Thảo luận Công nghệ xanh và năng lượng sạch

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ CON NGƯỜI GVHD: TS. Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh CÔNG NGHỆ XANH VÀ NĂNG LƯỢNG SẠCH Nhóm 12: Lê Quốc Trí G1003578 Trương Quốc Dũng 51100649 Phạm Võ Trọng Ân 51200154 Tăng Kiến An 51200024 Phạm Đăng Khoa 81201717 Hồ Thanh Lâm 81201835 Nguyễn Tuấn Anh 81200095 Lê Đức Toàn 81203913 • CÔNG NGHỆ XANH 1 • NĂNG LƯỢNG SẠCH • FUEL CELL 2 • ĐỊA NHIỆT 3 • NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN 4 CÔNG NGHỆ XANH Thân thiện với môi trường Tiết kiệm nhiên liệu Ít gây tác hại đến môi trường Các lĩnh vực căn bản Công nghệ thân thiện với Chu trình kín trong sản xuất. môi trường. Tái chế công nghệ cao. Ôto điện Nhà máy tái chế phân loại rác thải Các lĩnh vực căn bản Sáng tạo công nghệ mới trong nông nghiệp. Hóa học xanh Ứng dụng công nghệ cao. Phụ gia chống cháy từ vật liệu xanh NĂNG LƯỢNG SẠCH Không gây ô nhiễm Không ảnh hưởng tới con người và hệ sinh thái. FUEL CELL I. Định nghĩa: Biến đổi năng lượng hóa học của nhiên liệu (hiđrô) thành năng lượng điện. William Robert Grove Fuel Cell II. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động: Ba lớp: - Điện cực nhiên liệu (cực dương) - Chất điện phân dẫn ion - Điện cực khí ôxy (cực âm) III. Phân loại +Phân loại +Phân theo +Phân theo loại theo nhiệt loại các chất +Phân loại các chất điện độ hoạt tham gia theo điện phân là cách động phản ứng cực. phân loại thông dụng ngày nay AFC (Alkaline fuel cell - tế bào nhiên PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel liệu kiềm) . Cell - trao đổi hạt nhân qua mạng lọc) . PAFC (Phosphoric acid fuel cell - tế bào nhiên liệu axit phosphoric) MCFC (Molten carbonate fuel cell - tế bào nhiên liệu carbonat nóng chảy) SOFC (Solid oxide fuel cell - tế bào nhiên liệu oxit rắn) DMFC (Direct methanol fuel cell - tế bào nhiên liệu methanol trực tiếp) IV. Ứng dụng • Tế bào nhiên liệu nhẹ và hiệu quả hơn ắc quy đồng thời đáng tin cậy và ít ồn ào hơn động cơ Diesel => giới quân sự và ngành du hành vũ trụ quan tâm đến công nghệ này rất sớm. • Nhiều hãng sản xuất xe sử dụng tế bào nhiên liệu để chuyển hóa năng lượng và dùng động cơ điện để vận hành. • Một số vật dụng cầm tay như điện thoại di động, máy vi tính xách tay, máy quay phim, vật liệu cắm trại hay quân sự cũng đang tiến tới ứng dụng loại nguồn cung cấp năng lượng này. V. Vấn đề môi trường • Thải ra các khí nhà kính và các chất có hại khác càng ít càng tốt và quá trình khai thác chất đốt cũng không được phép thải ra các chất khí đó. • Trong nhiều loại tế bào năng lượng ngày nay thật ra không phải khí hiđrô tinh khiết được dùng làm khí đốt mà lại là một chất đốt hóa thạch như khí tự nhiên, xăng hay methanol. Trong các kiểu động cơ hỗn hợp này khí tự nhiên được chuyển hóa bằng nhiệt lượng thành oxit cacbon và hiđrô. Hiđrô được dùng trong tế bào nhiên liệu làm chất đốt và được tiêu thụ hoàn toàn nhưng khí oxit cacbon vẫn còn lại, phản ứng với nước tạo thành đioxit cacbon, một khí nhà kính tác hại đến khí hậu. ĐỊA NHIỆT I. Khái niệm về địa nhiệt năng:  Là loại năng lượng lấy từ nguồn nhiệt tự nhiên trong lòng quả đất.  