Vấn đề biến đổi khí hậu liên quan đến sự nóng lên của trái đất đang là mối quan tâm lớn trên toàn thế giới, trong đó mục tiêu giảm lượng khí thải CO2 là trọng tâm của các biện pháp hạn chế biến đổi khí hậu. Tuy nhiên, CO2 không phải là nhân tố duy nhất do các hoạt động của con người gây ra hiệu ứng nhà kính, bên cạnh đó còn có các nhân tố khác như hơi nước (nhân tố lớn nhất), CH4, N2O.
Trong hai nhân tố quan trọng nhất gây hiệu ứng nhà kính là CO2 và hơi nước thì lượng CO2 tăng lên do con người khai thác năng lượng hóa thạch. Chính vì vậy, nỗ lực hạn chế sự nóng lên của trái đất liên quan đến việc làm giảm lượng khí thải CO2 thông qua các công nghệ năng lượng tái sinh. Sự khác nhau cơ bản giữa năng lượng hóa thạch và năng lượng tái tạo là vòng đời của CO2. Năng lượng hóa thạch cần hàng triệu năm để thu hồi lượng CO2 thải ra, năng lượng tái sinh chỉ cần thời gian vài năm đến vài tháng.
Công nghệ năng lượng tái tạo hiện nay vẫn chưa đạt đến mức không thải ra khí CO2. Ví dụ như năng lượng gió,quá trình vận hành không thải ra CO2 nhưng quá trình bảo dưỡng, sản xuất ra bộ phận của hệ thống, quá trình xây dựng thải ra CO2. Xăng sinh học Ethanol, bio-diesel thải ra CO2 trong quá trình trồng cây nguyên liệu, hơn nữa loại năng lượng này gây ảnh hưởng đến an ninh lương thực vì nguyên liệu chủ yếu là cây lương thực.
Công nghệ năng lượng sạch cho công trình hiện nay được các nước phát triển áp dụng như năng lượng mặt trời, năng lượng gió, địa nhiệt, biomass. Một số thông tin cơ bản của các công nghệ này áp dụng cho quy mô nhỏ được tổng hợp như sau (giá công nghệ tính tại nước Anh):
1. Năng lượng mặt trời (sinh điện)
Công nghệ này sử dụng vật liệu bán dẫn để chuyển hóa năng lượng mặt trời thành điện. Lượng khí thải là 58g CO2/kWh. Công nghệ mới có thể đạt đến 35g CO2/kWh. Lượng CO2 tiết kiệm mỗi năm đạt khoảng 1,4 Tấn (công suất 4,3 kWp). Các tấm năng lượng mặt trời phải đặt theo hướng Nam hoặc Tây, thông thường đặt trên mái nhà. Hệ thống này có thể kết hợp với hệ thống nước nóng cho nhà.
Công nghệ này là giá thành rất cao, khoảng 180 triệu cho 1 kWp. Một bộ khoảng 2.5 kWp có thể cung cấp một nửa nhu cầu sử dụng điện của một hộ gia đình. Bên cạnh đó, nếu một tấm năng lượng mặt trời bị bóng xung quanh như cây cối thì hiệu suất của cả hệ thống sẽ bị ảnh hưởng.
2. Năng lượng mặt trời (sinh nhiệt)
Nhiệt năng của mặt trời được thu lại qua bộ phận thu nhiệt dạng tấm phẳng hoặc ống. Hướng của thiết bị giống như tấm năng lượng mặt trời, theo hướng Nam hoặc Tây. Hệ thống 4 m2 tiết kiệm 580 kg CO2/năm so với dùng điện. Một hệ thống hoàn chỉnh cho 4 m2 có giá khoảng 120 triệu bao gồm hệ thống thu nhiệt và bình chứa nước nóng.
3. Năng lượng gió (sinh điện)
Năng lượng gió thải ra 4,64~5,25 gCO2eq/kWh. Một hệ thống 6 kWh tiết kiệm khoảng 4,3 Tấn CO2/năm với giá khoảng 600 triệu. Để lắp đặp tuốc bin gió cần có nghiên cứu về gió tại nơi cần lắp đặt. Hơn nữa, quá trình hoạt độc của tuốc bin gây ra tiếng ồn ảnh hưởng đến khu vực xung quanh.
4. Địa nhiệt (sinh nhiệt)
Công nghệ này dùng ống chứa chất lỏng để thu nhiệt dưới lòng đất. Ống chất lỏng có thể đặt theo chiều nằm ngang hoặc thẳng đứng trong lòng đất. Theo chiều ngang, khoảng 30m - 50m ống/1kWh, theo chiều thẳng đứng khoảng 20 m/1kWh. Hệ thống sử dụng bơm điện để bơm tuần hoàn chất lỏng trong ống. Một bộ công suất 12 kWth giá khoảng 180 triệu, tiết kiệm 6 Tấn CO2/năm so với dùng điện. Tuy nhiên, bơm điện có thể gây sốc điên mỗi khi khởi động.
5. Biomass (sinh điện, nhiệt)
Biomass là công nghệ sử dụng nguyên liệu gỗ cho máy phát điện hoặc nhiệt. Ưu điểm của loại nguyên liệu này là lượng CO2 thải ra chính bằng lượng CO2 hấp thụ trong quá trình phát triển của cây, chính vì vậy CO2 thải ra của công nghệ này là do các thiết bị sử dụng điện hoặc ga của cả. Giá của máy công suất 15 kW khoảng 200 triệu, tiết kiệm 450 kg CO2/năm. Công nghệ này phụ thuộc vào nguồn cung cấp gỗ và khoảng cách vận chuyển. Vì vậy, tại nhưng vùng xa nguồn gỗ thì giá thành sẽ cao.
6. Thủy điện cỡ nhỏ
Loại hình này khá quen thuộc và đơn giản thích hợp với nhà ở xa lưới điện và gần nguồn nước như sông, suối. Lượng CO2 của công nghệ này trong khoảng 10~30 gCO2eq/kWh. Công nghệ này đáp ứng đủ nhu cầu dùng điện cho hộ gia đình, thậm chí còn có thể bán điện cho các công trình xung quanh. Giá của một hệ thống cỡ 5kW vào khoảng 600 triệu.
Mặc dù năng lượng tái tạo thải ra CO2 ít hơn đáng kể so với năng lượng hóa thạch, nhưng hiệu quả kinh tế chưa cao do giá thành công nghệ còn đắt. Chính vì vậy, tại Anh các công nghệ này được hỗ trợ một phần kinh phí từ chính phủ thông qua chương trình cắt giảm khí CO2 (đến 2019 tất cả công trình không thải ra khí CO2). Sự hỗ trợ của chính phủ thông qua các chính sách vĩ mô là rất cần thiết để thúc đẩy quá trình nghiên cứu và phát triển công nghệ năng lượng tái tạo.
http://kientrucibst.wordpress.com
(Theo: mtcnx.com)
