Năng lượng là nhu cầu thiết yếu cho cuộc sống của tất cả sinh vật và hoạt động của mọi nền kinh tế. Nó đã đóng góp một vai trò cơ bản trong sự phát triển của các nền văn minh. Mức tiêu thụ năng lượng bình quân trên mỗi đầu người được dùng như một chỉ tiêu để đánh giá mức độ phát triển của mỗi quốc gia. Và năng lượng cũng là nguyên nhân gây ra các cuộc chiến tranh giữa các dân tộc để giành quyền kiểm soát các nguồn năng lượng trong suốt thế kỷ 20 và những năm đầu của thế kỷ 21.

Trong thế kỷ 20, con người đã dễ dàng khai phá và tiếp cận với các nguồn nhiên liệu hóa thạch dồi dào và điều đó đã góp phần vào sự phát triển vượt bậc của nhân loại trong suốt thời kỳ công nghiệp hóa. Nhưng cũng chính điều này đã phát sinh những hệ lụy của nó, mà cụ thể là sự phá hủy môi trường toàn cầu và sự cạn kiệt của các nguồn năng lượng hóa thạch. Vì vậy, khái niệm “Phát triển bền vững” được ra đời và được sử dụng như kim chỉ nam cho sự phát triển của nhân loại nói chung và phát triển năng lượng nói riêng.

Các nguồn năng lượng tái tạo đáp ứng được các tiêu chí của sự phát triển bền vững, vì đó là các nguồn năng lượng vô tận và không gây nên các vấn đề ô nhiễm môi trường. Để góp phần hiểu rõ vấn đề này, chúng tôi biên soạn cuốn sách “Năng lượng tái tạo và sự phát triển bền vững”. Cuốn sách gồm 10 chương, được trình bày với nội dung như sau:

Chương 1 – Tổng quan: phân tích tình hình tiêu thụ năng lượng hiện nay trên thế giới, trong đó phân loại ra các nguồn năng lượng tái tạo và không tái tạo, hay còn gọi là các nguồn năng lượng truyền thống hay năng lượng hóa thạch; các vấn đề về môi trường do việc tiêu thụ các nguồn năng lượng không tái tạo gây nên.  Từ đó, vấn đề phát triển bền vững cũng như tính cấp thiết của việc sử dụng và phát triển năng lượng bền vững được đề cập.

Chương 2 – Bức xạ mặt trời:  đề cập đến các vấn đề cơ bản nhất về mặt trời và bức xạ mặt trời, từ mối quan hệ hình học giữa mặt trời và trái đất, bức xạ mặt trời bên ngoài bầu khí quyển, những yếu tố là suy giảm lượng bức xạ mặt trời khi đi qua bầu khí quyển đến lượng bức xạ đến bề mặt trái đất trên mặt phẳng nằm ngang cũng như các mặt phẳng nghiêng cố định và di động. Các phương pháp tính các thành phần bức xạ, cách tính bức xạ ngày từ bức xạ tháng cũng như tính bức xạ giờ từ bức xạ ngày cũng được phân tích và trình bày chi tiết.

Chương 3 – Bộ thu năng lượng mặt trời: trình bày nguyên lý hoạt động, cấu tạo và các bước tính toán chi tiết các loại bộ thu tấm phẳng, bộ thu ống chân không và bộ thu tập trung.

Chương 4 – Pin mặt trời: mô tả vật liệu bán dẫn, hiệu ứng quang điện trong vật liệu bán dẫn, nguyên lý cấu tạo và hoạt động của pin mặt trời.  Các thế hệ của pin mặt trời, hiện trạng và tiềm năng phát triển của chúng cũng được giới thiệu.  Kế tiếp, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của một hệ thống điện mặt trời độc lập và các bước tính toán một hệ thống điện mặt trời độc lập công suất nhỏ được trình bày chi tiết.

Chương 5 – Năng lượng gió: giới thiệu tổng quan về năng lượng gió, từ nguồn gốc sinh ra gió đến cách đánh giá trữ lượng tiềm năng nguồn năng lượng gió tại một địa điểm khảo sát.  Tiếp theo, nguyên lý cấu tạo và vận hành một turbine gió cũng như cách tính toán lượng điện năng có thể sản xuất ra ứng với một turbine gió và vị trí lắp đặt cụ thể được mô tả.  Sau đó cơ sở động học cánh, các lý thuyết tính toán cánh cũng như việc tính toán kích thước, công suất và hiệu suất của turbine gió được tập trung trình bày.

