Ứng dụng năng lượng tái tạo cho cuộc sống .

Năng lượng tái tạo được định nghĩa là nguồn năng lượng thu được từ nguồn liên tục được xem là vô hạn. Những nguồn năng lượng này có thể được tái tạo trong tự nhiên hoặc được làm đầy lại với tốc độ bằng với tốc độ mà chúng được sử dụng.

Nguồn gốc năng lượng tái tạo : 

Hầu hết các dạng năng lượng tái tạo đều có nguồn gốc từ năng lượng mặt trời ( bao gồm cả gió ) . Quá trình bức xạ mặt trời đến bề mặt trái đất được phân bố như sau :

Nếu nguồn bức xạ là 100% thì 30% bị phản hồi vào không gian trước khi đến Trái Đất , 19% bị khí quyển hấp thụ ,47% được bề mặt Trái Đất hấp thụ .4% tới bề mặt trái đất lại bị phản hồi vào không gian . Như vậy nhiệt cung cấp chủ yếu do không  khí ở tầng đối lưu là nhiệt của bề mặt Trái Đất được Mặt Trời đốt nóng

Năng lượng Mặt Trời sử dụng trực tiếp :

Bức xạ Mặt Trời có thể chuyển thành năng lượng có ích bằng nhiều công nghệ khác nhau . Các thiết bị thu năng lượng Mặt Trời có thể cung cấp nước nóng hoặc sưởi ấm không khí trong nhà . Các toà nhà có thể thiết kế với những tính năng " Hấp thụ Mặt Trời " ( passive solar) để nâng cao đóng góp  của năng lượng Mặt Trời phục vụ cho sưởi ấm và các thiết bị thắp sáng.

Năng lượng Mặt Trời cũng có thể tập trung bằng các loại gương để cung cấp nhiệt với nhiệt độ cao cho máy phát điện . Ví dụ : trạm phát " điện - nhiệt mặt trời " ( solar thermal-electric ) được khai thác thương mại tại Úc.

Nhà máy nhiệt điện mặt trời của Úc

Bức xạ Mặt Trời cũng có thể được biến đổi trược tiếp thành điện năng bằng cách sử dụng các modul pin Mặt Trời  (Photovoltaic-PV ) .Những modul này thường được đặt trên mái nhà hoặc những mặt ngoài của toà nhà .Điện năng từ pin Mặt Trời hiện tại có giá thành cao nhưng đang giảm xuống và phát triển rất nhanh trong lĩnh vực công nghiệp cũng như dân dụng .

Năng lượng Mặt Trời sử dụng gián tiếp : 

Bức xạ Mặt Trời có thể được chuyển thành các dạng năng lượng khác như : 

• Thuỷ điện : Phần lớn bức xạ chiếu đến trái đất được hấp thụ bởi biển , chúng ấm lên và cung cấp thêm hơi nước vào khí quyển.Hơi nước ngưng tụ, khi mưa sẽ cung cấp nước cho các dòng sông nơi mà chúng ta có thể đặt các đập ngan nước và tuabin để lấy năng lượng từ dòng chảy . Đây được gọi là Thuỷ điện (Hydropower ), đã được phát triển một cách ổn định trong suốt thế kỷ 20 và hiện tại cung cấp khoảng 1/6 điện năng của Thế giới .
• Năng lượng biển : biển và đại dương là ắc quy khổng lồ tích nhiệt của năng lượng Mặt Trời . Ánh Mặt Trời chiếu thẳng góc hơn ở các vùng nhiệt đới và chếch hơn ở các vùng ôn đới đãn đến nhiệt độ của vùng nhiệt đới cao hơn ở các miền địa cực. Kết quả là có một lượng nhiệt năng to lớn hướng về các cực được mang bởi các dòng hải lưu và khí quyển.
• Năng lượng sóng (wave energy ) : Những nơi trên biển có gió thổi liên tục , chúng tạo ra sóng và nhiều phương pháp có thể được sử dụng để khai thác năng lượng này.
• Năng lượng sinh khối (Bioenergy ): là một dạng biểu hiện gián tiếp khác của năng lượng Mặt Trời thông qua quá trình quang hợp của cây cối .Suốt quá trình quang hợp, bức xạ Mặt Trời chuyển nước và khí cacbon dioxide thành các hydrocacbon tạo thành nền tảng của những phân tử phức tạp hơn. Sinh khối trong dạng gỗ hoặc những nhiên liệu sinh khối ( biofluel ) khác như các loại dầu cọ , dầu dừa ....mà một nguồn năng lượng chính của thế giới đặc biệt ở những nước đang phát triển . Những nhiên liệu lỏng và khí đã thu được từ nguồn sinh học đóng góp quan trong vào nguồn cung cấp năng lượng của một số nước . Nhiên liệu sinh học cũng có thể được thu từ các loại rác , nhiều trong số chúng là nguồn gốc sinh vật .

