Phần thứ nhất NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG I. NĂNG LƯỢNG VÀ VAI TRÒ CỦA NĂNG LƯỢNG ĐỐI VỚI CON NGƯỜI 1.1. Năng lượng Theo Từ điển Bách khoa Việt Nam, năng lượng được định nghĩa là: "độ đo định lượng chung cho mọi dạng vận động khác nhau của vật chất". Trong Từ điển tiếng Việt và Từ điển vật lý phổ thông , năng lượng được định nghĩa là "đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công của một vật". Theo Nghị định số 102/2003/NĐ-CP của chính phủ về sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả thì năng lượng được hiểu là "dạng vật chất có khả năng sinh công, bao gồm nguồn năng lượng sơ cấp: than, dầu, khí đốt và nguồn năng lượng thứ cấp là nhiệt năng, điện năng được sinh ra thông qua quá trình chuyển hoá năng lượng sơ cấp". Như vậy, tuỳ mục đích khác nhau, khái niệm năng lượng được định nghĩa có tính chất khái quát khác nhau. Trong tài liệu này, với mục tiêu phổ cập việc giáo dục HS phổ thông về sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả phù hợp với thực tiễn lao động sản xuất và cuộc sống, chúng ta sẽ sử dụng thường xuyên khái niệm năng lượng như nêu trong Nghị định 102/2003/NĐ-CP. 1.2. Các dạng năng lượng Việc phân loại các dạng năng lượng là rất đa dạng, phụ thuộc vào các mục đích khác nhau. Dưới đây chỉ đưa ra một số cách phân loại thường được sử dụng. 1.2.1. Phân loại theo vật lý - kỹ thuật Với đối tượng HS THPT, các em đã được làm quen với các dạng năng lượng qua chương trình vật lý phổ thông như: - Cơ năng; - Nội năng; - Điện năng; - Quang năng; - Hoá năng; - Năng lượng hạt nhân (năng lượng nguyên tử). 1.2.2. Phân loại theo nguồn gốc năng lượng - Năng lượng vật chất chuyển hoá toàn phần gồm năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch (hay nhiên liệu thiên nhiên) như: than bùn, than nâu, than đá, dầu mỏ, khí thiên nhiên và năng lượng từ nhiên liệu nguyên tử. - Năng lượng tái sinh (hay năng lượng tái tạo) là nguồn năng lượng có thể được hồi phục theo chu trình biến đổi của thiên nhiên, mà theo quan niệm của con người là vô hạn. Các dạng năng lượng 1 này bao gồm: năng lượng mặt trời, năng lượng của gió, thế năng của nước, năng lượng sóng biển, năng lượng thuỷ triều, năng lượng địa nhiệt. - Năng lượng không tái sinh là nguồn năng lượng không hồi phục khi khai thác và sử dụng. Các nguồn năng lượng không tái sinh gồm: than nâu, than đá, than bùn, dầu lửa, khí tự nhiên, - Năng lượng sinh khối (biomass): sinh ra do đốt trực tiếp hoặc chuyển đổi nhiệt hóa học, chuyển đổi nhiệt sinh hóa các vật liệu có nguồn gốc hữu cơ (trừ than, dầu mỏ…). Nguồn năng lượng sinh khối dạng rắn gồm có gỗ, củi, các phụ phẩm nông nghiệp như trấu, rơm rạ, cây ngô, bã mía, các loại vỏ, thân cây thảo mộc; năng lượng sinh khối dạng lỏng như nhiên liệu sinh học (biofuel), dạng khí như biogas. - Năng lượng cơ bắp: Sức cơ bắp của người, trâu, bò, ngựa, voi… 1.2.3. Phân loại theo dòng biến đổi năng lượng Theo quá trình từ khai thác, biến đổi, truyền tải và sử dụng năng lượng, người ta chia ra các dạng năng lượng sau: - Năng lượng sơ cấp là các nguồn năng lượng có sẵn trong thiên nhiên như than, dầu, khí tự nhiên, năng lượng nguyên tử, thuỷ năng, củi gỗ. - Năng lượng thứ cấp là nguồn năng lượng đã được biến đổi từ những dạng năng lượng khác. Ví dụ: điện năng, hơi nước của các lò hơi, sản phẩm cracking dầu mỏ. - Năng lượng cuối cùng là năng lượng sau khâu truyền tải, vận chuyển được cấp tới nơi tiêu thụ, người sử dụng. - Năng lượng hữu ích là năng lượng cuối cùng được sử dụng sau khi bỏ qua các tổn thất của thiết bị sử dụng năng lượng. 