Giải chuyên đề học tập Vật lí 10 CTST bài 9: Tác động của việc sử dụng năng lượng ở Việt Nam

Câu hỏi khởi động

Việt Nam có vị trí địa lí thuận lợi với đường bờ biển dài khoảng 3 260 km và nguồn tài nguyên khoáng sản phong phú, là những điểm mạnh để phát triển ngành công nghiệp năng lượng. Trong quá trình phát triển kinh tế nước nhà, sự phụ thuộc vào kinh tế và sử dụng năng lượng hoá thạch đóng vai trò quan trọng nhưng để lại hậu quả nghiêm trọng đối với môi trường. Trong khi đó, ngành công nghệ năng lượng tái tạo còn non trẻ và chưa thể thay thế vị trí trụ cột của năng lượng hoá thạch cho đến thời điểm hiện nay. Trong bài học này, chúng ta cùng tìm hiểu các nguồn năng lượng được sử dụng ở Việt Nam và tác động của nó đến môi trường và kinh tế nước ta.

Việt Nam có vị trí địa lí thuận lợi với đường bờ biển dài khoảng 3 260 km và nguồn tài nguyên khoáng sản phong phú, là những điểm mạnh để phát triển ngành công nghiệp năng lượng. Trong quá trình phát triển kinh tế nước nhà, sự phụ thuộc vào kinh tế và sử dụng năng lượng hoá thạch đóng vai trò quan trọng nhưng để lại hậu quả nghiêm trọng đối với môi trường. Trong khi đó, ngành công nghệ năng lượng tái tạo còn non trẻ và chưa thể thay thế vị trí trụ cột của năng lượng hoá thạch cho đến thời điểm hiện nay. Trong bài học này, chúng ta cùng tìm hiểu các nguồn năng lượng được sử dụng ở Việt Nam và tác động của nó đến môi trường và kinh tế nước ta.

1. Các dạng năng lượng đang được sử dụng tại Việt Nam.

Câu hỏi 1. Tìm hiểu và kể tên một số nhà máy nhiệt điện sử dụng than đá tại Việt Nam.

Một số nhà máy nhiệt điện sử dụng than đá tại Việt Nam: Nhiệt điện An Khánh (Bắc Giang), nhiệt điện Cẩm Phả (Quảng Ninh), nhiệt điện Cao Ngạn (Thái Nguyên), nhiệt điện Công Thanh (Thanh Hóa)…

Câu hỏi 2. Hãy kể tên 5 mỏ dầu khí lớn tại Việt Nam.

5 mỏ dầu khí lớn tại Việt Nam: mỏ Bạch Hổ, mỏ Rạng Đông, mỏ Lan Tây - Lan Đỏ, mỏ Tê Giác Trắng, mỏ Kèn Bầu

Câu hỏi 3. Nêu những ưu điểm và khuyết điểm khi phát triển năng lượng tái tạo tại Việt Nam.

Những ưu điểm và khuyết điểm khi phát triển năng lượng tái tạo tại Việt Nam:

Câu hỏi 4. Quan sát Hình 9.3 và mô tả cơ cấu tổng sản lượng điện sản xuất và nhập khẩu 6 tháng đầu năm 2021.

Cơ cấu tổng sản lượng điện sản xuất và nhập khẩu 6 tháng đầu năm 2021:

Trong 6 tháng đầu năm 2021, tại Việt Nam, nhiệt điện than vẫn chiếm tỉ trọng hơn một nửa (51,9%), phần còn lại chủ yếu là thủy điện (23,7%), tuabin khí (12,2%), năng lượng tái tạo (11,4%), nhịệt điện dầu và điện nhập khẩu chiếm tỷ trọng rất thấp dưới 1%.

Câu hỏi 5. Tìm hiểu và trình bày một số thông tin sơ lược về công trình thủy điện đầu tiên ở Việt Nam.

Một số thông tin sơ lược về công trình thủy điện đầu tiên ở Việt Nam.

Nhà máy thủy điện đầu tiên ở Việt Nam là nhà máy thủy điện Ankroet được khởi công xây dựng từ năm 1942 và đi vào hoạt động năm 1945. Nhà máy thủy điện này nằm sâu trong thung lũng Đankia - Suối Vàng thuộc rừng núi Lạc Dương, Lâm Đồng do người Pháp xây dựng.

