Cách tạo ra điện đơn giản

     

Điện được tạo ra như thế nào?

Năm 1831, nhà khoa học Michael Faraday đã phát hiện ra rằng khi một nam châm được quay bên trong một cuộn dây thì nó sẽ sản sinh ra một dòng điện chạy qua đó. Một máy phát điện là một thiết bị có thể chuyển đổi một dạng năng lượng thành điện năng.

Bạn đang xem: Cách tạo ra điện đơn giản

Về cơ bản, điện là nguồn năng lượng thứ cấp được sản xuất khi năng lượng cơ học được khai thác và sử dụng để quay tuabin.

Năng lượng cơ học để quay tuabin có thể đến từ nhiều nguồn khác nhau, chúng ta có được nó từ việc chuyển đổi các nguồn năng lượng khác bao gồm: nguồn nước, nguồn gió, nguồn nhiệt được tạo ra bằng cách đốt các nhiên liệu hóa thạch (ví dụ như: than đá,…) hoặc bởi phản ứng hạt nhân. 


*
Các nguồn năng lượng trên thế giới

Quy trình phát điện cho người tiêu dùng:


- Sản xuất điện.

- Truyền tải điện (di chuyển điện bằng các đường dây cao thế từ các nhà máy phát điện đến các trung tâm truyền tải điện).

- Phân phối điện (cung cấp điện cho các khách hàng cá nhân).

Con người sản xuất điện như thế nào?


*
Sản lượng điện trên thế giới năm 2019
Có rất nhiều cách để sản xuất ra điện, tùy từng vị trí địa lý, khí hậu, khoáng sản,… mà con người có nhiều cách tạo ra điện khác nhau:

Năng lượng thủy điện (Sản xuất điện từ nước)


*
Năng lượng thủy điện

Năng lượng thủy điện (hay còn được gọi là thủy điện), là một dạng năng lượng khai thác sức mạnh chuyển động của nước, chẳng hạn như dòng nước chảy ở các con suối hoặc sông,... Người ta đã sử dụng năng lượng thủy điện trong nhiều thiên niên kỷ, hơn hai nghìn năm trước, người dân ở Hy Lạp đã sử dụng dòng nước chảy để quay bánh xe nước của họ, nó có rất nhiều công dụng như dệt vải hoặc để nghiền bột mỳ.

Thủy điện sử dụng sức mạnh dòng chảy của nước để tạo ra điện. Đây là một nguồn tài nguyên sạch và có thể tái tạo được. Do khả năng lưu trữ và hoạt động linh hoạt nên có thể phụ thuộc và sản xuất điện năng từ thủy điện liên tục.

Năng lượng thủy điện là nguồn điện tái tạo được sử dụng phổ biến nhất. Trung Quốc là nhà sản xuất thủy điện lớn nhất. Các nhà sản xuất thủy điện hàng đầu khác trên khắp thế giới bao gồm Hoa Kỳ, Brazil, Canada, Ấn Độ và Nga. Khoảng 71% tổng số điện tái tạo được tạo ra trên Trái đất là từ thủy điện.


*
Đập thủy điện Tam Hiệp (Nghi Xương, Tỉnh Hồ Bắc, Trung Quốc)

Đập Tam Hiệp ở Trung Quốc, nằm tại sông Dương Tử, là đập thủy điện lớn nhất thế giới về sản xuất điện. Con đập dài 2.335 Mét (7.660 Feet) và cao 185 Mét (607 Feet) này có đủ khả năng để sản xuất 22.500 Megawatt điện.


*
Một đập thủy điện làm chậm dòng chảy của một dòng sông ở Slovenia tạo ra năng lượng cho người dân địa phương

Năng lượng hạt nhân (Sản xuất điện nguyên tử)


*
Năng lượng hạt nhân

Năng lượng hạt nhân đến từ quá trình phân hạch hạt nhân để tạo ra nhiệt, được sử dụng để tạo ra hơi nước làm quay các tuabin và tạo ra điện.

Các nhà máy điện hạt nhân sử dụng nhiên liệu Uranium làm giàu thấp để sản xuất điện thông qua một quá trình gọi là phân hạch, sự phân tách các nguyên tử Uranium trong lò phản ứng hạt nhân. Nhiên liệu Uranium bao gồm các viên có kích thước như những viên gốm nhỏ, cứng được đóng gói thành các ống dài, thẳng đứng. Các bó nhiên liệu này được đưa vào lò phản ứng.