1.3. Sự bảo toàn và chuyển hoá năng lượng Để có cái nhìn khái quát về sự ảnh hưởng lẫn nhau của các quá trình biến đổi năng lượng trong tự nhiên cũng như trong kỹ thuật, việc nắm vững qui luật của sự chuyển hóa năng lượng có ý nghĩa rất quan trọng. Nắm vững qui luật của sự chuyển hóa năng lượng sẽ giúp ta giải quyết các vấn đề kỹ thuật liên quan tới việc sử dụng năng lượng. Năng lượng có thể chuyển hoá từ dạng này sang dạng khác, song trong một hệ kín năng lượng của hệ có giá trị không đổi. Trong tự nhiên cũng như trong kĩ thuật có rất nhiều hiện tượng ở đó diễn ra các quá trình chuyển hoá năng lượng như: + Chuyển hoá cơ năng thành nhiệt năng (hiện tượng ma sát làm nóng các vật chuyển động có ma sát). + Sự chuyển hoá cơ năng thành điện năng (dinamo của đèn xe đạp, tuabin quay các máy phát điện trong các nhà máy điện ). 2 + Sự chuyển hoá quang năng thành điện năng (ở các trạm phát điện nhờ năng lượng mặt trời; các máy tính bỏ túi dùng pin quang điện…). + Sự chuyển hoá điện năng thành các dạng năng lượng khác (điện năng thành cơ năng (động cơ điện), điện năng thành nhiệt năng (dụng cụ đun nấu bằng điện), điện năng thành hoá năng (trong điện phân, mạ kim loại…)). Trong các quá trình trên, năng lượng được bảo toàn. Nếu hệ là kín thì năng lượng tổng cộng của hệ là hằng số; năng lượng có thể chuyển từ dạng này sang dạng khác hoặc phân bố lại giữa các phần của hệ. Nếu hệ không kín thì độ tăng (hay giảm) của năng lượng của hệ đúng bằng độ giảm (hay tăng) năng lượng của môi trường bên ngoài. Do vậy, sự bảo toàn và chuyển hoá năng lượng có thể mô tả bằng một định luật chung là định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng. Trong kỹ thuật, người ta thường vận dụng định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng để phân tích các quá trình sử dụng năng lượng từ đó tìm ra phương thức sử dụng năng lượng sao cho có hiệu quả nhất. 1.4. Vai trò của năng lượng đối với con người 1.4.1. Tình hình sử dụng năng lượng trong sản xuất và đời sống Năng lượng có vai trò sống còn đối với cuộc sống con người, nó quyết định sự tồn tại, phát triển và chất lượng cuộc sống của con người. Vai trò của năng lượng thể hiện cụ thể qua việc con người sử dụng năng lượng cho các hoạt động sản xuất, đi lại, xây dựng và đời sống hàng ngày. Ngày nay, có thể thấy rất rõ các vấn đề khủng hoảng năng lượng thường có tác động rất lớn tới kinh tế và xã hội của các nước trên thế giới. Do vậy nhiều nước đã đưa vấn đề năng lượng thành quốc sách, đặt thành vấn đề " an ninh năng lượng" đối với sự phát triển của quốc gia. Dưới đây là một vài số liệu về tình hình sử dụng năng lượng trên thế giới cũng như ở Việt Nam : Theo số liệu của Cơ quan năng lượng quốc tế IEA thì tiêu thụ năng lượng trên thế giới cho các lĩnh vực sản xuất và tiện nghi nhà ở như sau: công nghiệp, giao thông vận tải cũng như lĩnh vực tiện nghi nhà chiếm phần lớn tiêu thụ năng lượng (mỗi lĩnh vực khoảng 25%); thương mại và dịch vụ công cộng khoảng 10%; nông lâm và ngư nghiệp khoảng 3%; sử dụng khác khoảng 12% .[1] - Trong lĩnh vực công nghiệp, các ngành sản xuất có nhu cầu tiêu thụ năng lượng cao như: ngành công nghiệp không sản xuất sản phẩm dầu hay điện; ngành lọc dầu, sản xuất, khai thác than; ngành sản xuất điện năng. Các ngành công nghiệp không sản xuất sản phẩm dầu hay điện tiêu tốn nhiều năng lượng nhất, trong đó hơn một nửa là các dạng năng lượng không tái sinh như than, dầu, khí đốt. - Trong lĩnh vực giao thông vận tải, đa số các phương tiện chuyên chở dùng các sản dầu làm nhiên liệu. Ngành giao thông vận tải tiêu thụ khoảng 60% năng lượng dầu đã được chế biến. Sản phần dầu chiến 95% thị phần năng lượng của ngành giao thông vận tải. 3 - Trong ngành sản xuất điện năng, việc sử dụng các nguồn năng lượng để sản xuất điện năng phân bố như sau: nhiên liệu hoá thạch chiếm 64%, năng lượng hạt nhân: 17%, thuỷ điện: 18%, năng lượng tái tạo: 1% điện năng toàn