Câu hỏi 6. Tìm hiểu các số liệu về ba nhà máy thủy điện lớn nhất Việt Nam hiện nay.

Ba nhà máy thủy điện lớn nhất Việt Nam hiện nay:

Câu hỏi 7. Giải thích tại sao dù có tiềm năng rất lớn để phát triển nhưng thực trạng sản lượng điện gió vẫn chưa đạt được tương xứng.

Dù có tiềm năng rất lớn để phát triển nhưng thực trạng sản lượng điện gió vẫn chưa đạt được tương xứng vì:

• Thiếu chuyên gia phối hợp kỹ thuật dẫn đến nhiều dự án không kịp tiến độ.
• Mạng lưới truyền tải chưa đáp ứng.
• Nhu cầu đất cho các dự án điện gió rất lớn, mất đất trồng trọt và kế sinh nhai cho người dân là vấn đề đáng quan tâm.

Câu hỏi 8. Tìm hiểu và trình bày về công nghệ điện mặt trời trên mái nhà, từ đó so sánh với các dạng năng lượng dự trữ khác.

Công nghệ điện mặt trời trên mái nhà.

So sánh công nghệ điện mặt trời trên mái nhà với các dạng năng lượng dự trữ khác.

• Điện mặt trời có tiềm năng và thời gian khai thác tối ưu hơn so với điện gió, điện sinh khối.
• Có thể khai thác điện mặt trời ở mỗi hộ gia đình bằng cách lắp các tấm pin trên mái nhà không tốn nhiều diện tích như xây đập thủy điện, cánh đồng quạt gió.
• Khai thác năng lượng mặt trời giảm được tác động đến môi trường như ô nhiễm không khí, tiếng ồn, ảnh hưởng đến sinh vật và con người mà các năng lượng từ than đá năng lượng nước năng lượng sinh khối gây ra. Tuy nhiên vẫn cần có quy trình sử dụng và khai thác hợp lý rác thải từ năng lượng mặt trời.
• Chi phí lắp đặt tấm pin mặt trời khá cao, tuy nhiên thời gian sử dụng dài và không cần người vận hành xuyên suốt như các cánh đồng quạt gió hay nhà máy nhiệt điện, thủy điện.
• Tuy nhiên phế thải của năng lượng điện mặt trời là các tấm pin thu năng lượng thải ra môi trường sau khi sử dụng khá nhiều với kích thước lớn so với thủy điện hay điện gió, vì thế cần có biện pháp tái sử dụng và xử lí các tấm pin phù hợp.

Câu hỏi 9. Kể tên các nguồn năng lượng sinh khối có thể được sử dụng tại Việt Nam.

Các nguồn năng lượng sinh khối có thể được sử dụng tại Việt Nam: bã mía, phế phẩm nông nghiệp như vỏ ngô, vỏ dừa, rơm, rác thải.

Luyện tập 1. Quan sát Hình 9.8 và nhận xét về tốc độ tăng trưởng của sản lượng điện mặt trời ở Úc và ở Việt Nam. Sự tăng trưởng của dạng năng lượng này có những ưu, nhược điểm gì? Tại sao?

• Tốc độ tăng trưởng điện mặt trời ở Việt Nam trong 6 tháng cuối năm 2018 chậm hơn nhiều so với Úc vì thời gian này bước vào mùa mưa tại Việt Nam.
• Trong 6 tháng đầu năm 2019 sản lượng điện mặt trời ở Việt Nam tăng rất nhanh và đạt sản lượng rất cao (gần 2,5 GW vào tháng 6) vì thời gian này bước vào thời điểm mùa khô tại Việt Nam.
• Từ đó có thể thấy nếu điều kiện thời tiết thuận lợi (bước vào các tháng mùa khô) điện mặt trời là nguồn năng lượng tiềm năng. Tuy nhiên sản lượng điện mặt trời phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện thời tiết và không ổn định. Do đó, sẽ gây khó khăn cho việc vận hành lưới điện quốc gia.