Một viên Uranium duy nhất, lớn hơn một chút so với cục tẩy bút chì, chứa năng lượng tương đương với một tấn than, 3 thùng dầu, hoặc hơn 481m3 khí đốt tự nhiên. Mỗi viên nhiên liệu Uranium cung cấp tới 5 năm nhiệt để phát điện. Và bởi vì Uranium là một trong những kim loại dồi dào nhất thế giới, nó có thể cung cấp nhiên liệu cho các nhà máy hạt nhân thương mại của thế giới cho các thế hệ tiếp theo.


*
Sản xuất điện hạt nhân trên thế giới qua thời gian

Năng lượng hạt nhân cũng mang lại nhiều lợi ích cho môi trường. Các nhà máy điện không đốt bất kỳ vật liệu nào để chúng không tạo ra các sản phẩm phụ. Ngoài ra, vì chúng không tạo ra khí nhà kính, các nhà máy hạt nhân giúp bảo vệ chất lượng không khí và giảm thiểu biến đổi khí hậu.

Khi nói đến hiệu quả và độ tin cậy, không có nguồn điện nào khác có thể sánh được với hạt nhân. Các nhà máy điện hạt nhân có thể liên tục tạo ra điện quy mô lớn, xung quanh trong nhiều tháng liền, không bị gián đoạn.

Hiện tại, năng lượng hạt nhân cung cấp 12% điện năng của thế giới và khoảng 20% ​​năng lượng tại Hoa Kỳ. Tính đến năm 2018, tổng cộng 30 quốc gia trên toàn thế giới đang vận hành 450 lò phản ứng hạt nhân để phát điện.


*
Sản lượng điện hạt nhân của mỗi quốc gia năm 2018

Trong nhiều thập kỷ, GE và Hitachi luôn đi đầu trong công nghệ hạt nhân, thiết lập chuẩn mực công nghiệp cho thiết kế và xây dựng lò phản ứng và giúp khách hàng tiện ích vận hành nhà máy của họ một cách an toàn và đáng tin cậy.

Năng lượng nhiệt điện (Sản xuất điện từ than)


*
Năng lượng than đá

Than là một nguồn năng lượng dồi dào và rẻ tiền với một lịch sử lâu dài. Nó cung cấp 40% điện năng của thế giới. Ở một số quốc gia, tỷ lệ này thậm chí còn cao hơn.

Than hơi, còn được gọi là than nhiệt, được sử dụng trong các nhà máy điện để tạo ra điện. Than trước tiên được nghiền thành bột mịn, làm tăng diện tích bề mặt và cho phép nó cháy nhanh hơn. Trong các hệ thống đốt than được nghiền thành bột (PCC), than bột được thổi vào buồng đốt của nồi hơi nơi nó bị cháy ở nhiệt độ cao. Các khí nóng và năng lượng nhiệt được tạo ra sẽ chuyển đổi nước trong các ống lót nồi hơi thành hơi nước.


*
Quá trình sản xuất điện từ than đá

Hơi nước áp suất cao được truyền vào một tuabin chứa hàng ngàn cánh quạt. Hơi nước đẩy các cánh quạt này làm cho trục tuabin quay với tốc độ cao. Một máy phát được gắn ở một đầu của trục tuabin nơi bao gồm các cuộn dây được quấn cẩn thận. Điện được tạo ra khi chúng được quay nhanh trong một từ trường mạnh. Sau khi đi qua tua bin, hơi nước được ngưng tụ và trở lại lò hơi để được làm nóng một lần nữa.

Điện được tạo ra được chuyển đổi thành điện áp cao hơn (lên đến 400.000 Volt) được sử dụng để truyền tải kinh tế thông qua lưới điện. Khi gần đến điểm tiêu thụ, chẳng hạn như nhà của chúng ta, điện được chuyển xuống hệ thống điện áp 100-250V an toàn hơn được sử dụng ở thị trường trong nước.

Năng lượng khí tự nhiên (Sản xuất điện từ khí tự nhiên)


*
Năng lượng khí tự nhiên

Khí tự nhiên, nhiên liệu hóa thạch được tìm thấy trong các hồ chứa dưới lòng đất, thải ra khoảng một nửa lượng khí thải Carbon của than khi được sử dụng để sản xuất điện.

