Ưu nhược điểm của 7 năng lượng tái tạo bạn cần biết

Năng lượng tái tạo là nguồn năng lượng tự nhiên liên tục được bổ sung, tái sử dụng vô hạn, là nguồn năng lượng rất lớn nhiều đến mức không thể cạn kiệt. Cùng HALED STORE tìm hiểu về ưu nhược điểm của năng lượng tái tạo và thực trạng năng lượng tái tạo tại Việt Nam hiện nay. 

1. Năng lượng tái tạo là gì?

1.1 Khái niệm

Ưu nhược điểm của năng lượng tái tạo là gì? 

• Năng lượng tái tạo là thuật ngữ để chỉ các loại năng lượng từ những nguồn liên tục, vô hạn theo chuẩn mực của con người.
• Là những năng lượng sạch và là tương lai của ngành năng lượng toàn cầu.

1.2 Tầm quan trọng của năng lượng tái tạo

• Hiện chúng ta đang đối mặt với những đợt nắng nóng chưa từng có, không khí ô nhiễm và các vấn đề sức khỏe do nhiên liệu hóa thạch gây ra. 
• Nhiên liệu hóa thạch sắp cạn kiệt nếu chúng ta tiếp tục đốt chúng một cách không kiểm soát.
• Do đó, năng lượng tái tạo thay thế cho nhiên liệu hóa thạch là giải pháp tốt nhất để ngăn chặn tình hình. 

2. Ưu nhược điểm của năng lượng tái tạo

2.1 Năng lượng mặt trời

Khái niệm

Năng lượng mặt trời trong sản xuất nhiệt 

• Năng lượng mặt trời chỉ các dòng bức xạ ánh sáng và nhiệt từ mặt trời, được con người tận dụng để tạo ra những nguồn năng lượng phục vụ cho cuộc sống.

Ưu điểm của năng lượng mặt trời

• Khả năng tái tạo: theo tính toán của NASA, mặt trời còn có thể cung cấp năng lượng cho chúng ta trong khoảng 6,5 tỷ năm nữa.
• Sự phong phú, dồi dào: mỗi ngày bề mặt trái đất được hưởng 120.000 terawatts (TW) của ánh sáng mặt trời, cao gấp 20.000 lần so với nhu cầu của con người. 
• Nguồn cung bền vững và vô tận: năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng vô hạn, dư thừa để đáp ứng nhu cầu về năng lượng của nhân loại. 
• Tính khả dụng: năng lượng mặt trời có thể được tiếp nhận và sử dụng ở mọi nơi trên thế giới không chỉ ở vùng xích đạo mà ở tất cả các kinh độ và vĩ độ. 
• Sạch về sinh thái: việc sản xuất, vận chuyển, lắp đặt và vận hành các nhà máy điện mặt trời không phát thải các loại khí độc hại vào khí quyển.
• Không gây tiếng ồn: việc sản xuất năng lượng mặt trời không sử dụng các loại động cơ như trong máy phát điện, vì vậy việc tạo ra điện không gây tiếng ồn.
• Hiệu quả cao, chi phí hoạt động thấp: sử dụng pin mặt trời tiết kiệm điện đáng kể so với việc sử dụng các loại nhiên liệu khác. 

Pin mặt trời tiết kiệm điện tối ưu 

Nhược điểm của năng lượng mặt trời

• Chi phí đầu tư cao: việc lưu trữ năng lượng mặt trời tại các hộ gia đình đòi hỏi khoản chi phí đáng kể ở giai đoạn ban đầu.
• Không ổn định: trong những ngày nhiều mây và mưa thì không có ánh sáng mặt trời, vì thế năng lượng mặt trời không thể là nguồn điện chính và duy nhất. 
• Chi phí lưu trữ năng lượng cao: giá của ắc quy tích trữ điện mặt trời để lấy điện sử dụng vào ban đêm hay khi trời không có nắng hiện nay vẫn còn khá cao. 