Vận dụng 1. Tìm hiểu sự phát triển của ngành công nghiệp năng lượng tại địa phương em đang sống hoặc một số địa phương mà em biết.

Sự phát triển của ngành công nghiệp năng lượng tại địa phương em đang sống hoặc một số địa phương mà em biết:

Công nghiệp năng lượng được coi như bộ phận quan trọng nhất trong hệ thống cơ sở hạ tầng sản xuất, giữ vai trò cốt yếu cho quá trình công nghiệp hóa và sự phát triển kinh tế - xã hội. Khi công nghiệp năng lượng phát triển, sẽ kéo theo hàng loạt các ngành công nghiệp khác phát triển như công nghiệp cơ khí, công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng… Trong khi đó, các ngành công nghiệp luyện kim màu, chế biến kim loại, chế biến thực phẩm, hoá chất, dệt… cũng không thể thiếu nền tảng từ công nghiệp năng lượng. 

Ngày 16/4, tại xã Lợi Hải và xã Bắc Phong, huyện Thuận Bắc, tỉnh Ninh Thuận, Tập đoàn Trung Nam (Trungnam Group) tổ chức khánh thành Nhà máy điện gió Trung Nam.

Đây là nhà máy điện gió lớn nhất Việt Nam kết hợp với nhà máy điện mặt trời công suất 204 MW; từ đó, hình thành nên tổ hợp năng lượng tái tạo điện mặt trời, điện gió lớn nhất và duy nhất tại Việt Nam cũng như khu vực Đông Nam Á.

Tổ hợp năng lượng tái tạo Trung Nam bao gồm trang trại điện gió và trang trại điện mặt trời được đấu nối trực tiếp với hệ thống lưới điện quốc gia thông qua trạm biến áp 220 kV Tháp Chàm. Tổng sản lượng khai thác hàng năm của tổ hợp năng lượng điện gió, điện mặt trời Trung Nam đạt 950 triệu kWh, tương đương 1 tỷ kWh điện/năm.

Dự án được thực hiện theo tinh thần của Nghị quyết số 55-NQ/TW ngày 11/02/2020 của Bộ Chính trị về định hướng Chiến lược phát triển năng lượng quốc gia của Việt Nam đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2045 là đẩy mạnh phát triển năng lượng tái tạo, tạo điều kiện cho các nhà đầu tư tư nhân tham gia phát triển nguồn và xây dựng hạ tầng truyền tải. Khác với phát triển dự án điện mặt trời, quá trình và quy trình phát triển các dự án điện gió phức tạp hơn do chi phí đầu tư lớn, tốn kém thời gian vận chuyển, lắp đặt thiết bị, chưa kể nguồn cung thiết bị cũng khó khăn hơn trong bối cảnh của dịch COVID-19. Theo thiết kế, các tuabin của dự án được cung cấp bởi Công ty Enercon (Cộng hòa Liên bang Đức) có công nghệ không hộp số với ưu điểm có thể hoạt động với tốc độ gió thấp từ 2 - 2,5 m/s, khả năng đón gió có vận tốc trung bình 7,1 m/s, cao hơn so với giai đoạn 1 là 6,5 m/s. Đây là loại tuabin trên đất liền có công suất lớn nhất tại Việt Nam hiện nay. Với việc lựa chọn thiết bị tiên tiến này, các chỉ tiêu về diện tích chiếm đất giảm xuống chỉ còn 0,14 ha/MW, so với suất sử dụng đất quy định không quá 0,35 ha/MW. Điều đó đã góp phần đáng kể trong việc sử dụng hiệu quả tài nguyên quốc gia. Trang trại điện gió Trung Nam có tổng vốn đầu tư khoảng 4.000 tỷ đồng, được thực hiện trên diện tích 900 ha bao gồm cả dự án điện mặt trời với công suất 151,95 MW, thời gian khai thác 2.785 giờ/năm, sản lượng dự kiến đạt 423 triệu kWh/năm.

Đến thời điểm này, trang trại điện gió Trung Nam có tổng cộng 45 trụ điện gió; trong đó giai đoạn 1 là 17 trụ, công suất 39,95 MW, được hoàn thành năm 2019; giai đoạn 2 là 16 trụ, công suất 64 MW, được hoàn thành vào năm 2020 và nay là giai đoạn 3 với 12 trụ, công suất 48 MW.