cầu. [1] Ở Việt Nam, sản lượng điện thương phẩm cuối năm 2007 là 66,8 tỷ kWh, tăng 2,5 lần so với năm 2000 (26,6 tỷ kWh) [2], trong đó thủy điện khoảng 64 %, than nhiệt điện khoảng 34%, . ); tiêu thụ trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp và xây dựng chiến 46,97%, lĩnh vực quản lý - tiêu dùng- dân cư 47,14%. - Năng lượng dùng cho tiện nghi nhà ở có ba mục đích: nấu thức ăn; đun nước nóng sinh hoạt và điều hoà không khí; chạy các thiết bị cơ điện nội thất, chiếu sáng, thiết bị điện tử,… Theo các số liệu thống kê thì tỉ lệ sử dụng các nguồn năng lượng trong lĩnh vực tiện nghi nhà ở như sau: năng lượng tái tạo hơn 40%, sử dụng khí đốt và điện gần bằng nhau (khoảng hơn 20%), năng lượng than và hơi nước nóng chiếm khoảng 7 %, sản phẩm dầu khoảng 10 %, .[1] Nhìn chung có thể thấy tình hình sử dụng năng lượng hiện nay trên thế giới cũng như ở Việt Nam như sau: - Nhu cầu năng lượng ngày càng cao do nhu cầu tăng trưởng kinh tế, phát triển các ngành sản xuất công nghiệp, giao thông vận tải và nhu cầu nâng cao chất lượng cuộc sống. - Nguồn năng lượng được sử dụng chủ yếu vẫn là các nguồn năng lượng hoá thạch như than đá, dầu, khí tự nhiên. - Điện năng là dạng năng lượng có nhiều ưu điểm vì nó dễ dàng được chuyển hoá từ các dạng năng lượng khác khi sản xuất điện năng, đồng thời khi sử dụng, nó cũng dễ dàng chuyển hoá thành các dạng năng lượng khác như cơ năng, nhiệt năng, quang năng,… Vì vậy việc sản xuất và sử dụng điện năng có ý nghĩa rất quan trọng trong chiến lược năng lượng của mỗi quốc gia. 1.4.2. Sự cạn kiệt các nguồn năng lượng hoá thạch Việc gia tăng khai thác và sử dụng các nguồn tài nguyên năng lượng như hiện nay trên thế giới cũng như ở Việt Nam đã dẫn đến nguồn tài nguyên năng lượng không tái sinh như than, dầu lửa, khí đốt đang bị cạn kiệt. Dân số toàn cầu hiện nay đã hơn 6 tỉ người. Muốn duy trì sự phát triển xã hội cần khai thác được các nguồn tài nguyên lớn, trong đó có tài nguyên năng lượng. . Tính tới cuối năm 2007, dân số toàn thế giới là 6,625 tỷ người, tiêu thụ lượng năng lượng sơ cấp là 11.099 Mtoe (Mtoe: triệu tấn dầu tương đương), trong đó dầu chiếm 35,61%; khí tự nhiên: 23,76%; than: 28,63%; năng lượng hạt nhân: 5,60%; thủy điện: 6,39%. So với năm 2000, thế giới đã tiêu thụ lượng năng lượng sơ cấp tăng 122,7% và suất tiêu thụ năng lượng sơ cấp bình quân đầu người đã tăng từ 1,5 toe/người (năm 2000) lên 1,675 toe/người (năm 2007) [2]. Dự đoán đến năm 2050, dân số thế giới sẽ đạt mức hơn 10 tỷ người, nhu cầu về lượng năng lượng sơ cấp sẽ tương đương hơn 25 tỷ 340 triệu tấn đến 29 tỷ tấn than nguyên chất. Điều đó sẽ gây nhiều lo lắng và áp lực cho sự phát triển của xã hội loài người. 4 Tổng lượng tài nguyên Đơteri trên Trái đất dùng cho phản ứng nhiệt hạch là 44.000 tỷ tấn, tương đương với năng lượng của 52 triệu 800 ngàn tỷ tấn than nguyên chất, có thể cung cấp cho nhân loại khoảng 60 tỷ năm. Tuy nhiên, việc sử dụng năng lượng nhiệt hạch vẫn còn rất nhiều vấn đề kĩ thuật và an toàn cần phải được giải quyết thì mới có thể đưa dạng năng lượng này vào sử dụng thực tiễn. Trong thập kỷ qua, nhu cầu về năng lượng của châu Á tăng cao hàng năm. Trong 10 năm tới, nhu cầu điện sẽ tăng gấp đôi. Dự báo vào năm 2025, châu Á sẽ chiếm hơn 50% trong tổng nhu cầu phát triển về điện. Điều này sẽ kéo theo sự phát triển của ngành khai thác than ở châu Á. Ví dụ, Trung Quốc có sản lượng than lớn nhất thế giới (khoảng 1,4 tỷ tấn/năm) và ngành điện của Trung Quốc cũng tiêu thụ than lớn nhất (khoảng 80% sản lượng than của Trung Quốc dùng cho nhiệt điện). Ở Việt Nam, trữ lượng than được dự báo như sau: trữ lượng than đang thăm dò ( tiềm năng bể than đồng bằng Bắc Bộ): dự báo từ 37 đến 100 tỷ tấn, tiềm năng trữ lượng than bùn của