by 1. Thuật ngữ “Năng lượng xanh”
Gần đây, thuật ngữ “xanh” là một thuật ngữ đang rất thời sự. Chúng ta vẫn thường nghe thuật ngữ này qua các mệnh ngữ như: ‘nền kinh tế xanh”, “năng lượng xanh”, “thành phố xanh”, “ngôi nhà xanh”, v.v… Vậy, thuật ngữ “xanh” trong các mệnh ngữ trên có ý nghĩa chính là gì?
Ý nghĩa chính của thuật ngữ “xanh” là không có hoặc có ít nhất khí nhà kính (KNK - như CO2, CH4, N2O, HCFs, …), là các loại khí đang làm cho khí hậu quả đất chúng ta nóng lên, dẫn đến hiện tượng biến đổi khí hậu rất nguy hiểm. Khi nói “phát triển nền kinh tế xanh” có nghĩa là phát triển nền kinh tế trong đó mọi hoạt động kinh tế đều được yêu cầu không có hoặc phát thải KNK tối thiểu; “năng lượng xanh” là các nguồn NL sạch, không phát thải hoặc phát thải rất ít KNK như các nguồn năng lượng mặt trời (NLMT), năng lượng gió hay nói chung là các nguồn năng lượng tái tạo (NLTT); “thành phố xanh” là thành phố hiện đại, thông minh, nơi mà mọi hoạt động của thành phố đều phải được kiểm soát về phát thải KNK và phát thải KNK cần phải được giảm thiểu, v.v… Đôi khi “thành phố xanh” cũng còn có ý là thành phố nhiều cây xanh, tỷ lệ cây xanh trên đầu người cao. Và điều này cuối cùng vẫn có ý nghĩa là thành phố có phát thải KNK thấp (do cây xanh hấp thụ CO2 và tạo ra sinh khí O2).
Theo các báo cáo kiểm kê KNK được Bộ Tài nguyên và Môi trường thực hiện (các báo cáo BUR1- 2010, BUR2-2013 và BUR3-2014) thì ở Việt Nam có 5 lĩnh vực phát thải và hấp thụ KNK chính. Đó là: (i) năng lượng; (ii) các quá trình công nghiệp; (iii) nông nghiệp; (iv) sử dụng đất, thay đổi sử dụng đất và lâm nghiệp (LULUCF) và (v) chất thải. Lượng phát thải KNK (qui về lượng CO2 tương đương) được kiểm kê đến 2014 và dự báo cho đến năm 2030 được cho trong bảng 1.
Từ bảng 1 thấy rằng, phát thải trong lĩnh vực năng lượng (khai thác, chế biến và sử dụng) chiếm tỷ lệ áp đảo, đặc biệt là trong những thập niên sắp đến. Nói riêng, năm 2014, tỷ lệ phát thải KNK của lĩnh vực năng lượng là 62,2% và tăng lên đến 64% và 72,4% vào các năm 2020 và 2030. Hình 1 còn cho thấy xu thế tăng phát thải KNK của các lĩnh vực và của tổng phát thải đến năm 2030.
Như vậy, có thể nói rằng, lĩnh vực năng lượng là thủ phạm chính gây ra phát thải KNK. Và do đó, để giảm phát thải KNK thì cần phải sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, đồng thời phải tăng cường phát triển, sử dụng các nguồn năng lượng sạch, NLTT. Đối với các thành phố, nơi mà các lĩnh vực nông nghiệp và LULUCF có vai trò rất nhỏ và là nơi có mật độ cư dân rất cao, thì tỷ lệ phát thải KNK của lĩnh vực năng lượng còn cao hơn nhiều so với tỷ lệ chung trên cả nước như chỉ ra trên bảng 1 do nhu cầu tiêu thụ năng lượng cao, do mật độ phương tiện giao thông dày đặc và do lượng rác thải thải ra hàng ngày rất lớn. Vì vậy, có thể nói rằng, một thành phố xanh phải là một thành phố sử dụng năng lượng tiết kiệm nhất, hiệu quả nhất và sử dụng các nguồn năng lượng sạch phổ biến nhất.
