Giới thiệu về công nghệ chống biến đổi khí hậu
Sự cấp thiết phải giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu chưa bao giờ rõ ràng hơn thế. Khi chúng ta phải đối mặt với tình trạng nhiệt độ toàn cầu ngày càng tăng, các kiểu thời tiết khó lường và khủng hoảng môi trường ngày càng leo thang, lời kêu gọi hành động rất rõ ràng. Nhân tố then chốt trong nỗ lực to lớn này là công nghệ. Các giải pháp đổi mới đang được triển khai trên toàn thế giới để giảm lượng khí thải carbon và giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu. Hãy cùng khám phá một số công nghệ đột phá này.
Nguồn năng lượng tái tạo
Nền tảng của việc chống biến đổi khí hậu nằm ở việc chuyển đổi sang các nguồn năng lượng tái tạo.
Năng lượng mặt trời
Các tấm pin mặt trời đã trở thành đồng nghĩa với năng lượng sạch. Những tiến bộ nhanh chóng trong công nghệ quang điện không chỉ làm tăng hiệu quả của các tấm pin mặt trời mà còn khiến chúng có giá cả phải chăng hơn. Ngày nay, các trang trại năng lượng mặt trời và các tấm pin trên mái nhà là những điểm tham quan phổ biến, khai thác năng lượng mặt trời để cung cấp năng lượng cho ngôi nhà và thành phố của chúng ta.
Năng lượng gió
Sự phát triển của năng lượng gió, cả trên đất liền và ngoài khơi, là minh chứng cho tiềm năng của nó trong việc đáp ứng một phần đáng kể nhu cầu năng lượng của chúng ta. Tua bin gió lớn rải rác khắp cảnh quan và cảnh biển, chuyển đổi năng lượng gió thành điện năng mà không phát thải độc hại.
Thủy điện
Nước là nguồn năng lượng mạnh mẽ và các nhà máy thủy điện sử dụng nguồn năng lượng này để tạo ra điện. Trong khi việc cân bằng nhu cầu năng lượng với các tác động sinh thái vẫn còn là một thách thức thì thủy điện là một phần then chốt trong cơ cấu năng lượng tái tạo.
Năng lượng địa nhiệt
Khai thác sức nóng bên trong Trái đất, năng lượng địa nhiệt cung cấp nguồn năng lượng ổn định và đáng tin cậy, đặc biệt là ở các vùng núi lửa. Nguồn tài nguyên chưa được sử dụng đúng mức này mang lại tiềm năng đáng kể cho năng lượng bền vững.
Xe điện (EV)
Các loại xe điện
- Xe chạy bằng pin (BEV): BEV được cung cấp năng lượng hoàn toàn bằng điện được lưu trữ trong bộ pin sạc. Họ có động cơ điện và không có động cơ đốt trong truyền thống. Ví dụ bao gồm những chiếc xe như Tesla Model S, Nissan Leaf và Chevrolet Bolt.
- Xe điện hybrid cắm điện (PHEV): PHEV có cả động cơ điện và động cơ đốt trong. Chúng có thể được cắm vào để sạc pin khi lái xe chỉ dùng điện và sử dụng xăng cho những chuyến đi dài hơn. Ví dụ bao gồm Toyota Prius Prime và Chevrolet Volt.
- Xe hybrid điện (HEV): HEV, giống như Toyota Prius, cũng có động cơ điện và động cơ xăng. Tuy nhiên, pin của chúng không thể sạc được từ bên ngoài; chúng được sạc lại bằng động cơ và thông qua hệ thống phanh tái tạo.
- Xe chạy bằng pin nhiên liệu (FCEV): FCEV, chẳng hạn như Toyota Mirai, sử dụng pin nhiên liệu hydro để tạo ra điện trên tàu. Chúng chỉ thải ra hơi nước và không khí ấm.