Việt Nam khoảng 6,0 tỷ tấn [3] Tuy nhiên, theo Bộ công thương đánh giá (8/2007), nguồn năng lượng hoá thạch của Việt Nam đang bị cạn kiệt dần: Than chỉ còn 3,80 tỉ tấn, dầu còn 2,3 tỷ tấn. Ước tính chung trên thế giới nguồn dầu mỏ thương mại còn dùng được khoảng 60 năm, khí tự nhiên còn dùng được khoảng 80 năm, than còn dùng được khoảng 150 - 200 năm . Tại Việt Nam, các nguồn năng lượng tự nhiên này có thể còn hết trước thế giới một vài chục năm. An ninh năng lượng ở Việt Nam đang trở thành vấn đề cấp bách Các chuyên gia kinh tế năng lượng đã dự báo: đến trước năm 2020, Việt Nam sẽ phải nhập khoảng 12%-20% năng lượng; đến năm 2050 lên đến 50%-60%, chưa kể điện hạt nhân. Trong lĩnh vực điện năng, chúng ta hiện chủ yếu dựa vào nhiệt điện (34%) và thuỷ điện (64%) . Thuỷ điện tuy có tiềm năng phát triển nhưng lại phụ thuộc vào thời tiết, Nếu phát triển quá thì lớn chưa thể lường trước được những tác động tiêu cực đến môi trường sinh thái. Về xăng dầu, hiện nay chúng ta vẫn đang phải nhập khẩu. Nhà máy lọc dầu Dung Quất đưa vào sử dụng vào năm 2009-2010 cũng mới chỉ cung cấp được khoảng trên 5 triệu tấn xăng, dầu cho giao thông vận tải trong tổng số nhu cầu 15-17 triệu tấn. Hàng năm ta vẫn phải nhập khoảng 10 triệu tấn xăng dầu. Đến năm 2020, tiếp tục có 2 nhà máy lọc dầu đi vào hoạt động ta có khoảng 15-16 triệu tấn xăng dầu trong nhu cầu 30-35 triệu tấn, vẫn phải nhập ít nhất 15 triệu tấn [4]. Mặc dù các số liệu dự báo trên chưa thể hoàn toàn chính xác. Việc tiếp tục thăm dò có thể phát hiện thêm các nguồn năng lượng than, dầu, khí mới. Tuy nhiên, nhìn về lâu dài, các nguồn năng lượng hoá thạch sớm muộn sẽ cạn kiệt, việc thiếu hụt năng lượng cho nền kinh tế và đời sống là một thách thức thực sự. 1.4.3. Ảnh hưởng của việc khai thác và sử dụng năng lượng đến môi trường sinh thái - Các nguồn năng lượng hoá thạch thường nằm sâu trong lòng đất, vì vậy việc khai thác chúng thường phải xây dựng các hầm lò (như trong khai thác than), tiến hành việc khoan, bơm qui mô lớn (như khai thác dầu khí). 5 Khai thác than sâu trong lòng đất phải xây dựng các hầm lò, phải chặt cây rừng, bóc lớp đất đá. Khai thác lộ thiên phải làm đường cho các phương tiện khai thác, vận chuyển đi lại ở một qui mô lớn, thường dẫn đến các vấn đề về môi trường sinh thái. Việc khai thác và vận chuyển dầu mỏ trên biển, hoặc tại các mũi khoan có thể xảy ra các sự cố tràn dầu. Việc khai thác các nguồn nhiên liệu hoá thạch có qui mô càng lớn thì ảnh hưởng đến môi trường sinh thái càng lớn nếu các công ty khai thác không quan tâm thực thi các biện pháp bảo vệ môi trường sinh thái. Người ta đã chứng kiến sự huỷ hoại môi trường sinh thái, sự sói mòn và lở đất tại những nơi có các mỏ khai thác nói chung, trong đó có khai thác than. Những vụ tràn dầu trên biển, trên sông do các sự cố tràn dầu của các phương tiện vận chuyển hủy hoại môi trường cả một vùng biển rộng lớn. - Việc sử dụng các nguồn năng lượng hoá thạch làm gia tăng hiệu ứng nhà kính là nguyên nhân chủ yếu tác động xấu đến môi trường trên Trái đất ở qui mô lớn . Hiệu ứng nhà kính do Jean Baptiste Joseph Fourier (Pháp) đặt tên, dùng để chỉ hiệu ứng xảy ra khi năng lượng bức xạ của tia sáng mặt trời xuyên qua các cửa sổ hoặc mái nhà bằng kính, được hấp thụ và phân tán trở lại thành nhiệt cho bầu không khí bên trong nhà, dẫn đến việc sưởi ấm toàn bộ không gian bên trong nhà chứ không chỉ ở những chỗ được chiếu sáng. Hiệu ứng này đã được sử dụng trong các nhà kính trồng cây ở nơi khí hậu lạnh.Nó cũng được sử dụng trong kiến trúc, dùng năng lượng mặt trời một cách thụ động để tiết kiệm chất đốt sưởi ấm nhà ở. Trong khí quyển cũng xảy ra hiện tượng tương tự gọi là hiệu ứng nhà kính khí quyển. Khi các tia bức xạ sóng ngắn (chẳng hạn tia cực tím) từ Mặt trời xuyên qua bầu khí quyển đến mặt đất và được phản xạ trở lại thành các bức xạ nhiệt, một số phân tử trong khí quyển (trong đó chủ yếu là đioxit các bon (C0 2 ) và hơi nước) có thể hấp thụ những bức xạ nhiệt này và nhờ đó giữ hơi ấm lại trong bầu khí quyển. 