Năng lượng tái tạo là các nguồn năng lượng có khả năng tái tạo gần như vô hạn trong thang thời gian của con người và có thể khai thác rộng rãi. Điểm chung của những nguồn năng lượng này là trong quá trình sử dụng phát thải rất ít hoặc gần như không phát thải các chất gây ô nhiễm, góp phần hạn chế hiệu ứng nhà kính và hỗ trợ ứng phó với biến đổi khí hậu.

Phần lớn các nguồn năng lượng tái tạo hiện nay có nguồn gốc từ hai nguồn chính là Mặt trời và nhiệt năng bên trong Trái đất. Trong thực tế, các chuyên gia thường phân loại năng lượng tái tạo thành năm nhóm chủ đạo với những đặc điểm riêng.

Năng lượng mặt trời

Năng lượng mặt trời được khai thác từ bức xạ của Mặt trời và thường được ứng dụng dưới hai dạng chính là quang điện và nhiệt mặt trời.

Hệ thống quang điện tạo ra điện năng khi các tế bào quang điện hấp thụ ánh sáng và chuyển đổi thành dòng điện. Công nghệ này có ưu điểm là tính linh hoạt cao, có thể lắp đặt ở quy mô hộ gia đình hoặc phát triển thành các nhà máy điện lớn.

Trong khi đó, hệ thống nhiệt mặt trời sử dụng bức xạ để làm nóng chất lỏng, thường là nước, như trong các thiết bị nước nóng năng lượng mặt trời. Khi kết hợp với các hệ thống hội tụ như gương phản xạ, nhiệt độ có thể đạt tới khoảng 1.000 độ C, đủ để phục vụ cho việc phát điện.

Hạn chế lớn nhất của năng lượng mặt trời là tính gián đoạn, bởi hiệu suất khai thác phụ thuộc vào cường độ ánh nắng. Tuy vậy, các công nghệ hiện đại vẫn có thể tạo ra điện trong điều kiện ánh sáng yếu, đặc biệt khi kết hợp với các hệ thống lưu trữ năng lượng để đảm bảo nguồn cung ổn định.

Năng lượng gió

Năng lượng gió được khai thác thông qua các tua bin gió, thiết bị phát triển từ nguyên lý của cối xay gió truyền thống. Tua bin chuyển động năng của luồng không khí thành năng lượng, chủ yếu là điện năng.

Các tua bin gió có thể được lắp đặt trên đất liền hoặc ngoài khơi. Trong đó, các trang trại gió ngoài khơi thường đạt hiệu suất cao hơn do điều kiện gió ổn định, dù chi phí đầu tư và vận hành cũng cao hơn.

Tương tự năng lượng mặt trời, nguồn năng lượng này phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên. Ngoài ra, việc lắp đặt tua bin gió quy mô nhỏ tại hộ gia đình thường không phổ biến, nên năng lượng gió chủ yếu được phát triển ở quy mô công nghiệp.

Thủy điện

Thủy điện là năng lượng được khai thác từ chuyển động của nước. So với năng lượng gió và mặt trời, thủy điện ít phụ thuộc hơn vào điều kiện thời tiết, nhưng phần lớn các dự án vẫn được triển khai ở quy mô lớn.

Các hình thức thủy điện phổ biến gồm thủy điện đập, nơi nước được xả qua tua bin để phát điện; năng lượng thủy triều khai thác chuyển động của thủy triều do lực hấp dẫn của Mặt trăng; năng lượng dòng chảy biển tận dụng các dòng hải lưu dưới nước; năng lượng sóng khai thác động năng của sóng biển.

Ngoài ra còn có năng lượng nhiệt đại dương, dựa trên sự chênh lệch nhiệt độ giữa tầng nước sâu và bề mặt, cũng như năng lượng thẩm thấu được tạo ra từ chênh lệch độ mặn giữa nước ngọt và nước biển.

Sinh khối

Sinh khối là nguồn năng lượng được tạo ra từ vật chất hữu cơ và có thể được sử dụng để sản xuất nhiệt, điện hoặc nhiên liệu. Việc khai thác năng lượng từ sinh khối thường thông qua các phương pháp như đốt cháy, khí hóa, nhiệt phân hoặc sản xuất khí sinh học.

Ưu điểm của nguồn năng lượng này là có thể được sản xuất tại địa phương. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, việc mở rộng sản xuất sinh khối cần được quản lý hợp lý để tránh cạnh tranh với sản xuất lương thực.

Các dạng sinh khối phổ biến gồm gỗ, một nguồn năng lượng truyền thống có thể tạo ra nhiệt, điện hoặc nhiên liệu sinh học; và các loại nhiên liệu sinh học được sản xuất từ cây trồng, vật liệu cellulose hoặc vi sinh vật như vi tảo.

Sinh khối chỉ được coi là nguồn năng lượng tái tạo khi tốc độ tái tạo của nguồn nguyên liệu lớn hơn tốc độ tiêu thụ.

Địa nhiệt

Địa nhiệt là nguồn năng lượng được tạo ra từ nhiệt bên trong Trái đất, chủ yếu hình thành do quá trình phân rã phóng xạ trong các lớp đá. Đây là một trong số ít nguồn năng lượng tái tạo không phụ thuộc vào điều kiện thời tiết.

Tùy theo độ sâu khai thác, địa nhiệt được chia thành nhiều cấp độ. Địa nhiệt sâu ở độ sâu khoảng 2.500 m với nhiệt độ từ 150 đến 250 độ C thường được sử dụng để phát điện. Địa nhiệt trung bình với nhiệt độ từ 30 đến 150 độ C có thể phục vụ hệ thống sưởi khu vực. Trong khi đó, địa nhiệt nông ở độ sâu từ 10 đến 100 m với nhiệt độ dưới 30 độ C thường được khai thác cho các hệ thống bơm nhiệt.

Để bảo đảm tính bền vững, việc khai thác nguồn năng lượng này cần được kiểm soát sao cho tốc độ sử dụng nhiệt không vượt quá khả năng tái tạo tự nhiên của Trái đất.

Thủ tướng: Dứt khoát không để thiếu năng lượng trong bất kỳ hoàn cảnh nào

Ngọc Ánh