Như ta biết, một trong những thành phần chính của một thành phố là các ngôi nhà bao gồm các ngôi nhà ở của các hộ gia đình, các tòa nhà công sở, các tòa nhà ở các khu công nghiệp và thương mại, các nhà kính phục vụ sản xuất nông nghiệp sạchv.v…. Một thành phố xanh tất nhiên phải bao gồm các ngôi nhà xanh, và theo cách hiểu đã nói ở trên, thì các ngôi nhà xanh phải là các ngôi nhà sử dụng các nguồn và công nghệ năng lượng xanh.
2. Một số giải pháp công nghệ xanh có thể thực hiện trực tiếp cho ngôi nhà
Sử dụng nguồn và công nghệ năng lượng xanh cho các ngôi nhà là nội dung cốt lõi để tạo lập ngôi nhà xanh. Dưới đây sẽ trình bày kinh nghiệm được tổng kết từ các hoạt động xây dựng thành phố xanh, ngôi nhà xanh trên thế giới thông qua việc ứng dụng một số giải pháp khá đơn giản, đầu tư ban đầu không lớn, nhưng hiệu quả về giảm phát thải KNK lại rất đáng kể. Các giải pháp này thuộc về hai nhóm công nghệ. Đó là nhóm công nghệ năng lượng tái tạo và nhóm tiết kiệm năng lượng.
(2.1). Lắp đặt nguồn điện mặt trời trên mái nhà
Hiện nay, do công nghệ sản xuất pin mặt trời tiến bộ rất nhanh chóng, nên suất đầu tư và do đó giá điện mặt trời (ĐMT) đã và đang giảm một cách kịch tính. Suất đầu tư các hệ nguồn ĐMT trên thị trường thế giới và Việt Nam chỉ còn trên dưới 1000 USD/kWp. Ngoài ra, gần như tất cả các nước trên thế giới đều có các chính sách hỗ trợ phát triển NLTT nói chung và ĐMT nói riêng, nên thực tế, lợi ích từ các dự án ĐMT mang lại còn lớn hơn nhiều.
Nguồn ĐMT có dàn pin mặt trời lắp vào mái nhà gọi là nguồn ĐMT mái nhà (xem ảnh bên). Những lợi ích trực tiếp của việc lắp đặt nguồn ĐMT mái nhà bao gồm: (1) không phải sử dụng đất, nên giảm được chi phí mua/thuê mặt bằng lắp đặt dàn pin; (2) ngôi nhà sẽ mát hơn do NLMT đã bị dàn pin hấp thụ; (3) chi phí tiền điện hàng năm giảm và thậm chí còn có thể tăng thu nhập thêm nếu hệ nguồn công suất đủ lớn. Việc đầu tư xây dựng nguồn ĐMT chính là đầu tư vào nguồn năng lượng sạch, không phát thải KNK, và do đó góp phần tạo ra các ngôi nhà xanh và thành phố xanh.
Với một thành phố lớn như Tp. Hồ Chí Minh, với khoảng gần 2 triệu hộ (8 triệu dân), nếu chỉ 20% số hộ lắp đặt nguồn ĐMT, với công suất trung bình 4kWp/hộ, thì tổng công suất ĐMT mái nhà của cả thành phố sẽ là 1,6 triệu kWp. Với bức xạ NLMT trung bình ngày ở Tp. HCM là 4,8 kWh/m2/ngày thì lượng điện năng phát ra từ các hệ nguồn ĐMT mái nhà sẽ khoảng 2,8 tỷ kWh/năm (= 1,6 triệu kWp x 4,8 x 365) và tất nhiên lượng điện này thay thế cho chừng ấy điện năng được sản xuất từ nguồn nhiên liệu hóa thạch. Ước lược một cách sơ bộ, với hệ số phát thải trung bình 0,6 kg CO2/kWh, thì lượng CO2 giảm được sẽ khoảng 1.682 triệu tấn/năm. Một con số rất ấn tượng.