6 Hình 1: Minh họa sự tạo thành hiệu ứng nhà kính. (Nguồn: climatechange) Trải qua hàng triệu năm tiến hoá, với sự xuất hiện của thảm thực vật trên trái đất, quá trình quang hợp của cây cối lấy đi một phần khí CO 2 trong không khí tạo nên các điều kiện khí hậu tương đối ổn định trên Trái đất. Tuy nhiên, từ khoảng 100 năm nay, con người tác động mạnh vào sự cân bằng nhạy cảm giữa năng lượng mặt trời chiếu xuống Trái đất và lượng bức xạ nhiệt của mặt đất vào Vũ trụ. Sự thay đổi nồng độ của các khí nhà kính trong vòng 100 năm trở lại đây: đioxit các bon tăng 20%, metal tăng 90%, … ) đã làm tăng nhiệt độ trái đất lên 2 o C . Tới cuối lthế kỷ XXI nhiệt độ tăng thêm từ 1,4 o C - 4 o C (gọi là hiệu ứng nhà kính nhân loại , tức là hiệu ứng nhà kính do con người gây ra). Người ta đã xác định được các khí gây ra hiệu ứng nhà kính là: Hơi nước, CO 2 , CH 4 , N 2 O, O 3 , CFC. Người ta ước tính, các khí góp vào việc gây ra hiệu ứng nhà kính theo tỉ lệ như sau: CO 2 : 50% ; CH 4 : 16% ; N 2 O: 6% ; O 3 : 8% ; CFC: 20%. Hiệu ứng nhà kính dẫn đến sự biến đổi khí hậu trên Trái Đất và có thể gây ra các hậu quả sau: + Các nguồn nước: Chất lượng và số lượng của nước uống, nước cho tưới tiêu, cho kỹ nghệ và các nhà máy điện, các loài thuỷ sản có thể bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi lượng mưa rào lớn, bởi sự tăng khí bốc hơi. Mưa bão tăng có thể gây lụt lội thường xuyên hơn. + Các tài nguyên bờ biển: mực nước biển dâng cao, nhiều vùng đất ven biển bị ngập (dự báo cuối thế kỷ XXI mực nước biển dâng thêm 28 đến 43cm); mưa tăng trong vòng 50-100 năm qua trung bình là: 1,8mm/năm, 12 năm trở lại đây: 3mm/năm. + Sức khoẻ: số người chết vì nóng có thể tăng. Nhiều bệnh tật truyền nhiễm phát sinh. Các quá trình chuyển hoá sinh học cũng như hoá học trong cơ thể sống có thể bị mất cân bằng. + Lâm nghiệp: nạn cháy rừng dễ xảy ra; + Năng lượng: nhiệt độ cao sẽ làm tăng nhu cầu làm lạnh, nhu cầu các thiết bị điều hoà, mức tiêu thụ năng lượng sẽ tăng lên đáng kể. Ở Việt Nam, các biểu hiện và hậu quả của sự biến đổi khí hậu Trái đất đã bộc lộ ngày càng rõ: thời biết bất thường, bão lũ và khô hạn thường xuyên hơn, chế độ thời tiết gió mùa bị xáo động bất thường. Hiện tượng ngập úng vùng đồng bằng châu thổ mở rộng vào mùa mưa lũ, các dòng sông tăng cường xâm thực ngang gây xụt lở lớn các vùng dân cư tập trung ở hai bờ trên nhiều khu vực từ Bắc chí Nam. Về mùa khô hiện tượng phổ biến là nước triều tác động ngày càng sâu về phía trung du, hiện tượng nhiễm mặn ngày càng tiến sâu vào lục địa. Ở vùng ven biển, đã thấy rõ hiện tượng úng ngập do thủy triều. - Các nhà máy điện và môi trường sinh thái Các nhà máy nhiệt điện là nguồn phát thải CO 2 chính. Cứ 10 tấn CO 2 phát tán vào khí quyển Trái Đất thì các nhà máy nhiệt điện chiếm tới 4 tấn. Đứng ở góc độ gây ô nhiễm môi trường sinh thái thì các nhà máy nhiệt điện ngoài việc phát thải CO 2, than nhiệt điện còn có nguy cơ thải ra khí thuỷ ngân và một số khí độc khác SO 2 , NO x 7 (nitrogen oxit) vào bầu khí quyển. Theo ước tính, hằng năm, công nghệ than nhiệt điện của Hoa Kỳ thải vào không khí 48 tấn thuỷ ngân. Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ đã bắt đầu đưa ra định mức hạn chế lượng thuỷ ngân do công nghệ than nhiệt điện gây ra (38 tấn vào năm 2010, xuống còn 15 tấn vào năm 2018). Để tránh nguy cơ trên, người ta đề xuất: cần giảm thiểu việc sử dụng năng lượng từ than, nếu tiếp tục sử dụng thì cần chuyển đổi công nghệ than nhiệt điện bằng một công nghệ sạch hơn để hạn chế lượng khí thải vào không khí .