Nhận thức về biến đổi khí hậu đang định hình tương lai của nền kinh tế toàn cầu theo nhiều cách.
Các chính phủ đang lên kế hoạch làm thế nào để giảm lượng khí thải, các nhà đầu tư đang xem xét kỹ lưỡng hiệu quả hoạt động môi trường của các công ty và người tiêu dùng đang trở nên có ý thức về dấu chân carbon của họ. Nhưng bất kể bên liên quan nào, việc sản xuất và tiêu thụ năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch là một trong những yếu tố đóng góp lớn nhất vào phát thải.
Do đó, các nguồn năng lượng tái tạo chưa bao giờ được quan tâm hàng đầu như ngày nay.
Năm loại năng lượng tái tạo
Các công nghệ năng lượng tái tạo khai thác sức mạnh của mặt trời, gió và nhiệt từ lõi Trái đất, sau đó biến nó thành các dạng năng lượng có thể sử dụng được như nhiệt, điện và nhiên liệu.
Thông tin sử dụng dữ liệu từ Lazard, Ember và các nguồn khác để phác thảo mọi thứ bạn cần biết về năm loại năng lượng tái tạo chính:
| Nguồn năng lượng | % của năm 2021 Phát điện toàn cầu | Trung bình chi phí năng lượng trên mỗi MWh |
|---|---|---|
| Hydro | 15,3% | $ 64 |
| Gió | 6,6% | $ 38 |
| Mặt trời | 3,7% | $ 36 |
| Sinh khối | 2,3% | $ 114 |
| Địa nhiệt | <1% | $ 75 |
Ghi chú của người biên tập: Chúng tôi đã loại trừ hạt nhân khỏi hỗn hợp ở đây, bởi vì mặc dù nó thường được định nghĩa là một nguồn năng lượng bền vững, nhưng về mặt kỹ thuật thì nó không thể tái tạo được (tức là có một lượng hữu hạn uranium).
Tìm hiểu thêm: Xếp hạng những quốc gia sản xuất điện hạt nhân.
Mặc dù thường không được chú ý, nhưng thủy điện là nguồn điện tái tạo lớn nhất, sau đó là gió và sau đó là năng lượng mặt trời.
Cùng với nhau, 5 nguồn chính đã kết hợp để tạo ra khoảng 28% sản lượng điện toàn cầu vào năm 2021, với gió và mặt trời lần đầu tiên phá vỡ rào cản chia sẻ 10%.
Tìm hiểu thêm: Những nguồn năng lượng lớn nhất thế giới.
Chi phí năng lượng bình đẳng (LCOE) đo lường chi phí lâu dài của một nhà máy quy mô tiện ích mới chia cho tổng sản lượng điện. LCOE của năng lượng mặt trời và gió gần bằng 1/5 so với than đá ($ 167 / MWh), có nghĩa là các nhà máy năng lượng mặt trời và gió mới hiện nay rẻ hơn nhiều để xây dựng và vận hành so với các nhà máy than mới trong thời gian dài hơn.
Với suy nghĩ này, dưới đây là một cái nhìn sâu hơn về 5 loại năng lượng tái tạo và cách chúng hoạt động.
1. Gió
Các tuabin gió sử dụng các cánh quạt lớn, được gắn ở độ cao lớn trên cả đất liền và trên biển, để thu nhận động năng do gió tạo ra.
Khi gió chạy ngang qua cánh quạt, áp suất không khí trên một mặt của cánh quạt giảm xuống, kéo nó xuống với một lực được mô tả như lực nâng. Sự chênh lệch áp suất không khí qua hai bên làm cho các cánh quạt quay.
Rotor được kết nối với một máy phát tuabin, nó quay để chuyển động năng của gió thành điện năng.
2. Năng lượng mặt trời (Quang điện)
Các công nghệ năng lượng mặt trời thu nhận ánh sáng hoặc bức xạ điện từ từ mặt trời và chuyển nó thành điện năng.
