Bài giảng Năng lượng và Môi trường - ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên

Đăng ngày | Thể loại: | Lần tải: 0 | Lần xem: 0 | Page: 103 | FileSize: M | File type: PDF
of x

Bài giảng Năng lượng và Môi trường - ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên. Bài giảng Năng lượng và Môi trường cung cấp cho người học các kiến thức: Năng lượng mặt trời, thủy năng, năng lượng gió và ứng dụng, các nguồn năng lượng khác,...Mời các bạn cùng tham khảo!. Giống những giáo án bài giảng khác được thành viên chia sẽ hoặc do tìm kiếm lại và chia sẽ lại cho các bạn với mục đích tham khảo , chúng tôi không thu phí từ người dùng ,nếu phát hiện tài liệu phi phạm bản quyền hoặc vi phạm pháp luật xin thông báo cho website ,Ngoài thư viện tài liệu này, bạn có thể tải tiểu luận miễn phí phục vụ học tập Một ít tài liệu tải về thiếu font chữ không xem được, nguyên nhân máy tính bạn không hỗ trợ font củ, bạn download các font .vntime củ về cài sẽ xem được.

https://tailieumienphi.vn/doc/bai-giang-nang-luong-va-moi-truong-dh-su-pham-ky-thuat-hung-yen-x9qbuq.html

Nội dung


Bài giảng Năng lượng & Môi trường

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN

BÀI GIẢNG
NĂNG LƯỢNG & MÔI TRƯỜNG

HƯNG YÊN - 2012

Khoa Công nghệ Hóa học & Môi trường 1

Bài giảng Năng lượng & Môi trường

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
1.1. Khái niệm
Trong cách nói thông thường, năng lượng tái tạo được hiểu là những nguồn
năng lượng hay những phương pháp khai thác năng lượng mà nếu đo bằng các
chuẩn mực của con người thì là vô hạn. Vô hạn có hai nghĩa: Hoặc là năng lượng
tồn tại nhiều đến mức mà không thể trở thành cạn kiệt vì sự sử dụng của con người
(thí dụ như năng lượng Mặt Trời) hoặc là năng lượng tự tái tạo trong thời gian ngắn
và liên tục (thí dụ như năng lượng sinh khối) trong các quy trình còn diễn tiến trong
một thời gian dài trên Trái đất. Tóm lại, “NLTT là năng lượng thu được từ những
nguồn liên tục được xem là vô hạn”.
Theo ý nghĩa về vật lý, năng lượng không được tái tạo mà trước tiên là do
Mặt Trời mang lại và được biến đổi thành các dạng năng lượng hay các vật mang
năng lượng khác nhau. Tùy theo trường hợp mà năng lượng này được sử dụng ngay
tức khắc hay được tạm thời dự trữ.
Việc sử dụng khái niệm "tái tạo" theo cách nói thông thường là dùng để chỉ
đến các chu kỳ tái tạo mà đối với con người là ngắn đi rất nhiều (thí dụ như khí sinh
học so với năng lượng hóa thạch). Trong cảm giác về thời gian của con người thì
Mặt Trời sẽ còn là một nguồn cung cấp năng lượng trong một thời gian gần như là
vô tận. Mặt Trời cũng là nguồn cung cấp năng lượng liên tục cho nhiều quy trình
diễn tiến trong bầu sinh quyển Trái Đất. Những quy trình này có thể cung cấp năng
lượng cho con người và cũng mang lại những cái gọi là nguyên liệu tái tăng trưởng.
Luồng gió thổi, dòng nước chảy và nhiệt lượng của Mặt Trời đã được con người sử
dụng trong quá khứ.
Ngược lại với việc sử dụng các quy trình này là việc khai thác các nguồn
năng lượng như than đá hay dầu mỏ, những nguồn năng lượng mà ngày nay được
tiêu dùng nhanh hơn là được tạo ra rất nhiều. Theo ý nghĩa của định nghĩa tồn tại
"vô tận" thì phản ứng tổng hợp hạt nhân (phản ứng nhiệt hạch), khi có thể thực hiện
trên bình diện kỹ thuật, và phản ứng phân rã hạt nhân (phản ứng phân hạch) với các
lò phản ứng tái sinh (breeder reactor), khi năng lượng hao tốn lúc khai thác uranium
hay thorium có thể được giữ ở mức thấp, đều là những nguồn năng lượng tái tạo mặc
dù là thường thì chúng không được tính vào loại năng lượng này.
1.2. Tiềm năng, trữ lượng và môi trường
1.2.1. Các dạng năng lượng hóa thạch
Dầu mỏ.