Tầm quan trọng của năng lượng tái tạo : 

Đối với các tài nguyên thiên nhiên (than đá ,than bùn, dầu hoả và khí thiên nhiên ) theo ước tính thì khoảng độ 80 năm nữa các nguồn năng lượng trên sẽ bị cạn kiệt vì con người đang tận dụng tối đa với mức độ cấp số nhân nhanh hơn mức tái tạo của thiên nhiên .Do đó , ngay từ bây giờ nếu không chuẩn bị để nghiên cứu hay truy tìm những nguồn tài nguyên về năng lượng mới , thế giới sẽ đi dần đến sự huỷ diệt.

Thuỷ điện đã xuất hiện từ hơn 70 năm trước đây và đã là nguồn hy vọng cho nhân loại trong một thời gian dài . Từ ban đầu và căn cứ theo hướng suy nghĩ của những nhà khoa học thời bấy giờ thì thuỷ điện là một nguồn điện năng sạch và an toàn vì không tạo ra ô nhiễm môi trường . Do đó các đập thuỷ điện được tiếp nối xây dựng ồ ạt từ các quốc gia tân tiến cho đến các nước kém hoặc đang phát triển .Trong khoảng 20 năm trở lại đây , các nhà khoa học trên thế giới đã đánh giá lại tác động của thảm nạn môi trường do thuỷ điện gây ra đó là :

Đập Tam Hiệp - Trung Quốc ngập trong rác thải

Với các nước đang phát triển ở Châu Á như Trung Quốc,Lào,Thái Lan,Việt Nam,Campuchia... việc thiết lập các đập thuỷ điện mới để giải quyết nhu cầu điện năng cho quốc gia trong hiện tại là một việc làm thiếu tầm nhìn nghiêm trọng cho tương lai.Chúng ta không rút được kinh nghiệm của các quốc gia phương Tây đang trên đà phá vỡ các đập đã xây dựng nhằm tái tạo hệ sinh thái của vùng.Đồng thời cũng không học hỏi kinh nghiệm về tác hại môi trường vì không nghiên cứu tác động môi trường trong kế hoạch thiết lập đập.

Đập thuỷ điện lớn nhất thế giới Tam Hiệp-Trung Quốc

Đối với nguồn năng lượng nguyên tử , mức an toàn trong vận hành vẫn là thách thức lớn đòi hỏi kỹ thuật cao và tác hại lớn đến con người và môi trường trong trường hợp tai nạn xảy ra .

Thảm hoạ nhà máy điện hạt nhân Fukushima

Vai trò của năng lượng tái tạo :

Tất cả những nguồn năng lượng đều cần thiết nhưng chỉ có năng lượng tái tạo mới đủ điều kiện giúp nhân loại giải quyết lâu bền những vấn đề trọng yếu với các tiêu chí về môi trường , kinh tế và xã hội như sau :