Năng lượng tái tạo (renewable energy) là gì? Các nguồn phổ biến và lợi ích

Năng lượng tái tạo là gì?

Năng lượng tái tạo, hay còn gọi là năng lượng xanh, là dạng năng lượng được lấy từ các nguồn tự nhiên có khả năng phục hồi một cách nhanh chóng so với tốc độ tiêu thụ của con người. Điều này có nghĩa là các nguồn năng lượng tái tạo không bị cạn kiệt khi được sử dụng, trái ngược với năng lượng hóa thạch.

Năng lượng tái tạo được chia thành 2 loại chính, bao gồm:

Năng lượng tái tạo không liên tục (intermittent energy)

Đây là những nguồn năng lượng phụ thuộc vào các điều kiện tự nhiên như tốc độ gió hoặc ánh sáng mặt trời. Chúng không thể duy trì ổn định và liên tục.

Ví dụ: năng lượng gió, năng lượng mặt trời.

Năng lượng tái tạo có thể kiểm soát (controllable energy)

Các nguồn năng lượng này có thể được điều chỉnh và kiểm soát theo nhu cầu sử dụng. Chúng mang lại sự ổn định hơn trong việc cung cấp điện năng.

Ví dụ: thủy điện, năng lượng sinh học và năng lượng địa nhiệt.

Ngược lại, năng lượng truyền thống, như than đá, dầu mỏ và khí đốt, không phải là năng lượng tái tạo. Những nguồn này được hình thành qua hàng triệu năm dưới lòng đất. Chúng sẽ bị cạn kiệt trong tương lai do tốc độ khai thác nhanh chóng.

Vì vậy, năng lượng tái tạo sẽ trở thành nguồn năng lượng thay thế quan trọng khi tài nguyên hóa thạch khan hiếm và vấn đề biến đổi khí hậu trở nên cấp bách.

Vì sao chuyển đổi năng lượng tái tạo quan trọng?

Chuyển đổi sang năng lượng tái tạo không chỉ là một bước đi quan trọng trong việc bảo vệ môi trường mà còn là yếu tố then chốt để đạt được mục tiêu Net Zero.

Ngành năng lượng là nguồn phát thải lớn nhất

Theo IEA, ngành năng lượng là nguồn phát thải khí nhà kính lớn nhất, chiếm khoảng 3/4 lượng khí thải nhà kính toàn cầu.

Hiện nay, số lượng các quốc gia cam kết đạt được Net Zero đã tăng nhanh chóng và chiếm khoảng 70% lượng phát thải CO2 toàn cầu.

Tuy nhiên, ngay cả khi các cam kết này được thực hiện thành công, lượng khí thải CO2 vẫn dự kiến sẽ đạt khoảng 22 tỷ tấn vào năm 2050. Điều này có thể dẫn đến mức tăng nhiệt độ toàn cầu khoảng 2,1°C vào năm 2100. Đây là mức tăng nhiệt độ có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng cho môi trường và sức khỏe con người.

Do đó, để đạt được mục tiêu Net Zero, cần phải triển khai ngay lập tức và trên quy mô rộng lớn các công nghệ năng lượng sạch và hiệu quả hiện có. Khi đó, việc chuyển đổi sang năng lượng tái tạo sẽ đóng vai trò trung tâm.

Năng lượng tái tạo là chìa khóa giảm phát thải

Khi ngành năng lượng trở nên sạch hơn thông qua năng lượng tái tạo, điện khí hóa sẽ đóng vai trò quan trọng tiếp theo. IEA dự đoán xe điện sẽ chiếm hơn 60% doanh số bán ô tô toàn cầu vào năm 2030, tăng mạnh từ mức 5% hiện tại.

Chuyển đổi sang các phương tiện sử dụng năng lượng tái tạo là rất quan trọng. IEA ước tính rằng khoảng 55% mức giảm phát thải toàn cầu có liên quan đến hành vi của người tiêu dùng. Điều này bao gồm việc chuyển sang sử dụng xe điện.

Điều này khẳng định tầm quan trọng của chuyển đổi sang năng lượng tái tạo trong cuộc chiến chống biến đổi khí hậu và đạt được mục tiêu Net Zero.

