|
Post by Oshin on Nov 9, 2003 11:57:43 GMT -5
Sử dụng năng lượng mặt trời
NLMT được sử dụng theo 2 hướng chính : sưởi ấm nhà cửa bằng hiệu ứng nhà kính và phát điện.
(1) Sưởi ấm :
Không khí bên trong nhà kính giữ ấm hơn không khí bên ngoài suốt những tháng đông lạnh. Dạng làm ấm này một phần nhờ vật liệu (thủy tinh ) bao phủ bên ngoài. Lớp kính trong suốt đối với những ánh sáng thấy được nhưng không cho bức xạ nhiệt (hồng ngoại) truyền qua. Vì bức xạ hồng ngoại không thể xuyên qua kính, nhiệt không thoát ra được, không khí bên trong liên tục ấm dần.
a. Hệ thống sưởi ấm thụ động (Passive solar heating : PSH) :
Ở hệ thống này, NLMT sưỏi ấm nhà ở không cần bơm hay quạt để phân phối nhiệt thu được. Một số đặc trưng thiết kế được dùng trong hệ thống để sưởi ấm nhà ở vào mùa thu đông và giúp chúng giữ mát vào mùa hè.
Ví dụ như, ở Bắc Bán Cầu, các cửa sổ lớn hơn đối mặt về hướng Nam nhận được nhiều ánh sáng trong ngày hơn các hướng khác. Ánh sáng mặt trời đi xuyên qua cửa sổ, nhiệt được giữ lại trong sàn, tường, bể chứa nước... Nhiệt này có thể lưu chuyển suốt căn nhà một cách tự nhiên nhờ đối lưu (dòng tuần hoàn do không khí nóng bay lên và không khí lạnh chìm xuống). Các nhà ở với hệ thống PSH phải được cách nhiệt tốt để nhiệt tích tụ không bị mất mát.
b. Hệ thống sưởi ấm chủ động (Active Solar Heating : ASH) :
Ở hệ thống này, một loạt các thiết bị (thường đặt trên mái nhà) được dùng để thu thập NLMT. Thiết bị thu thập phổ biến nhất là một panel mặt trời phẳng hay một tấm kim loại đen trong một hộp cách nhiệt. Nhiệt hấp thụ truyền cho chất lỏng hoặc không khí bên trong panel. Sau đó các chất lỏng hay khí này được bơm vào bồn dự trữ thường đặt ở tầng hầm. Mặc dù hệ thống này có thể dùng để sưởi ấm không gian nhà ở hay dùng để làm nóng nước nhưng nó đặc biệt hiệu quả đối với công dụng thứ hai (đun nóng nước).
Điều hòa không khí bằng NLMT (solar air conditioning) mặc dù khả thi về mặt kỹ thuật nhưng còn đắt đỏ và vì vậy chưa phổ biến trên thị trường cho các hộ gia đình.
|
|
|
Post by Oshin on Nov 9, 2003 11:58:39 GMT -5
(2)Phát ðiện :
(2)Phát điện :
a. Phát điện từ nhiệt mặt trời : (Solar Thermal Electric Generation) có một số hệ thống khác nhau sử dụng nhiệt mặt trời để phát điện.
Nguyên tắc chung, chúng tập trung ánh sáng mặt trời để tạo nên nhiệt độ cao.
-Hệ thống dạng máng gương : điều khiển bằng máy vi tính, có thể quay theo mặt trời để đạt hiệu quả tối ưu. Chúng tập trung ánh sáng vào những ống chứa đầy dầu, đun nóng dầu lên đến 390 độ C. Dầu nóng được lưu chuyển đến hệ thống trữ nước và đun nóng nước thành hơi quá nhiệt làm quay máy phát điện (ngoài ra, hơi quá nhiệt còn có thể được ứng dụng trong các quy trình công nghệ kỹ thuật khác hay đẻ khử mặn v.v...). Dạng này cần một hệ thống dự bị (backup system) thường là khí thiên nhiên để phát điện vào buổi tối hay suốt những ngày nhiều mây. Một hệ thống nhiệt mặt trời lớn dạng máng gương này đang hoạt động ở sa mạc Mojave, Nam California.
-Hệ thống nhiệt mặt trời dạng đĩa : ở White Cliffs, bang New South Wales, Úc, sử dụng các đĩa có hình dạng giống như chảo parabol vô tuyến, phản xạ năng lượng vào một tâm điểm, làm cho nước đi qua tâm điểm biến thành hơi, quay tuabin chạy máy phát điện. Một computer điều khiển hướng các đĩa quay về phía mặt trời. Thiết kế tiến bộ này có vẻ hiệu quả hơn trong mùa đông và ở những vĩ độ cao. Nó tạo ra nhiệt độ cao đến 1500 độ C (so sánh với 390 độ C ở hệ thống máng gương).
