Powering Planet Earth:
Energy Solutions for the Future

by Nicola Armaroli, Vincenzo Balzani, Nick Serpone 

Chapter 8: Energy from Air, Water, and Land – Chương 8: Năng lượng từ không khí, nước và đất (Phần 5)

Năng lượng biển 

Phong cảnh tuyệt đẹp của tuyết trắng phủ trên dãy An-pơ vào mùa đông cũng tạo thành một dạng năng lượng tiềm ẩn, khi vào những tháng ấm hơn có thể được giải phóng và sử dụng, một phần cung cấp cho các nhà máy thủy điện. Tuyết tan theo mùa là một quá trình chậm vừa đủ và từ từ, đến mức có thể được sử dụng để sản xuất điện và khai thác cho các mục đích hữu ích. Tuy nhiên, khi tuyết sạt lở xuống thung lũng như trong một trận tuyết lở thì không có khả năng sản xuất điện mà tất cả năng lượng tiêu tan chỉ trong tích tắc. Continue reading Cung cấp năng lượng cho Trái đất – Chương 8: Năng lượng từ không khí, nước và đất (Phần 5) →

Powering Planet Earth:
Energy Solutions for the Future

by Nicola Armaroli, Vincenzo Balzani, Nick Serpone 

Chapter 8: Energy from Air, Water, and Land – Chương 8: Năng lượng từ không khí, nước và đất (Phần 3) 

Nước – giữa Quá khứ và Tương lai

Bảy mươi năm trước, nước Ý được xem là quốc gia có nhận thức tốt về khía cạnh năng lượng – điện được sản xuất hầu hết từ các nguồn năng lượng tái tạo. Trong 15.5 GWh được tạo ra năm 1938 thì có khoảng 14.5 GWh được tạo ra từ một thuật ngữ được tuyên truyền khi đó là than trắng (white coal) – đó là cách gọi cho năng lượng thủy điện của quốc gia bắt nguồn từ các đập đặt ở núi Alps thuộc nước Ý và trên dãy Apennine. Continue reading Cung cấp năng lượng cho Trái đất – Chương 8: Năng lượng từ không khí, nước và đất (Phần 3) →

Powering Planet Earth:
Energy Solutions for the Future

by Nicola Armaroli, Vincenzo Balzani, Nick Serpone 

Chapter 8: Energy from Air, Water, and Land – Chương 8: Năng lượng từ không khí, nước và đất (Phần 2) 

Các trang trại gió – Wind Farms

Chi phí phụ về vấn đề sức khỏe liên quan đến sản xuất điện gió ước tính khoảng 0.2 Euro cent cho mỗi kWh ở Đức, trong khi chi phí tương ứng đối với sản xuất điện từ than hay khí cao hơn lần lượt là gấp 30 lần và 15 lần. Continue reading Cung cấp năng lượng cho Trái đất – Chương 8: Năng lượng từ không khí, nước và đất (Phần 2) →

Powering Planet Earth:
Energy Solutions for the Future

by Nicola Armaroli, Vincenzo Balzani, Nick Serpone 

Chapter 8: Energy from Air, Water, and Land – Chương 8: Năng lượng từ không khí, nước và đất (Phần 1)

Quốc gia nào phát triển năng lượng tái tạo sẽ là quốc gia lãnh đạo trong thế kỷ 21.

The country that will develop renewables will be the leading nation of the twenty-first century.
–Barack Obama– 

Đó là một ngày trời khá gió vào ngày 31 tháng 3 năm 2007 ở Tây Ban Nha. Tin tức trên bản tin dự báo thời tiết này thường chẳng có mấy ý nghĩa, ngoại trừ một điều là vào ngày mùa xuân đó, sản xuất điện từ năng lượng gió vượt qua, dù chỉ là một chút, so với năng lượng được sản xuất từ hạt nhân và nhiệt điện. Một sự kiện như vậy chưa bao giờ từng thấy trước đây – đó là lần đầu tiên ở Tây Ban Nha và cả các nơi khác. Kể từ đó, điều này đã xảy ra thường xuyên hơn. Continue reading Cung cấp năng lượng cho Trái đất – Chương 8: Năng lượng từ không khí, nước và đất (Phần 1) →

