Năng lượng tái tạo/ Khúc thụy du, thơ Du Tử Lê

 

 Khúc thụy du, Quang Dũng

 

Năng lượng tái tạo

 

Xin gởi Ngộ, Mít và các bạn để tham khảo!

Năng lượng tái tạo: Định nghĩa & Lợi ích

Erneuerbare Energien: Definition & Vorteile - Infineon Technologies (1)

fyi

 

infineon.com Erneuerbare Energien: Definition & Vorteile - Infineon Technologies Kapitel Welche Erneuerbare Energiearten und Energiequellen gibt es? Wie speichert man Erneuerbare Energie? Erneuerbare Energien in Deutschland Erneuerbare Energien weltweit Welche weiteren Erneuerbaren Energien können in Zukunft hinzukommen? Was sind Erneuerbare Energien und welche Vorteile bieten sie im Vergleich zu fossilen Brennstoffen? Immer mehr Menschen leben auf der Erde, die Industrie wächst und somit auch der Bedarf an Energie. Doch fossile Brennstoffe, wie Kohle und Erdöl, sind nicht unbegrenzt verfügbar. Was also tun?   Die Welt braucht alternative Energieformen, die sich auf natürliche Weise erneuen und unbegrenzt zur Verfügung stehen. Dazu zählen Wasserkraft, Sonnen- und Windenergie, Biomasse und Erdwärme. Die Anlagen stoßen weder Treibhausgase noch Schadstoffe aus und produzieren Energie somit klima- und gesundheitsfreundlich. Es gibt noch weitere Vorteile: Deutschland wird dank der erneuerbaren Energien unabhängiger vom Import fossiler Brennstoffe. Das Land spart Kosten und kann eigenständiger agieren. Rund um die alternativen Energieformen entwickelt sich zudem eine Hightech-Branche. Erneuerbare Energien sind ein Wachstumsmarkt der bis 2025 ein Volumen von 1.512 Milliarden US-Dollar erreichen soll. Weltweit gab es 2018 elf Millionen Arbeitsplätze im Bereich der Erneuerbaren Energien, erklärt die Internationale Agentur für Erneuerbare Energien (IRENA) – ein Zuwachs von sieben Prozent im Vergleich zu 2017. Mit rund 3,3 Millionen Angestellten ist die Photovoltaikbranche dabei der größte Arbeitsmarkt.   Welche Erneuerbare Energiearten und Energiequellen gibt es? Es gibt fünf verschiedene Arten an Erneuerbaren Energiequellen: Solarenergie, Windenergie, Wasserkraft, Biomasse und Erdwärme. Solarenergie & Photovoltaik Die Sonne schickt gigantische Energiemengen auf die Erde – in einer Stunde genug Energie, um theoretisch die ganze Erde ein Jahr lang mit Strom zu versorgen. Entsprechend verlockend sind Photovoltaikmodule, die weltweit auf Gebäudedächern und Freiflächen zu finden sind. Sie arbeiten mit Halbleitern aus Silizium, die Sonnenstrahlen in elektrischen Strom umwandeln. Alternativ lässt sich mit dem Sonnenlicht Wärme erzeugen. In diesem Fall heizen thermische Solarkollektoren mithilfe von Sonnenlicht Öl oder Wasser auf. Das warme Wasser dient anschließend zum Heizen. Der größte Solarpark der Welt steht übrigens in China. Über vier Millionen Panele umfasst der Longyangxia Dam Solar Park. Sie liefern rund 850 MW Strom – genug Energie für 140.000 Einfamilienhäuser. Photovoltaikanlagen haben 2020 in Deutschland 50,6 Terawattstunden (TWh) Strom produziert, so das Umweltbundesamt ­– das entspricht 20 Prozent der Gesamtenergiebereitstellung der Erneuerbaren Energien. Zudem entstehen aktuell zwischen 8 und 9 TWh Wärme durch Solarthermie.   