-Tháp năng lượng mặt trời là một hệ thống khác gồm một tòa nhà cao hay một cái tháp được bao quanh bởi vô số gương. Các gương được điều khiển bằng Computer chuyển động theo hướng mặt trời, tập trung bức xạ vào một trung tâm thu nhận ở đỉnh tháp. Ở đó, chất lỏng tuần hoàn (muối nóng chảy) được đun nóng để tạo ra hơi nước phát điện. Do muối chảy giữ nhiệt nên một phần nhiẹt có thể giữ được để phát điện vào ban đêm. Các tháp mặt trời đang thử nghiệm ở Mỹ, một số nước Châu Âu và Nhật Bản.
|
|
|
Post by Oshin on Nov 9, 2003 12:00:27 GMT -5
b. Pin mặt trời : (Tế bào quang ðiện mặt trời)
Có thể chuyển đổi trực tiếp ánh sáng mặt trời thành điện năng bằng cách sử dụng các tế bào quang điện (Photovoltaic Solar Cells : PVs) dạng tấm phim mỏng bằng tinh thể silicon, phát điện khi hấp thu năng lượng mặt trời (hiện tượng quang điện). Các PVs được xếp trên những panel lớn.
Công nghệ PVs hiện tại (cũng được dùng để cung cấp năng lượng cho vệ tinh, đồng hồ, máy tính bỏ túi...) có một số hạn chế, cản trở việc ứng dụng rộng rãi nó để phát điện. Bởi vì, PVs chuyển năng lượng mặt trời thành điện năng với hiệu suất không cao, mặc dù hiệu suất đã cải thiện nhiều so với các thập kỷ trước. Bất lợi khác là chi phí sản xuất PVs để phát điện khá đắt và lượng panel mặt trời dùng trên quy mô lớn đòi hỏi diện tích vùng đất lớn. Mặt tích cực, PVs phát điện không gây ô nhiễm và ít phải bảo quản, chu cấp.
Mặc dù đã có những tiến bộ đáng kể nhưng khả năng dùng các PVs để phát điện trên quy mô lớn xem ra vẫn còn khó thực hiện. Đơn giản vì chúng ta không đủ không gian. Với hiệu suất như hiện nay, cần phải có hàng ngàn mẫu (đơn vị diện tích) panel hấp thu NLMT để sản xuất ra lượng điện năng bằng vói lượng sản xuất từ một nhà máy điện thông thường.
Tuy nhiên, dùng PVs cho quy mô nhỏ lại khá khả quan., nhất là đối với các vùng thôn quê xa xôi ở những nước đang phát triển, sẽ kinh tế hơn là kéo dây điện về. Cho đến năm 1995, ước tính đã có 250.000 hộ gia đình ở các nước đang phát triển thuộc Châu Á, Mỹ Latinh và châu Phi đã cài đặt trên mái nhà của họ (dưới sự trợ giúp của các tổ chức quốc tế), cung cấp điện năng để thắp sáng, xay bột, bơm nước...
|
|
|
Post by Oshin on Nov 9, 2003 12:03:04 GMT -5
Solar Hydrogen :Solar Hydrogen : Điện mặt trời tạo ra từ hiện tượng quang điện có thể dùng để tách nước thành khí oxy và hydro. Hydro cũng có thể sinh ra từ các nguồn năng lượng thông thường như nhiên liệu hóa thạch (hóa khí than) nhưng lại gặp các vấn đề môi trường liên quan. Vì lẽ đó, chúng ta giới hạn đề cập nhiên liệu Hydrogen sản xuất từ điện mặt trời. Hydrogen là một nhiên liệu sạch, nó cháy tạo ra nước và nhiệt, không có SO2, CO hay CO2.. Nó có sinh ra một số Nitơ oxit nhưng với lượng rất nhỏ. Hydrogen có thể cung cấp năng lượng cho vận chuyển (dưới dạng các ôtô chạy điện dùng Hydrogen) cũng như sưởi ấm nhà ở và phát điện. Chú ý, Hydro là khí dễ cháy, đôi khi có thể gây nổ. Có vẻ như thật lãng phí khi dùng NLMT để sản xuất Hydro rồi sau đó lại dùng Hydro để làm nhiên liệu phát điện phải không. Thế nhưng, thực ra thì chúng ta biết rằng, điện năng sinh ra từ PVs không thể lưu trữ lâu được, nó phải được sử dụng ngay lập tức. Do đó, giải pháp "Hydro" đã đưa ra một phương thức tiện lợi để lưu trữ NLMT ở dạng hóa năng. Dạng nhiên liệu Hydro này có thể vận chuyển bằng đường ống dẫn. ***************************************************************** vnexpress.net/Vietnam/Khoa-hoc/2001/10/3B9B552D/Xe buýt chạy bằng năng lượng mặt trời Xe buýt loại này không gây ô nhiễm. Loại xe này sẽ được sử dụng tại Cambridge (Anh), và Gotland (Thụy Điển). Những người khởi xướng dự án thuộc Đại học Cambridge cho hay, xe buýt kiểu mới của họ chỉ giải phóng hơi nước mà không xì ra những đám khói gây ngạt thở. Phương tiện vận chuyển công cộng "xanh" này sử dụng năng lượng mặt trời để sản xuất điện bằng cách tách rời hydro và ôxy trong nước. Sau đó, xe buýt sẽ sử dụng nhiên liệu là hydro và thải ra hơi nước. Tại Cambridge, dự án này mang tên "Usher" sẽ được thử nghiệm trên một tuyến đường từ trung tâm thành phố đến khu vực phía tây. Các pin quang điện sẽ được đặt trên nóc một toà nhà. Tại Gotland, các tấm panô mặt trời sẽ được đặt trên nóc của một số công sở. Ủy ban châu Âu tài trợ dự án này và sẽ cho thực hiện vào năm 2002. FPTnet (theo Sciences et Avenir)
|
|
|
Post by Oshin on Nov 9, 2003 12:03:44 GMT -5
Hồ mặt trời (Solar Ponds)
Nước hấp thu NLMT nên có thể xây hồ nhân tạo để thu NLMT. Hồ MT thường được đào sâu từ 1 đến vài mét và lót mặt trong bằng plastic đen. Nhiệt độ dưới đáy hồ có thể lên đến 100 độ C trong khi nước trên bề mặt vẫn giữ ở nhiệt độ không khí.
