năng. Sau khi quá trình phân hủy hoàn tất, phần còn lại được sử dụng để làm phân bón.
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. Tại Nhật Bản hiện nay có tới 17 nhà máy kiểu này, lớn nhất có nhà máy địa nhiệt Hatchobaru ở Oita Kyushu, công suất 110.000 kW đủ điện năng cho 3.700 hộ gia đình.
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”. Metan hydrate là một chất kết tinh bao gồm phân tử nước và metan, nó ổn định ở điều kiện nhiệt độ thấp và áp suất cao, phần lớn được tìm thấy bên dưới lớp băng vĩnh cửu và những tầng địa chất sâu bên dưới lòng đại dương 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

Ông Mark Diesendorf, Phó giám đốc Viện Nghiên cứu Môi trường thuộc trường Đại học New South Wales, cho rằng năng lượng hạt nhân không phải là giải pháp tối ưu cho nhu cầu điện năng đang ngày càng gia tăng.

Năng lượng hạt nhân không phải là giải pháp tối ưu cho nhu cầu điện năng đang ngày càng gia tăng. (iStockphoto)

Trong thập kỷ vừa qua, ngành năng lượng hạt nhân trên toàn cầu đã ngừng phát triển với số lượng các nhà máy bị đóng cửa vượt quá số nhà máy mới khai trương. Cuối năm 2011, nguồn năng lượng hạt nhân được sản xuất đã giảm xuống còn 13,7% từ mức 17% vào năm 2001. Thậm chí khi Trung Quốc, Nga và Hàn Quốc xây dựng 36 lò sản xuất hạt nhân mới, nhiều nhà máy hạt nhân đang hoạt động bước sang giai đoạn phải đóng cửa. Như vậy, xu hướng chung toàn cầu sẽ tiếp tục suy giảm.

Nỗ lực phục hồi

Trong nỗ lực phục hồi một ngành đang yếu và dần suy yếu, những người đề xuất dự án hạt nhân đã lấy vấn đề biến đổi khí hậu làm lý do tranh luận nhằm khôi phục ngành này. Ngành năng lượng hạt nhân đã rót hàng triệu đô-la vào một chiến dịch tiếp thị nhằm thay đổi hình ảnh về công nghệ từ quan niệm đây là ngành gây ô nhiễm và nguy hiểm sang ý nghĩ về một công nghệ sạch sẽ và an toàn. Để làm được điều này, họ phải vượt qua một vấn đề khó khăn: các trạm năng lượng hạt nhân vận hành trong năm 2010 cần phải giống như mô hình được vận hành từ những năm 70 của thế kỷ trước.

Các nhà máy này vẫn đang đóng góp vào khả năng phát triển sản xuất vũ khí hạt nhân ở một số nước. Họ vẫn thải ra lượng chất thải hạt nhân lớn có thể cần đến 100 ngàn năm mới có thể xử lý. Dù hiếm hoi nhưng chúng vẫn tiềm tàng nguy cơ có thể xảy ra những vụ tai nạn có sức hủy hoại nặng nề. Chi phí vốn đang tăng ở mức cao, được ước tính tăng lên gấp đôi trong vòng từ 5-7 năm. Các nhà máy này cũng thiếu nguồn quặng uranium chất lượng cao theo xu hướng chung trên toàn cầu. Mặc dù hiện có khá nhiều uranium chất lượng thấp, khả năng sử dụng nguyên liệu này khá hạn chế bởi số lượng nhiên liệu cần để khai thác và chế biến thải ra lượng CO2 lớn.

Ngành hạt nhân và những người ủng hộ ngành này đang chuyển hướng chú ý từ những thực tế khắc nghiệt này bằng việc vẽ ra bức tranh thế hệ vũ khí hạt nhân mới sắp được phát minh. Họ tuyên bố rằng những lò phản ứng trên lý thuyết sẽ an toàn hơn và sẽ thải ra chất thải cao cấp chỉ cần xử lý trong một vài thế kỷ. Trong thực tế, không có lò phản ứng hạt nhân như vậy tồn tại bởi hệ thống hiện tại không thể đạt tới giai đoạn này trong vòng 15 năm tới.

Lò phản ứng hạt nhân thế hệ thứ tư

Một trong những loài lò phản ứng hạt nhân thế hệ thứ tư này là lò phản ứng thorium, loại không cần các quặng uranium cao cấp khan hiếm. Loại lò này sử dụng thorium, một nguyên tố phổ biến hơn. Tuy nhiên, khác với uranium 235 được dùng trong các lò phản ứng hạt nhân truyền thông, thorium khó có thể phân tách để giải phóng năng lượng tách hạt nguyên tử hoặc trong bom hạt nhân. Ấn Độ hiện đang phát triển một quy trình để biến thorium thành uranium bằng cách cho nổ với neutron sinh ra trong lò phản ứng hạt nhân dùng nguyên liệu uranium truyền thống. Hệ thống này khá phức tạp và không tránh khỏi chi phí cao hơn lò phản ứng hạt nhân thông thường.