[5] Hình 2: Khói từ các nhà máy nhiệt điện Nhà máy thuỷ điện mặc dù không phát thải nhiều khí nhà kính như công nghệ nhiệt điện, song nó cũng gây ra một số vấn đề môi trường sinh thái. Nước sau khi ra khỏi tuabin thường chứa ít cặn lơ lửng, có thể gây ra tình trạng xối sạch lòng sông và làm sạt lở bờ sông, làm thay đổi nhanh chóng và bất thường của dòng chảy. Nước chảy ra từ các tuabin thường lạnh hơn nước trước khi chảy vào đập, điều này có thể làm thay đổi sự cân bằng hệ động vật thuỷ sinh.Các hồ chứa của các nhà máy thuỷ điện ở các vùng nhiệt đới có thể sản sinh và giải phóng một lượng lớn khí CH 4 và CO 2 vào khí quyển (do xác thực vật mới bị lũ quét, các vùng tái bị lũ tràn ngập, mục nát tạo thành). Theo báo cáo của Uỷ ban Đập nước thế giới (WCD), ở nơi nào đập nước lớn hơn so với công suất phát điện (ít hơn 100w/1km 2 diệnt ích bề mặt), khí gây ra hiệu ứng nhà kính từ đập có thể cao hơn những nhà máy nhiệt điện thông thường. Các nhà máy điện hạt nhân hiện nay thực tế phổ biến là nhà máy nhiệt điện chuyển đổi nhiệt năng thu được từ phản ứng phân huỷ hạt nhân thành điện năng. Đa số các nhà máy này thực hiện phản ứng dây chuyền có điều khiển trong lò phản ứng phân huỷ hạt nhân với nguyên liệu ban đầu là đồng vị U235, sản phẩm thu được sau phản ứng thường là pluton, các nơtron và lượng năng lượng nhiệt lớn. Nhiệt lượng này, theo hệ thống làm mát khép kín (để tránh phóng xạ rò rỉ ra ngoài), qua các máy trao đổi nhiệt, đun sôi nước, tạo ra hơi nước ở áp suất cao làm quay các tuabin hơi nước, quay máy phát điện sinh ra điện năng. Công nghệ điện hạt nhân an toàn hiện nay ít gây ô nhiềm môi 8 trường hơn các nhà máy nhiệt điện đốt than hay khí thiên nhiên. Tuy nhiên, trong quá trình sản xuất và sử lí chất thải hạt nhân vẫn chứa đựng các nguy cơ gây ô nhiễm môi trường sinh thái nếu để rò rỉ các chất phóng xạ. Sự cố ở nhà máy điện nguyên tử Chernobyl (Ukraina) là một ví dụ. II. XU HƯỚNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT KIỆM, HIỆU QUẢ Ở VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI 2.1. Khái niệm tiết kiệm, hiệu quả Nghị định số 102/2003/NĐ-CP ngày 03 tháng 9 năm 2003 của Chính phủ về sử dụng NLTK&HQ đã đưa ra sự giải thích như sau: "sử dụng NLTK&HQ là sử dụng năng lượng một cách hợp lý, nhằm giảm mức tiêu thụ năng lượng, giảm chi phí năng lượng cho hoạt động của các phương tiện, thiết bị sử dụng năng lượng mà vẫn đảm bảo nhu cầu năng lượng cần thiết cho các quá trình sản xuất, dịch vụ và sinh hoạt". Theo Từ điển tiếng Việt (Viện ngôn ngữ học Việt Nam): "Tiết kiệm là sử dụng đúng mức, không phí phạm". Như vậy, tiết kiệm không đồng nghĩa với việc hạn chế sử dụng đến mức ảnh hưởng tới sự phát triển, sức khoẻ và hiệu quả công việc. Ví dụ: tiết kiệm điện không có nghĩa là thường xuyên cắt điện một cách không hợp lí, không báo trước dẫn đến đình trệ sản xuất, ảnh hưởng đến công việc có nhu cầu sử dụng điện. Nếu tiết kiệm điện mà chỉ bằng giải pháp cắt điện có thể lại dẫn đến sự lãng phí, không tiết kiệm. Cũng theo Từ điển tiếng Việt: "Hiệu quả là kết quả thực của việc làm mang lại". Khái niệm hiệu quả cũng có thể có cách hiểu khác. Theo Từ điển Bách khoa Việt Nam: Hiệu quả là "kết quả mong muốn, cái sinh ra kết quả mà con người chờ đợi và hướng tới” Ý nghĩa của hiệu quả có nội dung khác nhau ở những lĩnh vực khác nhau như: trong sản xuất, hiệu quả có nghĩa là hiệu suất, là năng suất; Trong kinh doanh, hiệu quả là lãi suất, lợi nhuận, .; Trong xã hội học, một hiện tượng, 9 Hình 3: Nhà máy điện hạt nhân. Các ống khói đang nhả ra hơi nước không phóng xạ từ tháp làm nguội. Lò phản ứng hạt nhân được đặt trong các ngôi nhà hình