Các nguồn năng lượng tái tạo phổ biến

Dưới đây là những nguồn năng lượng tái tạo phổ biến nhất. Chúng đóng vai trò quan trọng trong việc giảm phát thải và hỗ trợ mục tiêu phát thải ròng bằng 0.

Thủy điện (14.3% tổng sản lượng điện toàn cầu)

Thủy điện là dạng năng lượng tái tạo được tạo ra bằng cách sử dụng năng lượng từ dòng chảy của nước. Khi nước từ các con sông hoặc hồ chứa được dẫn qua các turbine, nó làm quay các cánh quạt, từ đó tạo ra điện.

Nước có khối lượng riêng lớn hơn không khí khoảng 800 lần. Điều này cho phép tạo ra năng lượng với hiệu suất chuyển đổi lên đến 90%.

Đây cũng chính là tỷ lệ chuyển đổi cao nhất trong các loại năng lượng tái tạo.

Thủy điện được ứng dụng rộng rãi trong việc cung cấp điện năng cho các khu vực lớn. Đây thường là nguồn cung cấp điện chính cho nhiều quốc gia. Ngoài ra, các hồ chứa nước của các đập thủy điện còn có thể quản lý lũ và cung cấp nước tưới tiêu.

Năng lượng mặt trời (5.5% tổng sản lượng điện toàn cầu)

Năng lượng mặt trời là dạng năng lượng tái tạo được thu thập từ bức xạ của mặt trời. Có 2 loại chính:

• Năng lượng nhiệt mặt trời
• Năng lượng quang điện (hay còn gọi là quang năng)

Năng lượng nhiệt mặt trời chuyển đổi năng lượng mặt trời thành nhiệt để sử dụng trong các ứng dụng như sưởi ấm nước hoặc không khí.

Trong khi đó, quang điện chuyển đổi ánh sáng mặt trời trực tiếp thành điện năng thông qua các tấm pin mặt trời. Quang điện chiếm khoảng 2/3 công suất năng lượng mặt trời toàn cầu. Hiệu suất thường dao động từ 15-23%.

Năng lượng mặt trời được ứng dụng rộng rãi từ quy mô hộ gia đình đến quy mô doanh nghiệp. Đây là nguồn không gây phát thải khí nhà kính trong quá trình vận hành.

Năng lượng gió (7.8% tổng sản lượng điện toàn cầu)

Năng lượng gió là dạng năng lượng tái tạo được tạo ra từ việc khai thác sức gió để làm quay các turbine gió, từ đó tạo ra điện. Năng lượng gió được chia thành 2 loại:

• Năng lượng gió trên bờ (onshore)
• Năng lượng gió ngoài khơi (offshore)

Các turbine gió trên bờ được lắp đặt trên đất liền. Chúng có chi phí lắp đặt và bảo trì thấp hơn, nhưng hiệu quả thấp hơn bởi tốc độ gió không ổn định. Ngược lại, các turbine gió được đặt ngoài khơi ổn định hơn do tốc độ gió cao hơn. Điều này cho hiệu suất cao hơn, nhưng chi phí xây dựng và bảo trì cao hơn.

Năng lượng gió là một trong những nguồn năng lượng phát triển nhanh nhất, đặc biệt trong các khu vực có điều kiện gió thuận lợi.

Năng lượng sinh học (2.4% tổng sản lượng điện toàn cầu)

Năng lượng sinh học là dạng năng lượng tái tạo được sản xuất từ vật liệu sinh học có nguồn gốc từ sinh vật, chủ yếu là thực vật.

Quá trình tạo ra năng lượng sinh học có thể diễn ra trực tiếp qua đốt cháy để tạo nhiệt hoặc chuyển đổi thành các nhiên liệu sinh học. Chúng bao gồm ethanol và diesel sinh học. Gỗ và mùn cưa cũng là những nguồn năng lượng sinh học phổ biến và thường được sử dụng để sưởi ấm hoặc đốt cháy tạo ra điện.

Năng lượng sinh học là một nguồn năng lượng bền vững. Điều này đặc biệt đúng trong các khu vực nông thôn nơi có nguồn nguyên liệu dồi dào từ nông nghiệp.

