MỤC TIÊU
- Nêu được sơ lược ưu điểm và nhược điểm của một số dạng năng lượng tái tạo (năng lượng mặt trời, năng lượng từ gió, năng lượng từ sóng biển, năng lượng từ dòng sông).
- Thảo luận để nêu được một số biện pháp sử dụng hiệu quả năng lượng và bảo vệ môi trường.
TÓM TẮT KIẾN THỨC
Khởi động
Trong xu hướng phát triển năng lượng trên thế giới ngày nay, các nguồn năng lượng tái tạo giữ vị trí và vai trò ngày càng quan trọng, đặc biệt là năng lượng mặt trời và năng lượng từ gió. Vì sao có xu hướng phát triển như thế?
- Phương pháp giải:
Vận dụng kiến thức đã học về nhược điểm của năng lượng hóa thạch và kiến thức từ hiểu biết đời sống và tìm hiểu thông tin qua sách báo, internet.
- Lời giải chi tiết:
Vì năng lượng hóa thạch có thời gian hình thành rất lâu và không tái tạo lại được, hiện tại trữ lượng của năng lượng hóa thạch trên thế giới đang dần cạn kiệt, việc khai thác và sử dụng nhiên liệu hóa thạch cũng gây ảnh hưởng tiêu cực đến khí hậu và hệ sinh thái.
1. ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA MỘT SỐ DẠNG NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
Sơ lược về ưu điểm và nhược điểm của một số dạng năng lượng tái tạo
Năng lượng tái tạo là năng lượng có sẵn trong thiên nhiên, liên tục được bổ sung thông qua các quá trình tự nhiên. Một số dạng năng lượng tái tạo bao gồm: năng lượng mặt trời, năng lượng từ gió, năng lượng từ dòng sông, năng lượng từ sóng biển, ...
a) Năng lượng mặt trời
Năng lượng mặt trời đã được con người khai thác và sử dụng từ xa xưa để sưởi ấm, trồng trọt, ... Ngày nay, các thiết bị khai thác và sử dụng năng lượng mặt trời chủ yếu hoạt động bằng cách chuyển hoá năng lượng mặt trời thành nhiệt năng (Hình 15.1a) và điện năng (Hình 15.1b).
Ưu điểm của năng lượng mặt trời là có trữ lượng rất lớn, coi như vô hạn và có mặt ở khắp mọi nơi; việc thu năng lượng mặt trời không phát thải khí nhà kính, không gây tiếng ồn; các dụng cụ thu năng lượng mặt trời ngày càng được cải tiến linh hoạt, dễ lắp đặt và có thể tự động hoá.
Nhược điểm của năng lượng mặt trời là phụ thuộc vào điều kiện thời tiết và không thể khai thác vào ban đêm; rác thải từ các tấm pin mặt trời đã qua sử dụng cũng gây tác hại với môi trường.
Thảo luận
Câu hỏi 1. Kể tên một số thiết bị khai thác và sử dụng năng lượng mặt trời.
- Phương pháp giải:
Vận dụng kiến thức từ hiểu biết đời sống và tìm hiểu thông tin qua sách báo, internet.
- Lời giải chi tiết:
Pin mặt trời, bình nước nóng sử dụng năng lượng mặt trời,...
Thảo luận
Câu hỏi 2. Nêu ưu điểm và nhược điểm của việc khai thác năng lượng mặt trời để phát điện.
- Phương pháp giải:
Vận dụng kiến thức đã học về ưu – nhược điểm của năng lượng mặt trời và hiểu biết đời sống, tìm hiểu thông tin qua sách báo, internet.
- Lời giải chi tiết:
* Ưu điểm:
- Trữ lượng lớn, gần như vô hạn, có mặt ở khắp mọi nơi.
- Việc thu năng lượng mặt trời không phát ra khí thải nhà kính, không gây tiếng ồn.
- Các dụng cụ thu năng lượng mặt trời càng ngày càng được cải tiến linh hoạt, dễ lắp đặt và có thể tự động hóa.
* Nhược điểm:
- Phụ thuộc vào điều kiện thời tiết.
- Không thể khai thác vào ban đêm.