ống tròn. một sự biến có hiệu quả xã hội tức là có tác dụng tích cực đối với sự phát triển của xã hội, của lĩnh vực đó. Khái niệm hiệu suất trong lĩnh vực biến đổi năng lượng cũng là khái niệm gần với khái niệm hiệu quả. Theo Từ điển Bách khoa Việt Nam: Hiệu suất là thông số nói lên tính hiệu quả của một quá trình hoặc một hệ về mặt biến đổi năng lượng, đo bằng tỉ số giữa phần năng lượng hữu ích thu được và phần năng lượng phải cung cấp cho hệ. Hiệu suất luôn luôn nhỏ hơn 1. Như vậy ta có thể hiểu: sử dụng NLTK&HQ nghĩa là giảm bớt số năng lượng sử dụng bằng cách loại bỏ việc tiêu thụ năng lượng lãng phí không cần thiết và không đúng cách. Điều đó còn có nghĩa là sử dụng năng lượng phù hợp với mục đích sử dụng, không lãng phí, sử dụng những thiết bị ít tiêu hao năng lượng ( ví dụ như tắt thiết bị điện khi không có nhu cầu sử dụng, tắt bớt đèn chiếu sáng không cần thiết, không để thiết bị trong trạng thái chờ). Sử dụng năng lượng hiệu quả có nghĩa là giảm mức tiêu thụ năng lượng cho cùng một nhu cầu, một công việc hoặc một đơn vị sản phẩm (ví dụ: tắt tivi bằng nút Power sẽ tiết kiệm điện năng hơn là dùng thiết bị điều khiển từ xa; thay thế 1 bóng đèn tròn sợi đốt có công suất 100 W bằng 1 bóng đèn huỳnh quang Compact 20 W mà vẫn đạt độ chiếu sáng như nhau nhưng giảm được 80% điện năng sử dụng, ). Bằng việc tiết kiệm năng lượng, nâng hiệu quả sử dụng năng lượng, các cá nhân, hộ gia đình, tập thể cơ quan, đơn vị doanh nghiệp sẽ tiết kiệm được chi phí, đồng thời góp phần tiết kiệm được tài nguyên của đất nước, bảo vệ môi trường. 2.2. Sự cần thiết phải sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả Sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả ngày nay đang là xu hướng chung của tất cả các quốc gia trên thế giới, từ các quốc gia phát triển đến các quốc gia đang phát triển; các nước có nguồn tài nguyên năng lượng dồi dào cũng như các nước khan hiếm nguồn tài nguyên năng lượng. Việc sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả cũng là yêu cầu cấp thiết của mỗi quốc gia và cũng là một trong các biện pháp quan trọng để góp phần giải quyết các vấn đề toàn cầu hiện nay, trước hết đó là vấn đề môi trường, vấn đề phát triển bền vững. Các lý do cụ thể (phải sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả) có thể nêu lên là: - Các nguồn tài nguyên năng lượng, đặc biệt là các nguồn nhiên liệu hoá thạch như than, dầu mỏ và khí thiên nhiên là có hạn, đang bị khai thác với một tốc độ lớn để đáp ứng nhu cầu tăng trưởng kinh tế, đang dần bị cạn kiệt; - Những vấn đề môi trường gây ra do các hoạt động của con người, trong đó việc khai thác, sử dụng các nguồn năng lượng, đặc biệt là năng lượng hoá thạch, đóng góp phần chủ yếu; - Sử dụng năng lượng, tiết kiệm và hiệu quả đóng góp vào việc thực hiện các nguyên tắc phát triển bền vững của Trái đất cũng như của mỗi quốc gia. Phát triển bền vững “là sự phát triển có thể đáp ứng được nhu cầu hiện tại mà không ảnh hưởng, tổn hại đến những khả năng đáp ứng nhu cầu của các thế hệ tương lai." 10 [...]... cho các quá trình học tập có ý nghĩa phong phú hơn bằng cách đặt quá trình học tập vào các hoàn cảnh ( tình huống) để HS nhận thấy ý nghĩa của các kiến thức, kĩ năng, năng lực cần lĩnh hội Điều đó có ý nghĩa lớn trong việc tạo động lực học tập cho HS, điều mà hiện nay nhiều HS đã không có được và do đó việc học tập trở nên nặng nề, thiếu niềm vui và hứng thú Trong quá trình học tập như vậy, các kiến... một định nghĩa về khoa học sư phạm tích hợp như sau: "Khoa sư phạm tích hợp là một quan niệm về một quá trình học tập trong đó toàn thể các quá trình học tập góp phần hình thành ở HS những năng lực rõ ràng, có dự tính trước những điều cần thiết cho HS, nhằm phục vụ cho các quá trình học tập tương lai, hoặc nhằm hòa nhập HS vào cuộc sống lao động".