Năng lượng địa nhiệt (thấp hơn 1% tổng sản lượng điện toàn cầu)

Năng lượng địa nhiệt là dạng năng lượng tái tạo từ nhiệt bên trong vỏ Trái đất. Nhiệt này xuất phát từ sự phân hủy phóng xạ của các nguyên tố trong lõi Trái đất.

Năng lượng địa nhiệt được khai thác qua các giếng khoan sâu để tạo ra điện hoặc sử dụng trực tiếp cho việc sưởi ấm. Hiệu suất của các nhà máy điện địa nhiệt thường khá cao, đặc biệt ở những khu vực có hoạt động địa nhiệt mạnh. Những khu vực này thường nằm ở rìa mảng kiến tạo, nơi lớp phủ của Trái đất lộ ra nhiều hơn.

Mặc dù năng lượng địa nhiệt chỉ đóng góp một phần rất nhỏ trong tổng sản lượng điện toàn cầu, đây là nguồn năng lượng rất ổn định. Do không phụ thuộc vào thời tiết, nguồn năng lượng này cung cấp điện liên tục cho các khu vực có tiềm năng địa nhiệt lớn.

Lợi ích của năng lượng tái tạo

Năng lượng tái tạo có thể làm chuyển đối nền kinh tế toàn cầu theo hướng tích cực. Dưới đây là một số lợi ích của năng lượng tái tạo:

Giảm phụ thuộc vào tài nguyên khoáng sản

Để thắp sáng một bóng đèn 100W trong một năm cần 325 kg than. Một máy phát điện chạy bằng than chỉ có thể chuyển đổi 40% năng lượng nhiệt thành điện năng.

Khi sử dụng năng lượng tái tạo, các quốc gia có thể giảm bớt phụ thuộc vào nhập khẩu nhiên liệu hóa thạch từ nước ngoài. Điều này giúp đảm bảo an ninh năng lượng và giảm thiểu các rủi ro liên quan đến biến động giá nhiên liệu.

Điều này không chỉ giúp ổn định nguồn cung năng lượng mà còn giảm thiểu tác động môi trường do khai thác tài nguyên gây ra.

Giảm ô nhiễm, cải thiện sức khỏe con người

Không giống như nhiên liệu hóa thạch, việc sản xuất năng lượng từ các nguồn tái tạo không phát thải các chất ô nhiễm như SO2, NO2, và bụi mịn.

Đây chính là các tác nhân gây ra nhiều bệnh về hô hấp và tim mạch.

Nghiên cứu cho thấy, giảm ô nhiễm thông qua năng lượng tái tạo có thể giúp giảm hàng triệu ca tử vong liên quan đến ô nhiễm không khí. Việc giảm ô nhiễm cũng giúp giảm chi phí y tế và nâng cao chất lượng cuộc sống. Điều này đặc biệt đúng tại các khu đô thị đông đúc và các vùng công nghiệp phát triển.

Giảm chi phí, dễ dàng tiếp cận, xây dựng, lắp đặt

Theo một báo cáo, chi phí năng lượng mặt trời đã giảm 90% trong thập kỷ qua, năng lượng gió giảm 70% và chi phí sản xuất pin giảm hơn 90%.

Điều này là kết quả của sự gia tăng sản lượng công nghệ theo thời gian. Trong tương lai, chi phí xây dựng một nhà máy điện mặt trời hoặc một cánh đồng điện gió quy mô lớn có thể chỉ bằng một phần nhỏ so với một nhà máy điện than.

Việc lắp đặt hệ thống năng lượng tái tạo, như pin mặt trời trên mái nhà, cũng dễ dàng và nhanh chóng. Điều này mang lại lợi ích tức thì về kinh tế và môi trường.

Tạo việc làm trong lĩnh vực năng lượng tái tạo

Theo IEA, để đạt được mục tiêu Net Zero, các khoản đầu tư vào năng lượng sạch cần tăng gấp ba lần lên khoảng 4 nghìn tỷ USD/năm vào năm 2030.