Độ biến thiên địa nhiệt trong lỗ khoan vào khoảng 10 C/36mét.  Nguồn nhiệt này được đưa lên mặt đất dưới dạng hơi nóng hoặc nước nóng.  Các nguồn địa nhiệt:  Tiềm năng địa nhiệt ở những vùng quanh vành đai động đất là rất lớn  Tiềm năng của nhiệt lượng ở độ sâu 10.000 mét gấp khoảng 50.000 lần toàn bộ trữ lượng dầu khí của trái đất.  Nhiều điểm nóng nằm trong vành đai động đất Thái Bình Dương, còn gọi là “vành đai lửa” vì có rất nhiều núi lửa hoạt động.  Phương pháp sử dụng năng lượng địa nhiệt: Sử dụng trực tiếp nguồn nhiệt, Sử dụng trực tiếp nguồn nhiệt Nguyên lý hoạt động của các nhà máy điện địa nhiệt Hiện nay có 3 loại sơ đồ sản xuất điện năng sử dụng nguồn địa nhiệt Sơ đồ trực tiếp: hơi nóng khô thổi trực tiếp vào tuốc bin, làm quay máy phát để sinh ra điện. Sơ đồ gián tiếp: sử dụng hơi nước Sơ đồ hỗn hợp: hai chu trình. Sơ đồ trực tiếp Sơ đồ gián tiếp Sơ đồ hỗn hợp Iceland đang xây dựng nhà máy điện địa nhiệt cực lớn Những vấn đề có thể phát sinh  Dự án lớn về khai thác địa nhiệt của Iceland cũng tiềm ẩn những rủi ro nhất định. Trong trường hợp xấu nhất, nước nóng với áp lực cao có thể cuốn phăng dàn khoan như đã từng xảy ra năm 1999, tạo thành một hố sâu rộng tới 30 mét. Mặt khác, nước nóng ở độ sâu dưới lòng đất thường có chứa a-xít clohydric có thể phá hủy các kết cấu bằng thép. Ngoài ra, nếu khoan thủng tới tầng mác-ma thì chưa có công nghệ sử dụng và chế ngự nó và sẽ phải chuyển sang lỗ khoan khác. II.Tác động môi trường  Các dòng nước nóng được bơm lên từ dưới sâu trong lòng đất có thể chứa một vài khí đi cùng với nó  Khi các chất ô nhiễm này thoát ra ngoài môi trường, nó sẽ góp phần vào sự ấm lên toàn cầu, mưa axít, và các mùi độc hại đối với thực vật xung quanh đó.  Các nhà máy phát điện địa nhiệt hiện hữu phát thải trung bình 90–150 kg CO2 trên 1MWh điện. Kinh tế:  Không cần nhiên liệu và cũng không phụ thuộc vào giá cả nhiên liệu nhưng chi phí đầu tư ban đầu sẽ cao.  Chi phí chính là khoan giếng và thăm dò các nguồn dưới sâu  Năng lượng địa nhiệt cũng có những cấp độ khác nhau: các nhà máy địa nhiệt lớn có thể cung cấp năng lượng cho toàn bộ các thành phố trong khi đó các nhà máy nhỏ hơn chỉ có thể cung cấp cho các khu vực nông thôn hoặc một số hộ gia đình. Triển vọng khai thác và sử dụng điện địa nhiệt ở Việt Nam  Ở Việt Nam, hiện có khoảng 264 nguồn, suối nước nóng phân bố tương đối đều trên cả nước nên cho phép sử dụng rộng rãi ở hầu hết các địa phương.  Tỉnh Quảng Trị vừa cấp phép đầu tư cho Dự án xây dựng nhà máy điện địa nhiệt đầu tiên tại Đakrông với công suất 25MW, mở đầu cho việc khai thác nguồn năng lượng mới trong tương lai gần.  