Hiện nay,  Ninh Thuận dẫn đầu cả nước với 32 dự án điện mặt trời, tổng công suất 2.257 MW và 3 dự án điện gió với công suất 329 MW đã hoàn thành đầu tư, đưa vào vận hành thương mại; trong đó, dự án điện gió Trung Nam là mẫu hình của sự kết hợp khai thác hiệu quả tiềm năng lợi thế gió và mặt trời của địa phương.

2. Tác động của việc sử dụng năng lượng đến môi trường, kinh tế và khí hậu ở Việt Nam.

Câu hỏi 10. Tìm hiểu lượng than đá khai thác mỗi năm bởi tập đoàn công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam (TKV) và cho biết tác hại của việc sản xuất lượng than đá này đến môi trường.

Lượng than đá khai thác mỗi năm bởi tập đoàn công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam (TKV): Năm 2021 tính đến thời điểm ngày 18 tháng 12 sản lượng khai thác than của TKV là 1 561 536 tấn (Nguồn: http://www.tapchicongsan.org.vn).

Những ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường do hoạt động khai thác than để lại:

• Bụi than ảnh hưởng nặng nề đến sức khỏe của người dân xung quanh.
• Quá trình sử dụng nước để rửa than gây ô nhiễm nguồn nước.
• Thay đổi cảnh quan, phá hủy hệ thực vật.

Câu hỏi 11. Tại sao nước thải mỏ gây ô nhiễm nguồn nước? Em hãy nêu các biện pháp xử lí nước thải mỏ đúng cách.

Nước thải mỏ gây ô nhiễm nguồn nước vì: nước thải mỏ than hầm lò có tính acid, chứa hàm lượng chất rắn lơ lửng và các chất gây ô nhiễm khác khá cao như các kim loại nặng: chì, thủy ngân, sắt, manganese,… Những kim loại này có liên quan trực tiếp đến các biến đổi gen, gây ra bệnh ung thư gan,...

Các biện pháp xử lí nước thải mỏ đúng cách:

• Phương pháp chuyển hóa sinh học kết hợp bãi lọc trồng cây nhân tạo.
• Ứng dụng công nghệ hóa sinh.

Câu hỏi 12. Trình bày các tác động tiêu cực đến môi trường trong quá trình khai thác dầu khí.

Các tác động tiêu cực đến môi trường trong quá trình khai thác dầu khí:

• Quá trình lọc dầu thải ra nhiều thành phần hóa học, dư chất, cặn bã,… không hòa tan và lâu phân rã.
• Sự cố tràn dầu tiềm ẩn nguy cơ ô nhiễm môi trường biển.
• Sự dâng cao của cột dầu khí làm lượng chất đốt phun ra môi trường với áp suất lớn làm nóng sôi vùng biển nơi khai thác.
• Quá trình đốt dầu phát thải lượng lớn khí CO2 gây nóng lên toàn cầu.

Luyện tập 2. Đề xuất giải pháp để hạn chế phát thải khí nhà kính từ sản xuất năng lượng hóa thạch.

Một số giải pháp để hạn chế phát thải khí nhà kính từ sản xuất năng lượng hóa thạch:

• Dùng than hoạt tính hấp thụ khí thải.
• Dùng dung dịch hấp thụ khí thải, ví dụ: sử dụng kiềm, dung dịch sữa vôi để hấp thụ khí thải đốt dầu.
• Sử dụng năng lượng sạch thay thế năng lượng hóa thạch.

Câu hỏi 13. Nhắc lại nguyên tắc hoạt động của nhà máy thủy điện. Theo em, thủy điện có tạo ra khí làm tăng hiệu ứng nhà kính không? Tại sao?

Nguyên tắc hoạt động của nhà máy thủy điện:

• 1. Dòng nước áp lực lớn chảy qua các ống dẫn nước lớn bằng thép tạo ra các cột nước khổng lồ đi vào bên trong nhà máy.
• 2. Dòng nước áp lực lớn làm quay tuabin của máy phát điện, năng lượng cơ học được chuyển hóa thành điện năng.
• 3. Dòng điện được tạo ra đi qua máy biến áp để tạo ra dòng điện cao áp.
• 4. Dòng điện cao áp sẽ được kết nối vào mạng lưới phân phối điện và truyền đến nơi tiêu thụ.