Thu hồi và lưu trữ carbon (CCS)
Thu giữ CO2
Có một số phương pháp thu giữ CO2, bao gồm công nghệ sau đốt, đốt trước và đốt nhiên liệu oxy
- Công nghệ sau đốt: Phương pháp này tách CO2 ra khỏi khí thải bằng dung môi hóa học sau khi đốt nhiên liệu.
- Công nghệ đốt trước: Phương pháp này liên quan đến việc thu giữ CO2 trực tiếp từ nhiên liệu trước khi đốt, làm giảm lượng CO2 thải ra trong quá trình đốt.
- Đốt nhiên liệu bằng oxy: Phương pháp này bao gồm việc đốt nhiên liệu bằng oxy nguyên chất thay vì không khí, dẫn đến quá trình đốt cháy hoàn toàn hơn và ít khí thải hơn.
Vận chuyển CO2
Sau khi thu giữ, CO2 được nén thành trạng thái lỏng và vận chuyển đến nơi lưu trữ bằng đường ống, vận tải đường bộ hoặc tàu thủy.
Lưu trữ (hoặc sử dụng) CO2
Bước cuối cùng liên quan đến việc lưu trữ CO2 thu được sâu dưới lòng đất trong các thành tạo địa chất, nơi nó sẽ bị giữ lại bên dưới các lớp đá không thấm nước, ngăn không cho nó quay trở lại khí quyển. Trong một số trường hợp, CO2 thu được có thể được sử dụng cho các mục đích khác, chẳng hạn như tăng cường thu hồi dầu hoặc cung cấp nguồn carbon cho các ngành công nghiệp khác nhau.
Giải pháp khí hậu tự nhiên
Bản thân thiên nhiên đã cung cấp những công cụ mạnh mẽ trong cuộc chiến chống biến đổi khí hậu.
- Tái trồng rừng và trồng rừng: Trồng cây ở những khu vực bị phá rừng và ở những vùng không còn rừng đóng vai trò quan trọng trong việc cô lập carbon. Điều này không chỉ giúp giảm lượng CO2 trong khí quyển mà còn mang lại lợi ích cho đa dạng sinh học và sức khỏe của đất.
- Nông nghiệp bền vững: Áp dụng các biện pháp canh tác bền vững giúp giảm lượng khí thải từ nông nghiệp. Các kỹ thuật như luân canh cây trồng, giảm sử dụng phân bón hóa học và quản lý khẩu phần ăn của vật nuôi góp phần tạo ra một ngành nông nghiệp bền vững và thân thiện với môi trường hơn.
Lưới điện thông minh và lưu trữ năng lượng
Lưới điện thông minh
Đây là mạng lưới điện sử dụng công nghệ kỹ thuật số để giám sát và quản lý việc vận chuyển điện từ tất cả các nguồn phát điện nhằm đáp ứng nhu cầu điện khác nhau của người dùng cuối. Lưới điện này là sự phát triển của lưới điện truyền thống, kết hợp nhiều công nghệ truyền thông và tự động hóa hơn. Các tính năng và lợi ích chính của chúng bao gồm:
- Tích hợp năng lượng tái tạo: Lưới điện thông minh tạo điều kiện tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời và gió, vốn có bản chất thay đổi. Chúng giúp quản lý hiệu quả các biến động và đảm bảo nguồn cung cấp năng lượng ổn định.
- Giám sát và kiểm soát thời gian thực: Chúng sử dụng cơ sở hạ tầng đo lường tiên tiến (AMI) để giám sát dữ liệu thời gian thực từ nhiều điểm khác nhau trong lưới. Dữ liệu này được sử dụng để cân bằng cung và cầu, phát hiện lỗi và quản lý tình trạng ngừng hoạt động hiệu quả hơn.
- Cải thiện hiệu quả năng lượng: Bằng cách cung cấp dữ liệu về mô hình sử dụng năng lượng, lưới điện thông minh cho phép người tiêu dùng và các tiện ích tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng, từ đó tăng hiệu quả tổng thể.
- Chương trình đáp ứng nhu cầu: Lưới điện thông minh cho phép đáp ứng nhu cầu, trong đó khách hàng có thể điều chỉnh mức sử dụng năng lượng của mình trong giờ cao điểm để đáp ứng giá cả theo thời gian thực hoặc các ưu đãi khác.
Lưu trữ năng lượng
Lưu trữ năng lượng là rất quan trọng để quản lý tính không liên tục của các nguồn năng lượng tái tạo. Nó đảm bảo rằng năng lượng dư thừa được tạo ra trong thời gian sản xuất cao (như ngày nắng hoặc gió) có thể được lưu trữ và sử dụng trong thời gian sản lượng thấp. Một số loại lưu trữ năng lượng bao gồm:
- Pin: Hình thức lưu trữ năng lượng phổ biến nhất, với pin lithium-ion đang được sử dụng rộng rãi. Chúng cần thiết cho cả ứng dụng quy mô nhỏ (như hệ thống năng lượng mặt trời gia đình) và ứng dụng quy mô lớn (như lưu trữ lưới điện).
- Lưu trữ thủy điện được bơm: Đây là một hình thức lưu trữ năng lượng quy mô lớn, trong đó nước được bơm từ hồ chứa có độ cao thấp hơn đến độ cao cao hơn. Năng lượng được lưu trữ dưới dạng thế năng hấp dẫn và được giải phóng bằng cách chảy ngược xuống qua các tuabin.
- Bánh đà: Chúng dự trữ năng lượng trong một bánh xe quay và được biết đến với khả năng cung cấp năng lượng bùng nổ nhanh chóng, khiến chúng trở nên hữu ích trong việc ổn định lưới điện.
- Lưu trữ năng lượng bằng khí nén (CAES): Năng lượng được lưu trữ bằng cách nén không khí trong các hang động dưới lòng đất. Khí nén được giải phóng để làm quay tua-bin khi cần thiết.
Hiệu quả năng lượng
Hiệu quả năng lượng liên quan đến việc sử dụng công nghệ và thực tiễn tiêu thụ ít năng lượng hơn để đạt được kết quả tương tự. Điều này không chỉ tiết kiệm năng lượng mà còn làm giảm lượng khí nhà kính và các chất ô nhiễm khác thải vào khí quyển. Đó là một cách tiếp cận hiệu quả về mặt chi phí để chống lại biến đổi khí hậu vì nó thường liên quan đến việc sử dụng công nghệ hiện có và có thể tiết kiệm chi phí đáng kể theo thời gian. Các lĩnh vực chính trong hiệu quả năng lượng bao gồm:
Tòa nhà
Điều này bao gồm cả tài sản dân cư và thương mại. Hiệu quả năng lượng trong các tòa nhà có thể đạt được thông qua cách nhiệt tốt hơn, cửa sổ tiết kiệm năng lượng và sử dụng hệ thống sưởi, thông gió và điều hòa không khí (HVAC) tiết kiệm năng lượng.
Thiết bị gia dụng và điện tử
Các thiết bị tiết kiệm năng lượng như tủ lạnh, máy giặt và đèn LED sử dụng ít điện hơn so với các mẫu tiêu chuẩn. Ví dụ, chương trình Ngôi sao Năng lượng ở Hoa Kỳ dán nhãn cho các sản phẩm tiết kiệm năng lượng nhất trên thị trường.
Quy trình công nghiệp
Nhiều ngành công nghiệp có thể cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng bằng cách nâng cấp thiết bị, tối ưu hóa quy trình và thu hồi nhiệt thải để sử dụng trong các quy trình khác.
Giao thông vận tải
Điều này bao gồm việc thiết kế các phương tiện tiết kiệm nhiên liệu hơn, thúc đẩy các phương tiện chạy bằng điện và hybrid, đồng thời khuyến khích giao thông công cộng và các hình thức di chuyển bền vững khác.
Nông nghiệp bền vững
Nông nghiệp bền vững là một phương pháp canh tác nhằm đáp ứng nhu cầu thực phẩm và dệt may hiện tại của xã hội mà không ảnh hưởng đến khả năng đáp ứng nhu cầu của thế hệ tương lai. Nó tập trung vào việc duy trì sức khỏe của môi trường, lợi nhuận kinh tế và công bằng xã hội và kinh tế.
Nguyên tắc nông nghiệp bền vững
- Sức khỏe môi trường: Điều này liên quan đến các hoạt động không gây hại cho môi trường, cải thiện độ phì nhiêu của đất và tiết kiệm nước. Nó nhấn mạnh việc sử dụng các quá trình và chu trình sinh học tự nhiên thích ứng với điều kiện địa phương, thay vì dựa nhiều vào các đầu vào tổng hợp như phân bón hóa học và thuốc trừ sâu.
- Lợi nhuận kinh tế: Nông dân cần có khả năng kiếm sống. Nông nghiệp bền vững phải mang lại hiệu quả kinh tế cho nông dân, đảm bảo họ có thể duy trì đất đai và tài nguyên cho thế hệ tương lai.
- Công bằng kinh tế và xã hội: Nguyên tắc này đề cập đến sự công bằng trong hệ thống canh tác. Nó bao gồm việc bảo vệ quyền lợi của người lao động và đảm bảo rằng các cộng đồng xung quanh khu vực canh tác được hưởng lợi từ các hoạt động nông nghiệp.
Thực tiễn trong Nông nghiệp bền vững
- Luân canh và đa dạng cây trồng: Luân canh cây trồng và trồng nhiều loại cây trồng giúp duy trì đất khỏe mạnh, giảm xói mòn đất và kiểm soát sâu bệnh một cách tự nhiên.
- Bảo tồn việc làm đất: Giảm tần suất cày xới ruộng giúp giảm xói mòn đất và cải thiện chất lượng đất.
- Canh tác hữu cơ: Tránh thuốc trừ sâu tổng hợp và phân bón. Sử dụng chất hữu cơ (như phân hữu cơ) giúp đất khỏe mạnh và giảm ô nhiễm.
- Quản lý dịch hại tổng hợp (IPM): Điều này liên quan đến việc sử dụng nhiều phương pháp và kỹ thuật khác nhau, bao gồm kiểm soát sinh học, thao túng môi trường sống và sử dụng các giống kháng bệnh.
- Thực hành Nông lâm kết hợp: Kết hợp cây xanh vào cảnh quan trang trại (nông lâm kết hợp) có thể giúp giảm thiểu biến đổi khí hậu, cải thiện đa dạng sinh học và tăng cường khả năng phục hồi của đất trước các tác nhân gây áp lực môi trường.
- Quản lý nước: Thực hiện các biện pháp tưới hiệu quả (như tưới nhỏ giọt) sẽ tiết kiệm nước và giảm dòng chảy.
- Trồng cây che phủ: Trồng một số loại cây trồng (cây che phủ) trái vụ giúp ngăn ngừa xói mòn đất, quản lý độ phì nhiêu của đất và kiểm soát cỏ dại và sâu bệnh.
- Quản lý đồng cỏ và chăn thả: Quản lý đồng cỏ đúng cách có thể cải thiện sức khỏe vật nuôi, giảm nhu cầu sử dụng hóa chất đầu vào và tăng khả năng cô lập carbon trong đất.
Kết luận
Hiệu quả năng lượng là một công cụ mạnh mẽ trong cuộc chiến chống biến đổi khí hậu, mang lại một kịch bản đôi bên cùng có lợi về lợi ích môi trường và tiết kiệm chi phí. Khi công nghệ tiến bộ và nhận thức ngày càng tăng, tiềm năng sử dụng năng lượng hiệu quả tiếp tục mở rộng, khiến năng lượng trở thành một phần thiết yếu của sự phát triển bền vững.