Cần lưu ý rằng, với suất đầu tư như đã nói ở trên, tổng chi phí đầu tư cho một hệ nguồn ĐMT hộ gia đình 4kWp trung bình chỉ khoảng 85 triệu đồng, một số tiền mà phần lớn các hộ gia đình ở các thành phố có thể đầu tư. Ngoài ra, theo Thông tư số 16/2017/TT-BCT, ngày 12 tháng 9 năm 2017 “Quy định về phát triển dự án và Hợp đồng mua bán điện mẫu áp dụng cho các dự án điện mặt trời” thì thủ tục lắp đặt nguồn ĐMT nối lưới cũng khá đơn giản và thuận lợi. Theo tính toán, thì thời gian hoàn vốn đối với các nguồn ĐMT ở khu vực Miền Nam trong khoảng 8 đến 10 năm, trong khi tuổi thọ của hệ nguồn là từ 20 đến 25 năm.
(2.2). Lắp đặt thiết bị nước nóng NLMT
Lắp một thiết bị nước nóng NLMT (TBNNMT) cũng là một giải pháp rất hiệu quả để làm giảm chi phí tiêu thụ năng lượng trong ngôi nhà của chúng ta một cách đáng kể. Một TBNNMT hộ gia đình thường có diện tích thu NLMT khoảng 2m2 với dung tích bình chứa khoảng 200 lít. Tổng chi phí đầu tư cho một TBNNMT này chỉ vào khoảng (15 – 18) triệu đồng. Việc mua sắm và lắp đặt thiết bị rất dễ dàng, đơn giản vì thị trường TBNNMT ở nước ta khá phát triển.
Ta hãy ước tính sơ bộ lượng giảm tiền điện và giảm phát thải CO2 đối với thiết bị trên. Cũng giả sử rằng, TBNNMT lắp đặt tại khu vực Tp. Hồ Chí Minh, nơi có cường độ NLMT bằng 4,8 kWh/m2/ngày. Hiệu suất biến đổi năng lượng của các TBNNMT điển hình là 40% (thực tế có thể cao hơn). Như vậy, mỗi ngày TBNNMT với diện tích mặt thu 2m2 tạo ra khoảng 3,8 kWh từ NLMT, và do đó hàng năm TBNNMT này sản xuất ra khoảng 1.387 kWh, tức là đã giảm được tiền mua điện (với giá trung bình 1.700 đ/kWh) là khoảng 2,4 triệu đồng. Như vậy, thời gian hoàn vốn trong khoảng (6,4 – 7,5) năm. Lượng phát thải CO2 giảm được hàng năm là 832 kg cho một TBNNMT. Nếu 20% các hộ gia đình ở Tp. Hồ Chí Minh (400.000 hộ) sử dụng TBNNMT nói trên thì lượng điện tiết kiệm hàng năm sẽ cũng rất lớn và bằng gần 555 triệu kWh. Lượng phát thải KNK giảm khoảng 333 triệu tấn CO2¬ tương đương trong một năm.
(2.3). Lắp đặt máy phát điện gió mini
Khi nghĩ về máy phát điện gió, thường ta nghĩ ngay đến các cánh đồng điện gió rất lớn với các cột trụ cao hàng trăm mét và các tua bin gió có đường kính hàng chục, hàng trăm mét. Nhưng cũng cần biết rằng, thực tế còn có thị trường các loại máy điện gió mini có công suất nhỏ hơn, từ hàng trăm Oát (W) đến vài chục ki-lô-oát (kW) sử dụng cho các ngôi nhà nhỏ. Giá của các máy phát điện gió mini cho hộ gia đình biến đổi trong một khoảng rất rộng. Một số hộ còn có thể tự tìm mua vật tư, vật liệu, phụ tùng ở các cửa hàng địa phương và chế tạo, lắp đặt riêng cho nhà mình. Một số hộ khác mua đồng bộ thiết bị và thuê những công ty chuyên nghiệp lắp đặt trọn gói để bổ sung vào điện năng được mua từ lưới điện địa phương.
Khả năng sản xuất điện của các máy điện gió mini biến đổi cũng nhiều như giá cả của chúng. Nhiều hộ chỉ sử dụng máy điện gió phát điện bổ sung khoảng (10- 15)% tổng nhu cầu năng lượng của gia đình. Nhưng cũng có một số hộ sử dụng máy điện gió công suất lớn hơn, có giá đến gần 100 triệu đồng và có thể cung cấp khoảng 90% nhu cầu điện của hộ.