Ở điều kiện bình thường, nước nóng dâng lên trên mặt do nó có tỷ trọng nhỏ hơn nước lạnh. Tuy nhiên, nước ở đáy hồ mặt trời tỷ trọng nặng hơn nước bề mặt do sự hiẹn diện của muối. Vì vậy ít có sự hòa trộn xuất hiện giữa các lơp nước.
Một vấn đề liên quan đến hồ mặt trời là lượng đất nó cần khá lớn và mối nhiễm mặn tiềm tàng, nếu như nước lợ trong hồ rò rỉ ra xung quanh.
Sử dụng hồ mặt trời vẫn còn đang ở giai đoạn thử nghiệm. Ở Israel, người ta thử nghiệm một nhà máy nhỏ phát điện từ một hồ mặt trời chứa nước mặn của Biển Chết.
|
|
|
Post by Oshin on Nov 9, 2003 12:04:37 GMT -5
3.2 Nãng lượng sinh khối (Biomass Energy)
Sinh khối chứa năng lượng hóa học, nguồn năng lượng tử mặt trời tích lũy trong thực vật qua quá trình quang hợp. Sinh khối là các phế phẩm từ nông nghiệp (rơm rạ, bã mía, vỏ, xơ bắp v..v..), phế phẩm lâm nghiệp (lá khô, vụn gỗ v.v...), giấy vụn, mêtan từ các bãi chôn lấp, trạm xử lý nước thải, phân từ các trại chăn nuôi gia súc và gia cầm.
Nhiên liệu sinh khối có thể ở dạng rắn, lỏng, khí... được đốt để phóng thích năng lượng. Sinh khối, đặc biệt là gỗ, than gỗ (charcoal) cung cấp phần năng lượng đáng kể trên thế giới. Ít nhất một nửa dân số thế giới dựa trên nguồn năng lượng chính từ sinh khối. Con người đã sử dụng chúng để sưởi ấm và nấu ăn cách đây hàng ngàn năm. Hiện nay, gỗ vẫn được sử dụng làm nhiên liệu phổ biến ở các nước đang phát triển.
Sinh khối cũng có thể chuyển thành dạng nhiên liệu lỏng như mêtanol, êtanol dùng trong các động cơ đốt trong; hay thành dạng khí sinh học (biogas) ứng dụng cho nhu cầu năng lượng ở quy mô gia đình .
|
|
|
Post by Oshin on Nov 9, 2003 12:05:24 GMT -5
Ích lợi của năng lượng sinh khối
(1) Lợi ích kinh tế
-Phát triển nông thôn là một trong những lợi ích chính của việc phát triển NLSK, tạo thêm công ăn việc làm cho người lao động (sản xuất, thu hoạch...)
-Thúc đẩy sự phát triển công nghiệp năng lượng, công nghiệp sản xuất các thiết bị chuyển hóa năng lượng.v.v..
-Giảm sự phụ thuộc vào dầu, than, đa dạng hóa nguồn cung cấp nhiên liệu.
(2) Lợi ích môi trường :
Đây là một nguồn năng lượng khá hấp dẫn với nhiều ích lợi to lớn cho môi trường .
-NLSK có thể tái sinh được. -NLSK tận dụng chất thải làm nhiên liệu. Do đó nó vừa làm giảm lượng rác vừa biến chất thải thành sản phẩm hữu ích.
Đốt sinh khối cũng thải ra CO2 nhưng mức S và tro thấp hơn đáng kể so với việc đốt than bitum. Ta cũng có thể cân bằng lượng CO2 thải vào khí quyển nhờ trồng cây xanh hấp thụ chúng. Vì vậy, sinh khối lại được tái tạo thay thế cho sinh khối đã sử dụng nên cuối cùng không làm tăng CO2 trong khí quyển.
Như vậy, phát triển NLSK làm giảm sự thay đổi khí hậu bất lợi, giảm hiện tượng mưa axit, giảm sức ép về bãi chôn lấp v..v...
Tuy nhiên, ta cần lưu ý rằng, nếu tăng cường sử dụng gỗ như một nguồn nhiên liệu sinh khối thì sẽ gây những tác động tiêu cực đến môi trường. Khai thác gỗ dẫn đến phá rừng, xói mòn đất, sa mạc hóa và những hậu quả nghiêm trọng khác. NLSK có nhiều dạng, và những ích lợi kể trên chủ yếu tập trung vào những dạng sinh khối mang tính tái sinh, tận dụng từ phế thải nông lâm nghiệp.
|
|
|
Post by Oshin on Nov 9, 2003 12:06:06 GMT -5
Ethanol từ sinh khối
Ethanol được sản xuất từ sự chuyển hóa tinh bột trong các nguyên liệu sinh khối (bắp, khoai tây, mía..) thành rượu. Quá trình lên men tương tự như quá trình sản xuất nước giải khát chứa cồn. Chú ý, bât lợi chính của các nhiên liệu alcohol (metanol, etanol...) là dù chúng được sản xuất từ sinh khối, khí than...thì 30-40% năng lượng trong nhiên liệu ban đầu đã bị mất đi cho quá trình chuyển hóa alcohol.Các tính toán cho thấy, việc sản xuất alcohol từ hoa màu tiêu tốn nhiều năng lượng cho quá trình trồng trọt, thu hoạch...Vì vậy, nhiên liệu alcohol sản xuất từ hoa màu không kinh tế.