[8] "Khoa sư phạm tích hợp" được trình bày như một lí... Phát triển hứng thú học tập cũng có thể được xem như một biện pháp giảm tải tâm lí học tập có hiệu quả và rất có ý nghĩa Làm cho HS thấu hiểu ý nghĩa của các kiến thức cần tiếp thu, bằng cách tích hợp một cách hợp lí và có ý nghĩa các nội dung gần với cuộc sống vào môn học, từ đó tạo sự xúc cảm nhận thức cũng sẽ làm cho HS nhẹ nhàng vượt qua các khó khăn nhận thức và việc học tập khi đó mới trở thành... hoặc một bài tập tích hợp; Có thể đưa ra sơ đồ hóa cách tích hợp này như ở hình 11: Nội dung môn 1 Bài học hoặc Nội dung môn 2 bài tập tích hợp Nội dung môn 3 Hình 11 + Cách thứ 2: Những ứng dụng chung cho nhiều môn học được thực hiện tương đối đều đặn trong suốt năm học trong các tình huống thích hợp; Có thể đưa ra sơ đồ hóa cách tích hợp này như ở hình 12 Môn 1 Môn 2 Môn 3 Bài học hoặc bài tập tích hợp... 1 Môn 2 Môn 3 Bài học hoặc bài tập tích hợp Hình 12 - Dạng tích hợp thứ hai: Phối hợp quá trình học tập của nhiều môn học khác nhau Dạng tích hợp thứ hai thường dẫn đến phải phối hợp quá trình dạy học của các môn học Dạng tích hợp này nhằm hợp nhất hai hay nhiều môn học thành một môn học duy nhất Điều này đòi hỏi 30 phải nghiên cứu xây dựng chương trình và tài liệu học tập phù hợp, thường phức tạp Có... môn học để liên hệ với thực tế sản xuất điện năng hiện nay (qua nội dung bài học, qua việc giải các bài tập vận dụng kiến thức, các bài tập có nội dung kĩ thuật, qua tham quan, ngoại khóa, ) Việc đưa các nội dung giáo dục sử dụng NLTK&HQ vào các môn học có thể thực hiện theo hai kiểu tổ chức học tập như sau: 32 + Kiểu 1 Thông qua các bài học trên lớp Trong trường hợp này GV thực hiện các phương thức... dục sử dụng NLTK&HQ trong các bài kiểm tra có thể có hai dạng: - Những câu hỏi, bài tập của môn học có thể liên hệ với các nội dung giáo dục sử dụng NLTK&HQ ; - Những câu hỏi, bài tập của môn học có tích hợp các nội dung giáo dục sử dụng NLTK&HQ; Các câu kiểm tra có thể là các câu hỏi định tính, cũng có thể là các bài tập đòi hỏi phải tính toán định lượng Hình thức viết các câu kiểm tra có thể là trắc... mới gây quá tải quá trình học tập của HS; - Trên cơ sở các mục tiêu, nội dung cơ bản, cần xác định mục tiêu, nội dung cụ thể cho từng cấp học, lớp học, môn học và đảm bảo tính kế thừa giữa các cấp học, lớp học và môn học; - Các nội dung được lựa chọn phải thiết thực, gần gũi trong đời sống và sản xuất - Nội dung được lựa chọn phải phù hợp với đặc điểm kinh tế - xã hội và tập quán văn hoá của các vùng,... tiêu này đòi hỏi phải lựa chọn kiến thức, kĩ năng cốt yếu xem là quan trọng đối với quá trình học tập của học sinh và dành thời gian cũng như các giải pháp hợp lí cho chúng - Dạy HS sử dụng kiến thức trong hoàn cảnh cụ thể Thể hiện ở việc: + Nêu bật cách thức sử dụng kiến thức đã học; + Tạo các tình huống học tập để HS vận dụng kiến thức một cách sáng tạo, tự lực Theo yêu cầu này thì DHTH không chỉ quan... nguyên tắc hai cách tích hợp theo hướng này như sau: + Cách thứ 3: Phối hợp quá trình học tập những môn học khác nhau bằng đề tài tích hợp Theo đó, người ta nhóm các nội dung có mục tiêu bổ xung cho nhau thành đề tài tích hợp, trong khi các môn học vẫn giữ nguyên những mục tiêu riêng; + Cách thứ 4: Phối hợp quá trình học tập những môn học khác nhau bằng tình huống tích hợp, theo đó các môn học được tích . kính khác. Kĩ thuật lái xe, điều khiển các phương tiện giao thông cũng được tập huấn cho người sử dụng. Nghiên cứu sản suất và đưa vào sử dụng phổ biến các. kiệm năng lượng, nâng hiệu quả sử dụng năng lượng, các cá nhân, hộ gia đình, tập thể cơ quan, đơn vị doanh nghiệp sẽ tiết kiệm được chi phí, đồng thời góp