Một loại lò lò phản ứng thế hệ thứ tư khác được chào hàng là lò phản ứng nhanh đang được thử nghiệm vận hành. Loại lò này sử dụng uranium hiệu quả hơn lò phản ứng hạt nhân truyền thống và có thể sinh ra nhiều nhiên liệu hạt nhân hơn, dưới dạng plutonium hơn mức sử dụng thông thường. Như vậy, lò phản ứng loại này có thể giải quyết vấn đề khí CO2, khí thải từ việc khai thác mỏ và chế biến quặng uranium mức thấp. Tuy nhiên, chi phí xây dựng và vận hành rất cao. Lò phản ứng hạt nhân này có thể sản xuất nhiều plutonium hơn lò truyền thống, đồng nghĩa với việc nó có thể tạo nên những tiếng nổ hạt nhân khủng khiếp từ các kho bom.

Dù vậy, những người ủng hộ việc sản xuất năng lượng hạt nhân cho rằng mọi người không nên lo lắng bởi người ta có thể chế tạo một hệ thống tái chế tất cả những nhiên liệu đã đốt khó xử lý trở lại lò phản ứng hạt nhân mà không cần phân tách plutonium nguy hiểm và có thể tiếp cận với bom. Trong giai đoạn thử nghiệm này, chất thải hạt nhân tồn tại lâu dài, thường là phóng xạ và chứa plutonium sẽ được tách từ những sản phẩm nguyên tử phóng xạ. Sau đó, trên lý thuyết, chất thải hạt nhân khó phân hủy trở thành nhiên liệu hạt nhân và các sản phẩm nguyên tử tách biệt được chuyển sang giai đoạn xử lý 500 năm ở một địa điểm nhất định.

Một khi các sản phẩm của phản ứng phân tách hạt nhân được tách khỏi thành phần chất thải tồn tại lâu trong không khí, việc phá vỡ quy luật và chiết suất plutonium từ rác thải khó phân hủy sẽ dễ dàng hơn. Tuy nhiên, nếu chính phủ xử trí không đúng hướng, hệ thống này sẽ trở thành thảm họa khủng khiếp. Đó là nguyên nhân tại sao chính phủ Mỹ không tiếp tục nghiên cứu loại lò phản ứng này

Năng lượng tái sinh

Một vấn đề nghiêm trọng khác mà những người tiếp thị năng lượng hạt nhân đang phải đối mặt là sự cạnh tranh từ những nguồn năng lượng tái sinh khác đang áp dụng một số công nghệ chính có tỉ lệ tăng trưởng và vốn đầu tư hàng năm cùng khả năng tạo việc làm lớn. Ở Châu Âu, vào năm 2008 và năm 2009, năng lượng gió là nguồn cung cấp năng lượng lớn nhất trong các nhà máy sản xuất điện năng. Trung Quốc đã tăng gấp đôi năng lực sản xuất năng lượng gió hàng năm trong vòng 5 năm qua. Công nghệ mặt trời và gió có thể được phát triển nhanh chóng bởi nó đang được sản xuất. Năng lượng hạt nhân chỉ có thể phát triển chậm là tốt nhất vì chúng cần có các dự án xây dựng nhà máy khổng lồ.

Những người ủng hộ sản xuất hạt nhân đã cố gắng phản đối thành công của đối thủ chính bằng cách đưa ra tuyên bố rằng năng lượng tái sinh không thể phụ thuộc và không thể cung cấp 24/24 giờ bởi mặt trời không chiếu sáng suốt ngày và không phải lúc nào cũng có gió. Tuy nhiên, giờ đây đó không còn là vấn đề lớn. Điện năng tái tạo có thể được sản xuất bằng nhiệt năng mặt trời tích tụ được dự trữ bằng phương pháp sử dụng muối nóng chảy và một số nguyên liệu khác với chi phí thấp. Các hệ thống này hiện đang được vận hành ở giai đoạn bán thương mại ở Tây Ban Nha.

Thêm vào đó, năng lượng sinh học từ việc đốt các thân cây từ cánh đồng và các rừng đồn điền cây công nghiệp là một công nghệ được sử dụng trong thương mại ở một số vùng trên thế giới và có thể cung cấp năng lượng suốt cả ngày. Thậm chí năng lượng gió với một phần hỗ trợ của các turbin chạy bằng khí ga hoặc hydro có thể thay thế cho năng lượng địa nhiệt từ đá nóng chảy. Tóm lại, việc sử dụng năng lượng hiệu quả và nước nóng sử dụng năng lượng mặt trời có thể giúp giảm nhu cầu năng lượng 24/24 giờ.

 Trần Toàn - Tổng hợp từ Internet