Các nguồn năng lượng sạch trong tương lai tương lai

Nguồn năng lượng sạch dùng cho tương lai

 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.

Dưới đây là những công nghệ sáng tạo mới được kỳ vọng sẽ tạo ra nguồn năng lượng dồi dào trong tương lai.

Báo cáo mới nhất của Ủy ban Liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC) trong tháng 11 đã cung cấp một bức tranh toàn cảnh về nguồn năng lượng trên Trái Đất. 

Tiếc rằng, đó không phải là bức tranh màu hồng. Cộng đồng các nhà khoa học toàn cầu đã tố cáo chính phủ các nước đã không thực sự nỗ lực trong việc thực hiện cam kết cắt giảm 40 - 70% lượng khí thải toàn cầu gây ra hiệu ứng nhà kính. Điều đó gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới môi trường hiện nay.

Nhiều học viên, các phòng nghiên cứu và phát triển thí nghiệm trên khắp thế giới cùng các công ty trong danh sách Fortune 500 đã rất nỗ lực để tìm ra những biện pháp giải quyết hậu quả môi trường một cách tối ưu nhất. Tuy nhiên, một số giải pháp vẫn chưa đi vào thực tế và được kỳ vọng phát triển trong tương lai.

1. Chụp và cô lập Carbon

-Kỹ thuật chụp và cô lập carbon cho phép xử lý carbon dưới các bể chứa ngầm trong các nhà máy lưu trữ carbon. Kỹ thuật này có thể sẽ thành công sau vài năm tiến hành thử nghiệm và sửa lỗi.

-Nhân viên kỹ thuật chứng minh tại các nhà máy điện từ than đá ở một số nước như Australia và Mỹ rất quan tâm đến kỹ thuật này.

-Hy vọng rằng, điều này sẽ mang tính khả thi cao như năng lượng từ vật liệu hữu cơ hay năng lượng sinh học từ tảo. Đó là bởi vì nhiên liệu hữu cơ lấy carbon từ bầu khí quyển trước khi chuyển đổi thành nhiên liệu.

2. Năng lượng hạt nhân thế hệ tiếp theo

Ngành công nghiệp năng lượng hạt nhân đã làm việc dựa trên các giải pháp an toàn hơn từ sau khi lò phản ứng hạt nhân ở nhà máy Fukushima gặp sự cố vì thảm họa kép động đất sóng thần ở Nhật Bản vào năm 2011.

Nội dung gồm nhiều việc trong đó bao gồm hàng chục lò phản ứng hạt nhân và thậm chí nhỏ hơn hàng trăm lần và phân phối nhiều hơn. Những kho-kích thước nhà máy hạt nhân cung cấp điện cho nhiều khu vực lân cận chứ không phải là toàn bộ thành phố. Họ đã xây dựng một vài thiết kế mới cho lò phản ứng mô đun có cơ chế an toàn thụ động để làm giảm nguy cơ bị hư hỏng, bức xạ do thiên tai như thảm họa xảy ra ở Nhật vừa qua.

Cũng giống như ngành công nghiệp dầu khí và ga đã phát triển, họ đang có kế hoạch xây dựng nhà máy điện nguyên tử trên biển. Chúng có thể chịu được bão cấp 5. Bên cạnh đó, do các lõi của lò phản ứng sẽ được đặt dưới biển, chúng chìm trong nước, nên trong trường hợp bị mất năng lượng hệ thống sẽ nhanh chóng được làm mát.

3. 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.

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.

*Năng lượng gió ở biển

• Năng lượng gió sẽ được tăng cường trong vòng 25 năm tới với thiết kế tubin lưới theo kỹ thuật hàng không với mục đích thu được khối năng lượng lớn nhất từ mỗi cơn gió.
• Các turbin gió sẽ được xây dựng trên biển. Đan Mạch là nước đi đầu trong kế hoạch này đã sẵn sàng để cho cả thể giới thấy rằng năng lượng gió trên biển hiệu quả đến thế nào. Nguồn năng lượng gió cung cấp đến một phần ba năng lượng của cả đất nước và được kỳ vọng đến năm 2020 sẽ cung cấp một nửa tổng nguồn cầu.
• Dự án trang trại gió Anholt, Đan Mạch với hệ thống sản xuất năng lượng gió trên biển được lắp đặt 111 turbin, hoàn thành vào tháng 9 năm 2013, cung cấp 1,27 GW, cho hơn 1 triệu hộ dân. Do năng lượng gió trên biển mạnh hơn và liên tục hơn so với hệ thống trên bờ nên vấn đề ngắt quãng được giảm trừ rất nhiều. Lượng điện sản xuất ra đều hơn.

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. Công nghệ không gian

-Công nghệ năng lượng vũ trụ như thu khí hidro từ Mặt Trăng để tạo ra năng lượng hoặc hấp thu ánh sáng Mặt Trời trực tiếp và gián tiếp từ chùm tia chiếu xuống mặt đất thông qua sóng phát thanh, lò vi sóng ở vành đai Mặt Trời.