Windenergie Fast überall in Deutschland stehen Windkraftanlagen. Der Wind versetzt den Rotor in Drehung. Ein Generator wandelt die Bewegungsenergie in Strom um ­– ähnlich wie bei einem Fahrraddynamo. Windkraftanlagen haben in Deutschland 2020 insgesamt 131 TWh Strom erzeugt – die Anlagen deckten damit 23,7 Prozent des gesamten Strombedarfs. Das größte Windrad der Welt steht in Deutschland, in Gaildorf bei Stuttgart. Der Gigant ist 246,5 Meter hoch und hat eine Leistung von 3,4 Megawatt (MW). Wasserkraft   Auch fließend Wasser erzeugt Energie. In Wasserkraftwerken arbeiten Turbinen, die in einem Fluss oder in der Mauer eines Staudamms sitzen. Die Flussströmung bewegt dabei die Turbinenräder. Die Räder wiederum treiben Stromgeneratoren an. Das größte Wasserkraftwerk der Welt ist der Drei-Schluchten-Staudamm in China. Die Staumauer ist 185 Meter hoch und 2.309 Meter lang. Es hat eine Leistung von 22,5 Gigawatt (GW). Die Wasserkraft spielt im deutschen Energiemix eine vergleichsweise kleine Rolle. Die Anlagen haben 2020 insgesamt 18,6 TWh Strom produziert ­– das entspricht 7 Prozent der Energiebereitstellung durch Erneuerbaren Energien. Anders sieht es bei unseren Nachbarn in Norwegen aus. Da das Land sehr viele Flüsse, Seen und Wasserfälle hat, spielt Wasserkraft eine bedeutendere Rolle. Sie deckt über 96 Prozent des Energiebedarfs. Biomasse Weitere Quellen für die Stromgewinnung sind unter anderem pflanzliche und tierische Abfälle. Verbrennt diese Biomasse in einem Kessel, setzt der Vorgang Hitze frei, die anschließend Wasser zum Sieden bringt.  Der daraus entstehende Wasserdampf treibt Turbinen an, die über Generatoren Strom erzeugen – ähnlich wie in einem klassischen Kohlekraftwerk.   Die optimale Effizienz erreichen Biomassekraftwerke dann, wenn sie gleichzeitig die Abwärme zum Heizen nutzen. Das weltweit größte Biomassekraftwerk steht im südpolnischen Polaniece. Es erreicht eine elektrische Leistung von 200 MW. Biomassekraftwerke erzeugten 2018 in Deutschland 51,3 TWh Strom – das entspricht einem Anteil von 12 Prozent am Energiemix. Hinzu kamen in 2019 allerdings 152 TWh Wärme. Insgesamt hat Biomasse einen Anteil von 88 Prozent an der gesamten Wärmeerzeugung aus erneuerbaren Energien.   Erdwärme Unter unseren Füßen brodelt es. Alle 100 Meter erhöht sich die Temperatur in der Erde um drei Grad Celsius – in der schwäbischen Alp sogar um zehn Grad Celsius, aufgrund der Nähe zu Vulkanherden. Diese Wärme lässt sich nutzen, um Strom zu gewinnen. Riesige Bohrer in Erdwärmekraftwerken dringen hunderte Meter tief in die Erde. Pumpen befördern anschließend Wasser ins heiße Erdinnere. In dieser Tiefe verwandelt sich das vergleichsweise kühle Nass in Dampf, der Turbinen und somit Stromgeneratoren antreibt. Im Vergleich zu Biomassekraftwerken spielen Erdwärmekraftwerke in Deutschland eine untergeordnete Rolle. Sie erzeugten 2018 etwa 0,2 TWh Strom. Hinzu kommen 14,7 TWh Wärme, gewonnen mit Geothermie und Umweltwärme.   