Nguồn gốc


*
Quá trình hình thành dầu mỏ và khí tự nhiên

Phần lớn khí tự nhiên chúng ta tìm thấy và sử dụng ngày nay bắt đầu từ thực vật và động vật cực nhỏ sống trong môi trường biển nông hàng triệu năm về trước. Là những sinh vật sống, chúng hấp thụ năng lượng từ mặt trời, được lưu trữ dưới dạng các phân tử Carbon trong cơ thể. Khi chết, chúng chìm xuống đáy biển và được bao phủ bởi các lớp phù sa sau lớp trầm tích. Khi nguyên liệu hữu cơ này bị chôn vùi sâu hơn trong lòng đất, nhiệt, kết hợp với áp lực nén, đã chuyển đổi một số vật liệu sinh học thành khí tự nhiên.

Nhiên liệu hóa thạch sạch nhất Trái Đất

Khí tự nhiên bao gồm bốn nguyên tử Hydro và một nguyên tử Carbon (CH4 hoặc Metan). Không màu và không mùi ở trạng thái tự nhiên, khí tự nhiên là nhiên liệu hóa thạch sạch nhất. Khi cháy, khí tự nhiên tạo ra chủ yếu là Carbon Dioxide, hơi nước và một lượng nhỏ Oxit Nitơ.

Công dụng


*
Quá trình sản xuất và phân phối khí tự nhiên

Ngày nay, khí đốt tự nhiên được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng dân dụng, thương mại và công nghiệp. Đây là năng lượng chính được sử dụng để sưởi ấm tại nhà: hơn một nửa số nhà ở Mỹ sử dụng gas. Càng ngày, khí tự nhiên càng được sử dụng để phát điện.

Năng lượng sinh khối (Sản xuất điện sinh khối)


*
Năng lượng sinh khối

Việc đốt các vật liệu hữu cơ tạo ra hơi nước áp suất cao điều khiển một máy phát tua bin để tạo ra điện. Hơi nước được chiết xuất từ ​​nhà máy điện cũng có thể được đưa vào sử dụng.

Sinh khối là gì?

Sinh khối là nhiên liệu được phát triển từ các vật liệu hữu cơ, một nguồn năng lượng tái tạo và bền vững được sử dụng để tạo ra điện hoặc các dạng năng lượng khác.


*
Các nguyên liệu sinh khối

Một số ví dụ về vật liệu tạo nên nhiên liệu sinh khối là:

Gỗ phế liệu;Mảnh vụn rừng;Một số cây trồng nhất định;Phân chuồng; và một số loại dư lượng chất thải.

Với nguồn cung cấp chất thải liên tục từ các hoạt động xây dựng và phá hủy đến gỗ không được sử dụng trong sản xuất giấy chất thải rắn đô thị,... sản xuất năng lượng sinh khối có thể tiếp tục vô tận.

Sinh khối là nguồn nhiên liệu tái tạo để sản xuất năng lượng vì:

Dư lượng chất thải sẽ luôn tồn tại: gỗ phế liệu, dư lượng nhà máy và các tài nguyên rừng,…Rừng được quản lý đúng cách sẽ luôn có nhiều cây hơn và chúng ta sẽ luôn có cây trồng và các chất sinh học còn sót lại từ những cây trồng đó.

Năng lượng sinh khối là gì?


*
Quá trình chuyển đổi của năng lượng sinh khối

Năng lượng sinh khối là điện trung tính Carbon được tạo ra từ chất thải hữu cơ có thể tái tạo, nếu không sẽ được đổ vào các bãi chôn lấp dùng để làm chất đốt.

Khi bị đốt cháy, năng lượng trong sinh khối được giải phóng dưới dạng nhiệt. Nếu bạn có một lò sưởi, bạn đã tham gia vào việc sử dụng sinh khối vì gỗ bạn đốt trong đó là nhiên liệu sinh khối.

Trong các nhà máy điện sinh khối, chất thải gỗ hoặc chất thải khác được đốt để tạo ra hơi nước chạy tua-bin để tạo ra điện, hoặc cung cấp nhiệt cho các ngành công nghiệp và hộ gia đình. May mắn thay, các công nghệ mới bao gồm kiểm soát ô nhiễm và kỹ thuật đốt đã phát triển đến mức mọi chất thải từ việc đốt sinh khối trong các cơ sở công nghiệp thường ít hơn chất thải khi sử dụng nhiên liệu hóa thạch (than, khí tự nhiên, dầu).