Thủy điện có tạo ra khí làm tăng hiệu ứng nhà kính vì: Xác động vật và thực vật khi chìm xuống lòng hồ của đập thủy điện trong thời gian dài sẽ phân hủy trong môi trường yếm khí sinh ra một lượng lớn khí CH4 và CO2 làm tăng phát thải khí nhà kính.

Câu hỏi 14. Trình bày tác hại của việc xây dựng đập thủy điện đến diện tích cây xanh.

Tác hại của việc xây dựng đập thủy điện đến diện tích cây xanh:

• Quá trình xây đập thủy điện xâm chiếm diện tích rừng, làm giảm diện tích cây xanh.
• Vùng hạ lưu lũ lụt vào mùa mưa, thiếu nước vào mùa khô do việc xả nước và tích nước của đập thủy điện ảnh hưởng đến thảm thực vật xung quanh.
• Xây đập thủy điện làm thay đổi dòng chảy của sông ngòi, hủy hoại cảnh quan môi trường tự nhiên.

Câu hỏi 15. Quan sát Hình 9.16 và hãy phân tích xem vùng nào có tiềm năng phát triển năng lượng mặt trời ở Việt Nam nhất.

Ở các tỉnh miền Trung và miền Nam có tiềm năng lớn phát triển năng lượng mặt trời vì ở đây có lượng bức xạ năng lượng Mặt Trời trung bình lớn.

Câu hỏi 16. Em hãy nhận xét về tác động của việc phát triển nhà máy điện mặt trời đối với nền kinh tế nước ta.

Tác động của việc phát triển nhà máy điện mặt trời đối với nền kinh tế nước ta:

Điện mặt trời là nguồn nhiên liệu thiên nhiên vô tận cùng với điều kiện thuận lợi về khí hậu năng lượng mặt trời sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao nếu được khai thác triệt để.

Tuy nhiên, các tấm pin năng lượng mặt trời có tuổi thọ chỉ khoảng 15 - 20 năm và giá thành sản xuất còn khá cao cùng với việc xử lí lượng rác thải công nghệ này là vấn đề đáng quan tâm.

Câu hỏi 17. Em hãy tìm hiểu tại sao việc xây dựng các nhà máy điện gió làm suy giảm sự đa dạng sinh học.

Việc xây dựng các nhà máy điện gió làm suy giảm đa dạng sinh học vì:

• Tuabin gió quay làm luồng không khí trong khu vực bị nhiễu động mạnh (độ ồn, tần số rung) tác động thay đổi hệ sinh thái biển làm các loài chim và động vật rời xa khỏi nới cư trú thường xuyên.
• Việc đặt dây cáp dưới nền biển để dẫn điện về đất liền có thể xáo động sự sinh sống của những sinh vật sống dưới biển cũng như sinh thái biển, đặc biệt là tại những vùng biển cần bảo vệ.

Câu hỏi 18. So sánh vai trò của năng lượng sinh khối và năng lượng mặt trời, năng lượng gió trong việc phát triển bền vững kinh tế, xã hội và bảo vệ môi trường.

So sánh vai trò của năng lượng sinh khối và năng lượng mặt trời, năng lượng gió trong việc phát triển bền vững kinh tế, xã hội và bảo vệ môi trường:

Năng lượng sinh khối tuy có tiềm năng lớn vì khả năng tận dụng được phế phẩm trong quá trình sản xuất công nghiệp đường và nông nghiệp như bã mía, rơm rạ, vỏ trấu,… cùng với rác thải nhưng tiềm ẩn nguy cơ ô nhiễm môi trường rất cao từ việc phát thải khí thải, bụi đốt trong quá trình đốt nhiên liệu. Đặc biệt sản xuất năng lượng sinh khối có thể gây áp lực cho rừng sau này, ảnh hưởng đến thảm thực vật. Như vậy, về mặt phát triển bền vững kinh tế, năng lượng sinh khối ẩn chứa nhiều khuyết điểm hơn so với năng lượng mặt trời, năng lượng gió - các nguồn năng lượng dồi dào, phong phú và có mặt ở khắp mọi nơi, góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường và biến đổi khí hậu.