Wie speichert man Erneuerbare Energie? Erneuerbare Energien bringen jedoch auch Herausforderungen mit sich: Die Sonne scheint unregelmäßig. Wind ist wechselhaft. Es liegt also nahe, die Energie aus ertragreichen Zeiten zu speichern. Doch wie? Elektrische Strompeicher Der Strom der Erneuerbaren Energien lässt sich in Batterien und Superkondensatoren speichern – bislang jedoch noch nicht in nennenswerten Mengen. Ebenfalls möglich ist das das Power-to-Gas-Verfahren: Eine Elektrolyse-Anlage nutzt den überschüssigen Strom, um Wasser in seine chemischen Bestandteile, Sauerstoff und Wasserstoff, zu teilen. Der Wasserstoff lässt sich als Energieträger speichern. Bei der Rückgewinnung wandeln Brennstoffzellen die chemische Energie des Wasserstoffs in Strom um. Natürliche Strompeicher Wasserspeicher: Mit überschüssigem Strom aus Erneuerbaren Energien lassen sich Pumpen betreiben, um Wasser in ein hoch gelegenes Sammelbecken zu pumpen. Um die Energie zurückzugewinnen, fließt das Wasser durch Stromturbinen zurück zum Ausgangspunkt. Eine weitere Speichermöglichkeit: Mit dem überschüssigen Strom pumpen Kompressoren Luft in unterirdische Druckluftspeicher – in Salzkavernen oder in Gesteinsschichten unter dem Meeresboden. Für die Rückgewinnung schießt die Druckluft durch Turbinen, die Stromgeneratoren antreiben.   Erneuerbare Energien in Deutschland Der Klimaschutzplan sieht vor, bis 2050 Strom weitgehend treibhausneutral zu erzeugen. Dafür haben die Politiker Etappenziele gesteckt. Bis 2025 soll der Anteil der Erneuerbaren Energien bei bis zu 45 Prozent liegen. Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) verpflichtet Netzbetreiber deswegen, vorrangig Erneuerbare-Energien- Anlagen an ihr Netz anzuschließen. Die Erneuerbaren Energiequellen haben 2020 insgesamt 233 TWh Energie erzeugt. Dies ist ein Anstieg von 4,1 Prozent im Vergleich zu 2019.  Damit produzierten die Erneuerbaren Energiequellen 45.4 Prozent des Stroms in Deutschland und 15 Prozent der Wärme. Das Land sparte dadurch 227 Millionen Tonnen CO2 ein. An einem Tag, dem 28. Januar 2018, deckten die Ökoenergien sogar 81 Prozent des Stromverbrauchs in Deutschland ab.     Erneuerbare Energien weltweit Auch weltweit ist der Ausbau Erneuerbarer Energien im Gange. Die globale Erzeugungskapazität lag Ende 2018 bei 2.799 GW, so die International Renewable Energie Agency (IRENA). Das entspricht in etwa einem Drittel der weltweiten Stromkapazität. Mit 1.140 GW macht die Wasserkraft dabei den größten Anteil aus. Es folgen Windenergie mit 622 GW und Solarenergie mit 584 GW. Am stärksten wuchsen die Kapazitäten für erneuerbare Energien zuletzt in Ozeanien (17,7 Prozent), gefolgt von Asien (11,4 Prozent) und Afrika (8,4 Prozent).   Welche weiteren Erneuerbaren Energien können in Zukunft hinzukommen? Forscher weltweit experimentieren mit weiteren Erneuerbaren Energien. Das US-Unternehmen Solaren will Solarparks im Weltraum bauen, um Sonnenergie noch effizienter zu tanken. Zu den neuen Ansätzen zählen auch schwimmende Solarkraftanlagen. Sie erreichen wegen der Kühlung durch das Wasser einen höheren Wirkungsgrad.  Und vor der Küste von North Devon in England steht eine Pilotanlage, in der Turbinen die Meeresströmung in Energie umwandeln. Auch die Schweden zeigen sich experimentierfreudig. Wissenschaftler wollen die Außenhaut eines Hochhauses in Stockholm (Söder Torn) mit einer Art Plüschfell bekleiden. Das Fell besteht aus Millionen winziger Härchen, die einen piezoelektrischen Kern haben. Bewegen sich die Härchen im Wind, erzeugen sie Strom. Es wird also spannend werden, was die Zukunft der Erneuerbaren Energien bereithält.

