CHƯƠNG 1: NHỮNG VẤN ĐỀ LÝ LUẬN VỀ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO 1. Khái niệm về năng lượng tái tạo Năng lượng là đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng sinh ra công của một vật 1. Để nói một cách đơn giản, năng lượng là khả năng để làm một công việc nào đó của một người, hay một thể nhất định. Năng lượng tồn tại đa dạng và trở nên thiết yếu trong mọi khía cạnh của tự nhiên và xã hội vì nó giúp duy trì sự sống.
Ngày nay, cùng với sự phát triển ngày càng tiến bộ của nền kinh tế và cách mạng khoa học - công nghệ đã tạo ra một nhu cầu lớn về năng lượng cho các hoạt động sinh hoạt và sản xuất. Song, không phải bất kỳ loại năng lượng nào cũng chỉ đem đến những lợi ích cho đời sống mà trong số chúng có những dạng được chuyển hóa từ những nguồn năng lượng luôn mang trong mình khả năng gây ô nhiễm cao đối với môi trường như nhiên liệu hóa thạch - than đá, dầu mỏ, khí tự nhiên. Phần lớn hệ thống năng lượng của các quốc gia trên thế giới kể cả nước phát triển hay đang phát triển đều sử dụng hầu hết các nguồn nhiên liệu hóa thạch và xem chúng như một nguồn chính yếu nhằm cung cấp năng lượng. Theo thống kê vào năm 2021, lượng khí thải carbon dioxide do quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch thải ra là 35,341 tỷ tấn 2.
Trong báo cáo ngân sách carbon “Global Carbon Budget” được công bố tại Hội nghị lần 27 Các bên tham gia Công ước khung của Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu (COP27), lượng CO2 phát thải từ nhiên liệu hóa thạch đang trên đà tăng 1% trong năm 2022, theo đó sẽ đạt mức cao nhất các nhà khoa học từng ghi nhận. Đồng thời, những nguồn năng lượng như trên đang dần hao hụt theo thời gian vì chúng chỉ tồn tại với số lượng có hạn trong tự nhiên. Hiện nay, nhiều quốc gia trên thế giới đang phải gánh chịu những gánh nặng về kinh tế và hiểm họa từ thiên nhiên do khai thác quá mức các nguồn nhiên liệu, gây phá vỡ sự cân bằng cung cầu và làm lung lay thị trường năng lượng. Bối cảnh khủng hoảng về năng lượng sẽ lan rộng trong tương lai nếu ta không sớm tìm ra được biện pháp khắc phục sẽ ảnh hưởng tiêu cực đến toàn nhân loại, trong đó không riêng Việt Nam.
Đợi đó, các nhà nghiên cứu trên toàn thế giới đang tìm kiếm các phương pháp khác nhau để giảm hoặc loại bỏ việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch. Để đảm bảo cung cấp đủ năng lượng cho các hoạt động sống, vừa nhằm bảo vệ môi trường và hệ sinh thái trong cuộc chiến chống vấn đề nóng lên toàn cầu, phát triển năng lượng tái tạo trở thành một xu hướng chung. 1 Ngôn ngữ Việt Nam (2014), “Từ điển Tiếng Việt”, Nxb. Từ điển bách khoa.
2 Số liệu từ: Concentrations from Scripps Institute of Oceanography CO2 program; emissions form Carbon Dioxide Information Analysis Center for 1751-1980 and U.Energy Information Administration for 1980-2021.1 Định nghĩa năng lượng tái tạo Theo định nghĩa của Liên hợp quốc, năng lượng tái tạo là năng lượng có nguồn gốc từ các nguồn tự nhiên, với tốc độ bổ sung nhanh hơn mức tiêu thụ. Chẳng hạn, ánh sáng mặt trời và gió là những nguồn được bổ sung một cách liên tục. Các nguồn năng lượng tái tạo rất dồi dào, phong phú và luôn tồn tại xung quanh cuộc sống con người3. Sản xuất năng lượng tái tạo tạo ra lượng khí thải thấp hơn nhiều so với việc đốt nhiên liệu hóa thạch như than, dầu, khí đốt… Theo Ủy ban Liên minh Châu Âu, các nguồn năng lượng tái tạo được định nghĩa là các nguồn năng lượng phi hóa thạch có thể tái tạo: gió, mặt trời, địa nhiệt, sóng, thủy triều, thủy điện, sinh khối, khí bãi rác, khí nhà máy xử lý nước thải và khí sinh học 4.
Tiêu chí cơ bản nhất để phân biệt giữa năng lượng tái tạo (renewable energy) và năng lượng không tái tạo (non-renewable energy) là khả năng tái tạo trong tự nhiên của nó. Các nguồn năng lượng có thể tái tạo bao gồm ánh sáng mặt trời, nước, gió và cả các nguồn địa nhiệt như suối nước nóng và khí đốt. Nguồn năng lượng tái tạo không thể bị cạn kiệt theo thời gian. Nguồn năng lượng không thể tái tạo bao gồm nhiên liệu hóa thạch như than đá và dầu mỏ.
Nguồn năng lượng không thể tái tạo cạn kiệt theo thời gian và chúng mất đến hàng triệu năm để hình thành. Thông tin từ Điều tra Địa chất học Hoa Kỳ (U. Geological Survey) cho thấy họ xem than bùn cũng là một nguồn năng lượng tái tạo bên cạnh những nguồn nêu trên 5. Tuy nhiên, quan điểm này sau đó gây tranh cãi và không được công nhận rộng rãi vì than bùn không phải là nguồn năng lượng tái tạo do tốc độ khai thác của nó ở các nước công nghiệp vượt xa tốc độ tái sinh chậm 1mm (0,04 in) mỗi năm6, và cũng có báo cáo rằng quá trình tái sinh than bùn chỉ diễn ra trong 30 – 40% diện tích đất than bùn.
Năm 1983, nhà vật lý học Bernard Cohen đề xuất rằng uranium - nguồn năng lượng hạt nhân có hiệu quả vô tận, và do đó có thể coi năng lượng hạt nhân là một nguồn năng lượng tái tạo. Ông tuyên bố rằng các lò phản ứng tái tạo nhanh, được cung cấp nhiên liệu bằng uranium bổ sung tự 3 “What is renewable energy?”, United Nations, [https://www.org/en/climatechange/what-is-renewable- energy?gclid=CjwKCAjwxOymBhAFEiwAnodBLEnarKW1bCg3Go9bn- 6qIJpvCrNl_WHC6sytVK4kUiXCGkNCGen5DxoCYNYQAvD_BwE] (truy cập 10/7/2023) 4 Directive 2001/77/EC of the European Parliament and of the Council of 27 September 2001 on the Promotion of Electricity Produced from Renewable Energy Sources in the Internal Electricity Market; Council of the European Union: Brussels, Belgium, 2001 5 (January 31,2023) “U. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, January 2023”, USGS science for a changing world, [https://www.gov/publications/mineral-commodity-summaries-2023] (truy cập 10/04/2023) 6 Keddy, P. Wetland Ecology: Principles and Conservation (2nd edition).
Cambridge University Press, UK. 3 nhiên chiết xuất từ nước biển, có thể cung cấp năng lượng ít nhất trong khoảng thời gian tuổi thọ còn lại dự kiến của mặt trời là 5 tỷ năm7. Tuy nhiên, quan điểm này cũng bị bác bỏ vì bởi vì chỉ có một lượng nhiên liệu uranium hữu hạn. Các nhà máy điện hạt nhân tạo ra năng lượng thông qua một quá trình gọi là phân hạch hạt nhân, bao gồm việc phân tách các nguyên tử để giải phóng năng lượng.
Quá trình này sử dụng một nguyên tố hóa học gọi là uranium để tạo ra nhiên liệu và mặc dù uranium có thể được tìm thấy trong đá trên khắp thế giới, nhưng loại uranium cụ thể mà các nhà máy điện yêu cầu, uranium-235, lại bị hạn chế về nguồn cung. Theo một số ước tính, chỉ có đủ uranium-235 trên hành tinh để cung cấp năng lượng cho trái đất chỉ trong 80 năm với tốc độ tiêu thụ hiện tại. Một số ước tính khác nói rằng nó có thể gần hơn 200 năm nữa do tài nguyên uranium chưa được khám phá, nhưng những năm đó cũng bị giới hạn vì nó là tài nguyên hữu hạn. Do đó, năng lượng hạt nhân không phải là nguồn năng lượng tái tạo8.