(2.4). Lắp đặt hệ thống thu gom nước mưa
Các hệ thống thu gom nước mưa là các hệ cơ học cực kỳ đơn giản. Nó được nối với hệ máng, mương hoặc hệ thu gom nước mưa của mái nhà và được tích trữ vào trong các thùng hoặc bể để sử dụng sau đó cho các mục đích làm nước ăn, tắm rửa, lau nhà cửa, tưới vườn cây, v.v... Các hệ thống này là rất rẻ và các hộ có thể tự mua vật tư và tự lắp đặt. Còn nếu ký hợp đồng để xây dựng hệ thu gom nước mưa thì tổng chi phí cũng chỉ từ vài vài triệu đến chục triệu đồng. Sử dụng hệ thống thu gom nước mưa giúp giảm tiền mua nước, giảm điện năng để bơm nước, v.v… và do đó cũng là một giải pháp góp phần giảm phát thải KNK.
(2.5). Lắp đặt thiết bị giám sát năng lượng (Energy Monitor)
Một trong các điều dễ thực hiện nhất là lắp đặt một Bộ giám sát năng lượng (energy monitor). Các Bộ giám sát năng lượng hộ gia đình dễ sử dụng và rẻ, nhưng nó cho phép biết được hàng phút hiện trạng sử dụng năng lượng của ngôi nhà. Thiết bị này làm việc bằng cách gắn (nó) vào cáp điện chính đi vào ngôi nhà và truyền các tín hiệu vô tuyến (wireless) đến một màn hình chỉ thị lượng điện năng đã sử dụng hoặc cũng có thể kết nối với Smartphone của chủ hộ hay thành viên trong gia đình, và do đó, ở bất kỳ nơi đâu (có internet) và bất kể thời gian nào cũng có thể biết được tình trạng sử dụng điện trong ngôi nhà.
Trong một nghiên cứu do British Isles thực hiện, các chủ hộ ngôi nhà có lắp Bộ giám sát năng lượng tiết kiệm được (10- 15)% năng lượng sử dụng hàng năm bằng cách lắp đặt thiết bị không đắt và đơn giản. Giá của một Bộ giám sát năng lượng chỉ trong khoảng từ 460.000 đến 3.400.000 đồng (20 đến 150 USD). Với số năng lượng tiết kiệm hàng năm nói trên thì thời gian hoàn vốn chỉ là 6 tháng.
(2.6). Chọn mua các thiết bị điện có dán nhãn tiết kiệm năng lượng
Các thiết bị dán nhãn tiết kiệm năng lượng đang trở nên rất phổ biến trong thời gian gần đây và được khách hàng rất quan tâm lựa chọn. Một thiết bị dán nhãn năng lượng, nói chung, tiêu thụ ít năng lượng hơn so với các thiết bị cùng loại không được dán nhãn. Ví dụ, mua một tủ lạnh dán nhãn năng lượng sẽ tiết kiệm được khoảng hơn 15% năng lượng so với tủ lạnh cùng loại không dán nhãn năng lượng trên thị trường. Một máy giặt dán nhãn năng lượng cũng sẽ tiêu thụ năng lượng ít hơn so với máy giặt cùng loại cũ không có nhãn tiết kiệm năng lượng. Ngoài ra, khi sử dụng máy giặt dán nhãn năng lượng thì áo quần giặt chậm cũ hơn, màu của áo quần cũng bền hơn và thời gian sấy khô ngắn hơn. Tất cả các ưu điểm đó cộng lại làm tiết kiệm đến hơn 50% năng lượng, và do đó giảm hóa đơn tiền điện hàng năm, so với các mẫu máy giặt cũ (thường đồ giặt được cho vào từ phía trên) không dán nhãn tiết kiệm năng lượng.
