Vấn đề khí hậu số một: năng lượng sạch

15 minute read

Updated on Sat Apr 17 2021

Bạn hãy đoán thử xem có bao nhiêu phần trăm lượng phát thải khí nhà kính toàn cầu đến từ lĩnh vực năng lượng (bao gồm điện, nhiên liệu, và sưởi)?


Tỉ lệ năng lượng từ phát thải toàn cầu

Hầu hết mọi thứ chúng ta làm ngày nay đều cần một lượng năng lượng lớn.

Ví dụ về những thứ cần năng lượng

Chúng ta có thể sử dụng ít năng lượng lại được không?

Có một mối tương quan giữa sự phát triển của một quốc gia và lượng năng lượng mà mỗi công dân của từng quốc gia đó sử dụng.

Mối tương quan giữa năng lượng và sự phát triển

Bạn có thể thấy đấy, sau khoảng 5.000kWh mỗi người, các cải thiện sẽ trở nên nhỏ hơn. Nói cách khác, việc sử dụng hơn 5.000kWh điện mỗi người không làm tăng thêm đáng kể sự phát triển của một quốc gia. Tuy thế, nhiều quốc gia sử dụng dưới 5.000kWh mỗi người vẫn là các quốc gia đang phát triển và thường không có hệ thống giáo dục và y tế đạt chuẩn. Trong một thế giới lý tưởng, tất cả các quốc gia đều là các quốc gia tiết kiệm năng lượng: phát triển tốt mà không cần sử dụng nhiều điện hơn mức cần thiết.

Nếu mọi người trên hành tinh này đều sử dụng một lượng năng lượng tương đương một người Mỹ trung bình, lượng năng lượng chúng ta sử dụng sẽ là bao nhiêu?


Lượng năng lượng sử dụng trên đầu người

Có nhiều thứ mà người Châu Âu hay Hoa Kỳ coi là hiển nhiên (như cơ sở hạ tầng chất lượng cao, nguồn điện đáng tin cậy, v. v.) lại là những thứ bất khả thi ở Châu Phi cận Sahara và các khu vực ở Đông Nam Á vì người dân ở đó không được tiếp cận đủ năng lượng để thực hiện những điều này.

Vấn đề là gì?

Trong khi năng lượng dường như rất quan trọng đối với sự phát triển, thì phần lớn năng lượng chúng ta sử dụng được sản xuất theo những cách có hại cho môi trường.

Nguồn năng lượng sơ cấp

Biểu đồ này cho thấy chúng ta lấy năng lượng từ đâu. Đáng buồn thay, 84,7% năng lượng của chúng ta đến từ nhiên liệu hóa thạch (như than đá, dầu và khí đốt). Điều này có hại cho biến đổi khí hậu vì việc đốt các nhiên liệu hóa thạch sẽ sản xuất ra khí nhà kính CO₂.

Than đá, dầu, và khí đốt thải ra nhiều CO₂ trên mỗi đơn vị điện sản xuất hơn các nguồn năng lượng khác như năng lượng hạt nhân, năng lượng gió, năng lượng Mặt Trời, hay năng lượng hydro.

Như thể điều này là chưa đủ, nhiên liệu hóa thạch còn gây ra nhiều ca tử vong hơn các nguồn năng lượng khác vì chúng gây ra ô nhiễm không khí.

Đâu là nguồn năng lượng gây ra nhiều ca tử vong nhất trên mỗi đơn vị năng lượng được sản xuát?


Hãy cùng xem các con số nào (chúng ta sẽ nói thêm về nguồn gốc của chúng trong các chương sau):

Tỉ lệ tử vong và sự phát thải nhà kính trên mỗi TWh năng lượng

Năng lượng được sử dụng trong ở khắp mọi nơi trong xã hội: từ điện, nhiên liệu cho giao thông vận tải, sưởi ấm đến sản xuất và chế tạo thép.

Tất tần tật về khoá học này là về việc chúng ta có thể tìm thấy các chất thay thế cho nhiên liệu hóa thạch trong từng lĩnh vực để giảm phát thải khí nhà kính như thế nào. Đây sẽ là một chặng đường dài đó, nhưng ta hãy bắt đầu với câu hỏi cơ bản nhất nào:

Năng lượng là gì?