Tiến sĩ Michael Hoexter - là một nhà tư vấn tiếp thị và chính sách năng lượng xanh có trụ sở tại California đã đưa ra định nghĩa về năng lượng tái tạo khi tiếp cận dựa trên các khái niệm về dòng năng lượng (energy flux) so với năng lượng lưu trữ (energy store). Hiểu một cách đơn giản, kho năng lượng là một cách mà năng lượng có thể được giữ trong một hệ thống, còn dòng năng lượng là tốc độ truyền năng lượng qua một bề mặt. Theo nghĩa đó tất cả năng lượng không tái tạo tồn tại dưới dạng kho năng lượng. Mặt khác, năng lượng tái tạo xuất hiện cả như dòng năng lượng tự nhiên và như các kho năng lượng.Hoexter: “Các nguồn năng lượng không thể tái tạo là các kho dự trữ năng lượng với tốc độ bổ sung bằng 0 hoặc một phút khi so sánh với sự cạn kiệt của nó bởi con người.
Hầu hết các nguồn năng lượng không tái tạo được chuyển đổi thành năng lượng có thể sử dụng được bằng các phản ứng nhiệt hoặc hạt nhân. Các nguồn năng lượng không tái tạo đã lưu trữ dòng năng lượng tự nhiên của quá khứ sinh học và địa chất của Trái đất hoặc của sự hình thành các nguyên tố trong lịch sử ban đầu của vũ trụ” Trái lại: 7 A.GRITSEVSKYI, “Renewable vs. Non-renewable energy”, International Atomic Energy Agency, [https://unstats.org/oslogroup/meetings/og-04/docs/oslo-group-meeting-04-comments-issue-3.pdf] , (truy cập 12/7/2023) 8 PERCH ENERGY, “Is Nuclear Energy Renewable Or Sustainable?” Pros & Cons”, [https://www. 4 “Nguồn năng lượng tái tạo là dạng dòng năng lượng tự nhiên có ích cho con người thường xuyên có mặt trên hoặc gần bề mặt Trái đất và thêm vào đó là các nguồn dự trữ năng lượng tự nhiên hữu ích được được bổ sung bởi dòng chảy tự nhiên trong khung thời gian mà con người có thể sử dụng được.
Tất cả những nguồn năng lượng tái tạo được biết đến thường được bắt nguồn từ, hoặc được dẫn xuất từ bức xạ điện từ của Mặt trời, Trường hấp dẫn của Trái đất. Mặt trăng và nhiệt tỏa ra từ bên trong trái đất. Năng lượng tái tạo các nguồn thực tế là vô tận mặc dù một số nguồn như địa nhiệt và nhiệt đại dương chuyển đổi năng lượng có thể trở nên cạn kiệt cục bộ do sử dụng của con người với tốc độ vượt quá mức bổ sung bởi dòng chảy tự nhiên9.” Hiện nay, thuật ngữ “năng lượng tái tạo” còn dễ bị nhầm lẫn với “năng lượng xanh” và “năng lượng sạch”. Tổ chức Nghiên cứu và Công nghệ (TWI) Vương quốc Anh đã phân biệt sự khác nhau các loại năng lượng này.
Năng lượng tái tạo thường được kết hợp với năng lượng xanh và năng lượng sạch. Tuy nhiên, giữa chúng có những sự khác biệt nhất định. Theo đó, năng lượng tái tạo sản sinh từ các nguồn hoặc các quá trình được bổ sung liên tục có thể tái tạo lại, năng lượng sạch là những nguồn không thải ra các chất ô nhiễm như carbon dioxide (CO2), còn năng lượng xanh đến từ các nguồn tự nhiên. TWI cho rằng không phải tất cả loại năng lượng tái tạo đều thực sự sạch hoặc xanh hoàn toàn.
Một số nguồn năng lượng thủy điện có thể khiến môi trường sống tự nhiên bị phá hủy và dẫn đến nạn phá rừng10. Còn theo định nghĩa của Trung tâm Tư vấn khí hậu (CCS) tại Anh, năng lượng tái tạo đến từ các nguồn tài nguyên do thiên nhiên cung cấp - trong đó rõ ràng nhất là năng lượng gió và năng lượng mặt trời. Năng lượng sạch là năng lượng tạo ra ít hoặc không gây ô nhiễm.