Hiện nay có một quá trình sản xuất etanol sử dụng phần cellulose trong các sinh khối như cây, cỏ và phế thải nông nghiệp. Cellulose là một dạng hydrocacbon khác cũng có thể phân hủy thành các đường đơn. Quá trình này còn tương đối mới và chưa phổ biến rộng rãi trên thị trường nhưng cho thấy tiềm năng khá lớn nếu tận dụng được nguồn nguyên liệu rẻ tiền và dồi dào trên.
Sử dụng etanol, thậm chí với mức hòa trộn thấp (ví dụ E10 : 10% etanol, 90% xăng), cũng có thể đem lại những ích lợi cho môi trường (Etanol dễ phân hủy sinh học hơn xăng).E10sinh ra ít CO, SO2, CO2 hơn xăng. Tuy nhiên E10 sinh ra nhiều chất hữu cơ bay hơi và NOx hơn. Ở mức hòa trộn cao hơn (E85, 15% xăng), hay thậm chí E100 (100% etanol) nhiên liệu cháy với sự giảm gần như tất cả các chất ô nhiễm kể trên. Điều cần lưu ý duy nhất khi sử dụng mức etanol hòa trộn cao (ETBE :ethanol-based oxygenate) là nồng độ các acetaldehydes. Tuy nhiên, điều này có thể khống chế được nhờ bộ lọc khói thải trong xe hơi (catalytic converter).
Ethanol bay hơi kém hơn xăng nên, giống như metanol, nó khó khởi động khi trời lạnh, và vấn đề hiệu suất năng lượng thấp có thể khắc phục nhờ những thiết kế động cơ thích hợp và sự hòa trộn với xăng như trên.
|
|
|
Post by Oshin on Nov 9, 2003 12:06:46 GMT -5
Biogas
Được mệnh danh là "cuộc cách mạng nâu" trong lĩnh vực năng lượng mới (The Brown Revolution), Biogas hiện nay được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trên thế giới, đặc biệt ở các nước đang phát triển có khí hậu nhiệt đới (Trung Quốc, Ấn Độ , Brazil, Nepal, Kenia, Thái Lan, Việt Nam...) thích hợp cho quá trình lên men kỵ khí các chất thải hữu cơ để tạo khí sinh học.
Biogas cháy với ngọn lửa xanh, không sinh khói, nhiệt độ và nhiệt lượng cao (1 mét khối khí cháy phát ra nhiệt 4700-5900 kcal tùy theo hàm lượng CH4 (mêtan); mà hàm lượng CH4 lại ohụ thuộc vào nguyên liệu ủ ).
Biogas sử dụng nguyên liệu đa dạng, thường là tận dụng các chất thải, phế thải, phế phẩm trong nông lâm ngư nghiệp . Quy mô gia đình thường sử dụng phân gia súc, quy mô lớn hơn có thể phát triển sử dụng các loại rác đô thị và rác công nghiệp làm nguyên liệu. (VD : Nhà máy Biogas ở Tilburg ( Ấn Độ ) khai thác nguyên liệu từ rác thải của các thành phố lớn). Ở Việt Nam ta cũng có những đề tài nghiên cứu sản xuất Biogas từ việc ứng dụng mô hình bể lọc kỵ khí UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) để xử lý nước thải của những ngành công nghiệp giàu chất hữu cơ (nước thải nhà máy chế biến thực phẩm, đường, rượu...) trong điều kiện khí hậu nhiệt đới. Sản xuất mêtan sinh học từ chất thải lưu giữ cơ chất trong thời gian dài (ủ nhiều tuần lễ ) ở điều kiện kỵ khí nên làm giảm đến 90% ký sinh trùng gây bệnh, khử được mùi khó chịu. Do đó, vấn đề vệ sinh môi trường được cải thiện.
Không chỉ xử lý chất thải hữu cơ, làm sạch môi trường, phát triển Biogas còn cung cấp bã thải là phân bón có giá trị cao cho nông nghiệp, tăng độ phì cho đất.
Trở lại với vai trò năng lượng, việc sản xuất khí mêtan sinh học có thể tự đáp ứng đủ nhu cầu chất đốt, kể cả điện khí hóa ở các vùng nông thôn. Bigas cũng góp phần làm giảm nạn phá rừng ở các nước đang phát triển, giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch.
Các hầm ủ Biogas có thể xây dựng với công suất bất kỳ, vốn đầu tư nhỏ, nguyên liệu sẵn có nên nó khá phù hợp với nền kinh tế các nước đang phát triển. Người ta sử dụng năng lượng Biogas để đun nấu, thắp sáng, chạy máy...Biogas thực sự đem lại cuộc sống văn minh, tiện nghi hơn cho nông thôn.