Năng lượng gió (Sản xuất điện từ gió)


*
Năng lượng gió

Tua bin thu được động năng từ gió và chuyển đổi thành điện năng. Lượng năng lượng được xác định bởi tốc độ của gió.

Gió là một nguồn năng lượng tái tạo có tác động tương đối ít đến khu vực xung quanh, ngoài những lo ngại về thẩm mỹ và tiếng ồn. Việc phát triển thành công các công nghệ lưu trữ năng lượng sẽ có tác động đáng kể đến khả năng kết hợp các nguồn cung cấp điện không liên tục như điện gió.

Năng lượng gió đề cập đến quá trình tạo ra điện bằng cách sử dụng gió hoặc luồng không khí xảy ra tự nhiên trong bầu khí quyển của trái đất. Tua bin gió hiện đại được sử dụng để thu động năng từ gió và tạo ra điện.

Có ba loại năng lượng gió chính:

- Năng lượng gió quy mô tiện ích: Tua bin gió có kích thước từ 100 KW (Kilowatt) đến vài MW (Megawatt), trong đó điện được cung cấp cho lưới điện và phân phối cho người dùng cuối bởi các nhà khai thác hệ thống điện hoặc hệ thống điện.

- Năng lượng gió phân tán: Tua bin gió nhỏ dưới 100 KW được sử dụng để cung cấp năng lượng trực tiếp cho một ngôi nhà, trang trại hoặc doanh nghiệp nhỏ và không được kết nối với lưới điện.

- Năng lượng gió ngoài khơi: Tua bin gió được dựng lên trong những vùng nước lớn, thường là trên thềm lục địa. Tua bin gió ngoài khơi lớn hơn tua bin trên đất liền và có thể tạo ra nhiều năng lượng hơn.

Cối xay gió và Tuabin gió


*
Tuabin gió tạo ra điện

Đôi khi, mọi người sử dụng thuật ngữ cối xay gió và tuabin gió có thể hoán đổi cho nhau, nhưng có những khác biệt quan trọng. Con người đã sử dụng cối xay gió trong nhiều thế kỷ để xay ngũ cốc, bơm nước và làm các công việc khác. Cối xay gió tạo ra năng lượng cơ học, nhưng chúng không tạo ra điện. Ngược lại, tuabin gió hiện đại là những cỗ máy phát triển cao với hơn 8.000 bộ phận khai thác động năng của gió và chuyển đổi thành điện năng.

Một trang trại gió là gì?


*
Trang trại năng lượng gió

Thông thường, một số lượng lớn các tuabin gió được xây dựng gần nhau, được gọi là một dự án gió hoặc trang trại gió. Một trang trại gió hoạt động như một nhà máy điện duy nhất và truyền tải điện vào hệ thống lưới điện.

Năng lượng gió đến với bạn như thế nào?


*
Quá trình sản xuất điện từ năng lượng gió

Các tuabin trong một trang trại gió được kết nối để điện mà chúng tạo ra có thể đi từ trang trại gió đến lưới điện. Khi điện từ năng lượng gió được truyền tải đến lưới điện chính, các công ty điện lực hoặc nhà điều hành điện sẽ truyền tải điện đến nơi mọi người cần.

Xem thêm: Đề Kiểm Tra Tin Học 10 Học Kì 2 Môn Tin Học Lớp 10 Có Đáp Án Năm 2017

Các đường truyền chính - được gọi là đường truyền phân phối, thu thập điện được tạo ra tại dự án gió và vận chuyển nó đến các đường truyền lớn hơn nơi điện có thể được truyền tải đi xa hơn đến các vị trí cần thiết. Cuối cùng, các đường dây phân phối nhỏ hơn cung cấp điện trực tiếp đến khu dân cư, nhà hoặc doanh nghiệp của bạn.

Năng lượng dầu (Sản xuất điện từ dầu)


*
Năng lượng dầu

Dầu nằm trong các hồ chứa nằm sâu dưới lòng đất. Giống như các nhiên liệu hóa thạch khác, chất lỏng này là sản phẩm cuối cùng của hàng triệu năm phân hủy vật liệu hữu cơ. Vì lượng dầu cuối cùng là hữu hạn và không thể được bổ sung một khi nó được khai thác và đốt cháy, nó không thể được coi là một tài nguyên tái tạo. Sau khi được chiết xuất, dầu có thể được tinh chế thành một số sản phẩm nhiên liệu: xăng, dầu hỏa, khí hóa lỏng (như propan), chưng cất (nhiên liệu diesel và nhiên liệu phản lực) và một số khác bao gồm nhiên liệu công nghiệp và điện.

