Các nguồn năng lượng: từ quá khứ đến tương lai

Katie Moisse

alt

Thế kỉ than đá

Vào cuối thế kỉ thứ 18, than đá trở thành một trong những tài nguyên thiên nhiên có nhu cầu lớn nhất. Kết quả diễn tiến theo thời gian là sự công nghiệp hóa quy mô lớn, đô thị hóa và di động hóa, đặc biệt ở châu Âu và Bắc Mĩ. Sự vận chuyển con người, hàng hóa và các nguồn năng lượng trở nên hiệu quả hơn và dễ dàng hơn, và thế giới ngày một liên kết chặt chẽ hơn. Một nhược điểm lớn của sự đốt than đá – và là đặc trưng của các thành phố công nghiệp – là sự ô nhiễm không khí do bồ hóng, bụi, tro, khí thải và những lượng lớn chất khí nhà kính CO₂.

alt

Xã hội năng lượng cao

Trong thế kỉ 20, dầu mỏ trở thành nguồn năng lượng quan trọng nhất. Trên hết thảy, nó đóng vai trò là nhiên liệu cho các động cơ đốt trong đã cách mạng hóa ngành giao thông, sản xuất và cuộc sống hàng ngày. Tiêu chuẩn sống ngày càng cao của hàng triệu con người là dựa trên sự tiêu thụ năng lượng đang mạnh dần. “Các xã hội năng lượng cao” đã xuất hiện.

alt

Các bộ lưu điện

Trong một tương lai trong đó xã hội phụ thuộc nhiều hơn vào năng lượng gió và năng lượng mặt trời, công nghệ pin cải tiến dự trữ năng lượng dưới dạng năng lượng hóa học có thể phân phối dòng điện duy trì khi trời lặng gió hoặc ánh sáng mặt trời không có. Được sử dụng trong các xe điện, pin có thể “nạp nhiên liệu lại” trong vài phút tại các trạm dịch vụ đặc biệt cung cấp chất điện phân lỏng để cho phép sự dẫn điện.

alt

Điện từ lòng đất

Năng lượng địa nhiệt, sử dụng nhiệt trích xuất từ các nguồn dưới lòng đất, có tiềm năng cao cho đổi mới và phát triển, và có thể góp phần vào phức hợp năng lượng có thể duy trì. Nó có sẵn mọi lúc, mọi nơi – bất kể mùa nào, khí hậu và thời gian nào trong ngày – và trên thực tế không thể cạn kiệt.

alt

Chất khí sinh khối

Sinh khối là một nguồn năng lượng có sẵn ở mọi vùng miền có thể giúp giảm phát thải CO₂. Nó là nguồn dự trữ carbon và có thể hồi phục chủ yếu thích hợp cho việc sản xuất các nhiên liệu – để cấp nguồn cho xe hơi, chẳng hạn. Các nhiên liệu tổng hợp có lợi thế là tinh khiết hơn và thân thiện môi trường hơn so với các sản phẩm gốc dầu mỏ.

alt

Mang lửa Mặt trời về với Trái đất

Mục tiêu của nghiên cứu nhiệt hạch hạt nhân là đạt tới trên Trái đất các loại phản ứng đã tạo ra sức mạnh vô song của Mặt trời. Một gram sản phẩm từ sự nhiệt hạch của hai hạt nhân nguyên tử nhẹ có thể phát ra năng lượng nhiều bằng 11 tấn than đá. Đòi hỏi nhiệt độ hơn 100 triệu độ Celsius, các phản ứng nhiệt hạch phải được chứa trong từ trường.

alt

Năng lượng từ biển cao

Công nghệ cánh đồng gió biển khơi, một công nghệ vẫn còn tương đối non trẻ, có một số ưu điểm: Nó được chấp nhận rộng rãi là một nguồn năng lượng có thể hồi phục, và nó hoạt động với những cơn gió trên vùng biển khơi – chúng được xem là mạnh hơn và đáng tin cậy hơn những cơn gió trên đất liền. Các cánh đồng gió có thể phát ra công suất ngang với một nhà máy đốt than cỡ lớn.

alt

Sức mạnh của Mặt trời

Hiệu ứng quang điện đã được Alexandre E. Becquerel phát hiện ra vào năm 1839, và Albert Einstein đã được trao giải Nobel cho phần giải thích của ông cho hiệu ứng này vào năm 1921. Các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Bell đã phát minh ra tế bào mặt trời vào năm 1954. Ngày nay, lớp tráng chống phản xạ trên các tế bào mặt trời được tối ưu hóa cho bước sóng thuộc phổ mặt trời phát ra lượng photon (các hạt ánh sáng) lớn nhất. Hệ quả là ánh sáng phản xạ bởi tế bào mặt trời có dạng màu lam.