nfineon.com Năng lượng tái tạo: Định nghĩa & Lợi ích - Công nghệ Infineon chương Có những dạng năng lượng tái tạo và nguồn năng lượng nào? Làm thế nào để bạn lưu trữ năng lượng tái tạo? Năng lượng tái tạo ở Đức Năng lượng tái tạo trên toàn thế giới Những năng lượng tái tạo nào khác có thể được bổ sung trong tương lai? Năng lượng tái tạo là gì và chúng mang lại lợi thế gì so với nhiên liệu hóa thạch?   Ngày càng có nhiều người sống trên trái đất, công nghiệp ngày càng phát triển và kéo theo đó là nhu cầu về năng lượng. Nhưng nhiên liệu hóa thạch, chẳng hạn như than và dầu, không có sẵn với số lượng không giới hạn. Vậy lam gi? Thế giới cần các dạng năng lượng thay thế có thể tái tạo tự nhiên và có sẵn với số lượng không hạn chế. Chúng bao gồm thủy điện, năng lượng mặt trời và năng lượng gió, sinh khối và năng lượng địa nhiệt. Các hệ thống này không thải ra khí nhà kính hay chất ô nhiễm và do đó sản xuất năng lượng thân thiện với khí hậu và sức khỏe.   Có những lợi thế khác: Nhờ năng lượng tái tạo, Đức ít phụ thuộc hơn vào việc nhập khẩu nhiên liệu hóa thạch. Quốc gia tiết kiệm chi phí và có thể hành động độc lập hơn. Một ngành công nghệ cao cũng đang phát triển xung quanh các dạng năng lượng thay thế. Năng lượng tái tạo là một thị trường tăng trưởng dự kiến sẽ đạt khối lượng 1,512 tỷ đô la Mỹ vào năm 2025. Theo Cơ quan Năng lượng Tái tạo Quốc tế (IRENA), đã có 11 triệu việc làm trên toàn thế giới trong lĩnh vực năng lượng tái tạo vào năm 2018 - tăng 7% so với năm 2017. Với khoảng 3,3 triệu nhân viên, ngành công nghiệp quang điện là thị trường lao động lớn nhất.     Có những dạng năng lượng tái tạo và nguồn năng lượng nào? Có năm loại nguồn năng lượng tái tạo khác nhau: mặt trời, gió, thủy điện, sinh khối và địa nhiệt. Năng lượng mặt trời & quang điện Mặt trời gửi một lượng năng lượng khổng lồ đến trái đất - đủ năng lượng trong một giờ về mặt lý thuyết để cung cấp điện cho toàn bộ trái đất trong một năm. Các mô-đun quang điện, có thể được tìm thấy trên các mái nhà và không gian mở trên toàn thế giới, tương ứng rất hấp dẫn. Chúng hoạt động với chất bán dẫn silicon giúp chuyển đổi tia nắng mặt trời thành điện năng. Ngoài ra, nhiệt có thể được tạo ra bằng ánh sáng mặt trời. Trong trường hợp này, các bộ thu nhiệt mặt trời sử dụng ánh sáng mặt trời để làm nóng dầu hoặc nước. Nước ấm sau đó được dùng để đun. Thật tình cờ, công viên năng lượng mặt trời lớn nhất thế giới lại nằm ở Trung Quốc. Công viên Mặt trời Đập Longyangxia bao gồm hơn bốn triệu tấm pin. Họ cung cấp khoảng 850 MW điện - đủ năng lượng cho 140.000 ngôi nhà một gia đình. Theo Cơ quan Môi trường Liên bang, các hệ thống quang điện đã sản xuất ra 50,6 terawatt giờ (TWh) điện ở Đức vào năm 2020 ­- con số này tương ứng với 20% tổng nguồn cung cấp năng lượng từ năng lượng tái tạo. Ngoài ra, từ 8 đến 9 TWh nhiệt hiện được tạo ra bởi năng lượng nhiệt mặt trời.   Năng lượng gió Hầu như ở Đức đều có tuabin gió. Gió làm cho cánh quạt quay. Một máy phát điện biến động năng thành điện năng ­- tương tự như máy phát điện cho xe đạp. Các nhà máy điện gió đã tạo ra tổng cộng 131 TWh điện ở Đức vào năm 2020 - do đó các nhà máy này đã cung cấp 23,7% tổng nhu cầu điện. Tuabin gió lớn nhất trên thế giới là ở Đức, ở Gaildorf gần Stuttgart. Người khổng lồ cao 246,5 mét và có công suất 3,4 megawatt (MW).   Thủy điện   Nước chảy cũng tạo ra năng lượng. Trong các nhà máy thủy điện, tuabin làm việc ở dưới sông hoặc trong thành của một con đập. Dòng chảy của sông làm chuyển động các bánh tua bin. Các bánh xe lần lượt dẫn động máy phát điện. Nhà máy thủy điện lớn nhất thế giới là đập Tam Hiệp ở Trung Quốc. Bức tường đập cao 185 mét và dài 2.309 mét. Nó có công suất 22,5 gigawatt (GW). Thủy điện đóng một vai trò tương đối nhỏ trong cơ cấu năng lượng của Đức. Các hệ thống này đã sản xuất tổng cộng 18,6 TWh điện vào năm 2020 ­- tương ứng với 7% năng lượng do năng lượng tái tạo cung cấp. Tình hình khác với các nước láng giềng của chúng tôi ở Na Uy. Vì đất nước có rất nhiều sông, hồ và thác nước nên thủy điện càng đóng vai trò quan trọng. Nó bao gồm hơn 96% nhu cầu năng lượng. Sinh khối Các nguồn khác để tạo ra điện bao gồm chất thải thực vật và động vật. Khi sinh khối này được đốt trong lò hơi, quá trình này sẽ giải phóng nhiệt sau đó đun sôi nước. Hơi nước tạo thành sẽ thúc đẩy các tuabin tạo ra điện thông qua máy phát điện - tương tự như một nhà máy nhiệt điện than cổ điển.   Các nhà máy điện sinh khối đạt được hiệu quả tối ưu khi đồng thời sử dụng nhiệt thải để sưởi ấm. Nhà máy điện sinh khối lớn nhất thế giới nằm ở Polaniece, miền nam Ba Lan. Nó đạt được công suất điện 200 MW.   Các nhà máy điện sinh khối đã tạo ra 51,3 TWh điện ở Đức vào năm 2018 - tương ứng với 12% thị phần năng lượng. Tuy nhiên, ngoài ra, 152 TWh nhiệt đã được bổ sung vào năm 2019. Nhìn chung, sinh khối chiếm 88% tổng sản lượng nhiệt từ năng lượng tái tạo.   Địa nhiệt Nó sủi bọt dưới chân chúng tôi. Cứ sau 100 mét, nhiệt độ trên trái đất tăng thêm 3 độ C - ở vùng Swabian Alps lên tới 10 độ C do gần các trung tâm núi lửa. Nhiệt này có thể được sử dụng để tạo ra điện. Những mũi khoan khổng lồ trong các nhà máy điện địa nhiệt xuyên sâu vào lòng đất hàng trăm mét. Sau đó, máy bơm vận chuyển nước vào bên trong nóng của trái đất. Ở độ sâu này, nước tương đối mát biến thành hơi nước, làm động lực cho các tua-bin và do đó là máy phát điện. So với các nhà máy điện sinh khối, các nhà máy điện địa nhiệt đóng vai trò cấp dưới ở Đức. Nó đã tạo ra khoảng 0,2 TWh điện vào năm 2018. Ngoài ra, có 14,7 TWh nhiệt, thu được bằng năng lượng địa nhiệt và nhiệt môi trường.     