Mở ra triển vọng khai thác và ứng dụng nguồn năng lượng hữu ích này rộng rãi vào đời sống kinh tế xã hội của đất nước NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN I. Khai thác:  Năng lượng hạt nhân khi so sánh với năng lượng từ nhiên liệu hoá thạch: cực kỳ tiết kiệm nhiêu liệu, không có nguy cơ phát tán khí thải.  Theo tính toán, 1 tấn Uranium được phân hạch hoàn toàn tạo ra một lượng năng lượng tương đương với 3 triệu tấn than đá hoặc 14 triệu thùng dầu.  Đáng tiếc chỉ có 235U (chiếm 0.71%) chứa trong Uranium tự nhiên là có thể phân hạch trực tiếp được, trong đó, khoảng 60% được tách chiết bằng kỹ thuật làm giàu. Do đó, chỉ khoảng 0,4% năng lượng tiềm tàng chứa trong Uranium tự nhiên là được khai thác.  Hiện có hơn 440 tổ máy điện hạt nhân ở 31 quốc gia đang hoạt động tạo ra 16% sản lượng điện năng trên thế giới và 30 tổ máy điện hạt nhân đang được xây dựng. II. Sử dụng và tái sử dụng: 1. Sử dụng:  Các nhà máy năng lượng hạt nhân biến đổi năng lượng giải phóng từ hạt nhân nguyên tử thông qua phản ứng phân hạch. 2. Tái sử dụng:  Chu trình nguyên liệu hạt nhân bắt đầu khi urani được khai thác, làm giàu và chế tạo thành nguyên liệu hạt nhân, đưa đến nhà máy năng lượng hạt nhân. Sau khi sử dụng trong nhà máy, nguyên liệu được đưa tới nhà máy tái xử lý. Trong quá trình tái xử lý, 95% nguyên liệu đã xử dụng có thể thu hồi để tái sử dụng. III. Tác động môi trường và con người: 1. Tác động của việc khai thác mỏ urani:  Quặng urani chủ yếu được khai thác bằng cách cổ điển ở mỏ lộ thiên hoặc mỏ ngầm.  Mỏ ngầm thì phải đào hầm lò khá sâu qua lớp đá không quặng, có khi tới hai ba kilômet dưới lòng đất. Hàng triệu lít nước ô nhiễm bơm từ mỏ vào sông rạch, khiến lớp trầm tích ngày càng chứa nhiều chất phóng xạ hơn.  Sau khi ngừng khai thác, để phòng tai họa cho con người và môi trường, cần phải thu dọn, cải thiện tình trạng ô nhiễm ở mỏ và phân xưởng gia công, cũng như phải quản lý chặc chẽ một lượng phế thải (đá và quặng thải) hạt nhân khổng lồ. 2. Chất thải hạt nhân:  Chất thải phóng xạ hiện là một vấn đề chưa có được hướng giải quyết triệt để.  Nhìn tổng thể, năng lượng hạt nhân tạo ra rất ít chất thải so với năng lượng từ nhiên liệu hoá thạch.  Tro, bụi, khói từ nhiên liệu hoá thạch có ít phóng xạ hơn chất thải phóng xạ, nhưng mỗi đơn vị năng lượng khi được tạo ra bằng nhiên liệu hoá thạch sẽ thải ra một lượng khí thải cao gấp nhiều lần so với năng lượng từ phản ứng phân hạch.  Tuy nhiên chất thải phóng xạ lại cực kì độc hại và tồn tại rất lâu trong môi trường do các nhiên liệu phóng xạ đều có chu kì bán rã cực kì lâu, nên việc xử lý chất thải phóng xạ có thể coi là nhược điẻm duy nhất của nền công nghiệp hạt nhân. Các chất thải phóng xạ được trữ trong hơn 430 vị trí trên thế giới, nơi mà nguyên liệu phóng xạ tiếp tục được tích luỹ. Nhà máy hạt nhân Fukushima I của Nhật Bản Tàu sân bay chạy bằng năng lượng hạt nhân