Giới thiệu về GreenUP
Tư liệu tham khảo
- International Energy Agency (IEA). (n.d.). Is carbon capture too expensive? Retrieved from https://www.iea.org/commentaries/is-carbon-capture-too-expensive
- Royal Society Publishing. (2019). Retrieved from https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsfs.2019.0065
- International Institute for Sustainable Development (IISD). (n.d.). Why carbon capture storage cost remains high. Retrieved from https://www.iisd.org/articles/deep-dive/why-carbon-capture-storage-cost-remains-high
- World Resources Institute (WRI). (n.d.). 6 ways to remove carbon pollution from the sky. Retrieved from https://www.wri.org/insights/6-ways-remove-carbon-pollution-sky
- Storegga. (n.d.). Carbon capture methods compared. Retrieved from https://storegga.earth/blog/carbon-capture-methods-compared
- National Grid. (n.d.). Carbon capture technology and how it works. Retrieved from https://www.nationalgrid.com/stories/energy-explained/carbon-capture-technology-and-how-it-works
- Verde. (n.d.). Carbon capture and storage: Pros and cons. Retrieved from https://blog.verde.ag/en/carbon-capture-and-storage-pros-cons/
- U.S. Government Accountability Office (GAO). (2022). Retrieved from https://www.gao.gov/products/gao-22-105274
- Solartronisa. (n.d.). Challenges of CCS. Retrieved from https://www.solartronisa.com/clean-energy/carbon-capture/challenges-of-ccs
- Tilbury, J. (n.d.). Four challenges carbon capture storage must overcome. Retrieved from https://www.linkedin.com/pulse/four-challenges-carbon-capture-storage-must-overcome-james-tilbury
- Frontiers. (2014). Retrieved from https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fenrg.2014.00055
- AZoCleantech. (n.d.). Retrieved from https://www.azocleantech.com/article.aspx?ArticleID=1572
- Treehugger. (n.d.). Carbon capture and storage (CCS): Pros and cons. Retrieved from https://www.treehugger.com/carbon-capture-and-storage-ccs-pros-and-cons-5120005
- British Geological Survey. (n.d.). Carbon capture and storage. Retrieved from https://www.bgs.ac.uk/discovering-geology/climate-change/carbon-capture-and-storage/
- HowStuffWorks. (n.d.). How carbon capture works. Retrieved from https://science.howstuffworks.com/environmental/green-science/carbon-capture.htm
- London School of Economics and Political Science (LSE). (n.d.). What is carbon capture and storage and what role can it play in tackling climate change? Retrieved from https://www.lse.ac.uk/granthaminstitute/explainers/what-is-carbon-capture-and-storage-and-what-role-can-it-play-in-tackling-climate-change/
- SAP. (n.d.). By land, sea, and air: Emerging technologies to tackle climate change. Retrieved from https://www.sap.com/insights/viewpoints/by-land-sea-and-air-emerging-technologies-to-tackle-climate-change.html
- ZDNet. (n.d.). Fighting climate change: These 5 technologies are our best weapons. Retrieved from https://www.zdnet.com/home-and-office/sustainability/fighting-climate-change-these-5-technologies-are-our-best-weapons/
- United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC). (n.d.). [Title of the document]. Retrieved from https://unfccc.int/ttclear/misc_/StaticFiles/gnwoerk_static/NAD_EBG/54b3b39e25b84f96aeada52180215ade/b8ce50e79b574690886602169f4f479b.pdf
- Sky News. (n.d.). Climate change: Seven technology solutions that could help solve the crisis. Retrieved from https://news.sky.com/story/climate-change-seven-technology-solutions-that-could-help-solve-crisis-12056397
- Stantec. (n.d.). Climate change design & technology. Retrieved from https://www.stantec.com/en/services/sustainability/climate-change-design-technology