Luyện tập 3. Các tấm pin mặt trời và pin chúng ta sử dụng hàng ngày đều có cấu tạo giống nhau, vậy chúng ta có nên vứt pin đã qua sử dụng vào thùng rác chung hay không? Tại sao? Nêu cách xử lý pin cũ tại nhà đúng cách để giảm thiểu các tác động của pin đến môi trường.

Các tấm pin mặt trời và pin chúng ta sử dụng hàng ngày đều có cấu tạo giống nhau.

Chúng ta không nên vứt pin đã qua sử dụng vào thùng rác chung vì pin có chứa nhiều kim loại nặng như: chì, thủy ngân, lithium,… gây nguy hiểm đối với sức khỏe con người và sinh vật và nếu thấm vào đất, nước. Hoặc khí đốt, các thành phần nguy hại này trong pin sẽ bốc lên thành khói độc hay chất độc, còn đọng trong tro sẽ gây ô nhiễm không khí.

Do đó, nên bỏ các thỏi pin đã qua sử dụng vào lọ thủy tinh khô để đảm bảo chúng không ảnh hưởng đến môi trường. Sau đó, mang những điểm thu gom rác thải điện tử miễn phí để xử lí.

Vận dụng 2. Tìm hiểu và viết một bài luận ngắn về một số biện pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả trong đời sống hàng ngày.

Các biện pháp tiết kiệm năng lượng trong cuộc sống hằng ngày:

• Tận dụng tối đa nguồn năng lượng tự nhiên: bình nước nóng năng lượng Mặt Trời, đèn LED năng lượng mặt trời, mở hết các cửa vào ban ngày để nhận ánh sáng Mặt Trời, ...
• Ngắt các nguồn điện khỏi thiết bị điện khi không sử dụng.
• Chọn những sản phẩm tiết kiệm năng lượng điện khi thay thế đồ điện gia dụng cũ: từ bóng đèn sợi đốt sang bóng đèn LED, compact, ...
• Không quá lạm dụng máy sưởi và máy điều hòa. Nếu có sử dụng điều hòa thì bật ở chế độ trong khoảng 26 – 27oC vào mùa hè và thường xuyên làm sạch và thay tấm lọc.
• Nên đi bộ, đi xe đạp, đi chung xe hoặc sử dụng phương tiện công cộng.
• Giảm lượng chất thải sinh hoạt: giảm thiểu dùng những sản phẩm đóng gói sẵn, dùng những sản phẩm có thể tái sử dụng và tái chế.
• Trồng nhiều cây cối và sơn tường nhà màu sáng.

Bài tập

Bài 1. Hãy nêu ngắn gọn tác động của việc sử dụng năng lượng tại Việt Nam đối với môi trường, kinh tế và khí hậu ở nước ta.

Bài 2. Ở địa phương em hoặc một địa phương khác mà em biết, đang có phát triển dạng năng lượng tái tạo nào? Trình bày các tác hại của việc sử dụng năng lượng này đến môi trường.

Ở địa phương em có nhà máy thủy điện sử dụng năng lượng tái tạo là nước. Năng lượng nước được biết đến là nguồn năng lượng sạch nhưng nó cũng gây tác động không nhỏ đến môi trường.

Xác động vật và thực vật khi chìm trong hồ của đập thủy điện một thời gian dài sẽ phân hủy trong môi trường yếm khí, sinh ra lượng lớn khí CH₄ và CO₂ làm tăng phát khí thải khí nhà kính. Ngoài ra còn có một số tác hại khác như: Quá trình xây đập thủy điện xâm chiếm diện tích rừng, làm giảm diện tích cây xanh; Vùng hạ lưu lũ lụt vào mùa mưa, thiếu nước vào mùa khô do việc xả nước và tích nước của đập thủy điện ảnh hưởng đến thảm thực vật xung quanh; Xây đập thủy điện làm thay đổi dòng chảy của sông ngòi, hủy hoại cảnh quan môi trường tự nhiên ...