Với hàng loạt những lợi ích về kinh tế - xã hội và môi trường trên, Biogas hứa hẹn tiềm năng to lớn trong việc góp phần giải quyết vấn đề chất đốt sinh hoạt hiện nay.
|
|
|
Post by Oshin on Nov 9, 2003 12:07:53 GMT -5
Nhà máy ðiện từ rác-Một chiến lược năng lượng mới (Theo báo Người Lao Ðộng-Ghi chép của Thái Nguyễn Bạch Liên)
Kỹ thuật đốt rác phát điện từng có lịch sử nghiên cứu phát triển hơn 30 năm trở lại đây, nhiều nhà máy ở Đức (32% lượng rác được xủ lý bằng đrpđ ), Đan Mạch (70%), Bỉ (29%), Pháp (38%).. đã trở thành hình mẫu cho ngành công nghệ "năng lượng và bảo vệ môi trường" này. Ở châu Á, Singapore (100% lượng rác được xử lý bằng đốt rác phát điện) và Nhật Bản (72,8%) là hai nước đi đầu trong kỹ thuật đốt rác phát điện.
Quy trình công nghệ của nhà máy điện rác tương tự như nhà máy nhiệt điện, chỉ khác ở chỗ nhiên liệu không giống nhau và phải trang bị thêm hệ thống xử lý làm sạch khói, khí khá phức tạp.
Tính ưu việt của nhà máy điện rác so với các lò đốt rác thông thường chính là ở chỗ trong khi giảm trọng lượng và thể tích rác nhờ quá trình đốt, nó còn có tác dụng "tài nguyên hóa", biến rác trở thành nhiên liệu sản xuất năng lượng, "vô hại hóa" rác. Tro bụi từ lò thiêu được phân tuyển bằng từ tính, sau đó trở thành vật liệu phủ mặt đường hoặc lấp lấn biển.
|
|
|
Post by Oshin on Nov 9, 2003 12:09:56 GMT -5
3.3 Thủy ðiện (Hydro power, water power, hydroelectricity)
Năng lượng dòng nước chảy đã được sử dụng cách đây hàng ngàn năm bằng các "bánh xe nước". Ở một số nơi, người ta cũng đã lợi dụng sức nước để vận chuyển gỗ xuống hạ lưu. Ngày nay, người ta nhờ sức nước để chạy máy phát điện (Thế năng của nước ở một độ cao nhất định được giữ lại nhờ đập và chuyển thành động năng khi nước chảy qua rãnh tràn (spill way), làm quay tuabin, phát ra điện. Nước là nguồn tài nguyên phục hồi được và thủy điện là nguồn năng lượng tương đối sạch và rẻ.
Hiện nay, thủy điện chiếm 6-7% sản lượng điện trên thế giới. Các nước phát triển đã xây dựng đập thủy điện ở hầu hết các vị trí có thể. Thụy Sĩ, Nhật, Canada, Pháp...tiềm lực thủy năng đã cạn. Châu Phi và nam Mỹ có tiềm năng thủy điện lớn nhất nhưng mới chỉ phát triển khoảng 1%.
Thủy điện và môi trường
Tuy thủy điện là nguồn năng lượng tương đối sạch và rẻ nhưng việc đắp đập ngăn sông xây dựng hồ chứa có thể tác động tiêu cực đến môi trường.
Đập làm thay đổi dòng chảy tự nhiên của con sông, có thể gây ngập trên diện rộng, phá hủy nơi cư trú của động thực vật, ảnh hưởng đến vẻ đẹp cảnh quan xung quanh. Môi trường nước và đất dưới đập biến đổi theo hướng xấu đi, mặn hóa, chua hóa tăng. Dòng sau đập chỉ còn chảy từ từ, sông không còn lưu thông dễ dàng như trước : độ phì, độ bẩn, kim loại nặng và các chất độc tích tụ, hàm lượng oxy hòa tan giảm, đa dạng sinh học giảm.
Nếu vỡ đập thì dân cư và tài sản dưới hạ lưu sẽ rất nguy hiểm. Thêm vào đó, các bệnh có nguồn gốc từ nước như schistomiasis có thể lan truyền trong dân cư địa phương. Schitomiasis là một bệnh nhiệt đới, gây bởi trùng ký sinh hủy hoại gan, hệ tiết niệu, hệ thần kinh và phổi.
Xây dựng đập tốn kém ban đầu nhưng vận hành thì rẻ. Đập nước tạo thành các hồ chứa nhân tạo nhưng tuổi thọ của hồ có giới hạn, thường 50-200 năm, do với thời gian, bể chứa phủ đầy phù sa tích tụ cho đến khi nó không thể giữ đủ nước để phát điện. Đập giữ phù sa, do đó ngăn trở sự bồi đắp màu mỡ cho các vùng đất nông nghiệp dưới hạ lưu. Dần dần, năng suất nông nghiệp ở vùng cửa sông giảm. Vd như đập Aswan ở Ai Cập, sản lượng cá, tôm giảm, nước mặn từ Địa Trung Hải tràn vào vùng châu thổ sông Nile làm mặn hóa. Vì thế mà Ai Cập ngày nay dựa chủ yếu trên phân hóa học để duy trì độ màu mỡ cho vùng châu thổ sông Nile.
|
|
|
Post by Oshin on Nov 9, 2003 12:10:38 GMT -5
3.4 Ðịa nhiệt (Geothermal Energy)
(Tài liệu phần này em tổng hợp từ "Địa chất cơ sở" và "Environment" )
Địa nhiệt nói chung là nhiệt bên trong trái đất, có hai nguồn chính :
(1) Nguồn nhiệt khổng lồ từ nhân nóng chảy, đưa lên bề mặt qua sự phun trào núi lửa. Nguồn nhiệt này rất lớn nhưng con người không thể chế ngự được.