Khoa Công nghệ Hóa học & Môi trường 2

Bài giảng Năng lượng & Môi trường

Dầu mỏ hay dầu thô là một chất lỏng sánh đặc màu nâu hoặc ngả lục. Dầu thô
tồn tại trong các lớp đất đá tại một số nơi trong vỏ Trái đất. Dầu mỏ là một hỗn hợp
hóa chất hữu cơ ở thể lỏng đậm đặc, phần lớn là những hợp chất của hydrocacbon
thuộc gốc alkan, thành phần rất đa dạng. Hiện nay dầu mỏ chủ yếu dùng để sản xuất
dầu hỏa, diezen và xăng nhiên liệu. Ngoài ra, dầu thô cũng là nguồn nguyên liệu chủ
yếu để sản xuất ra các sản phẩm của ngành hóa dầu như dung môi, phân bón hóa
học, nhựa, thuốc trừ sâu, nhựa đường... Khoảng 88% dầu thô dùng để sản xuất nhiên
liệu, 12% còn lại dùng cho hóa dầu. Do dầu thô là nguồn năng lượng không tái tạo
nên nhiều người lo ngại về khả năng cạn kiệt dầu trong một tương lai không xa.
Tùy theo nguồn tính toán, trữ lượng dầu mỏ thế giới nằm trong khoảng từ
1.148 tỉ thùng (barrel) (theo BP Statistical Review 2004 đến 1.260 tỉ thùng (theo
Oeldorado 2004 của ExxonMobil). Trữ lượng dầu mỏ tìm thấy và có khả năng khai
thác mang lại hiệu quả kinh tế với kỹ thuật hiện tại đã tăng lên trong những năm gần
đây và đạt mức cao nhất vào năm 2003. Người ta dự đoán rằng trữ lượng dầu mỏ sẽ
đủ dùng cho 50 năm nữa. Năm 2003 trữ lượng dầu mỏ nhiều nhất là ở Ả Rập Saudi
(262,7 tỉ thùng), Iran (130,7 tỉ thùng) và ở Iraq (115,0 tỉ thùng) kế đến là ở Các Tiểu
Vương quốc Ả Rập Thống nhất, Kuwait và Venezuela. Nước khai thác dầu nhiều
nhất thế giới trong năm 2003 là Ả Rập Saudi (496,8 triệu tấn), Nga (420 triệu tấn),
Mỹ (349,4 triệu tấn), Mexico (187,8 triệu tấn) và Iran (181,7 triệu tấn). Việt Nam
được xếp vào các nước xuất khẩu dầu mỏ từ năm 1991 khi sản lượng xuất được vài
ba triệu tấn. Đến nay, sản lượng dầu khí khai thác và xuất khẩu hàng năm đạt vào
khoảng 20 triệu tấn/năm.
Việc sử dụng dầu mỏ đã và đang có những tác động xấu đến môi trường: dầu
mỏ bị tràn ra biển gây ô nhiễm môi trường , ảnh hưởng đời sống sinh vật biển . Dầu
mỏ đem đốt cũng gây ra ô nhiễm vì sinh ra nhiều khí như SO2 , CO2 . Xe cộ , máy
móc ... chạy bằng xăng góp phần làm Trái Đất nóng lên .
Than đá.
Than đá là một loại nhiên liệu hóa thạch được hình thành ở các hệ sinh thái
đầm lầy nơi xác thực vật được nước và bùn lưu giữ không bị ôxi hóa và phân hủy bở
sinh vật (biodegradation). Thành phần chính của than đá là cacbon, ngoài ra còn có
các nguyên tố khác như lưu huỳnh. Than đá, là sản phẩm của quá trình biến chất, là
các lớp đá có màu đen hoặc đen nâu có thể đốt cháy được. Than đá là nguồn nhiên
liệu sản xuất điện năng lớn nhất thế giới, cũng như là nguồn thải khí carbon dioxide
lớn nhất, được xem là nguyên nhân hàng đầu gây nên hiện tượng nóng lên toàn cầu.
Than đá được khai thác từ các mỏ than lộ thiên hoặc dưới lòng đất (hầm lò).
Khoa Công nghệ Hóa học & Môi trường 3