Powering Planet Earth:
Energy Solutions for the Future

by Nicola Armaroli, Vincenzo Balzani, Nick Serpone

Chapter 7: Energy from the Sun – Chương 7: Năng lượng từ Mặt trời (Phần 5) 

Những hiểu lầm về hiđro – Huyền thoại Hiđro

Theo một số tin tức ở các tờ báo, hiđro (hydrogen – H₂) sẽ giải quyết được tất cả các vấn đề của năng lượng. Đó là nguồn năng lượng sạch, phong phú, và thậm chí là dân chủ (democratic). Trong giới khoa học được cung cấp thông tin một cách nghèo nàn, và trong giới chính trị mà chỉ cung cấp thông tin cho chính họ thông qua báo chí, chúng ta thường nghe những bài phát biểu không ít thì nhiều có vẻ giống như thế này: Continue reading Cung cấp năng lượng cho Trái đất – Chương 7: Năng lượng từ Mặt trời (Phần 5) →

Powering Planet Earth:
Energy Solutions for the Future

by Nicola Armaroli, Vincenzo Balzani, Nick Serpone

Chapter 7: Energy from the Sun – Chương 7: Năng lượng từ Mặt trời (Phần 4)

Sinh khối và nhiên liệu sinh học: Đúng, nhưng …!

Hiện nay, quá trình quang hợp tự nhiên hàng năm tạo ra khoảng 230 tỷ tấn vật chất của thực vật trên cạn và dưới nước. Lượng sinh khối này là nhiên liệu mặt trời (solar fuel) đúng nghĩa, có thể tích trữ và vận chuyển, nhưng với một mật độ năng lượng trung bình thấp hơn nhiều so với nhiên liệu hóa thạch (fossil fuels). Continue reading Cung cấp năng lượng cho Trái đất – Chương 7: Năng lượng từ Mặt trời (Phần 4) →

Powering Planet Earth:
Energy Solutions for the Future

by Nicola Armaroli, Vincenzo Balzani, Nick Serpone

Chapter 7: Energy from the Sun – Chương 7: Năng lượng từ Mặt trời (Phần 3) 

Từ ánh sáng tới năng lượng hóa học – Quang hợp tự nhiên

Quang hợp tự nhiên là một quá trình xảy ra ở thực vật: ánh sáng mặt trời được hấp thụ bởi các phân tử diệp lục (chlorophyll). Thông qua sự điều hòa của chất diệp lục, quá trình này chuyển đổi các chất từ dạng năng lượng thấp – H₂O (nước), CO₂ (khí carbon dioxide) – thành các chất có năng lượng cao – O₂ (oxy), và carbohydrate (tinh bột) chứa trong các sản phẩm thực vật (phản ứng 1). Continue reading Cung cấp năng lượng cho Trái đất – Chương 7: Năng lượng từ Mặt trời (Phần 3) →

Powering Planet Earth:
Energy Solutions for the Future

by Nicola Armaroli, Vincenzo Balzani, Nick Serpone

Chapter 7: Energy from the Sun – Chương 7: Năng lượng từ Mặt trời (Phần 2) 