Pin mặt trời quang điện (PV) chứa một wafer bán dẫn, dương ở một mặt và âm ở mặt kia, tạo thành điện trường. Khi ánh sáng chiếu vào tế bào, chất bán dẫn sẽ hấp thụ ánh sáng mặt trời và chuyển năng lượng dưới dạng các electron. Các electron này bị điện trường bắt giữ dưới dạng dòng điện.
Khả năng tạo ra điện của một hệ thống năng lượng mặt trời phụ thuộc vào vật liệu bán dẫn, cùng với các điều kiện môi trường như nhiệt, bụi bẩn và bóng râm.
Tìm hiểu thêm: Năng lượng mặt trời và gió theo quốc gia.
3. Địa nhiệt
Năng lượng địa nhiệt bắt nguồn trực tiếp từ lõi Trái đất – nhiệt từ lõi làm sôi các hồ chứa nước dưới lòng đất, được gọi là tài nguyên địa nhiệt.
Các nhà máy địa nhiệt thường sử dụng giếng để bơm nước nóng từ các nguồn địa nhiệt và chuyển nó thành hơi nước cho máy phát tuabin. Nước và hơi nước chiết xuất sau đó có thể được tái phun, biến nó thành nguồn năng lượng tái tạo.
4. Thủy điện
Tương tự như tuabin gió, các nhà máy thủy điện chuyển động năng từ dòng nước chảy thành điện bằng cách sử dụng máy phát tuabin.
Các nhà máy thủy điện thường nằm gần các vùng nước và sử dụng các cấu trúc dẫn dòng như đập để thay đổi dòng chảy của nước. Việc phát điện phụ thuộc vào khối lượng và sự thay đổi độ cao hoặc đầu dòng nước chảy.
Khối lượng nước lớn hơn và đầu cao hơn sẽ tạo ra nhiều năng lượng và điện hơn, và ngược lại.
5. Sinh khối
Con người có thể đã sử dụng năng lượng từ sinh khối hoặc năng lượng sinh học để làm nhiệt kể từ khi tổ tiên chúng ta học cách đốt lửa.
Sinh khối – vật liệu hữu cơ như gỗ, lá khô và chất thải nông nghiệp – thường được đốt cháy nhưng được coi là tái tạo vì nó có thể được trồng lại hoặc bổ sung. Đốt sinh khối trong lò hơi tạo ra hơi nước áp suất cao, làm quay máy phát tuabin để sản xuất điện.
Sinh khối cũng được chuyển đổi thành nhiên liệu lỏng hoặc khí để vận chuyển. Tuy nhiên, phát thải từ sinh khối thay đổi theo vật liệu đốt và thường cao hơn các nguồn sạch khác.
Khi nào thì năng lượng tái tạo sẽ tiếp quản?
Bất chấp sự phát triển gần đây của năng lượng tái tạo, nhiên liệu hóa thạch vẫn chiếm ưu thế trong cơ cấu năng lượng toàn cầu.
Khám phá thêm: Sự phụ thuộc vào năng lượng của châu Âu.
Hầu hết các quốc gia đang trong giai đoạn đầu của quá trình chuyển đổi năng lượng và chỉ một số ít nhận được một phần đáng kể điện năng từ các nguồn sạch. Tuy nhiên, thập kỷ đang diễn ra có thể còn tăng trưởng nhiều hơn những năm kỷ lục gần đây.
IEA dự báo đến năm 2026, công suất điện tái tạo toàn cầu sẽ tăng 60% từ mức năm 2020 lên hơn 4.800 gigawatt – bằng với sản lượng điện hiện tại của nhiên liệu hóa thạch và hạt nhân cộng lại. Vì vậy, bất kể khi nào năng lượng tái tạo sẽ tiếp quản, rõ ràng là nền kinh tế năng lượng toàn cầu sẽ tiếp tục thay đổi.
Nguồn đồ hoạ: Visual Capitalist.