Mỗi năm, thế giới tiêu thụ hết khoảng 3,5 tỷ thùng dầu, 3,200 tỉ m3 khí cùng nhiều tỉ tấn than. Trong đó công nghiệp là một trong những ngành tiêu thụ năng lượng lớn nhất.
Tất cả những loại nhiên liệu hóa thạch kể trên đều là năng lượng không tái tạo, có sẵn với số lượng hạn chế và sẽ biến mất theo thời gian. Sự lệ thuộc rất lớn vào nguồn nguyên liệu này khiến cho trái đất ngày một ô nhiễm và năng lượng cũng vì thế mà sẽ cạn kiệt.
Các nhà khoa học ước tính chúng ta đã sử dụng hết khoảng 40% trữ lượng dầu. Với mức tiêu thụ như hiện nay, lượng dầu còn lại có thể sử dụng được trong khoảng 50 năm. Về khí, trữ lượng khoảng 210 nghìn tỉ m3 thì cũng chỉ có thể dùng được khoảng hơn 60 năm.
Trong khi đó, nguồn năng lượng từ nắng, nước và gió lại rất dồi dào. Đây đều là những loại năng lượng tái tạo, chúng có sẵn, vô tận và tự do sử dụng, không mất chi phí nhiên liệu. Vậy nếu như các ngành công nghiệp chuyển từ sử dụng năng lượng truyền thống sang năng lượng tái tạo thì liệu loại năng lượng này có cung cấp được đủ hay không?
Trên thực tế, năng lượng tái tạo hiện mới chỉ đáp ứng khoảng 13% nhu cầu sử dụng. Để ứng dụng năng lượng tái tạo cho toàn ngành công nghiệp là một hệ thống phức tạp bởi mỗi dạng nhiên liệu sẽ cần một giải pháp khác nhau.
Trước tiên cần tập trung và hai dạng nguyên liệu quen thuộc nhất: điện và nhiên liệu lỏng. Điện có thể được sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau như: thang máy, chiếu sáng, điều hòa không khí, máy tính, các thiết bị dùng trong sản xuất,… Trong khi đó nhiên liệu lỏng đóng vai trò quan trọng trong hầu hết các loại hình vận tải.
Đối với điện, mặt trời liên tục tỏa ra khoảng 1,3 triệu tỉ watt năng lượng, chúng gấp 10 ngàn lần nhu cầu hiện tại của ngành công nghiệp nói riêng và của toàn thế giới nói chung.
Thế nhưng lại cần phải có một bề mặt có diện tích vài trăm nghìn cây số để có thể đáp ứng nhu cầu sử dụng điện năng hiện tại. Để tối ưu hóa hiệu xuất, các trạm năng lượng phải được xây dựng ở nơi có mặt trời chiếu sáng quanh năm như sa mạc. Nhưng đó lạ là nơi rất xa khu công nghiệp – nơi có nhu cầu năng lượng cao nhất.
Theo nguyên tắc một mạng lưới truyền tải điện năng với mạng lưới giăng khắp toàn cầu mới có thể truyền tải năng lượng từ nơi được chúng được tạo ra đến nơi cần sử dụng. Nhưng xây dựng một hệ thống có quy mô như thế sẽ rất đắt đỏ.
Bên cạnh đó hệ thống truyền tải điện cũng cần thay đổi toàn diện. Hiện tại, mức năng lượng hao phí ở mức 6 – 8% trên tổng năng lượng truyền đi vì đường dây kim loại có điện trở sẽ tỏa nhiệt lượng. Dây càng dài điện trở càng lớn, năng lượng hao phí sẽ càng nhiều.
Còn đối với nhiên liệu lỏng – Một thách thức khoa học nữa chính là cất trữ năng lượng tái tạo ở dạng có thể dễ dàng vận chuyển. Gần đây, việc sản xuất pin Li-ion với một trọng lượng nhẹ và mật độ năng lượng cao là một bước tiến quan trọng. Tuy nhiên 1kg pin loại tốt nhất cũng chỉ trữ được khoảng 2,5 mega Jun, thấp hơn 20 lần so với năng lượng mà 1kg xăng cung cấp.
Để có thể cạnh tranh được, xe hơi, tàu thuyền, máy bay… cần nhiều pin để trữ nhiều năng lượng hơn mà không tăng giá thành. Điều này càng khó khăn hơn đối với các ngành công nghiệp phụ thuộc hoàn toàn vào năng lượng.
Một giải pháp tiềm năng sẽ là tìm những cách hiệu quả để chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng hóa học. Điều này đã được thí nghiệm nhưng hiệu xuất vẫn còn rất thấp để tung ra thị trường. Để tìm ra một giải pháp đột phá, chúng ta sẽ cần rất nhiều sáng tạo, cải tiến và những động lực mạnh mẽ.
Như vậy, muốn năng lượng tái tạo thay thế hoàn toàn năng lượng truyền thống trong công nghiệp cần một bước nhảy vọt về công nghệ vật liệu mới với mật độ năng lượng cao hơn, khả năng lưu trữ tốt hơn
Việc chuyển hướng chỉ sử dụng năng lượng tái tạo cho công nghiệp là một vấn đề phức tạp đòi hỏi sự vào cuộc của cả công nghệ, chính trị lẫn kinh tế. Các nhà khoa học hàng đầu thế giới đang nghiên cứu những vấn đề này và không ngừng tạo ra đột phá. Nhiều chính phủ và doanh nghiệp cũng đang đầu tư rất lớn vào công nghệ giúp khai thác năng lượng quanh ta. Trong tương lai không xa chúng ta hoàn toàn có thể tin tưởng rằng năng lượng tái tạo có thể đủ cung cấp cho ngành công nghiệp mà không cần phải sử dụng năng lượng truyền thống.
(Nguồn: petrotimes.vn, ed.ted, nld.com)