Ba công nghệ được sử dụng để chuyển đổi dầu thành điện:

- Hơi thông thường: dầu được đốt đun nóng nước để tạo hơi để tạo ra điện.

- Tua bin đốt: dầu được đốt dưới áp suất để tạo ra khí thải nóng làm quay tuabin để tạo ra điện.

- Công nghệ chu trình hỗn hợp: dầu được đốt trước tiên trong một tuabin đốt, sử dụng khí thải được đốt nóng để tạo ra điện. Sau khi các khí thải này được thu hồi, chúng làm nóng nước trong nồi hơi, tạo ra hơi nước để lái tuabin thứ hai.

Các tác động môi trường là gì?


*
Một máy bơm dầu “ấm trà” nằm đơn độc tại một mỏ dầu ở Bang Utah

Đốt dầu cho điện gây ô nhiễm không khí, nước và đất. Một số vấn đề môi trường tồi tệ nhất liên quan đến dầu có liên quan đến khoan, vận chuyển và tinh chế.

Đốt dầu để tạo ra điện tạo ra ô nhiễm không khí đáng kể dưới dạng nitơ oxit và tùy thuộc vào hàm lượng lưu huỳnh của dầu, lưu huỳnh điôxit và các hạt. Carbon dioxide và metan (cũng như các khí nhà kính khác), các kim loại nặng như thủy ngân và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (góp phần phá hủy tầng ozone) đều có thể thoát ra khỏi đống khói của nhà máy điện đốt dầu.

Hoạt động của các nhà máy nhiệt điện dầu cũng tác động đến nước, sử dụng đất và xử lý chất thải rắn. Tương tự như hoạt động của các công nghệ hơi nước thông thường khác, các nhà máy hơi nước chạy bằng dầu đòi hỏi một lượng nước lớn để làm bốc hơi nước và làm mát, và có thể tác động tiêu cực đến nguồn nước địa phương và môi trường sống dưới nước. Bùn và cặn dầu không được tiêu thụ trong quá trình đốt cháy trở thành gánh nặng chất thải được bán, chứa chất thải độc hại và nguy hiểm.

Khoan cũng tạo ra một danh sách dài các chất gây ô nhiễm không khí, vật liệu độc hại và nguy hiểm, và khí thải hydro sunfua, một loại khí độc và dễ cháy. Tất cả các khí thải này có thể ảnh hưởng đến sức khỏe và sự an toàn của công nhân và động vật hoang dã. Mất môi trường sống hoang dã rất lớn cũng xảy ra trong quá trình khoan. Các nhà máy lọc dầu cũng vậy, phun ra ô nhiễm vào không khí, nước và đất (dưới dạng chất thải ô nhiễm). Tai nạn vận chuyển dầu có thể dẫn đến thiệt hại thảm khốc giết chết hàng ngàn cá, chim, động vật hoang dã, thực vật và đất khác.

Đồng phát nhiệt điện (Sản xuất điện đồng phát)

Đồng phát thông qua nhiệt và điện kết hợp (CHP) là khi nhiệt thải từ phát điện được thu hồi và sử dụng cho các ứng dụng, chẳng hạn như sưởi ấm không gian và làm mát, đun sôi nước và nhiệt trong quá trình công nghiệp.

Đồng phát là một hình thức chuyển đổi năng lượng hiệu quả cao và nó có thể tiết kiệm năng lượng sơ cấp khoảng 40% so với việc mua điện riêng từ lưới điện quốc gia và lò hơi đốt gas để sưởi ấm tại chỗ. Các nhà máy điện đồng phát và nhiệt điện kết hợp thường được đặt gần với người sửa dụng trực tiếp và do đó giúp giảm tổn thất vận chuyển và phân phối, cải thiện hiệu suất tổng thể của mạng lưới phân phối và truyền tải điện.


*
Quá trình sản xuất điện từ năng lượng đồng phát

Đồng phát tối ưu hóa việc cung cấp năng lượng cho tất cả các loại người tiêu dùng, với những lợi ích cho cả người dùng và xã hội nói chung như sau:

- Tăng hiệu quả chuyển đổi năng lượng và sử dụng. Đồng phát là hình thức phát điện hiệu quả và hiệu quả nhất.