Điều này sẽ tạo ra khoảng 14 triệu việc làm trong các lĩnh vực sản xuất, lắp đặt và bảo trì các hệ thống năng lượng tái tạo. Từ đó, kinh tế toàn cầu sẽ được thúc đẩy.

Tuy nhiên, sự chuyển dịch này cũng sẽ làm mất 5 triệu việc làm trong ngành năng lượng truyền thống và nhiên liệu hóa thạch. Điều này đòi hỏi chính phủ và doanh nghiệp phải tái đào tạo lực lượng lao động bị ảnh hưởng.

Nâng cao hiệu suất của lưới điện quốc gia

Việc kết hợp năng lượng tái tạo vào lưới điện có thể giảm thiểu sự phụ thuộc vào nguồn điện truyền thống. Điều này giúp giảm tải và tăng tính ổn định cho hệ thống.

Theo một báo cáo, năng lượng tái tạo sẽ chiếm hơn 42% sản lượng điện toàn cầu vào năm 2028. Điều này có nghĩa năng lượng tái tạo sẽ giúp giảm áp lực cho các nhà máy năng lượng truyền thống gần một nửa sản lượng.

Các công nghệ hiện đại như lưới điện thông minh (smart grid) cũng sẽ giúp tối ưu hóa việc phân phối điện và giảm thiểu tổn thất trong quá trình truyền tải.

Thách thức từ năng lượng tái tạo

Phát triển năng lượng tái tạo cũng đem lại một số khó khăn cho chính phủ, doanh nghiệp, và cả môi trường nơi được chọn để đầu tư. Một số bao gồm:

Sản lượng không ổn định, phụ thuộc vào thời tiết

Năng lượng tái tạo, như thủy điện, điện mặt trời và điện gió, gặp thách thức lớn về sản lượng không ổn định. Điều này là do phụ thuộc vào điều kiện thời tiết.

Thủy điện có thể bị ảnh hưởng bởi biến đổi khí hậu và thay đổi lượng nước trong hồ chứa, dẫn đến sự biến động trong sản lượng điện. Điện mặt trời phụ thuộc vào ánh sáng mặt trời, vì vậy sản lượng sẽ giảm vào những ngày nhiều mây hoặc ban đêm.

Tương tự, năng lượng gió phụ thuộc vào tốc độ gió. Các khu vực không có gió ổn định có thể gặp khó khăn trong việc duy trì sản lượng điện liên tục.

Có thể sinh ra phát thải khí nhà kính

Một số nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng sinh học vẫn có thể sinh ra phát thải khí nhà kính. Việc đốt sinh khối có thể tạo ra khí CO2, mặc dù lượng phát thải này vẫn thấp hơn nhiều so với việc đốt nhiên liệu hóa thạch.

Việc sản xuất pin lưu trữ cũng có thể phát thải khí nhà kính trong quá trình khai thác và chế biến kim loại như lithium, niken và cobalt.

Tuy nhiên, so với năng lượng truyền thống, năng lượng tái tạo vẫn mang lại lợi ích lớn hơn trong việc giảm tổng lượng phát thải khí nhà kính.

Đòi hỏi khai thác tài nguyên cho xây dựng, lắp đặt

Quá trình chuyển đổi sang năng lượng tái tạo đòi hỏi khai thác nhiều tài nguyên để xây dựng và lắp đặt cơ sở hạ tầng.

Ví dụ, năng lượng gió cần lượng lớn đồng và kẽm để chế tạo các tuabin gió. Năng lượng mặt trời yêu cầu nhôm cho các khung pin mặt trời. Để mở rộng lưới điện và lắp đặt pin lưu trữ, cần lượng lớn đồng, nhôm, và các kim loại khác.

Nhu cầu về kim loại cần cho sản xuất pin như lithium dự kiến ​​sẽ tăng hàng chục lần, gây áp lực lên các nguồn tài nguyên này.

Chiếm rất nhiều diện tích đất cho xây dựng, lắp đặt

Các cơ sở năng lượng tái tạo thường yêu cầu diện tích đất lớn hơn nhiều so với các nhà máy điện nhiên liệu hóa thạch.