Từ ánh sáng thành Điện

Việc chuyển đổi trực tiếp ánh sáng thành điện diễn ra trong các tế bào quang điện (tế bào PV – photovoltaic cells) trong đó có chứa một vật liệu bán dẫn (thường là silicon) hấp thu ánh sáng mặt trời và dẫn đến chuyển động của các điện tích. Những tế bào quang điện đơn lẻ được kết nối với nhau tạo thành các mô-đun (modules) và sau đó được lắp ráp thành các thiết bị lớn hơn được gọi là các tấm pin quang điện (Hình 19). Công nghệ này đã được sử dụng trong một số thời điểm tại các vùng hẻo lánh xa hệ thống tryền tải điện (chẳng hạn như các ngôi nhà nhỏ trên núi cao và các vệ tinh nhân tạo) hoặc trong các thiết bị mà đòi hỏi ít năng lượng (chẳng hạn như máy tính cầm tay nhỏ và đồng hồ đeo tay). Để đáp ứng nhu cầu của một hộ gia đình trung bình ở vĩ độ như của Ý cần các tấm pin quang điện với diện tích khoảng 18 m². Continue reading Cung cấp năng lượng cho Trái đất – Chương 7: Năng lượng từ Mặt trời (Phần 2) →

Powering Planet Earth:
Energy Solutions for the Future

by Nicola Armaroli, Vincenzo Balzani, Nick Serpone

Chapter 7: Energy from the Sun – Chương 7: Năng lượng từ Mặt trời (Phần 1)

            Các nhà khoa học được gọi để thấy những gì mà tất cả mọi người đều đã thấy và để nghĩ những gì mà chưa có ai nghĩ tới.

Scientists are called to see what everyone has already seen and to think what nobody has yet thought of.
–Albert Szent-Gyorgyi–

Phi thuyền Trái đất không phải là một hệ thống cô lập. Trái đất phải đáp ứng các nhu cầu của phi hành đoàn với tất cả nguồn tài nguyên (nguồn không tái tạo) được chứa đựng ở bên trong. Tuy nhiên, Trái đất cũng được hưởng một lợi ích to lớn khi quay quanh Mặt trời. Hành tinh của chúng ta liên tục nhận được nguồn năng lượng vô tận dưới dạng bức xạ điện từ – ánh sáng và nhiệt. Continue reading Cung cấp năng lượng cho Trái đất – Chương 7: Năng lượng từ Mặt trời (Phần 1) →

Powering Planet Earth:
Energy Solutions for the Future

by Nicola Armaroli, Vincenzo Balzani, Nick Serpone

Chapter 6: Energy from the Atom – Chương 6: Năng lượng nguyên tử (Phần 5)

Thực tế khắc nghiệt của thị trường

Năng lượng hạt nhân có một sức mê hoặc nhất định bởi sức mạnh và sự thanh nhã trong công nghệ của mình. Tuy nhiên, loại năng lượng này vẫn có những điểm hạn chế và nhiều hậu quả khó lường: (1) tính kinh tế của chu kỳ công nghiệp, (2) sự an toàn của các nhà máy điện hạt nhân trong điều kiện bình thường và khi xảy ra các kịch bản thảm họa (động đất, các cuộc tấn công khủng bố, v.v…), (3) xử lý chất thải, và (4) mối liên kết không thể chối cãi và không rõ ràng với các cơ sở quân sự. Không có bất kì hoạt động công nghiệp nào khác có thể được phép tiếp tục tăng trưởng mà không cần phải giải quyết những thiếu sót nghiêm trọng như vậy. Continue reading Cung cấp năng lượng cho Trái đất – Chương 6: Năng lượng nguyên tử (Phần 5) →

Powering Planet Earth:
Energy Solutions for the Future

by Nicola Armaroli, Vincenzo Balzani, Nick Serpone

Chapter 6: Energy from the Atom – Chương 6: Năng lượng nguyên tử (Phần 4)

Nhà máy điện hạt nhân hiện nay

Nhà máy điện hạt nhân thương mại đầu tiên trên thế giới, Calder Hall ở miền Bắc nước Anh, đã được kết nối với mạng lưới điện và bắt đầu sản xuất điện vào ngày 17 tháng 10 năm 1956. Chưa đầy một năm sau, vào ngày 08 Tháng 10 năm 1957, đã có một tai nạn cháy tại một cơ sở liền kề nơi plutonium được sản xuất. Đó là một tai nạn rất nghiêm trọng. Các đám sương mù phóng xạ lan rộng khắp bầu trời châu Âu. Tháp làm mát của trạm Calder Hall, một trong những biểu tượng đích thực của thời đại nguyên tử, đã bị hủy bỏ vào ngày 29 tháng 9 năm 2007. Continue reading Cung cấp năng lượng cho Trái đất – Chương 6: Năng lượng nguyên tử (Phần 4) →