- Giảm khí thải ra môi trường, đặc biệt là CO2, khí nhà kính chính. Đồng phát là giải pháp lớn nhất cho các mục tiêu của Thỏa thuận Paris.

- Tiết kiệm chi phí lớn, cung cấp khả năng cạnh tranh bổ sung cho người dùng công nghiệp và thương mại, cung cấp nhiệt giá cả phải chăng cho người dùng trong nước.

- Cơ hội để hướng tới các hình thức phát điện phi tập trung hơn, nơi các nhà máy được thiết kế để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng địa phương, mang lại hiệu quả cao, tránh tổn thất truyền tải và tăng tính linh hoạt của việc sử dụng hệ thống.

- Cải thiện sự an toàn chung của địa phương và nguồn cung, cung cấp điện ở các địa phương, thông qua đồng phát, có thể làm giảm nguy cơ người tiêu dùng bị bỏ lại mà không có nguồn cung cấp điện hoặc sưởi ấm. Ngoài ra, nhu cầu nhiên liệu giảm từ đồng phát có thể làm giảm sự phụ thuộc nhập khẩu, giúp giải quyết một thách thức chính cho tương lai năng lượng.

- Một cơ hội để tăng sự đa dạng của các nhà máy và cung cấp sự cạnh tranh trong việc sử dụng năng lượng. Đồng phát cung cấp một trong những phương tiện quan trọng nhất để thúc đẩy tự do hóa năng lượng. Việc làm gia tăng, một số nghiên cứu hiện đã kết luận rằng sự phát triển của các hệ thống CHP là một công cụ thúc đẩy việc làm.

Năng lượng mặt trời (Sản xuất điện mặt trời - Quang điện)


*
Năng lượng Mặt Trời

Hai công nghệ chính trong việc khai thác năng lượng mặt trời gồm Quang điện (chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành dòng điện trực tiếp bằng cách sử dụng chất bán dẫn) và Nhiệt mặt trời (sử dụng lượng nhiệt của mặt trời để phục vụ các mục đích sản xuất, sinh hoạt).

Năng lượng mặt trời là công nghệ được sử dụng để khai thác năng lượng của mặt trời và làm cho nó có thể sử dụng được.

Nhiều người đã quen thuộc với cái gọi là các tế bào quang điện, hay các tấm pin mặt trời, được tìm thấy trên những thứ như tàu vũ trụ, mái nhà và máy tính cầm tay. Các tế bào quang điện được làm bằng vật liệu bán dẫn giống như các tế bào được tìm thấy trong chip máy tính. Khi ánh sáng mặt trời chiếu vào các tế bào, nó đánh bật các electron rời khỏi nguyên tử của chúng. Khi các electron chảy qua tế bào, chúng tạo ra điện.


*
Quá trình chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện

Ở quy mô lớn hơn nhiều, các nhà máy nhiệt điện mặt trời sử dụng các kỹ thuật khác nhau để tập trung năng lượng của mặt trời làm nguồn nhiệt. Nhiệt sau đó được sử dụng để đun sôi nước để lái tuabin hơi tạo ra điện theo kiểu tương tự như các nhà máy điện than và hạt nhân, cung cấp điện cho hàng ngàn người.

Cách khai thác năng lượng mặt trời


*
Quá trình sản xuất điện năng lượng mặt trời

Một tấm pin mặt trời (còn được gọi là mô-đun năng lượng mặt trời) bao gồm một lớp tế bào silicon, khung kim loại, bộ vỏ thủy tinh và hệ thống dây điện để truyền dòng điện từ silicon. Silic (nguyên tử số 14 trên bảng tuần hoàn) là một phi kim có tính chất dẫn điện cho phép nó hấp thụ và chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện có thể sử dụng. Khi ánh sáng chiếu vào một tế bào silicon, ánh sáng làm cho các electron trong silicon được chuyển động, tạo ra dòng điện. Điều này được gọi là hiệu ứng quang điện trên mạng , và mô tả chức năng chung của công nghệ pin mặt trời.

Các công nghệ năng lượng mặt trời khác là thụ động. Ví dụ, các cửa sổ lớn được đặt ở phía nắng của tòa nhà cho phép ánh sáng mặt trời hấp thụ các vật liệu hấp thụ nhiệt trên sàn và tường. Những bề mặt này sau đó giải phóng nhiệt vào ban đêm để giữ ấm cho tòa nhà. Tương tự, các tấm thấm trên mái nhà có thể làm nóng chất lỏng trong các ống cung cấp nước nóng cho ngôi nhà.