Con người lấy năng lượng từ thức ăn. Tuy thế, năng lượng lại có mặt ở khắp mọi nơi, chỉ là ở các dạng khác nhau mà thôi. Điều quan trọng là, năng lượng không tự nhiên sinh ra hay mất đi. Nó chỉ chuyển từ dạng này sang dạng khác.

Tất cả các dạng năng lượng được chia thành hai nhóm:

  • Động năng: Năng lượng của sự chuyển động.
  • Thế năng: Hãy xem thế năng như ngân sách. Động năng là số tiền mà bạn đang xài hiện nay. Thế năng là số tiền mà bạn có và có thể sử dụng khi bạn cần.

Các dạng năng lượng khác nhau tồn tại trong các nhóm này:

Dạng năng lượng

Bạn có thể thấy tại sao năng lượng lại quan trọng đối với sự phát triển đến vậy: chúng ta cần sản xuất nhiệt năng để sưởi ấm ngôi nhà của mình, động năng để lái xe ô tô và năng lượng điện để cung cấp năng lượng cho đèn chiếu sáng.

Năng lượng (dưới mọi hình thức) có thể được đo bằng đơn vị gọi là "Joule". Vậy nên, nếu bạn cầm một quả bóng có thế năng hấp dẫn là 100 Joule, bạn chuyển hóa năng lượng của nó thành 100 Joule động năng, nhiệt năng, và cả âm thanh khi bạn thả quả bóng rơi.

Chuyển đổi năng lượng

Tại sao một số năng lượng lại chuyển hóa thành nhiệt năng?


Một số năng lượng sẽ bị mất đi do ma sát. Tại sao lại như vậy? Chà, nó giống như khi bạn xoa hai bàn tay vào nhau và chúng sẽ ấm hơn đó. Điều này nói đến một điểm quan trọng: chuyển hóa năng lượng hầu như không bao giờ đạt được hiệu quả 100% - một số năng lượng sẽ bị tỏa ra dưới dạng nhiệt vào môi trường! Đây là thông tin rất quan trọng cho những thứ được đề cập sau này trong khóa học.

Điện hoạt động như thế nào?

Điện nói chung là về việc kéo nguyên tử, (được gọi là các electron) qua một thiết bị như đèn, máy tính, hoặc bếp.

Điện

Có ba đơn vị đo lường quan trọng trong điện:

  • Hiệu điện thế: Các electron bị kéo mạnh về đầu còn lại như thế nào. Nó được tính theo vôn (V).
  • Dòng điện: Có bao nhiêu electron truyền qua dây dẫn mỗi giây. Nó được tính theo Ampe (A).
  • Thời gian: Các electron di chuyển trong cuộn dây dẫn ở một hiệu điện thế và cường độ dòng điện cho trước trong bao lâu. Nó được tính theo giờ (h).

Hiệu điện thế và Dòng điện kết hợp với nhau tạo ra thứ gọi là Công suất, được đo bằng Watt. Nó được tính theo công thức:

Phương trình của công suất

Sử dụng Watt cho phép ta đo tổng lượng điện năng cần thiết của một thiết bị, bất kể nó sử dụng hiệu điện thế hay dòng điện cao hơn.

Nhân công suất với thời gian sử dụng thiết bị sẽ cho bạn lượng năng lượng đang được sử dụng. Ví dụ, nếu một bóng đèn sử dụng 60 Watt, chạy trong hai giờ nó sẽ sử dụng lượng năng lượng là 120 Watt-giờ (Wh). Con số này tương đương với 432.000 Joule.

Phương trình của năng lượng

Bây giờ chúng ta đã có những kiến thức cơ bản rồi, hãy bắt đầu tìm hiểu về những cách mà ta có thể có được năng lượng nào. Ở chương tiếp theo ta sẽ tìm hiểu về thứ ta đang sử dụng hiện nay - nhiên liệu hóa thạch. Một khi chúng ta hiểu rõ về chúng, chúng ta sẽ tìm hiểu về các cách để thay thế chúng.

Chương tiếp theo