Làm thế nào để bạn lưu trữ năng lượng tái tạo? Tuy nhiên, năng lượng tái tạo cũng mang lại những thách thức: Mặt trời chiếu sáng không đều. Gió có thể thay đổi. Vì vậy, nó có ý nghĩa để lưu trữ năng lượng từ thời gian làm việc hiệu quả. Nhưng bằng cách nào? Lưu điện Điện từ năng lượng tái tạo có thể được lưu trữ trong pin và siêu tụ điện - nhưng với số lượng chưa lớn. Quá trình biến điện thành khí cũng có thể xảy ra: một hệ thống điện phân sử dụng lượng điện dư thừa để tách nước thành các thành phần hóa học của nó, oxy và hydro. Hydro có thể được lưu trữ như một chất mang năng lượng. Trong quá trình phục hồi, pin nhiên liệu chuyển hóa năng lượng của hydro thành điện năng. Lưu trữ điện tự nhiên Hồ chứa nước: Máy bơm có thể được vận hành với lượng điện dư thừa từ năng lượng tái tạo để bơm nước vào hồ chứa ở vùng cao. Để phục hồi năng lượng, nước chảy trở lại điểm xuất phát thông qua các tuabin điện. Một lựa chọn lưu trữ khác: Máy nén sử dụng lượng điện dư thừa để bơm không khí vào các bể chứa khí nén dưới lòng đất - trong các hang muối hoặc trong các lớp đá dưới đáy biển. Để phục hồi, khí nén bắn qua các tuabin dẫn động các máy phát điện.   Năng lượng tái tạo ở Đức   Kế hoạch bảo vệ khí hậu dự kiến sản xuất điện phần lớn theo phương thức trung tính với nhà kính vào năm 2050. Các chính trị gia đã đặt ra những cột mốc quan trọng cho việc này. Đến năm 2025, tỷ trọng năng lượng tái tạo sẽ lên tới 45%. Do đó, Đạo luật Nguồn năng lượng tái tạo (EEG) buộc các nhà khai thác lưới điện phải ưu tiên kết nối các hệ thống năng lượng tái tạo vào lưới điện của họ. Vào năm 2020, các nguồn năng lượng tái tạo tạo ra tổng cộng 233 TWh năng lượng. Đây là mức tăng 4,1% so với năm 2019. Do đó, các nguồn năng lượng tái tạo đã tạo ra 45,4% lượng điện ở Đức và 15% nhiệt lượng. Kết quả là cả nước đã tiết kiệm được 227 triệu tấn CO 2 . Vào một ngày 28 tháng 1 năm 2018, năng lượng xanh thậm chí còn bao phủ 81% lượng điện tiêu thụ ở Đức.   Năng lượng tái tạo trên toàn thế giới Việc mở rộng năng lượng tái tạo cũng đang được tiến hành trên toàn thế giới. Công suất phát điện toàn cầu là 2.799 GW vào cuối năm 2018, theo Cơ quan Năng lượng Tái tạo Quốc tế (IRENA). Con số này tương ứng với khoảng một phần ba công suất điện trên thế giới. Với 1.140 GW, thủy điện chiếm tỷ trọng lớn nhất. Tiếp theo là năng lượng gió với 622 GW và năng lượng mặt trời với 584 GW. Công suất năng lượng tái tạo tăng gần đây nhất ở Châu Đại Dương (17,7%), tiếp theo là Châu Á (11,4%) và Châu Phi (8,4%).   Những năng lượng tái tạo nào khác có thể được bổ sung trong tương lai? Các nhà nghiên cứu trên khắp thế giới đang thử nghiệm các loại năng lượng tái tạo khác. Công ty Solaren của Mỹ muốn xây dựng các công viên năng lượng mặt trời trong không gian để sử dụng năng lượng mặt trời hiệu quả hơn nữa. Các phương pháp tiếp cận mới cũng bao gồm các nhà máy điện mặt trời nổi. Bạn đạt được hiệu suất cao hơn vì làm mát bằng nước. Và ngoài khơi bờ biển Bắc Devon ở Anh có một nhà máy thí điểm, trong đó các tuabin chuyển đổi các dòng hải lưu thành năng lượng.   Người Thụy Điển cũng sẵn sàng thử nghiệm. Các nhà khoa học muốn phủ lớp da bên ngoài của một tòa nhà chọc trời ở Stockholm (Söder Torn) bằng một loại lông sang trọng. Bộ lông gồm hàng triệu sợi lông nhỏ có lõi áp điện. Khi các sợi lông di chuyển trong gió, chúng sẽ tạo ra điện. Vì vậy, sẽ rất thú vị để xem tương lai của năng lượng tái tạo có gì thêm. Đỗ Nguyễn tạm dịch từ bản tiếng đức (1)