Một trang trại năng lượng mặt trời cần diện tích lớn hơn 10 lần so với một nhà máy điện than để sản xuất lượng điện tương đương. Việc xây dựng các cánh đồng điện gió và công trình thủy điện cũng đòi hỏi nhiều không gian.

Sự chiếm dụng diện tích đất có thể dẫn đến xung đột mục đích sử dụng đất với nông nghiệp và bảo tồn thiên nhiên. Điều này ảnh hưởng đến cân bằng sinh thái.

Gây ô nhiễm tiếng ồn, ngập lụt và di dời nhà ở

Các tuabin gió phát ra tiếng ồn khoảng 45 dB từ khoảng cách 300 mét. Mặc dù không quá lớn, tiếng ồn lâu dài có thể gây phiền hà cho cộng đồng xung quanh.

Trong khi đó, việc xây dựng và vận hành đập thủy điện có thể dẫn đến ngập lụt diện tích lớn. Điều này ảnh hưởng đến môi trường sống và dẫn đến di dời người dân.

Các dự án năng lượng tái tạo thường được triển khai ở những khu vực có tầm quan trọng về môi trường. Do đó, các nhà đầu tư cần cân nhắc kỹ lưỡng để giảm thiểu tác động tiêu cực, bảo vệ các hệ sinh thái và cộng đồng bị ảnh hưởng.

Nguồn năng lượng tái tạo nào tối ưu nhất?

Như vậy, mặc dù năng lượng tái tạo là giải pháp bảo vệ môi trường trong tình hình hiện nay, chúng vẫn chưa phải là giải pháp hoàn hảo. Các nguồn năng lượng này vẫn gây ra phát thải, trực tiếp hoặc gián tiếp, trong xây dựng và vận hành.

Tuy nhiên, trong số các nguồn năng lượng tái tạo, năng lượng gió và mặt trời được xem là tối ưu nhất do ít tác động đến môi trường. Không phải ngẫu nhiên mà Cơ quan Năng lượng Quốc tế đề ra mục tiêu 90% sản lượng điện toàn cầu sẽ từ năng lượng tái tạo vào 2050. Trong đó, điện gió và điện mặt trời chiếm 70%.

Dù đòi hỏi đầu tư lớn ban đầu, tỉ trọng này hứa hẹn bảo vệ môi trường trong dài hạn. Hiện nay, tổng sản lượng toàn cầu từ điện gió và mặt trời chỉ chiếm khoảng 13.3%, đòi hỏi cần đẩy mạnh chuyển giao công nghệ và đầu tư.

Hiện trạng của năng lượng tái tạo trên thế giới

Năng lượng tái tạo đang phát triển mạnh mẽ trên toàn cầu, với sự chênh lệch lớn giữa các quốc gia về tỷ trọng sản xuất.

Thế giới

Tại Hội nghị về biến đổi khí hậu của Liên hợp quốc năm 2023 (COP28), khoảng 3/4 quốc gia trên thế giới đặt mục tiêu tăng gấp ba lần công suất năng lượng tái tạo vào năm 2030. Liên minh châu Âu (EU) cũng đặt mục tiêu 40% trong cùng năm.

Bản đồ trên cho thấy nhiều quốc gia có năng lượng tái tạo đóng góp hơn 50% tổng nguồn cung. Các quốc gia này đến từ Đông Á, Úc, châu Âu, Trung Phi, Bắc Mỹ, và Nam Mỹ. Một số thậm chí còn sản xuất toàn bộ điện năng từ các nguồn tái tạo.

Nguyên nhân đến từ một số yếu tố chính sau đây:

• Sự sẵn có của tài nguyên: Châu Âu và Nam Mỹ có nhiều sông ngòi, thuận lợi cho thủy điện; Bắc Mỹ và Úc có điều kiện tốt cho năng lượng mặt trời và gió.
• Kinh tế quốc gia: Các quốc gia và khu vực này có nền kinh tế mạnh, cho phép họ đầu tư lớn vào công nghệ và hạ tầng năng lượng tái tạo.
• Công nghệ tiên tiến: Các quốc gia và khu vực này dẫn đầu về công nghệ năng lượng tái tạo, cho phép khai thác hiệu quả các nguồn năng lượng này.