(2) Nhiệt sinh ra từ sự giải phóng năng lượng của quá trình phân hủy các nguyên tố phóng xạ nằm trong lớp vỏ trái đất. Chúng được đưa lên bề mặt thông qua các dòng nước ngầm, suối nước nóng, giếng tự phun...dưới dạng nước nóng hoặc hơi. Nguồn nhiệt từ các dòng nước phun đã được con người sử dụng cách đây hàng ngàn năm để nấu ăn, sưởi ấm nhà cửa, thậm chí chữa bệnh (do có chứa một số khoáng). Mãi đến khi khoa học kỹ thuật phát triển, nguồn địa nhiệt này mới được ứng dụng để sản xuất điện năng.
Đay là dạng tài nguyên hồi phục được nhưng chậm, do quá trình tự nhiên tái tạo chúng cần thời gian dài. Vì thế, nếu khai thác quá mức có thể dẫn đến không phục hồi được nữa.
Các dòng nhiệt phân bố không đều, những vùng dòng nhiệt cao thường trẻ về địa chất, đang có hoạt động kiến tạo và núi lửa. Người ta phải tìm những nơi có dòng nhiệt tập trung cao bất thường để khai thác có hiệu quả kinh tế. Bên trong những vùng như vậy, có hai khả năng sử dụng địa nhiệt.
*Khả năng thứ nhất : nguồn năng lượng là những hồ địa nhiệt (geothermal pool) tạo ra nước nóng và hơi nước dễ khai thác. Các hồ địa nhiệt giống như các bẫy dầu về một số tính chất, nhưng thay vì là hydrocacbon, ở đây là nước nóng. Các đá thấm chứa nước bị cô lập toàn bộ hay ít nhất một phần bởi các đá không thấm nằm gần bề mặt. nước trong tầng chứa được nung nóng bởi các đá macma bên dưới. Một phần nước nóng này có thể len lỏi lên bề mặt dưới dạng các suối nước nóng hoặc suối phun. Phần còn lại nằm trong các túi nước có thể được khoan và đưa lên mặt đất để tạo ra điện năng.
*Khả năng thứ hai (vẫn còn trong bước thử nghiệm) Địa nhiệt từ các đá khô, nóng ở dưới sâu . Người ta có thể bố trí khoan tới độ sâu nơi có các đá đủ độ nóng rồi tạo ra một khả năng thấm nhân tạo cho đá bằng cách bắn nước vào lỗ khoan dưới áp lực rất cao làm vỡ nứt đá. Sau đó dẫn nước qua lỗ khoan để đưa vào đới nứt nẻ vừa mới tạo thành làm cho nước được nung nóng. Một lỗ khoan khác khai thác đưa nước nóng lên dẫn về các máy phát điện. Trong hệ thống, nước sau khi sử dụng được đun nóng và cứ thế lại được tái sử dụng tạo điện năng.
Địa nhiệt và môi trường
Thành phần trung bình của sự phát xạ địa nhiệt gồm 95% hơi nước, 5% cacbonic, Hydrosulfur, Mêtan, vài loại khí hiếm, Hg, As... Sự hòa tan các nguyên tố khoáng trong nước địa nhiệt có thể tạo nên kết tủa trong hệ thống thiết bị, làm giảm hiệu suất sử dụng nhanh chóng và tăng chi phí. Bên cạnh đó, tiếng ồn phát sinh và sự sụt lún vùng đất xung quanh do khai thác địa nhiệt là 2 vấn đề đáng chú ý.
*** Cũng giống như năng lượng thủy triều, năng lượng gió, địa nhiệt nói chung còn ít phổ biến do tính phân tán của nó. Aixơlen (Iceland) nằm giữa Đại Tây Dương, trên ranh giới hai mảng lục địa, là một hòn đảo có hoạt động núi lửa mạnh và vô số suối nước nóng. Vì thế, địa nhiệt là nguồn năng lượng quan trọng ở đảo quốc này, 2/3 dân số Aixơlen sưởi ấm bằng năng lượng địa nhiệt. Những nước đang gia tăng việc sử dụng nguồn năng lượng này là Philipines, Nhật, Ý, Nicaragoa, Mexico và Mỹ (khoảng 25% sản lượng điện ở Nicaragoa và Philippines là từ địa nhiệt).
|
|
|
Post by Oshin on Nov 9, 2003 12:11:23 GMT -5
3.5 Năng lượng gió
Khoảng 1% năng lượng mặt trời chiếu xuống bề mặt trái đất được chuyển thành dạng năng lượng cơ học-sự chuyển đọng của các phàn tử khí. Gió không đều, mang tính phân tán, thay đổi chiều và cường độ ở những nơi khác nhau trên trái đất. Ở những nơi có gió thường xuyên như vùng quê nông thôn, hải đảo, bờ biển, hẻm núi và đồng cỏ...việc chế ngự dạng năng lượng này sẽ đem lại ích lợi đáng kể.
Gió là nguồn năng lượng sạch, không tạo ra chất thải, không sinh ra SO2, CO2 hay những NOx. Gió không cần "nguyên liệu", nó gần như vô tận, chỉ phải tốn kém cho việc đầu tư thiết bị ban đầu. Vì thế, các công nghệ tiến bộ mới cho thấy năng lượng gió sẽ có thể trở thành nguồn năng lượng quan trọng trong những thập kỷ tới, mặc dù hiện nay, gió chỉ có một vị trí nhỏ trong bức tranh năng lượng.
Chi phí sản xuất điện từ năng lượng gió ngày càng giảm nhờ các tuabin cải tiến. Sử dụng năng lượng gió không gây ra các vấn đề môi trường quan trọng. Đôi điều cần lưu ý đó là các cánh quạt gió thường có đường kính rất lớn (từ vài mét đến vài chục mét (!) để tạo nên lượng điện năng đáp ứng yêu cầu) và chim có thể chết khi bay đập vào nó. Những tính toán sau đây sẽ giải thích tại sao đường kính quạt gió lại lớn như vậy :
Gió làm quay cánh quạt tuabin. Động năng của gió chuyển thành năng lượng quay rôto. Năng lượng truyền vào tuabin sẽ tăng khi tốc độ gió tăng. Đường kính quạt càng lớn thì càng nhận được nhiều năng lượng gió. Nghiên cứu chi tiết cho thấy, năng lượng lớn nhất (tính bằng watts) có thể thu được :
P=0,5.(d bình phương).(v mũ 3) d : đường kính cánh quạt (m) v : tốc độ gió (m/s)
Nếu tốc độ gió là 8m/s (khá lớn) và đk cánh quạt 40m (khá lớn) thì năng lượng tuabin sinh ra là gần 410.000 w (410 kw) và chỉ 1/4 phần năng lượng đó chuyển thành điện năng. Một hộ dân trung bình tiêu thụ công suất điện 3 kw. Vậy một thiết bị như trên chỉ có thể phục vụ khoảng 30 hộ. Ở những vùng xa xôi thưa dân thì hệ thống này còn khả thi chứ ở những vùng đo thị thì nó không mang tính thực tế chút nào. Đó là chưa tính đến không phải nơi nào và vào lúc nào cũng có được vận tốc gió như vậy.
Cụm tuabin gió lớn nhất thế giới đặt tại Tehachapi, vùng núi phía nam Sierra Nevada, California. Vào thập kỷ 80, Mỹ dẫn đầu trong việc sản xuất điện năng từ gió nhưng hiện nay, châu Âu (Đức, Hà Lan, Đan Mạch) và châu Á đang vượt lên. Năm 1994, gần một nửa số tuabin mới của thế giơi được lắp đặt tại Đức. Ấn Độ đứng đầu châu Á trong việc cài đặt các tuabin gió cho các nông trại.
|
|
|
Post by Oshin on Nov 9, 2003 12:12:13 GMT -5
3.6 Năng lượng thủy triều (Tidal Energy)
Thủy triều sinh ra do sức hút của mặt trăng, mặt trời lên quả đất, trong đó ảnh hưởng của mặt trăng tới thủy triều lớn hơn.Có hai lần triều cao và thấp trong một ngày (do sự tự quay của trái đất quanh trục của nó).
Nước triều cường và triều kiệt xảy ra theo chu kỳ 14 ngày.
Thủy triều cực đại (triều cường-khi ảnh hưởng của lực hấp dẫn lớn nhất-lúc đó mặt trăng, mặt trời và trái đất giống như thẳng hàng) xảy ra ngay sau khi trăng tròn và trăng non, có sự chênh lệch lớn giữa độ cao nước dâng và nước hạ.
Thủy triều kiệt (khi ảnh hưởng của sức hút thấp nhất-khi đường thẳng nối trái đất và mặt trăng tạo thành góc 90 độ với đường thẳng nối trái đất và mặt trời).
Việc chế ngự nguồn năng lượng này đã được chú ý hàng thế kỷ nay. Vào thế kỷ 18, nhà máy năng lượng nước vận hành nhờ sự chuyển động lên xuống thủy triều được xây dựng ở New England.Bơm nước cống rãnh dùng năng lượng thủy triều ở Hamburg, Đức mãi đến năm 1880. Còn bơm nước sử dụng NLTT lắp đặt năm 1580 dưới cầu London đã hoạt động suốt 2,5 thế kỷ (?!). Những hệ thống này đã dần được thay thế bằng các động cơ tiện lợi và hiệu quả hơn.
Bình thường, sự chênh lệch mực nước giữa triều dâng và triều hạ khoảng 0,5m. Tuy nhiên, một số vùng bờ biển với vịnh hẹp có sự chênh lệch rất lớn giữa hai mực nước triều. Vd như, vịnh Fundy ở Nova Scota (Đông nam Canada), có mức triều lớn nhất thế giới, độ chênh lệch có thể lên đến 16m.
Bằng cách xây đập bắc ngang qua vịnh, ta có thể điều khiển được nguồn năng lượng này để tạo ra điện năng.
Một "tidal basin" (lòng chảo thủy triều) là một hồ chứa đầy và cạn khi thủy triều lên và xuống. Khi nước qua các cửa mở của đập, nó chảy trực tiếp vào các cánh tuabin nước và phát ra điện. Tại đỉnh điểm thủy triều, cửa đóng và nước được giữ lại trong basin. Thủy triều hạ dần, cửa mở ra và nước lại chảy qua các tuabin trở về đại dương, quay tuabin và phát điện.
Hiện nay, các trạm điện thủy triều đang hoạt động ở Pháp, Nga, Trung Quốc và Canada. Tuy nhiên, NLTT không phải là một nguồn năng lượng quan trọng trên toàn thế giới, bởi vì chỉ có một số ít các vị trí có mực nước triều dâng cao đủ để việc phát điện mang tính khả thi.
Nhà máy điện thủy triều đầu tiên được xây dựng ở Pháp nơi sông Rance đổ ra Đại Tây Dương trên vùng biển Brittany. Hoàn thành năm 1968, nó có công suất 240 MW. "Lòng chảo" (basin) của nó rộng 8,5 dặm vuông và có mực triều dâng cao nhất là 27,6 feet (8,28m).
Trạm thủy triều đầu tiên ở Bắc Mỹ đặt trên sông Annapolis, nơi đổ vào vịnh Fundy. Hoàn thành năm 1984, nó có công suất 20 MW.
Vấn đề đặt ra đối với NLTT bao gồm chi phí đầu tư xây dựng nhà máy điện khá cao và tác động của nó đến môi trường. Năng lượng thủy triều lớn nhất tập trung ở những vùng cửa sông, bờ biển, nơi các dòng sông gặp thủy triều đại dương. Đây lại là nơi có sự hòa trộn giữa nước ngọt và mặn, tạo nên môi trường thủy sinh có năng suất cao. Cá và vô số động vật thân mềm đến đây sinh sản. Vì thế, việc xây dựng đập sẽ ảnh hưởng lớn đến sinh thái khu vực.
|
|
|
Post by Oshin on Nov 9, 2003 12:13:19 GMT -5
3.7 Năng lượng từ gradient nhiệt ðại dương (Ocean Thermal Energy Conversion; Ocean Thermal Electric Converter : OTEC)
Khoảng 2/3 bề mặt trái đất được bao phủ bỏi lớp nước đại dưong sâu hàng kilomet. Điều này tạo nên một trữ lượng khổng lồ nguồn nhiệt năng. Do hấp thụ NLMT mà bề mặt đại dương ấm hơn dưới đáy sâu. Ở vịnh Mêxicô và ở Thái Bình Dương gần Hawaii, nhiệt độ giảm từ 25 độ C trên bề mặt xuống 5 độ C ở độ sâu 1000 feet (gần 300 m). Trong tương lai, người ta có thể tạo ra điện năng nhờ lợi dụng gradient nhiệt độ này. Một động cơ sẽ lấy nhiệt từ lớp trên đại dương, chuyển thành công có ích rồi bơm nó xuống lớp sâu dưới đáy.
Động cơ hoạt động giống như một tuabin hơi nước. Tuy nhiên do lấy ở 20 độ C và trả lại ở 10 độ C nên nước không thể được dùng vì nó không bốc hơi ở nhiệt độ này.
Yêu cầu về một chất lỏng bay hơi ở 20 độ C và tạo ra áp suất bay hơi đáng kể được đặt ra. Ammonia lỏng có khả năng này, tuy nhiên hiệu suất nhiệt cực đại của thiết bị cũng chỉ trong khoảng vài phần trăm bởi vì sự chênh lệch nhiệt độ nhỏ. Thiết bị OTEC dài khoảng 1000 feet và được neo trong đại dương. Nước ấm (bề mặt) chảy vào phần trên của hệ thống, sau đó đi qua bộ phận trao đổi nhiệt, truyền nhiệt cho nồi hơi (boiler), làm bay hơi Ammonia. Hơi sau đó ngưng tụ lại thành chất lỏng và trở lại boiler.
Các ưu điểm hấp dẫn của OTEC là :
(1) Nó không sinh ra ô nhiễm, không sinh ra CO2 (2)Nó sử dụng nguồn năng lượng gần như vô tận của mặt trời đã chuyển thành nhiệt năng trên bề mặt đại dương.
Dự án thí điểm gần đây nhất ở Hawaii. Ngoài việc phát ra năng lượng điện, nước sau khi sử dụng được dùng điều hòa không khí, hoặc đưa vào khu nuôi trồng thủy sản gần đó, cung cấp nguồn nước biển sạch, giàu dinh dưỡng cho tảo, cá, động vật giáp xác...
Mặc dù OTEC khả thi về mặt kỹ thuật nhưng ảnh hưởng tiềm tàng của việc đưa một lượng lớn nước lạnh lên bề mặt ở vùng nhiệt đới cần được xem xét kỹ trước khi tiến hành đại trà. Các tính chất của nước như : nồng độ khí hòa tan, độ đục, nồng độ chất dinh dưỡng, sự chênh lệch độ mặn (salinity gradients) thay đổi theo nhiệt độ, và những thay đổi này có lẽ sẽ ảnh hưởng sâu sắc đến sinh vật biển.
|
|