- Rác thải từ các tấm pin mặt trời đã qua sử dụng cũng gây ảnh hưởng xấu đến môi trường.
b) Năng lượng từ gió
Từ lâu, con người đã biết sử dụng năng lượng từ gió để bơm nước, xay bột, chạy thuyền buồm, ... Ngày nay, năng lượng từ gió chủ yếu được khai thác bởi các tuabin điện gió biến đổi động năng của gió thành điện năng. Các nhà máy điện gió có thể được xây dựng trên đất liền hoặc ngoài khơi.
Ưu điểm của năng lượng từ gió là có trữ lượng rất lớn, coi như vô hạn; việc khai thác năng lượng từ gió không phát thải khí nhà kính, không gây ô nhiễm môi trường; có thể lắp đặt tuabin điện gió ở bất kì đâu nếu đủ lượng gió cần thiết.
Nhược điểm của năng lượng từ gió là phụ thuộc vào điều kiện thời tiết và vị trí khai thác; các tuabin điện gió tạo tiếng ồn khi hoạt động và có thể gây nguy hiểm cho dân cư sinh sống trong khu vực lân cận khi xảy ra sự cố; các nhà máy điện gió cũng có ảnh hưởng tiêu cực đối với hệ sinh thái và động vật hoang dã tại nơi xây dựng.
Thảo luận
Câu hỏi 3. Việc thu năng lượng từ gió có bị ảnh hưởng bởi yếu tố ngày, đêm hay không? Vì sao?
-Phương pháp giải:
Vận dụng kiến thức đã học về năng lượng từ gió: năng lượng gió chuyển thành năng lượng khác như năng lượng điện, năng lượng cơ học,…
- Lời giải chi tiết:
Việc thu năng lượng từ gió không bị ảnh hưởng bởi yếu tố ngày, đêm vì gió có thể xuất hiện cả ngày lẫn đêm.
c) Năng lượng từ dòng sông
Các dòng sông mang năng lượng rất lớn. Từ xa xưa, con người đã biết khai thác năng lượng từ dòng sông để đi lại, vận chuyển hàng hoá, sản xuất, ... Ngày nay, năng lượng từ dòng sông chủ yếu được khai thác để phát điện. Ở nhà máy thuỷ điện, nước trong hồ chứa ở trên cao chảy xuống theo ống dẫn làm quay tuabin của máy phát điện; cơ năng của dòng nước được chuyển hoá thành điện năng.
Ưu điểm của việc khai thác và sử dụng năng lượng từ dòng sông là:
- Việc xây dựng các hồ chứa nước góp phần điều tiết lưu lượng nước ở hạ lưu.
- Việc sử dụng không phát thải các chất khí ô nhiễm môi trường, giá thành thấp.
Tuy nhiên, việc xây dựng các hồ chứa nước làm giảm diện tích rừng; có thể làm thay đổi hệ sinh thái của một vùng rộng lớn; tiềm ẩn nguy cơ gây lũ lụt khi xảy ra sự cố vỡ đập.
Thảo luận
Câu hỏi 4. Vì sao các nước trên thế giới có xu hướng từ bỏ thủy điện và chuyển sang khai thác các nguồn năng lượng khác?
- Phương pháp giải:
Vận dụng kiến thức đã học về nhược điểm của năng lượng từ dòng sông và kiến thức từ hiểu biết đời sống và tìm hiểu thông tin qua sách báo, internet.
- Lời giải chi tiết:
Việc xây dựng thủy điện làm giảm diện tích rừng, có thể làm thay đổi hệ sinh thái cả một vùng rộng lớn, tiềm ẩn nguy cơ lũ lụt khi gặp sự cố vỡ đập.
d) Năng lượng từ sóng biển
Sóng biển là nguồn năng lượng tái tạo với trữ lượng rất lớn có thể khai thác để phát điện. Có nhiều dạng thiết bị chuyển đổi năng lượng từ sóng biển (Hình 15.3). Chúng hoạt động dựa vào nguyên tắc biến đổi cơ năng của sóng biển thành điện năng.
Ưu điểm của năng lượng từ sóng biển là có trữ lượng rất lớn, coi như vô hạn; không tạo ra chất thải; không nguy hại cho hệ sinh thái biển.
Nhược điểm của năng lượng từ sóng biển là phụ thuộc vào điều kiện địa lí và thời tiết; thiết bị chuyển đổi năng lượng từ sóng biển chỉ hoạt động hiệu quả khi có sóng lớn; việc truyền tải năng lượng, vận hành và bảo trì thiết bị tốn kém.