Năng lượng mặt trời được ca ngợi là nguồn nhiên liệu không thể cạn kiệt , gây ô nhiễm và thường không có tiếng ồn. Công nghệ cũng đa năng. Ví dụ, pin mặt trời tạo ra năng lượng cho những nơi xa xôi như vệ tinh trên quỹ đạo Trái đất và cabin nằm sâu trong dãy núi Rocky dễ dàng như chúng có thể cung cấp năng lượng cho các tòa nhà trung tâm thành phố và xe hơi tương lai.

Hạn chế


*
Năng lượng mặt trời có hoạt động vào ban đêm không?

Năng lượng mặt trời hầu như không hoạt động vào ban đêm mà không có thiết bị lưu trữ như pin, ngoài ra thì thời tiết nhiều mây có thể khiến công nghệ này không hoạt động tốt vào ban ngày. Các công nghệ năng lượng mặt trời cũng rất tốn kém và đòi hỏi nhiều diện tích đất để thu thập năng lượng mặt trời với mức giá hữu ích cho nhiều người.

Mặc dù có những hạn chế, việc sử dụng năng lượng mặt trời đã tăng khoảng 20% ​​mỗi năm trong 15 năm qua nhờ giá giảm nhanh chóng và đạt được hiệu quả. Nhật Bản, Đức và Hoa Kỳ là những thị trường lớn cho pin mặt trời. Với các ưu đãi về thuế và sự phối hợp hiệu quả với các công ty năng lượng, điện mặt trời có thể tự cung trong vòng năm đến mười năm.

Năng lượng thủy triều (Sản xuất điện từ thủy triều)


Năng lượng thủy triều được tạo ra khi thủy triều xoay các tua bin trong nước, kết quả của việc này là năng lượng được chuyển đổi thành điện.

Năng lượng thủy triều là một trong những dạng tạo năng lượng lâu đời nhất. Nó là một hình thức tái tạo năng lượng mà con người sử dụng sự lên và xuống tự nhiên của thủy triều để tạo ra điện. Thủy triều được gây ra bởi tác động kết hợp của lực hấp dẫn tác động bởi Mặt Trăng, Mặt Trời và sự quay của Trái Đất.

Năng lượng thủy triều là một công nghệ phát triển với tiềm năng to lớn. Tuy nhiên, nó chỉ có thể được cài đặt dọc theo bờ biển. Đường bờ biển thường trải qua hai thủy triều lên và hai thủy triều xuống hàng ngày. Chênh lệch mực nước phải cao ít nhất 5 mét để sản xuất ra điện.

Điện thủy triều có thể được tạo ra từ một số công nghệ, những công nghệ chính là rào chắn thủy triều, hàng rào thủy triều và tuabin thủy triều.

Rào chắn thủy triều


Là nguồn năng lượng thủy triều hiệu quả nhất. Một rào chắn thủy triều là một con đập sử dụng năng lượng tiềm năng được tạo ra bởi sự thay đổi chiều cao giữa thủy triều lên và xuống. Năng lượng này làm quay tuabin hoặc nén không khí, tạo ra điện .

Hàng rào thủy triều


Là một loại hệ thống có các tuabin hoạt động giống như các cửa quay khổng lồ được gắn trên hàng rào đặt dưới đáy biển

Tuabin thủy triều


Tương tự như các tuabin gió nhưng được đặt dưới nước. Tương tự như hàng rào thủy triều, điện được tạo ra khi năng lượng cơ học của dòng thủy triều làm quay tuabin (tuabin này kết nối với máy phát). Dòng hải lưu tạo ra năng lượng tương đối nhiều hơn dòng không khí vì nước đại dương dày hơn 832 lần so với không khí và do đó tác dụng lực lớn hơn lên các tuabin.

Bối cảnh hiện nay

Năng lượng thủy triều là một nguồn năng lượng dễ tái tạo, dễ lắp đặt, không có khí thải nhà kính trực tiếp và tác động môi trường thấp. Bởi vì các kiểu thủy triều của đại dương đã được nghiên cứu rõ, năng lượng thủy triều là nguồn năng lượng rất dễ đoán khiến nó trở nên hấp dẫn đối với việc quản lý lưới điện. Điều này khiến cho nó đặc biệt hơn các năng lượng tái tạo khác vì có thể thay đổi nhiều hơn.