Ứng dụng năng lượng mặt trời trong đời sống 

• Nhiệt mặt trời: Chuyển đổi bức xạ của ánh sáng mặt trời thành nhiệt năng. Sử dụng trong hệ thống sưởi ấm, làm mát, thông gió, làm nóng nước, đun nước để tạo hơi quay tubin điện, nấu ăn từ nhiệt mặt trời, xử lý nước bằng năng lượng mặt trời,... 

Một số thiết bị dân dụng sử dụng năng lượng mặt trời 

• Điện mặt trời: chuyển đổi bức xạ của ánh sáng mặt trời thành điện năng phục vụ cho sinh hoạt, sản xuất. Điện được phát dựa trên động cơ nhiệt và pin quang điện. 

2.2 Năng lượng gió

Khái niệm

Năng lượng gió từ tuabin 

• Năng lượng gió là động năng của không khí di chuyển trong bầu khí quyển Trái Đất. 
• Là một hình thức gián tiếp của năng lượng mặt trời.

Ưu điểm của năng lượng gió 

• Năng lượng xanh: năng lượng gió không gây ô nhiễm môi trường. Việc sản xuất điện từ năng lượng gió không gây ra sự phát thải nào của khí hậu.
• Tiềm năng lớn: khai thác năng lượng gió có thể được thực hiện ở hầu hết mọi nơi trên trái đất. Tiềm năng của chúng trên toàn thế giới là hơn 400 TW (terawatt).
• Khả năng tái tạo: gió bắt nguồn từ các quá trình tổng hợp hạt nhân diễn ra trên mặt trời. Khi nào mặt trời còn chiếu sáng sẽ vẫn còn năng lượng gió trên trái đất.
• Tận dụng không gian hiệu quả: các tua-bin gió có thể được đặt gần nhau, tiết kiệm không gian lắp đặt mà không ảnh hưởng đến hiệu quả hoạt động. 

Các tuabin gió được đặt gần nhau 

• Chi phí đang giảm: chi phí cho năng lượng gió đã giảm hơn 80% kể từ năm 1980 nhờ những tiến bộ công nghệ và nhu cầu gia tăng, giá cả dự kiến ​​sẽ tiếp tục giảm trong tương lai gần.
• Chi phí hoạt động thấp: chi phí để vận hành nguồn năng lượng này thấp.

Nhược điểm 

• Không thể đoán trước: gió là không thể dự đoán và hiện nay chưa có giải pháp lưu trữ năng lượng gió 
• Tiếng ồn: tuabin gió gây ra nhiều tiếng ồn. Hiện nay, các thiết kế mới được ra đời để cải tiến và tạo ra ít tiếng ồn hơn.
• Mỹ quan: Tuabin gió hoạt động để lại vết nhỏ (do lắp đặt) trên mặt đất. 
• Mối đe dọa đối với động vật hoang dã: Các sinh vật bay có thể bị thương từ cánh tuabin gió đang quay.

Ứng dụng 

• Năng lượng gió được dùng để di chuyển thuyền buồm hay khinh khí cầu.
• Năng lượng gió còn được sử dụng để tạo công cơ học nhờ vào các cối xay gió.
• Dùng để sản xuất điện cho các thiết bị điện và máy phát điện.

Máy phát điện bằng năng lượng gió 

2.3 Năng lượng sinh khối

Khái niệm

• Năng lượng sinh khối là năng lượng chuyển hóa từ các vật liệu và phế phẩm sinh học để sử dụng như là một dạng năng lượng để tạo ra nhiệt, tạo ra năng lượng và vận chuyển. 
• Sinh khối là những vật chất tái tạo bao gồm: chất xơ gỗ, chất thải gia súc, chất thải nông nghiệp, cây cối, và thành phần giấy của các chất thải rắn đô thị.