Thảo luận
Câu hỏi 5. Vì sao nói Việt Nam có điều kiện thuận lợi để phát triển năng lượng từ sóng biển?
- Phương pháp giải:
Vận dụng kiến thức từ hiểu biết đời sống và tìm hiểu thông tin qua sách báo, internet.
- Lời giải chi tiết:
Vì Việt Nam có chiều dài bở biển lên đến 3260 km, đứng top 10 quốc gia có chiều dài bở biển cao nhất so với diện tích lãnh thổ. Yếu tố này phù hợp để phát triển năng lượng từ sóng biển.
Củng cố kiến thức
Lập bảng so sánh ưu điểm và nhược điểm của các dạng năng lượng tái tạo: năng lượng mặt trời, năng lượng từ gió, năng lượng từ dòng sông, năng lượng từ sóng biển.
Ghi nhớ
• Một số dạng năng lượng tái tạo phổ biến là: năng lượng mặt trời, năng lượng từ gió, năng lượng từ dòng sông, năng lượng từ sóng biển.
• Ưu điểm của các dạng năng lượng tái tạo là: có trữ lượng rất lớn, coi như vô hạn; việc khai thác và sử dụng ít phát thải khí nhà kính, ít gây ô nhiễm môi trường.
• Nhược điểm của việc khai thác và sử dụng năng lượng tái tạo là: phụ thuộc vào các yếu tố thời tiết và thiên nhiên; chi phí đầu tư ban đầu cao; có nhiều rác thải khó xử lí từ các thiết bị đã qua sử dụng.
2. SỬ DỤNG HIỆU QUẢ NĂNG LƯỢNG VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG
Các biện pháp sử dụng hiệu quả năng lượng và bảo vệ môi trường
Sử dụng hiệu quả năng lượng là việc áp dụng các biện pháp nhằm giảm tổn thất, giảm mức tiêu thụ năng lượng của thiết bị, máy móc mà vẫn đảm bảo nhu cầu đặt ra đối với sản xuất và đời sống. Hiệu quả năng lượng của thiết bị, máy móc được xác định bởi hiệu suất chuyển hoá năng lượng của chúng. Đó là tỉ số phần trăm giữa năng lượng có ích ở đầu ra và năng lượng toàn phần ở đầu vào để chúng hoạt động. Ví dụ, bóng đèn điện tiêu thụ điện năng (năng lượng toàn phần) và chuyển hoá thành năng lượng ánh sáng (năng lượng có ích) nên hiệu suất của nó được tính như sau:
Khi hoạt động, các thiết bị có hiệu suất càng lớn thì hiệu quả năng lượng của thiết bị càng cao.
Trong đời sống, chúng ta có thể áp dụng một số biện pháp sử dụng hiệu quả năng lượng như sau:
– Sử dụng thiết bị hiệu suất cao.
– Tắt thiết bị khi không sử dụng
– Tận dụng năng lượng từ thiên nhiên (ánh sáng, gió, nhiệt độ, ...) trong xây dựng và sinh hoạt. Ưu tiên sử dụng năng lượng tái tạo. Trong sản xuất, đổi mới kĩ thuật và công nghệ là yếu tố quan trọng để nâng cao hiệu quả năng lượng. Nhiều sản phẩm ngày nay được thiết kế theo tiêu chí tiết kiệm năng lượng.
Bảo vệ môi trường là hoạt động phòng ngừa, hạn chế tác động xấu đến môi trường; khắc phục ô nhiễm, suy thoái môi trường, cải thiện chất lượng môi trường; sử dụng hợp lí tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ đa dạng sinh học và ứng phó với biến đổi khí hậu.
Một số biện pháp bảo vệ môi trường:
– Giữ vệ sinh môi trường xung quanh.
– Trồng nhiều cây xanh.
– Giảm lượng chất thải sinh hoạt.
– Giảm phát thải khí nhà kính và các chất gây ô nhiễm môi trường.
– Khai thác, sử dụng hợp lí và tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên.
– Tái sử dụng và tái chế vật liệu đã qua sử dụng (nếu có thể).
Sử dụng hiệu quả năng lượng và bảo vệ môi trường có mối liên hệ mật thiết với nhau. Sử dụng hiệu quả năng lượng chính là góp phần bảo vệ môi trường.