-Công ty mới thành lập Solaren đã đạt được hợp đồng với California's Pacific Gas and Electric để trở thành nhà cung cấp năng lượng từ không gian kể từ cuối thập kỷ này

-Cơ quan hàng không và vũ trụ Mỹ, NASA cũng như Phòng thí nghiệm của hải quân Mỹ đã đầu tư vào công nghệ tiên tiến này trong suốt 25 năm. Việc tiếp tục hồi phục không gian riêng được cho thấy bởi những công ty như công ty SpaceX trong việc cắt giảm mạnh chi phí cho việc vận chuyển hàng hóa vào quĩ đạo để dành cho các dự án không gian mang nhiều tham vọng hơn.

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.Địa nhiệt-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.

Trong thập kỷ tới, địa nhiệt được kỳ vọng sẽ trở thành hiện tượng sốt dẻo khi mà các nhà khoa học tìm ra con đường khả thi để khai thác nguồn năng lượng ở sâu bên dưới lớp vỏ Trái Đất.

Nhiều năm qua, các nhà nghiên cứu ở Iceland đã phải đào sâu xuống các ngọn núi lửa để đến được lớp nước cực nóng và khoáng sản macma để lấy được nguồn nhiên liệu có nhiệt cao làm nguyên liệu cho các nhà máy địa nhiệt. Mục đích là để phát triển công nghệ tiên tiến hơn để sản xuất nhiều hơn vào thập kỷ tới.

Nếu như nghiên cứu này mang lại kết quả như ý, nó sẽ sớm đi vào thực tế để khai thác được nhiều hơn nguồn nguyên liệu ở khắp nơi trên thế giới. Khi đó, việc sản xuất sẽ cho năng suất gấp 10 lần lượng địa nhiệt hiện tại. Có thể vào một ngày nào đó trong tương lai sẽ áp dụng việc khai thác ở nhiều biển trên toàn thế giới. Nhiều nhà nghiên cứu ước tính rằng, các nhà máy địa nhiệt có thể khai thác ở mức 1.000 mét dưới đáy biển Juan de Fuca Ridge ngoài khơi bờ biển bang Washington.

9.Năng lượng từ tuyết-Năng lượng lạnh

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.

10.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.

11.Năng lượng từ nước-Năng lượng đến từ biển-Dòng hải lưu

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…

12.Phản ứng nhiệt hạch

Nếu như có một nguồn năng lượng sạch kiểu "Chén Thánh" chắc đó phải là phản ứng nhiệt hạch. Nó hứa hẹn cung cấp một nguồn năng lượng vô hạn và không thải ra môi trường các khí độc hại. Bằng cách tìm ra cách bắt chước các phản ứng nguyên tử xảy ra một cách có kiểm soát tại trung tâm hệ mặt trời, các lò phản ứng nhiệt hạch có thể sản xuất ra rất nhiều năng lượng với chi phí môi trường thấp.

Trong khi kỹ thuật này phải mất 30 năm mới hoàn thành, thì từ sớm công ty quốc phòng Lockheed Martin đã bắt đầu bắt tay xâm nhập. Trong tháng 10, các nhà khoa học đã phát triển ra một lò phản ứng nhiệt hạch mini có thể sản xuất đến 100 MW điện. Các nhà khoa học hy vọng rằng trong 5 năm tới bản nguyên mẫu sẽ ra mắt và được bán trong thập kỷ này.

13.Nhiên liệu 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.

Ý tưởng chuyển đổi ánh sáng mặt trời, nước và khí CO2 thành năng lượng hóa học khả dụng có thể lưu trữ trong thời gian dài như xăng dầu, là mục tiêu mà các nhà khoa học hướng tới.

Nhiên liệu  mặt trời bao gồm khí CO2 lấy từ không khí và sự chia tách nguyên tử carbon từ những phân tử. Sau đó, bằng việc lấy nguyên tử hidro từ nước, cả carbon và hidro tạo thành hidrocarbon. Nếu các nhà khoa học tìm ra con đường thực hiện các phản ứng hóa học với chất xúc tác là ánh nắng mặt trời, thì năng lượng mặt trời sẽ được chuyển hóa thành 

thành nhiên liệu có thể dự trữ trong khi CO2 sẵn có trong không khí được tái sử dụng thành nhiên liệu sử dụng được.

Các nhà nghiên cứu ở phòng thí nghiệm Nocera của Harvard, nhóm Grossman của Viện MIT và trung tâm nghiên cứu năng lượng hàng đầu của đại học North Carolina đã có những bước tiến lớn trong thập kỷ qua.

Kết thúc.

Nguồn tin: 

Trang hóa học ngày nay.

Nội dung được thực hiện qua tham khảo nguồn tin từ hãng tin CNBC thuộc Tập đoàn NBCUniversal News Group của Mỹ với số lượng người xem lên tới 390 triệu trên khắp thế giới.