Năng lượng tái tạo là gì? Định nghĩa, phân loại và lợi ích

Năng lượng tái tạo đến từ các nguồn hoặc quá trình được bổ sung liên tục. Những nguồn năng lượng này bao gồm năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng địa nhiệt và năng lượng thủy điện.

Các nguồn tái tạo thường gắn liền với năng lượng xanh và năng lượng sạch , nhưng có một số khác biệt nhỏ giữa ba loại năng lượng này. Trong đó các nguồn tái tạo là những nguồn có thể tái chế, năng lượng sạch là những nguồn không thải ra các chất ô nhiễm như carbon dioxide và năng lượng xanh là năng lượng đến từ các nguồn tự nhiên.

Mặc dù thường có sự giao thoa giữa các loại năng lượng này nhưng không phải tất cả các loại năng lượng tái tạo đều thực sự sạch hoặc xanh hoàn toàn. Ví dụ, một số nguồn thủy điện thực sự có thể hủy hoại môi trường sống tự nhiên và gây ra nạn phá rừng.

Sự phát triển của năng lượng tái tạo

Mặc dù năng lượng tái tạo thường được coi là giải pháp cho nhu cầu năng lượng trong tương lai của chúng ta, nhưng chúng ta đã khai thác sức mạnh tự nhiên của thiên nhiên trong nhiều thế kỷ. Cối xay gió và bánh xe nước được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các kho thóc, trong khi mặt trời được sử dụng để tạo ra lửa để sưởi ấm và ánh sáng.

Tuy nhiên, con người ngày càng phụ thuộc vào việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch bao gồm than đá và khí đốt tự nhiên. Việc sử dụng rộng rãi các loại năng lượng này đã được chứng minh là có tác động bất lợi đến hành tinh, với nhiệt độ toàn cầu ngày càng tăng, sự gia tăng các hiện tượng thời tiết khắc nghiệt và hậu quả là mất môi trường sống tự nhiên.

Những tiến bộ gần đây trong việc thu thập và lưu trữ, cùng với nỗ lực toàn cầu hướng tới  Net Zero , đã tạo ra sự mở rộng trong sản xuất năng lượng xanh và tái tạo. Những tiến bộ này bao gồm từ sản xuất quy mô nhỏ, chẳng hạn như lắp đặt các tấm pin mặt trời trong nhà, cho đến các cơ sở quy mô lớn như trang trại gió ngoài khơi.

Các loại nguồn năng lượng tái tạo

Có nhiều nguồn năng lượng tái tạo đã được phát triển, mỗi nguồn có những lợi thế và thách thức riêng tùy thuộc vào các yếu tố như vị trí địa lý, yêu cầu sử dụng và thậm chí cả thời gian trong năm.

1. Năng lượng mặt trời

Tiềm năng mặt trời cung cấp cho nhu cầu sản xuất điện của chúng ta là rất lớn, xét trên thực tế là có đủ năng lượng để đáp ứng nhu cầu năng lượng của hành tinh trong cả năm từ mặt trời đến trái đất chỉ trong một giờ. Tuy nhiên, thách thức vẫn luôn là làm thế nào để khai thác và sử dụng tiềm năng to lớn này.

Chúng ta hiện đang sử dụng năng lượng mặt trời để sưởi ấm các tòa nhà, làm ấm nước và cung cấp năng lượng cho các thiết bị của mình. Năng lượng được thu thập bằng cách sử dụng năng lượng mặt trời hoặc quang điện (PV), các tế bào làm từ silicon hoặc các vật liệu khác.

Những tế bào này biến đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng và có thể cung cấp năng lượng cho mọi thứ từ đèn năng lượng mặt trời cho đến toàn bộ khu vực lân cận.

Các hệ thống điện năng lượng mặt trời mái nhà có thể cung cấp điện cho một ngôi nhà, trong khi các dự án cộng đồng và trang trại năng lượng mặt trời sử dụng gương để tập trung ánh sáng mặt trời có thể tạo ra nguồn cung lớn hơn nhiều. Các trang trại năng lượng mặt trời cũng có thể được tạo ra trong các vùng nước, được gọi là ‘floatovoltaics’, chúng cung cấp một lựa chọn khác để định vị các tấm pin mặt trời.