Thảo luận
Câu hỏi 6. Vì sao bóng đèn LED (Hình 15.4c) được xem là thiết bị tiết kiệm năng lượng?
- Phương pháp giải:
Vận dụng kiến thức đã học về các biện pháp sử dụng hiệu quả năng lượng và bảo vệ môi trường.
- Lời giải chi tiết:
Vì bóng đèn LED có hiệu suất chuyển từ năng lượng điện sang năng lượng ánh sáng cao đến 90%. Việc này làm giảm tổn thất, giảm mức tiêu thụ năng lượng của đèn mà vẫn đảm bảo độ sáng như khi sử dụng các đèn truyền thống khác như bóng đèn dây tóc, bóng đèn huỳnh quang,...
Thảo luận
Câu hỏi 7. Vì sao phải sử dụng hiệu quả năng lượng và bảo vệ môi trường?
- Phương pháp giải:
Vận dụng kiến thức từ hiểu biết đời sống và tìm hiểu thông tin qua sách báo, internet.
- Lời giải chi tiết:
Vì hiện tại nhiều nguồn năng lượng hóa thạch đã sắp cạn kiệt và không tái tạo lại được, môi trường ở nhiều khu vực khi ô nhiễm trầm trọng, xuất hiện hiệu ứng nhà kính, nhiều động vật, thực vật bị đưa vào sách đỏ,... Bảo vệ môi trường là hành động phòng ngừa, hạn chế các tác động xấu đến môi trường và cải thiện, giúp môi trường trong lành hơn, sử dụng tiết kiệm các tài nguyên thiên nhiên,...
Thảo luận
Câu hỏi 8. Đề xuất các biện pháp sử dụng hiệu quả năng lượng và bảo vệ môi trường trong những hoạt động thường ngày của em tại trường học.
- Phương pháp giải:
Vận dụng kiến thức từ hiểu biết đời sống và tìm hiểu thông tin qua sách báo, internet.
- Lời giải chi tiết:
Bỏ rác đúng nơi quy định, quyên góp sách vở,...
Vận dụng kiến thức
Tìm hiểu các biện pháp sử dụng hiệu quả năng lượng và bảo vệ môi trường được khuyến khích thực hiện ở gia đình. Liên hệ thực tế với việc thực hiện ở gia đình em.
Ghi nhớ
• Sử dụng hiệu quả năng lượng là việc áp dụng các biện pháp nhằm giảm tổn thất, giảm mức tiêu thụ năng lượng của thiết bị, máy móc mà vẫn đảm bảo nhu cầu đặt ra đối với sản xuất và đời sống.
• Các biện pháp sử dụng hiệu quả năng lượng là: đổi mới kĩ thuật và công nghệ; sử dụng thiết bị, máy móc hiệu suất cao; tắt thiết bị khi không sử dụng; tận dụng năng lượng từ thiên nhiên; ưu tiên sử dụng năng lượng tái tạo, ...
• Bảo vệ môi trường là: hoạt động phòng ngừa, hạn chế tác động xấu đến môi trường; khắc phục ô nhiễm, suy thoái môi trường, cải thiện chất lượng môi trường; sử dụng hợp lí tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ đa dạng sinh học và ứng phó với biến đổi khí hậu.
• Các biện pháp bảo vệ môi trường là: giữ vệ sinh môi trường xung quanh; trồng nhiều cây xanh; giảm lượng chất thải sinh hoạt; giảm lượng khí thải nhà kính và các chất gây ô nhiễm; khai thác, sử dụng hợp lí và tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên; tái sử dụng và tái chế vật liệu, ...
Mở rộng Ngoài việc sử dụng năng lượng tái tạo, để bảo vệ môi trường, người ta còn phát triển các nhiên liệu thay thế, trong đó hydrogen được coi là nhiên liệu có nhiều triển vọng. Hydrogen có thể được sản xuất như một sản phẩm phụ trong quá trình lọc hoá dầu hoặc điện phân từ nước. Nhiên liệu hydrogen không phát thải khí nhà kính nên được xem là nguồn năng lượng xanh. Các quốc gia trên thế giới hiện nay đang đầu tư nhiều nguồn lực để phát triển nhiên liệu hydrogen.
BÀI TẬP
Đang cập nhật