Bài giảng Năng lượng & Môi trường

Than đá sử dụng nhiều trong sản xuất và đời sống. Trước đây, than dùng làm
nhiên liệu cho máy hơi nước , đầu máy xe lửa . Sau đó , than làm nhiên liệu cho nhà
máy nhiệt điện , ngành luyện kim . Gần đây than còn dùng cho ngành hóa học tạo ra
các sản phẩm như dược phẩm , chất dẻo , sợi nhân tạo . Than chì dùng làm điện cực
Than có tính chất hấp thụ các chất độc vì thế người ta gọi là than hấp thụ hoặc là
than hoạt tính có khả năng giữ trên bề mặt các chất khí , chất hơi , chất tan trong
dung dịch . Dùng nhiều trong việc máy lọc nước , làm trắng đường , mặt nạ phòng
độc ....
Trữ lượng than của cả thế giới vẫn còn cao so với các nguyên liệu năng lượng khác (
dầu mỏ , khí đốt ... ) . Được khai thác nhiều nhất ở Bắc bán cầu , trong đó 4/5 thuộc
các nước sau : Hoa Kì , Nga , Trung Quốc , Ấn Độ , Úc , Đức , Ba Lan , Canada ... ,
sản lượng than khai thác là 5 tỉ tấn/năm
Tại Việt Nam , có rất nhiều mỏ than tập trung nhiều nhất ở các tỉnh phía Bắc
nhất là tỉnh Quảng Ninh , mỗi năm khai thác khoảng 15 đến 20 triệu tấn. Than được
khai thác lộ thiên là chính còn lại là khai thác hầm lò
Cũng như dầu mỏ, việc sử dụng than đá đã và đang tạo ra nhiều tác động có
hại đến môi trường: việc khai thác than tạo ra khói bụi, nước thải xử lý chế biến than
làm ảnh hưởng môi trường nước. Việc sử dụng các công nghệ khí hóa than cũng như
sử dụng than làm nhiên liệu
trường không khí.

tạo ra nhiều khí CO, CO2, SO2,... ảnh hưởng đến môi

1.2.2. Các dạng năng lượng tái tạo.
Năng lượng tái tạo có tiềm năng thay thế các nguồn năng lượng hóa thạch và
năng lượng nguyên tử. Trên lý thuyết, chỉ với một hiệu suất chuyển đổi là 10% và
trên một diện tích 700 x 700 km ở sa mạc Sahara thì đã có thể đáp ứng được nhu cầu
năng lượng trên toàn thế giới bằng cách sử dụng năng lượng mặt trời.
Trong các mô hình tính toán trên lý thuyết người ta cũng đã cố gắng chứng
minh là với trình độ công nghệ ngày nay, mặc dầu là bị thất thoát công suất và nhu
cầu năng lượng ngày một tăng, vẫn có thể đáp ứng được toàn bộ nhu cầu về năng
lượng điện của châu Âu bằng các tuốc bin gió dọc theo bờ biển phía Tây châu Phi
hay là bằng các tuốc bin gió được lắp đặt ngoài biển (off-shore). Sử dụng một cách
triệt để các thiết bị cung cấp nhiệt từ năng lượng mặt trời cũng có thể đáp ứng nhu
cầu nước nóng.
Với điều kiện địa lý và khí hậu thuận lợi, Việt Nam là nước có nguồn NLTT
khá lớn và đa dạng, phân luồng trên nhiều vùng sinh thái khác nhau, có thể khai thác
Khoa Công nghệ Hóa học & Môi trường 4

