 |
(H2N2)-Với mục tiêu giảm 80% các loại khí thải gây hiệu ứng nhà kính so với năm 1990, hiện nay con người đang bắt tay nghiên cứu tìm tòi những giải pháp mới, mang tính khả thi, bền vững. 8 công nghệ năng lượng mới dưới đây được xem là những ứng viên xuất sắc cho mục tiêu nói trên và dự kiến sẽ không chỉ trở thành hiện thực mà còn sẽ mang tính “đại trà” vào năm 2050.
1. Công nghệ nhiệt mặt trời tập trung (CST)
Trong tương lai không xa, năng lượng mặt trời sẽ trở nên thông dụng như công nghệ màng mỏng, công nghệ nhiệt mặt trời, công nghệ đốt nóng bằng năng lượng mặt trời… Công suất năng lượng mặt trời hiện tại con người mới sản xuất được 12,4 GW. Dự kiến đến giữa thế kỷ này sẽ tăng lên tới 2.000 GW. Một trong số những công nghệ sáng giá nhất là công nghệ nhiệt mặt trời tập trung (CST), trong đó sử dụng hàng loạt gương khổng lồ để tiêu cự ánh sáng tạo ra nhiệt và điện năng. Tại vùng Đông bắc Los Angeles, Mỹ có nhà máy Sierra đi theo công nghệ này, sử dụng 24.000 chiếc gương diện tích rộng 20 mẫu Anh, có thể sản xuất được 45 MW và dự kiến đến năm 2012 sẽ tăng lên 6.400 MW. Trong tương lai, tại Mỹ sẽ có ít nhất 5 nhà máy kiểu này được xây dựng.
2. Công nghệ thủy điện Hydrokinetic Power (HP)
Thủy điện được xem là nguồn năng lượng sạch nhưng thị phần còn hạn hẹp. Ví dụ, tại Mỹ mới chỉ cung cấp khoảng 7% nhu cầu điện cho cả nước. Hiện tại con người mới sản xuất được 31 GW, đến năm 2050 tăng lên khoảng 67 GW. Công nghệ được xem là mang tính khả thi nhất là công nghệ Hydrokinetic Power (HP). Đây là công nghệ sản xuất điện năng từ động lực của nguồn nước chảy tự do. Dự án đầu tiên theo công nghệ HP hiện đang được xây dựng thử nghiệm tại Houston Mỹ có tên là Hydro Green Energy (HGE). Giống như một tuabin gió, nhà máy này sản xuất ra điện năng bằng cách sử dụng dòng nước tốc độ cao, làm quay 3 cánh quạt rộng 12 foot, giống như nhà máy điện dùng sóng biển ở châu Âu, nhưng khác ở chỗ là sử dụng dòng nước một chiều. Kết quả chi phí rẻ hơn so với chi phí điện sản xuất từ gió, chỉ khoảng 4-7 xu Mỹ/kwh so với 10 xu Mỹ/kwh.
3. Sản xuất nhiên liệu diezel sinh học từ tảo
Hiện nay Ethanol được xem là khá phổ biến nhưng trong tương lai người ta sẽ sử dụng các loại vật liệu hữu cơ có tiềm năng năng lượng lớn. Ví dụ như loại cỏ có tên là switchgrass, mía, tảo, nước thải, thậm chí cả chất thải của ngành y tế để tạo ra các loại nhiên liệu có mức độ phát tán khí thải thấp, dùng cả cho giao thông lẫn cho ngành công nghiệp điện năng. Hiện tại, con người mới sản xuất khoảng 643.000 barrels nhiên liệu sinh học mỗi ngày và dự kiến, đến năm 2050, sẽ tăng lên khoảng 3,4 triệu barrels/ngày, trong đó công nghệ tiềm năng nhất là sản xuất từ tảo. Tại Venice Italia hiện nay người ta đang xây dựng một nhà máy có vốn đầu tư trên 272 triệu USD để sản xuất điện đi từ tảo. Đến năm 2011 nhà máy này sẽ sản xuất được khoảng 40 MW phục vụ chủ yếu cho thành phố cảng và là nguồn điện sạch có mức phát tán carbon cực thấp, thậm chí có thể là zero.
4. Công nghệ sản xuất nhiên liệu sinh học hoàn hảo
Một nhóm các nhà khoa học ở ĐH bang Pennsylsivania, Mỹ đang tiến hành nghiên cứu sản xuất một loại nhiên liệu sinh học hoàn hảo, đó là loại nhiên liệu đốt cháy, không gây ô nhiễm môi trường. Để cho ra đời loại nhiên liệu này, nhóm đề tài đã tiến hành nghiên cứu quá trình tạo methanol, đây là hợp chất chính có trong khí thiên nhiên. Trong đó, vi khuẩn có tên là methanogens đóng một vai trò quan trọng và qua nghiên cứu các nhà khoa học phát hiện thấy cơ cấu sản xuất ra methane rất đơn giản. Bao gồm nước và carbon dioxide (CO2) khi nó được giam cầm trong dòng điện. Dựa vào nguyên lý này người ta sẽ chế tạo một loại pin nhiên liệu vi khuẩn và khi có dòng điện nạp vào, thì nó sẽ tạo ra một loại nhiên liệu đốt cháy, có khả năng trung hòa carbon nên không gây phát tán chất thải ô nhiễm ra môi trường.