Ngoài khả năng tái tạo, điện năng lượng mặt trời còn là nguồn năng lượng sạch vì chúng không tạo ra chất gây ô nhiễm không khí hoặc khí nhà kính. Nếu các tấm pin được đặt và sản xuất với tiêu chuẩn xanh thì chúng cũng có thể được coi là năng lượng xanh vì chúng không có tác động tiêu cực đến môi trường.

2. Năng lượng gió

Năng lượng gió hoạt động giống như cối xay gió kiểu cũ, bằng cách sử dụng sức gió để làm quay một cánh quạt. Trong khi chuyển động của những lưỡi dao này từng khiến các cối xay nghiền lại với nhau để tạo thành bột, thì các tua-bin ngày nay cung cấp năng lượng cho máy phát điện, tạo ra điện.

Khi tua-bin gió được lắp đặt trên đất liền, chúng cần được đặt ở những khu vực có gió lớn, chẳng hạn như đỉnh đồi hoặc cánh đồng trống và đồng bằng. Năng lượng gió ngoài khơi đã phát triển trong nhiều thập kỷ với các trang trại gió cung cấp giải pháp tốt để sản xuất năng lượng đồng thời tránh được nhiều lời phàn nàn xung quanh là chúng khó coi hoặc ồn ào trên đất liền. Tất nhiên, việc sử dụng ngoài khơi có những hạn chế riêng do các tuabin cần phải hoạt động trong môi trường khắc nghiệt.

3. Năng lượng thủy điện

Thủy điện hoạt động theo cách tương tự như năng lượng gió ở chỗ nó được sử dụng để quay các cánh tuabin của máy phát điện để tạo ra điện. Thủy điện sử dụng dòng nước chuyển động nhanh ở sông hoặc từ thác nước để làm quay các cánh tuabin và được sử dụng rộng rãi ở một số nước. Nó hiện là nguồn năng lượng tái tạo lớn nhất ở Hoa Kỳ, mặc dù năng lượng gió đang nhanh chóng thu hẹp khoảng cách.

Đập thủy điện là nguồn năng lượng tái tạo nhưng chưa hẳn là nguồn năng lượng xanh. Nhiều ‘siêu đập’ lớn hơn làm chuyển hướng nguồn nước tự nhiên, tạo ra tác động tiêu cực cho quần thể động vật và con người do khả năng tiếp cận nguồn nước bị hạn chế. Tuy nhiên, nếu được quản lý cẩn thận, các nhà máy thủy điện nhỏ hơn (dưới 40 megawatt) sẽ không gây ra tác động thảm khốc đến môi trường địa phương vì việc chuyển hướng chỉ là một phần nhỏ dòng nước.

4. Năng lượng sinh khối

Năng lượng sinh khối sử dụng vật liệu hữu cơ từ thực vật và động vật, bao gồm cây trồng, cây cối và gỗ thải. Sinh khối này được đốt cháy để tạo ra nhiệt cung cấp năng lượng cho tua bin hơi nước và tạo ra điện. Mặc dù sinh khối có thể được tái tạo nếu có nguồn gốc bền vững, nhưng có nhiều trường hợp đây không phải là năng lượng xanh hay năng lượng sạch.

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng sinh khối từ rừng có thể tạo ra lượng khí thải carbon cao hơn nhiên liệu hóa thạch, đồng thời có tác động xấu đến đa dạng sinh học. Mặc dù vậy, một số dạng sinh khối vẫn đưa ra lựa chọn ít carbon trong những trường hợp phù hợp. Ví dụ, mùn cưa và dăm gỗ từ các xưởng cưa có thể được sử dụng làm năng lượng sinh khối, nơi chúng thường phân hủy và thải ra lượng carbon cao hơn vào khí quyển.

5. Địa nhiệt

Năng lượng địa nhiệt sử dụng nhiệt bị giữ lại trong lõi Trái đất được tạo ra bởi sự phân rã chậm của các hạt phóng xạ trong đá ở trung tâm hành tinh. Bằng cách khoan giếng, chúng tôi có thể đưa nước có nhiệt độ cao lên bề mặt để sử dụng làm nguồn thủy nhiệt để quay tua-bin và tạo ra điện. Nguồn tài nguyên tái tạo này có thể trở nên xanh hơn bằng cách bơm hơi nước và nước nóng trở lại trái đất, từ đó giảm lượng khí thải.

Sự sẵn có của năng lượng địa nhiệt gắn liền với vị trí địa lý, với những nơi như Iceland có nguồn cung cấp tài nguyên địa nhiệt sẵn có và dễ dàng tiếp cận.