Bài giảng Năng lượng & Môi trường

để đáp ứng một phần nhu cầu năng lượng, điện năng tại chỗ cho miền núi, hải đảo,
nông thôn, thành thị cũng như nối lưới điện quốc gia.
Việt Nam có thể phát triển mạnh nguồn NLTT, đó là thủy điện nhỏ, gió, mặt
trời và sinh khối. Trong đó, thủy điện nhỏ có sức cạnh tranh so với các nguồn năng
lượng khác, ước tính Việt Nam có khoảng 480 trạm thủy điện nhỏ với tổng công
suất lắp đặt là 300MW, phục vụ hơn 1 triệu người tại 20 tỉnh.
Các đề tài nghiên cứu đang được tiến hành cho thấy Việt Nam có thể phát
triển mạnh nguồn năng lượng tái tạo, đó là thuỷ điện nhỏ, gió, mặt trời và sinh khối
(biomass). Từ lâu, thuỷ điện nhỏ đã được sử dụng ở Việt Nam nhằm giải quyết nhu
cầu năng lượng ở quy mô gia đình và cộng đồng nhỏ, chủ yếu là vùng trung du miền
núi. Thuỷ điện nhỏ có sức cạnh tranh so với các nguồn năng lượng khác do điện từ
đó có giá thành cạnh tranh, trung bình khoảng 4 cent (600 đồng)/KWh. Ước tính
Việt Nam có khoảng 480 trạm thuỷ điện nhỏ với tổng công suất lắp đặt là 300MW,
phục vụ hơn 1 triệu người tại 20 tỉnh. Trong số 113 trạm thuỷ điện nhỏ, công suất từ
100KW-10MW, chỉ còn 44 trạm đang hoạt động. Con số 300MW quả là quá nhỏ bé
so với tiềm năng của thuỷ điện nhỏ ở Việt Nam là 2.000MW, tương đương với công
suất của nhà máy thuỷ điện Hoà Bình.
Còn về điện mặt trời, Việt Nam đã phát triển nguồn năng lượng này từ những
năm 1960 song cho tới nay vẫn chưa được ứng dụng rộng rãi. Theo ý kiến của nhiều
chuyên gia, nên phát động phong trào sử dụng loại hình năng lượng này ở thành phố
nhằm tiết kiệm điện. Bức xạ nắng mặt trời sau khi đi qua tấm kính có thể đun nóng
nước tới 80oC và nước được nối qua bình nóng lạnh để tắm rửa hoặc đun nấu. Với
một bể 500 lít nước nóng/ngày, một hộ gia đình cần đầu tư 3 triệu đồng để mua thiết
bị và 3 năm sẽ thu hồi được vốn.
Một loại NLTT nữa là gió. Mặc dù Việt Nam không có nhiều tiềm năng gió
như các nước châu Âu, song so với khu vực Đông Nam Á thì lại có tiềm năng lớn.
Tuy nhiên tốc độ gió ở Việt Nam không cao, phân bố mật độ năng lượng vào
khoảng 800 -1.400 kWh/m2/năm tại các hải đảo, 500-1.000 kWh/m2/năm tại vùng
duyên hải và Tây Nguyên, các khu vực khác dưới 500kWh/m2/năm.
Ngoài phong điện, tiềm năng sinh khối trong phát triển năng lượng bền vững
ở Việt Nam cũng khá lớn. Nguồn sinh khối chủ yếu ở Việt Nam là trấu, bã mía, sắn,
ngô, quả có dầu, gỗ, phân động vật, rác sinh học đô thị và phụ phẩm nông nghiệp.
Trong đó, tiềm năng sinh khối từ mía, bã mía là 200-250MW, trong khi trấu có tiềm
năng tối đa là 100MW. Hiện cả nước có khoảng 43 nhà máy mía đường, trong đó

Khoa Công nghệ Hóa học & Môi trường 5

1119811

Tài liệu liên quan


Xem thêm