Việc áp dụng các công nghệ thủy triều đã chậm và lượng điện năng được tạo ra từ các nhà máy điện thủy triều là rất nhỏ. Điều này phần lớn là do các yêu cầu về điện rất cụ thể cần thiết để sản xuất điện thủy triều. Ngoài ra, chu kỳ thủy triều không phải lúc nào cũng phù hợp với mô hình tiêu thụ điện hàng ngày và do đó không cung cấp đủ công suất để đáp ứng nhu cầu.

Năng lượng địa nhiệt (Sản xuất điện địa nhiệt)


Năng lượng địa nhiệt sử dụng lượng nhiệt bên trong vỏ Trái Đất để sản xuất điện. Sản xuất địa nhiệt chủ yếu tập trung ở các khu vực có hoạt động núi lửa và kiến ​​tạo.

Năng lượng địa nhiệt có nguồn gốc từ bề mặt phụ của trái đất. Nước hoặc hơi nước mang năng lượng địa nhiệt lên bề mặt Trái đất. Tùy thuộc vào đặc tính của nó, năng lượng địa nhiệt có thể được sử dụng cho mục đích sưởi ấm và làm mát hoặc được khai thác để tạo ra điện sạch. Tuy nhiên, đối với điện, cần có các nguồn nhiệt độ cao hoặc trung bình, thường nằm gần các vùng hoạt động kiến ​​tạo.


Nguồn năng lượng tái tạo quan trọng này đáp ứng một phần đáng kể nhu cầu điện ở các quốc gia như Iceland, El Salvador, New Zealand, Kenya và Philippines và hơn 90% nhu cầu sưởi ấm ở Iceland. Ưu điểm chính là không phụ thuộc vào điều kiện thời tiết và có các yếu tố công suất rất cao. Vì những lý do này, các nhà máy điện địa nhiệt có khả năng cung cấp điện phụ tải, cũng như cung cấp các dịch vụ phụ trợ cho sự linh hoạt ngắn hạn và dài hạn trong một số trường hợp.

Có các công nghệ địa nhiệt khác nhau với các mức độ phát triển riêng biệt. Các công nghệ để sử dụng trực tiếp như sưởi ấm khu vực, bơm nhiệt địa nhiệt, nhà kính và cho các ứng dụng khác được sử dụng rộng rãi và có thể được coi là đã phát triển. Công nghệ sản xuất điện từ các hồ thủy nhiệt có độ thấm cao tự nhiên đã hoạt động từ những năm 1913 cũng đang phát triển một cách đáng tin cậy.


Chọn nguồn sản xuất điện phù hợp

Điện được tạo ra bị ảnh hưởng rất nhiều bởi các nguồn lực để sản xuất năng lượng như: khí hậu, địa hình,…

Ví dụ:

- Việt Nam có rất nhiều sông phù hợp để sản xuất thủy điện

- Phía đông và phía Nam được bao bọc bởi biển Đông phù hợp cho sản xuất năng lượng thủy triều

- Việt Nam có sản lượng dầu khí khá cao phù hợp cho nhiệt điện

Tiếp cận năng lượng là một trụ cột quan trọng cho sự thịnh vượng của con người, phát triển kinh tế và xóa đói giảm nghèo. Đảm bảo mọi người đều có đủ quyền truy cập là một thách thức liên tục và cấp bách đối với sự phát triển toàn cầu.

Tuy nhiên, hệ thống năng lượng của chúng ta cũng có tác động môi trường quan trọng. Các hệ thống năng lượng trong lịch sử và hiện tại bị chi phối bởi nhiên liệu hóa thạch (than, dầu và khí đốt) tạo ra carbon dioxide (CO2) và các loại khí nhà kính khác - động lực cơ bản của biến đổi khí hậu toàn cầu. Nếu chúng ta phải đáp ứng các mục tiêu khí hậu toàn cầu và tránh biến đổi khí hậu nguy hiểm, thế giới cần một sự chuyển đổi đáng kể và phối hợp trong các nguồn năng lượng của nó.

Xem thêm: Vở Bài Tập Tiếng Việt Lớp 3 Trang 5, Tập Làm Văn

Do đó, cân bằng thách thức giữa phát triển và môi trường cung cấp cho chúng tôi mục tiêu cuối cùng là đảm bảo mọi người đều có quyền truy cập đủ năng lượng bền vững để duy trì mức sống cao.