5. Sản xuất điện năng từ gió ngầm dưới lòng đại dương (Deepwater wind)
Điện năng từ gió từ lâu đã được con người khai thác, đơn giản là dùng các cánh quạt khổng lồ ở những nơi nhiều gió và hiện tại mới sản xuất được khoảng 94 GW, dự kiến đến năm 2050 sẽ tăng lên 2.000 GW. Công nghệ sản xuất điện năng từ gió ngầm dười lòng đại dương được xem là ứng viên sáng giá nhất. Theo tính toán của các nhà khoa học Mỹ, thì các trang trại sản xuất gió dưới lòng đại dương ở vùng Thái Bình Dương rất tiềm năng, mỗi năm có thể sản xuất trên 900 GW và hiện tại ở Nauy, người ta đang xây dựng một dự án thử nghiệm có tên là Hywind, sử dụng 1 turbin 2,3 MW, nặng 152 tấn, lắp ở độ sâu 213 feet trên một sàn cố định dưới thềm lục địa, dự kiến trong tháng 9 tới sẽ bắt đầu đi vào hoạt động.
6. Năng lượng nguyên tử an toàn
Năng lượng nguyên tử an toàn được coi là một trong những nguồn nguyên liệu sạch cho tương lai vì nó hoàn toàn không chứa carbon. Hiện nay con người mới sản xuất được 372 GW từ nguồn nguyên liệu này, đến giữa thế kỷ 21 sẽ tăng lên 700 GW theo công nghệ nguyên tử thế hệ mới, đó là công nghệ Generation III +, Generation IV và Generation V
– Generation III +: Đây là công nghệ dùng thiết kế nước tăng áp và giống như các lò phản ứng truyền thống, công nghệ này có các bể làm giàu nhiên liệu uranium trong nước và có thể hấp thụ nhiệt để sản xuất hơi. Các lò phản ứng nước tăng áp thế hệ Generation III + sẽ làm tăng tính an toàn thông qua việc làm lạnh tháp phản ứng trong trường hợp nhà máy mất điện. Nhược điểm: chất thải phóng xạ phải mất nhiều năm mới làm lạnh được trước khi đưa đi bãi thải.
– Công nghệ Generation IV(Thế hệ IV): Sử dụng công nghệ tầng sỏi (Pebble bed). Trong công nghệ này người ta sẽ sử dụng những quả cầu graphite kích thước như những viên sỏi. Các viên nhiên liệu dioxide uranium này được nạp vào trong lò phản ứng và tại đây sẽ diễn ra phản ứng nguyên tử. Một chiếc bơm được sử dụng để đưa helium vào tháp phản ứng, helium di chuyển xung quanh những quả cầu này, hấp thụ nhiệt và làm quay turbin. Lợi thế của công nghệ trên là khi môi chất lỏng bị mất, các quả cầu graphite sẽ hấp thụ nhiệt đủ để ngăn ngừa nhiên liệu nóng chảy.
– Công nghệ Generation V(Thế hệ V): Đây là công nghệ dùng lò phản ứng sóng di động. Trong lò phản ứng, uranium làm giàu sẽ bắt đầu quá trình bằng cách nhả neutron để hỗ trợ quá trình chuyển hóa uranium nghèo (còn sót của công đoạn làm giàu) thành plutonium. Đến lượt nó, plutonium lại nhả ra nhiều neutron để chuyển hóa uranium nghèo nhiên liệu hữu ích. Lợi thế công nghệ này là cần ít uranium.
7. Công nghệ năng lượng địa nhiệt
Một trong số những quốc gia có nguồn năng lượng địa nhiệt dồi dào nhất thế giới hiện nay là Iceland. Hiện tại con người mới sản xuất được khoảng 10 GW, dự kiến đến năm 2050 sẽ tăng lên tới 700 GW.
8. Công nghệ nhiên liệu hóa thạch sạch
Hiện tại con người đã sản xuất được 1.460 GW điện năng từ nguồn năng lượng này, dự kiến đến năm 2050 sẽ tăng lên khoảng 3.830 GW nhưng lại là nguồn năng lượng sạch. Công nghệ mới cho việc sản xuất năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch có tên carbon-to-cement (cácbon thành xi măng). Nguyên lý làm việc của công nghệ này rất đơn giản, theo đó người ta sẽ đưa các chất thải từ nhà máy điện đốt khí hoặc than và đi qua lớp nước biển. CO2 và các chất ô nhiễm trong khí thải nói trên sẽ kết hợp với manhe và canxi trong nước biển để tạo ra một loại vật liệu mới giống như đá vôi, rất thích hợp cho ngành công nghiệp sản xuất ximăng, làm bêtông hoặc nhựa trải đường. Nước biển sau khi xử lý manhe sẽ thải trở lại biển. Đây là công nghệ phù hợp cho những nhà máy ở gần biển, tuy nhiên cũng rất thích hợp cho các nhà máy đặt trong đất liền.
Hoahocngaynay.com
Nguồn Tạp chí Công nghiệp