Một số vật chất tái tạo sinh khối 

Ưu điểm 

• Bảo vệ môi trường: dùng năng lượng sinh khối làm giảm sử dụng nhiên liệu hóa thạch (nguồn nhiên liệu đắt đỏ và đang dần cạn kiệt). 
• Tăng cường an ninh năng lượng quốc gia: giảm thiểu sự phụ thuộc nguyên liệu từ các nước khác.
• Giảm hiệu ứng nhà kính: vấn đề ô nhiễm môi trường và xử lý chất thải được giải quyết hiệu quả hơn.
• Tăng thu nhập cho người dân: tận dụng hết được những nguồn tài nguyên có sẵn của nông nghiệp giúp giảm chi phí cho con người. 
• Nhiên liệu sạch: năng lượng sinh khối tạo ra các nhiên liệu sạch, thay thế cho các nhiên liệu hóa thạch.

Nhược điểm 

• Chi phí cao: chi phí đầu tư và chi phí sản xuất để tái tạo sinh khối cao, dẫn đến giá thành cao.
• Năng suất thấp: năng suất hoạt động khi sử dụng năng lượng sinh khối thấp hơn một số năng lượng khác. 
• Phạm vi hạn chế: vì chi phí cao nên năng lượng sinh khối chỉ phù hợp với các nước phát triển, đời sống người dân ở mức cao.

Ứng dụng 

• Sản xuất nhiệt truyền thống: việc đốt sinh khối khô để tạo ra nhiệt được dùng để sưởi ấm, nấu ăn, tạo hơi nước… Thành phần năng lượng ở sinh khối khô từ 7.000 Btu/lb (ở rơm) đến 8.500 Btu/lb (ở gỗ).

Lò sưởi dùng củi để tạo nhiệt sưởi ấm 

• Tạo ra nhiên liệu sinh khối: cung cấp nhiên liệu cho xe hơi, máy cơ khí. Ba dạng nhiên liệu phổ biến thường được dùng đến là: methanol, ethanol, và biodiesel. 
• Dùng để sản xuất điện: phương pháp chuyển đổi sinh khối có thể kể đến là đốt trực tiếp, nhiệt phân, đốt kết hợp co-firing, khí hóa, tiêu yếm khí, sản xuất điện từ khí thải bãi chôn lấp rác. 

2.4 Năng lượng Hydro

Khái niệm

Sản xuất năng lượng hydro tự nhiên 

• Năng lượng hydro hay hydrogen là năng lượng nhiên liệu không phát thải, được tạo ra bằng cách đốt cháy ngọn lửa khí hydro tinh khiết trong không khí. 
• Năng lượng này được tạo thành nhờ H2 phản ứng với O2 tạo ra H2O và năng lượng theo công thức như sau: 2H2 + O2 -> 2H2O + Năng lượng. 

Ưu điểm 

• Tỷ lệ tái tạo cao: do H2 và O2 trong không khí là vô tận, có sẵn trong bầu khí quyển. 
• Không gây ô nhiễm không khí: khí hydro là chất thông dụng nhất trong vũ trụ, và khi cháy rất sạch. Phản ứng cháy của hydro chỉ tạo ra nước, không tạo ra các chất thải ra môi trường. 
• Năng lượng sản xuất ra lớn, hiệu suất sử dụng cao. 

Nhược điểm

• Khó lưu trữ: Hydro sử dụng hiện nay yêu cầu độ tinh khiết lên đến 9,999% nên các yêu cầu về bảo quản cao, khó lưu trữ.
• Có hiệu quả nhiệt động lực học không cao
• Việc sản xuất hydro hiện nay vẫn cần sử dụng nhiều nhiên liệu hóa thạch. 

Ứng dụng 

• Sản xuất nhiên liệu: cung cấp nhiên liệu cho các phương tiện sử dụng nhiên liệu lỏng như: tên lửa, ô tô, thuyền và máy bay… 

Năng lượng hydro làm nhiên liệu cho phương tiện 

• Sản xuất điện năng (Pin nhiên liệu Hydro): pin nhiên liệu được ứng dụng rộng rãi, thay thế cho các loại pin thông dụng hiện nay.
• Sản xuất phân bón: sản xuất NH3 làm nguyên liệu cho phân bón. 

2.5 Năng lượng địa nhiệt

Khái niệm

Khai thác năng lượng địa nhiệt tại Bắc Cực

• Năng lượng địa nhiệt là năng lượng được tách ra từ nhiệt trong tâm Trái Đất. 
• Là nhiệt lượng dưới lòng đất còn sót lại từ nhiều tảng đá nóng chảy hình thành trên Trái Đất từ hàng tỷ năm trước. 

Ưu điểm 

• Sử dụng trực tiếp: Các hệ thống ống nước nóng vào tòa nhà từ bề mặt của trái đất, và có sẵn để sử dụng ngay lập tức.
• Không tạo ra khí thải: địa nhiệt tương đối sạch, chỉ tạo ra hơi nước. 
• Khả năng tái tạo: năng lượng lấy từ nhiệt của Trái Đất nên là nguồn vô tận.
• Tính chủ động: Hệ thống khai thác địa nhiệt không bị phụ thuộc vào sự thay đổi của thời tiết khí hậu. 

Nhược điểm của năng lượng địa nhiệt

• Gây tiếng ồn: hoạt động bơm nước dễ gây ra các chấn động nhỏ trên bề mặt Trái Đất, tạo ra tiếng ồn.
• Gây nguy hiểm cho tự nhiên: khai thác địa nhiệt dễ xảy ra hiện tượng sụt lún, tạo ra vết nứt ngầm, làm hư hỏng đường ống, phố xá hay hệ thống thoát nước tự nhiên. 
• Gây ô nhiễm nhà kính: việc khai thác và sử dụng thải ra lượng nhỏ khí nhà kính như H2S và CO2 gây ô nhiễm không khí và nguồn nước.  

Ứng dụng 

• Sản xuất điện năng: khoan các giếng xuống các bể địa nhiệt để hút hơi nước hoặc nước nóng cho việc vận hành tuabin trên mặt đất để tạo ra điện sử dụng công nghiệp.
• Sử dụng trực tiếp: nguồn nước nóng gần bề mặt Trái Đất có thể được sử dụng trực tiếp như nhiệt lượng cho hệ thống sưởi, nhà kính, sấy thóc, làm ấm nước ở các trại nuôi cá, hoặc một số các ứng dụng trong công nghiệp như tiệt trùng sữa.

Suối nước nóng tự nhiên 

• Bơm địa nhiệt: được sử dụng rộng rãi trong các hộ gia đình. Ứng dụng trong việc điều hòa nhiệt độ và cung cấp nước nóng.

2.6 Thủy điện

Khái niệm

• Năng lượng thủy điện là một dạng năng lượng khai thác sức mạnh của nước trong chuyển động, chẳng hạn như nước chảy qua thác, để tạo ra điện.

Nhà máy thủy điện 

Ưu điểm 

• Có thể tái sử dụng: thủy điện là nguồn tài nguyên đến từ nước mưa, lượng mưa trên Trái Đất vô cùng lớn. 
• Giảm ô nhiễm môi trường: thủy điện tạo ra năng lượng mà không cần đốt cháy. 
• Chi phí vận hành thấp: chi phí vận hành thấp hơn so với chi phí lắp đặt đập thủy điện
• Tính linh động cao: nguồn thủy điện có thể đáp ứng nhu cầu sử dụng trong cả những thời gian cao điểm bằng cách sử dụng linh hoạt nguồn nước trong các hồ chứa. 
• Hiệu quả cao: thủy điện là một trong những nguồn năng lượng hiệu quả nhất trên thế giới với hiệu quả chuyển đổi nước thành điện lên đến 90%. 

Nhược điểm 

• Chi phí đầu tư cao: chi phí ban đầu để xây dựng hệ thống thủy điện cao.
• Phụ thuộc vào thủy văn: lượng mưa trên Trái Đất phụ thuộc vào thời tiết và khí hậu nên không thể kiểm soát được.
• Thay đổi môi trường của sinh vật biển: gây ngập lụt đất và làm thay đổi môi trường của động thực vật, nhấn chìm rừng đầu nguồn.
• Làm cạn kiệt dòng chảy: ảnh hưởng đến đời sống sản xuất và sinh hoạt do nước biển dâng cao.

Ứng dụng 

• Trữ nước: các hồ thủy điện được dùng để trữ nước cho việc sản xuất điện.

Hồ thủy điện trữ nước 

• Cung cấp nước ngọt tiêu dùng: cung cấp nước cho các hoạt động công nghiệp, hỗ trợ công tác tưới tiêu, góp phần kiểm soát lũ lụt, và khai triển một số các hoạt động du lịch, giải trí. 

2.7 Năng lượng thủy triều

Khái niệm

Năng lượng thủy triều dưới biển 

• Năng lượng thủy triều là một dạng của thủy năng có thể chuyển đổi năng lượng thu được từ thuỷ triều thành các dạng năng lượng hữu ích khác, chủ yếu là điện.

Ưu điểm 

• Thân thiện với môi trường: không tạo ra hóa chất hoặc các sản phẩm phụ độc hại, không gây quá nhiều nguy hiểm đối với các loài sinh vật sống dưới đại dương. 
• Có thể dự đoán cao: trong bất kì hoàn cảnh thời tiết như nào vẫn vận hành được, mật độ năng lượng cao. 
• Chi phí vận hành và bảo trì thấp: vì là nguồn năng lượng hoàn toàn tự nhiên nên không cần quá nhiều chi phí đầu tư cho vận hành. 
• Nguồn năng lượng vô tận: thủy triều là hoạt động tự nhiên của Trái Đất, tạo ra năng lượng mà hoàn toàn không cần nguyên liệu thô. Tạo ra năng lượng kinh tế vô tận và tái tạo. 

Nhược điểm 

• Chi phí xây dựng cao: việc lắp đặt tuabin để khai thác năng lượng thủy triều rất phức tạp 
• Hạn chế về địa điểm xây dựng: kích thước hệ thống thủy triều lớn thường phải đặt chìm dưới nước sâu nên khá khó để đặt vị trí.  
• Phụ thuộc vào cường độ sóng biển: phụ thuộc vào sự lên xuống của thủy triều, ảnh hưởng những tác động từ thiên nhiên rất nhiều.

Ứng dụng 

• Sản xuất điện: cung cấp nguồn điện cho các thị trấn nhỏ hoặc các cơ sở công nghiệp. Điện này có thể được sử dụng để chiếu sáng, sưởi ấm hoặc kích hoạt các cơ chế khác nhau. 

3. Thực trạng năng lượng tái tạo ở Việt Nam hiện nay

• Năng lượng tái tạo là nguồn năng lượng sạch giảm thiểu hiệu ứng nhà kính, không gây ô nhiễm trong quá trình chuyển đổi.
• Do đó, Bộ Công thương xét đến 2030 đặt mục tiêu và định hướng phát triển năng lượng tái tạo.
• Việt Nam đã thực hiện nhiều dự án năng lượng mặt trời tập trung ở các tỉnh phía Trung và phía Nam mang lại cho chính phủ và cộng đồng nhiều lợi ích.
• Việt Nam sở hữu đường bờ biển dài 3.200km và có tốc độ gió ở Biển Đông hàng năm là 6m/s, phát triển năng lượng gió ở Việt Nam có nhiều triển vọng lớn. 
• Song phát triển điện gió đang có những bước tiến khá chậm và nguyên nhân do có quá nhiều rào cản, khó khăn về pháp lý, kỹ thuật, kinh phí và nhân lực.

Trên đây là ưu nhược điểm của năng lượng tái tạo cũng như ứng dụng của năng lượng tái tạo trong đời sống con người hiện nay. Mặc dù năng lượng tái tạo còn là một khái niệm mới nhưng lại là nguồn năng lượng hứa hẹn trong tương lai, nâng cao đời sống con người.