Ngược lại, các quốc gia có tỷ trọng năng lượng tái tạo thấp là những nước đang phát triển hoặc phụ thuộc nhiều vào tài nguyên hóa thạch có sẵn.

Việt Nam

Việt Nam đã có những bước tiến trong việc phát triển và chuyển giao năng lượng tái tạo. Thủy điện, một trong những nguồn năng lượng tái tạo chính, đã được khai thác gần như tối đa, chiếm gần 40% tổng công suất điện quốc gia. Với hơn 1.000 địa điểm có tiềm năng phát triển thủy điện, Việt Nam vẫn tiếp tục mở rộng loại năng lượng này.

Năng lượng mặt trời cũng đang được chú trọng nhờ điều kiện tự nhiên thuận lợi. Với số giờ nắng cao (2.600 giờ/năm) và cường độ bức xạ thích hợp (5,9 kWh/m2), Việt Nam có tiềm năng lớn trong khai thác điện mặt trời. Tính đến giữa năm 2019, điện mặt trời đóng góp hơn 8% tổng công suất phát điện của quốc gia.

Điện gió cũng đang dần phát triển. Mặc dù đến cuối năm 2018, tổng công suất điện gió mới chỉ đạt 228 MW, con số này đã tăng lên 611 MW vào năm 2021. Nhiều dự án mới đang trong giai đoạn xây dựng. Với đường bờ biển dài hơn 3.000 km và địa hình đồi núi, Việt Nam có những điều kiện lý tưởng để phát triển năng lượng gió.

Năng lượng sinh học cũng được chú ý nhờ vào lợi thế của một quốc gia nông nghiệp. Tuy nhiên, việc sản xuất điện từ sinh khối vẫn còn chậm do vấn đề hiệu suất và lãng phí sinh khối. Ngoài ra, Việt Nam còn tiềm năng trong lĩnh vực địa nhiệt với hơn 250 điểm nước nóng. Trong đó, có 43 điểm nóng đủ điều kiện để sản xuất điện.

Oxalis ứng dụng năng lượng tái tạo trong du lịch

Oxalis đã áp dụng năng lượng tái tạo vào đa dạng các hoạt động du lịch nhằm giảm thiểu tác động đến môi trường.

Công ty sử dụng pin mặt trời để cấp điện cho văn phòng, cơ sở lưu trú (Chày Lập Farmstay, Blue Diamond Camp, Tú Làn Lodge), khu cắm trại và các phương tiện vận chuyển. Chúng cung cấp nguồn điện sạch cho các thiết bị chiếu sáng (đèn pin đội đầu trong tour), làm mát (quạt mini sử dụng trong lều cắm trại), và sạc (pin dự phòng). Điều này giúp giảm sự phụ thuộc vào điện lưới. Đặc biệt, Blue Diamond Camp đã hoàn toàn sử dụng năng lượng mặt trời từ tháng 6, 2023.

Mục tiêu sắp tới của Oxalis về năng lượng tái tạo đi liền với mục tiêu Net Zero về giảm phát thải. Qua đó, đến năm 2026, Oxalis sẽ giảm phát thải phạm vi 2 (scope 2) đến mức tối đa thông qua sử dụng hoàn toàn nguồn điện từ năng lượng tái tạo.

Ngoài ra, Oxalis đang triển khai kế hoạch sử dụng khí sinh học (biogas) tại Tú Làn Lodge và Blue Diamond Camp. Khí sinh học được chiết xuất từ quá trình ủ vi sinh rác thải sinh khối, thu gom từ các tour du lịch và cơ sở lưu trú.

Khi hoàn toàn triển khai, khí sinh học sẽ cung cấp năng lượng sạch cho hoạt động nấu ăn tại nhà hàng Tú Làn Lodge và hoạt động cắm trại tại Blue Diamond Camp.

Hãy cùng Oxalis tiên phong trong hành trình chuyển đổi sang năng lượng tái tạo, hướng đến mục tiêu chung quan trọng nhất: Net Zero. Mỗi bước đi của bạn hôm nay góp phần bảo vệ tương lai bền vững cho thế hệ mai sau.

The Oxalis Experience.