Powering Planet Earth:
Energy Solutions for the Future

by Nicola Armaroli, Vincenzo Balzani, Nick Serpone

Chapter 6: Energy from the Atom – Chương 6: Năng lượng nguyên tử (Phần 3)

Chúng ta lưu trữ chất thải hạt nhân ở đâu?

Phần phế thải còn lại hoặc chất thải hạt nhân được chia thành hai loại: (1) chất thải có tính phóng xạ thấp và trung bình, bao gồm các thiết bị được sử dụng để chế biến nhiên liệu, đất bị ô nhiễm, phần của máy móc đã được tháo dỡ, và các thiết bị bảo vệ cho các nhân viên của các lò phản ứng hạt nhân; và (2) nhiên liệu hạt nhân đã dược sử dụng tối đa hoặc tái chế, tạo thành chất thải có tính phóng xạ cao, và phải được lưu trữ ít nhất 10 năm trong các hệ thống làm mát đặc biệt: các chất thải hạt nhân này quá nóng để được xử lý và bị thải bỏ ở những khu vực lưu trữ vĩnh viễn. Trong giai đoạn tinh vi này, hàng chục trường hợp rò rỉ chất phóng xạ vào môi trường đã được ghi nhận. Continue reading Cung cấp năng lượng cho Trái đất – Chương 6: Năng lượng nguyên tử (Phần 3) →

Powering Planet Earth:
Energy Solutions for the Future

by Nicola Armaroli, Vincenzo Balzani, Nick Serpone

Chapter 6: Energy from the Atom – Chương 6: Năng lượng nguyên tử (Phần 2) 

Tai nạn hạt nhân

Trước thảm họa Fukushima năm 2011 tại Nhật Bản, mà sẽ được thảo luận chi tiết trong Chương 9, có những vụ tai nạn khác không ít nghiêm trọng hơn đã xảy ra trong các nhà máy điện hạt nhân. Hình 12 minh họa quá trình cung cấp nhiên liệu cho nhà máy hạt nhân. Continue reading Cung cấp năng lượng cho Trái đất – Chương 6: Năng lượng nguyên tử (Phần 2) →

Powering Planet Earth:
Energy Solutions for the Future

by Nicola Armaroli, Vincenzo Balzani, Nick Serpone

Chapter 6: Energy from the Atom – Chương 6: Năng lượng nguyên tử (Phần 1)

Điện hạt nhân an toàn như là một nhà máy sản xuất sô cô la.
Báo Kinh tế, ngày 29 Tháng 3 năm 1986
(4 tuần trước thảm họa nguyên tử Chernobyl)

Nuclear power is as safe as a chocolate factory.
The Economist, March 29, 1986
(4 weeks prior to the Chernobyl disaster)

Nguyên tử là phần nhỏ nhất của mọi nguyên tố tồn tại trong tự nhiên. Cấu tạo nguyên tử bao gồm hai phần riêng biệt: một lõi trung tâm – hạt nhân – và một không gian xung quanh – đám mây electron (hay còn gọi là điện tử).

Hạt nhân bao gồm các hạt mang điện tích dương (proton) và các hạt trung hòa (neutron), tất cả xếp khít chặt chẽ với nhau (bằng lực hạt nhân). Ngoại vi của nguyên tử được cấu thành từ các hạt mang điện tích âm (electron) riêng rẽ và chuyển động một cách hỗn loạn xung quanh hạt nhân (xem Hình 10). Continue reading Cung cấp năng lượng cho Trái đất – Chương 6: Năng lượng nguyên tử (Phần 1) →