Chương 6 – Thủy điện: trình bày về nguồn năng lượng thủy điện, lý thuyết tính toán năng lượng và công suất các turbine thủy điện, các phương pháp đo cột áp và lưu lượng các nguồn nước làm thủy điện.  Kế tiếp, các loại turbine được sử dụng trong các nhà máy thủy điện, các loại nhà máy thủy điện cũng như lợi ích và tác động của việc xây dựng các nhà máy thủy điện được mô tả.  Cuối cùng, phương pháp phân tích, đánh giá và tính toán các nhà máy thủy điện nhỏ và cực nhỏ được giới thiệu.

Chương 7 – Năng lượng địa nhiệt: tổng quan về năng lượng địa nhiệt, tình hình hiện tại và tiềm năng khai thác năng lượng địa nhiệt trên thế giới cũng như tại Việt Nam.  Tiếp theo, các ứng dụng của năng lượng địa nhiệt cũng như giá thành và các thách thức môi trường khi sử dụng nguồn năng lượng này được mô tả.  Cuối cùng, khả năng khai thác và tính toán nguồn địa nhiệt được trình bày.

Chương 8 – Năng lượng sinh học: mô tả tổng quan về năng lượng sinh học, về năng lượng sinh khối và nhiên liệu sinh học.  Tiếp theo, một số công nghệ sản xuất nhiên liệu sinh học được giới thiệu.  Cuối cùng, hiện trạng và tiềm năng khai thác và sử dụng năng lượng sinh học trên thế giới cũng như tại Việt Nam được trình bày.

Chương 9 – Năng lượng đại dương: bao gồm năng lượng sóng đại dương, năng lượng thủy triều và năng lượng nhiệt đại đương.  Khái niệm, sự hình thành và phương pháp chuyển đổi các nguồn năng lượng này thành điện năng được trình bày.  Nguyên lý hoạt động và cấu tạo các thiết bị để chuyển đổi các nguồn năng lượng đại dương cũng được mô tả.  Ưu nhược điểm của các nguồn năng lượng đại dương cũng được phân tích và một số tính toán các nguồn năng lượng sóng đại dương và thủy triểu cho những vị trí cụ thể tại Việt Nam cũng được đề cập.

Chương 10 – Exergy, năng lượng tái tạo và sự phát triển bền vững:  giới thiệu về exergy cũng như mối quan hệ của exergy với năng lượng, môi trường và sự phát triển bền vững.  Năng lượng tái tạo và các công cụ để đánh sự phát triển bền vững cũng được trình bày chi tiết hơn với các ví dụ minh họa.  Cuối cùng, phương pháp phân tích vòng đời exergy được sử dụng để đánh giá tính bền vững của các nguồn năng lượng tái tạo và không tái tạo.

Đối tượng phục vụ của cuốn sách là cán bộ giảng dạy ở các trường, các viện; cán bộ quản lý, cán bộ kỹ thuật, chuyên viên ở các công ty, xí nghiệp, doanh nghiệp; đồng thời là các học viên cao học và sinh viên ở các trường đại học, cao đẳng và dạy nghề cùng các độc giả quan tâm đến lĩnh vực này.

Chúng tôi xin chân thành cám ơn các Thầy Cô trong Hội đồng Thẩm định Giáo trình của trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh đã có những nhận xét và đánh giá chân thành cho cuốn sách này được hoàn chỉnh hơn.  Chúng tôi cũng xin cám ơn NCS Nguyễn Hiếu Nghĩa về những đóng góp trong cuốn sách này, và gởi lời tri ân đến cô Nguyễn Thị Thùy Dung cũng như Ban Giáo trình trường Đại học Bách Khoa đã đánh máy, chỉnh sửa và hiệu đính để cuốn sách này đến tay bạn đọc được chỉnh chu nhất trong điều kiện cho phép.

Cuốn sách được biên soạn từ kinh nghiệm tích lũy của 15 năm giảng dạy môn Năng lượng tái tạo nhưng cũng không thể tránh khỏi những thiếu sót. Chúng tôi mong nhận được sự góp ý của độc giả để không ngừng cải thiện chất lượng cuốn sách nhằm đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của quý vị.

Ý kiến đóng góp xin liên hệ:

Bộ môn Công nghệ Nhiệt lạnh – Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh.

268 Lý Thường Kiệt, Quận 10, TP Hồ Chí Minh.

Điện thoại: (08) 38647256 (ext. 5898)

Email: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Xin chân thành cám ơn./.

Tác giả