(2.7). Lắp đặt và sử dụng Bộ cắm điện thông minh
Các Bộ cắm điện thông minh (Smart Power Strips) là một giải pháp đơn giản nhưng rất hiệu quả đối với tiết kiệm điện năng. Như ta biết, một số thiết bị điện có thể được cắm vào khi sử dụng và rút ra khỏi các ổ cắm điện khi không sử dụng nữa, nhưng cũng có một số thiết khác bị luôn luôn cắm vào ổ cắm điện (như TV, bếp điện-từ, lò vi sóng, v.v…). Theo một nghiên cứu gần đây ở Mỹ cho thấy, việc cắm và rút ra cũng như việc luôn luôn cắm các thiết bị tiêu thụ điện vào các ổ cắm điện, có thể làm tổn hao đến 20% tổng năng lượng tổn hao hàng năm ở Mỹ. Các Bộ cắm điện thông minh có khả năng theo dõi nhu cầu sử dụng năng lượng của từng thiết bị tiêu thụ điện cắm vào nó và nó có thể tự động cắt hoàn toàn cung cấp điện đối với các thiết bị cắm liên tục vào mạng điện hoặc các thiết bị đang ở các khoảng thời gian không sử dụng. Nhờ vậy, nó giúp tiết kiệm năng lượng. Ở Mỹ, giá một Bộ cắm điện thông minh chỉ khoảng 30 USD (khoảng gần 700.000 đồng). Với khả năng giúp tiết kiệm năng lượng của nó thì thời gian hoàn vốn chỉ là 8 tháng.
(2.8). Các giải pháp tiết kiệm năng lượng trong kiến trúc, xây dựng
Việc sử dụng các công nghệ mới trong thiết kế, xây dựng nôi nhà cũng rất quan trọng để tiết kiệm năng lượng sử dụng trong ngôi nhà. Có thể kể ra đây một số giải pháp trong lĩnh vực này như sau:
1. Thiết kế tận dụng ánh sáng tự nhiên.
2.Chiếu sáng bằng đèn LED.
3. Sử dụng tường cách nhiệt.
4. Sử dụng cửa số có 2 lớp kính.
Trên đây là các giải pháp đơn giản, không yêu cầu đầu tư quá lớn, nhưng hiệu quả về tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải KNK thì rất đáng kể. Các giải pháp này áp dụng trực tiếp cho từng ngôi nhà (nhà ở gia đình, các tòa nhà công sở, thương mại, dịch vụ, trường học, v.v… và các tòa nhà trong các khu công nghiệp). Tùy theo điều kiện thực tế của từng ngôi nhà, từng chủ hộ mà có thể lựa chọn cho ngôi nhà của mình một số giải pháp được cho là thích hợp nhất và áp dụng chúng.
3. Phát triển NLTT là một trong các giải pháp tốt nhất để xây dựng và phát triển các thành phố xanh
Các nguồn ĐMT, điện gió, v.v… nói trên áp dụng cho qui mô các tòa nhà, ngôi nhà có công suất không lớn. Tuy nhiên, trên qui mô đất nước, để đạt được tỷ lệ năng lượng xanh cao, thì cần phải phát triển các nhà máy NLTT như ĐMT, điện gió, v.v… qui mô lớn, có công suất hàng chục, hàng trăm và thậm chí hàng nghìn Mê-ga-oát (MW). Các nhà máy NLTT lớn này nói chung không thể xây dựng trong các thành phố, mà tại các khu vực ở xa, những nơi có diện tích đất đai, mặt bằng lớn, mật độ dân cư thấp và có tiềm năng NLTT tốt. Từ các nhà máy năng lượng xanh này, điện năng được tải về các thành phố để cung cấp cho mọi nhu cầu hoạt động của nó. Tỷ lệ các nguồn NLTT trong tổng sản xuất năng lượng càng cao, thì các thành phố được sử dụng năng lượng xanh càng lớn và do đó lượng giảm KNK cũng càng lớn.
Mặc dù các giải pháp tiết kiệm năng lượng cũng là nhóm các giải pháp hiệu quả để xây dựng các ngôi nhà xanh, thành phố xanh. Nhưng, do công nghệ ngày càng phát triển, hiệu suất thiết bị ngày càng cao, kỹ thuật lắp đặt ngày càng hoàn thiện, v.v… nên tiềm năng cho các giải pháp tiết kiệm năng lượng ngày càng giảm. Vì vậy, phát triển các nguồn và công nghệ năng lượng sạch, NLTT, là giải pháp lâu dài nhất, khả thi nhất để sản xuất năng lượng xanh cung cấp cho các ngôi nhà và thành phố xanh.
Tác giả: PGS. TS. ĐẶNG ĐÌNH THỐNG
Hiệp Hội Năng lượng Sạch Việt Nam (VCEA)
0 comments: