Đề tài Những vấn đề chung về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả

...); trồng các cây tự nhiên có dầu; rong, hoa hướng dương, cọ dầu,...; trồng riêng những cây phát triển nhanh như: trúc, bạch đàn, cây dương, thông,... Hàng năm sự đóng góp của năng lượng sinh học là khá lớn: 13.300 TWh ở dạng sơ cấp, 11.800 TWh ở dạng khả dụng, chiếm 10% năng lượng sơ cấp và 13% năng lượng khả dụng. Về mặt môi trường, năng lượng sinh học ít gây ô nhiễm môi trường hơn. Nếu tính về tổng thể, việc trồng cây và khai thác chúng làm nhiên liệu cân bằng về phát thải CO2. Việc đốt 16 rác thải đô thị, các phế liệu từ nông nghiệp, công nghiệp, biogas,.. cũng là một biện pháp phân huỷ chúng để bảo vệ môi trường. - Năng lượng mặt trời (quang năng) thu được trên Trái Đất là năng lượng của dòng bức xạ điện từ (dòng phôtôn) xuất phát từ Mặt Trời đến Trái Đất. Trái Đất nhận được dòng năng lượng này cho đến khi phản ứng hạt nhân trên Mặt Trời hết nhiên liệu, vào khoảng 5 tỷ năm nữa. Hiện nay có hai loại phương pháp sử dụng năng lượng mặt trời: + Phơi nắng để các vật tiếp thu trực tiếp photon, làm nóng các vật, tức là chuyển thành nhiệt năng (quang năng chuyển thành nhiệt năng): phơi, xấy quần áo, thóc, ... Ví dụ: Bình đun nước mặt trời, làm sôi nước trong các máy nhiệt điện của tháp mặt trời, máy điều hoà mặt trời, ... + Sử dụng hiệu ứng quang điện: Ví dụ; Pin mặt trời. Hình 4:Thiết bị đun nóng nhờ năng lượng Mặt Trời Hình 5: Pin mặt trời Hình 6: Trạm điện mặt trời gần Seville, Tây Ban Nha. Nguồn năng lượng mặt trời rất lớn, gần như vô tận. Lưu lượng quang năng từ Mặt Trời xuống mặt đất là 1.366 W mỗi mét vuông. Nhưng vì Mặt Trời chỉ lần lượt chiếu sáng từng phần của Trái Đất và do bị mây che, nên trung bình mỗi mét vuông chỉ nhận được 150 - 500 kWh/m2/ năm tuỳ từng nơi. Ngành năng lượng mặt trời đã có bước nhảy vọt trong năm 2007, với công suất tới 100 MW điện mới trên toàn thế giới được đưa vào sử dụng. Nhiều thiết bị tiêu thụ ít điện hiện nay có thể sử dụng pin quang điện như: đồng hồ, máy tính xách tay, radio, máy thu hình công suất nhỏ; trạm tín hiệu, rơle viễn thông. 17 Ở Việt Nam đã và đang nghiên cứu sử dụng năng lượng mặt trời: Thiết bị đun nóng, các trạm phát điện mặt trời công suất nhỏ. Tháng 12/2007, Thủ tướng Chính phủ đã phê duyệt “Chiến lược phát triển năng lượng quốc gia của Việt Nam đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2050”. Ngoài việc phấn đấu cung cấp đủ năng lượng cho nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội, chương trình đề ra mục tiêu phấn đấu tăng tỷ lệ các nguồn năng lượng mới và tái tạo trong tổng năng lượng thương mại sơ cấp. Theo Phó thủ tướng Hoàng Trung Hải, việc phát triển nguồn năng lượng mới, trong đó có điện mặt trời khi năng lượng hóa thạch đang dần cạn kiệt là mục tiêu quan trọng. “Phấn đấu đến năm 2010, tỷ lệ các nguồn năng lượng mới và tái tạo chiếm khoảng 3% tổng năng lượng thương mại sơ cấp; đến 2050 là 11%. Việc phát triển điện mặt trời ở Việt Nam sẽ góp phần hoàn thành mục tiêu sử dụng năng lượng tái tạo chương trình điện khí hóa nông thôn của Chính phủ". - Năng lượng gió là động năng của không khí di chuyển trong bầu khí quyển Trái Đất. Năng lượng gió là hình thức gián tiếp của năng lượng mặt trời. Sử dụng năng lượng gió là một trong các cách lấy năng lượng xa xưa nhất từ môi trường tự nhiên và được biết đến từ thời cổ đại. Hình 7: Cối xay gió Hình 8: Tàu buồm Năng lượng gió là động năng của một khối không khí chuyển động. Có thể tính động năng của nó như sau: Nếu khối lượng khí chuyển động với vận tốc v qua một mặt phẳng hình tròn đặt vuông góc với chiều gió thì khối lượng khí m qua mặt phẳng đó là: với ρ là tỷ trọng của không khí, V là thể tích khối lượng không khí đi qua mặt cắt ngang hình tròn diện tích A, bán kinh r trong thời gian t. Vì thế động năng E (kin) và công suất P của gió là: 18 Điều đáng chú ý là công suất gió tăng theo lũy thừa 3 của vận tốc gió và vì thế vận tốc gió là một trong những yếu tố quyết định khi muốn sử dụng năng lượng gió. Năng lượng gió đã được sử dụng từ xa xưa, thí dụ: tàu buồm, thuyền buồm, khinh khí cầu, cối xay gió, máy bơm nước nhờ sức gió,... Dùng năng lượng gió để sản xuất điện là ý tưởng đã có từ khi phát minh ra máy phát điện. Từ sau cuộc khủng hoảng dầu trong thập niên 1970, nhiều quốc gia đã nghiên cứu và phát triển công nghệ sử dụng năng lượng gió để phát điện. Đức, Tây Ban Nha, Mỹ, Đan Mạch, Ấn Độ,… là những quốc gia sử dụng năng lượng gió nhiều nhất trên thế giới (hiện nay khoảng 20 nước). Năm 2007, thế giới đã xây mới các trạm phát điện gió công suất khoảng 20.073 MW điện từ gió, trong đó: Mỹ 5244 MW, Tây Ban Nha 3522 MW, Trung Quốc 3449 MW, Ấn Độ 1730 MW, Đức 1667MW. Xếp thứ tự một số quốc gia về công xuất điện gió như sau: Đức (22.247 MW), Mỹ (16.818 MW), Tây Ban Nha (15.145 MW), Ấn Độ (8.000 MW),… Năng lượng gió được đánh giá là thân thiện nhất với môi trường và ít gây ảnh hưởng xấu đối với xã hội. Không phải lo các rủi ro có thể xảy ra như với đập nước. Không phải lo nhiều về di dân và tái định cư vì mất đất canh tác, vì các trạm phát điện gió có thể đặt ở vùng duyên hải hoặc ngoài khơi. Năng lượng gió có nhiều lợi thế để tạo ra nguồn điện năng rẻ. Nhưng vấn đề lớn nhất mà các nhà máy điện sử dụng năng lượng gió gặp phải là trong thực tế không phải lúc nào cũng có gió, vì vậy mà nguồn điện sẽ không ổn định. Tuy nhiên, người ta khắc phục được nhược điểm trên bằng cách kết nối các nhà máy điện sử dụng năng lượng gió bằng hệ thống đường dây truyền tải. Năng lượng gió ở nhiều nơi sẽ bổ trợ cho nhau, tạo ra nguồn điện năng được duy trì ổn định.Theo nghiên cứu của hai nhà khoa học Mỹ là Cristina Archer và Mark Jacobson, cứ có 3 nhà máy năng lượng gió nối liền trở lên sẽ đảm bảo được việc cung cấp nguồn điện năng liên tục. Một điều thuận lợi nữa của giải pháp trên là giúp giảm bớt thất thoát trong quá trình phân phối điện. Thay vì sử dụng nhiều hệ thống đường dây nối liền từng nhà máy với nơi tiêu thụ, điện sau khi nối mạng sẽ được tập trung tại một điểm Hình 9: Trại điện gió Horn Rev ở Đan Mạch 19 và chuyển tới các thành phố bằng hệ thống đường dây duy nhất. Hiện nay Mỹ và một vài nước khác đã bắt đầu kết nối các nhà máy điện sử dụng năng lượng gió. Những nhà máy này đang được kỳ vọng sẽ trở thành nơi sản xuất nguồn năng lượng rẻ nhất và sạch nhất, giúp giảm đáng kể nguồn điện năng phải sản xuất từ các nhà máy điện đốt than đá, từ đó giảm phát thải khí nhà kính vào bầu khí quyển Trái đất. Tiềm năng và triển vọng năng lượng gió ở Việt Nam là rất lớn vì nước ta ở khu vực nhiệt đới gió mùa, có bờ biển dài hơn 3000 km. Trong chương trình đánh giá về năng lượng cho châu Á, Ngân hàng thế giới đã có một khảo sát chi tiết về năng lượng gió ở khu vực Đông Nam Á, trong đó có Việt Nam. Theo đánh giá này thì việt Nam có tiềm năng gió lớn nhất (hơn hẳn Thái Lan, Lào, Campuchia). Theo Văn phòng tiết kiệm năng lượng quốc gia, nước ta có khoảng 28.000 km² diện tích có tiềm năng gió được xếp vào từ loại tốt trở lên ( tức là vận tốc trung bình > 7 m/s tại độ cao 65m so với mặt đất). Tiềm năng điện gió của Việt Nam ước đạt 513.360 MW, tức là bằng hơn 200 lần công suất thiết kế của thuỷ điện Sơn La, hơn 10 lần tổng công suất các nhà máy điện mà ngành điện dự báo đạt được vào năm 2020. Việt Nam hiện đang triển khai một dự án nhà máy điện gió ở Phương Mai (Bình Định) có công suất 50 MW. .[6] - Năng lượng biển (hải năng) được sử dụng ở hai dạng: + Lợi dụng sự chênh lệch nhiệt độ trong nước biển: nhiệt độ nước ở trên mặt biển thường cao và ở sâu dưới đáy biển nhiệt độ thấp hơn. Chênh lệch này có thể lên tới 500C ở những vùng nhiệt đới. Lợi dụng sự chênh lệch nhiệt độ này có thể sản xuất điện năng. Mỹ đã có một nhà máy điện dùng nhiệt lượng của biển tại Hawai. + Lợi dụng năng lượng thuỷ triều: khi thuỷ triều lên, nước đổ vào vịnh và khi thuỷ triều xuống thì nước trong vịnh chảy ra ngoài khơi. Hai lần mỗi ngày, ở cửa vịnh sẽ có một luồng nước chảy vào vịnh rồi chảy ngược ra khơi. Nếu xây một đập ở cửa vịnh và lắp đặt một tuabin chạy hai chiều thì có thể sản xuất điện. Vịnh dùng làm hồ tích năng. Việt Nam có bờ biển dài, lại ở vùng nhiệt đới nên tiềm năng năng lượng biển của Việt Nam sẽ là rất lớn 20 . - Năng lượng từ lòng đất (địa năng): nhiệt độ Trái Đất tăng 100C mỗi lần xuống sâu dưới mặt đất 20m đến 30m. Các nhà khoa học cho rằng: nguồn gốc của nhiệt độ này là do những hạt nhân Uranium, Thorium và Potassium tự phân hạch và do những lớp địa chất vận động, ma sát với nhau. Ma sát làm tăng nhiệt độ các lớp địa chất. Những khối Plasma từ trung tâm Trái Đất lên tới gần mặt đất thường phun ra khỏi lòng đất thành núi lửa cùng làm tăng nhiệt độ của các lớp đất. Người ta có thể bơm nước vào lòng đất để lấy ra nước nóng dùng làm năng lượng. Năng lượng này thường được dùng vào các mục đích sau: + Dưới 1000C thì dùng để cung cấp nước nóng cho tiện nghi nhà ở, trung tâm thương mại và dịch vụ công cộng; + Trên 1000C đến dưới 2000C thì dùng cho công nghiệp; + Trên 2000C thì có thể dùng để sản xuất điện. Một số nước trên thế giới đã sử dụng thành công địa năng để sản xuất điện năng, điển hình là Iceland. Theo Hiệp hội Địa nhiệt, hiện đang có 24 quốc gia khai thác địa nhiệt để sản xuất điện năng. Năm 2003 điện địa nhiệt đã đạt 57.000 GWh. Mỹ đi đầu về sản xuất điện địa nhiệt, chiếm 32% công suất điện địa nhiệt toàn thế giới. 2.5.2. Các giải pháp nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng Trong khi vẫn sử dụng chủ yếu các dạng năng lượng truyền thống như hiện nay thì trong quá trình sử dụng năng lượng ở các lĩnh vực sản xuất và đời sống cần áp dụng các giải pháp kĩ thuật và công nghệ mới nhằm giảm nhu cầu về năng lượng mà vẫn đảm bảo sự phát triển của sản xuất và xã hội. Một số xu hướng kĩ thuật và công nghệ này đang được nhiều nước, trong đó có Việt Nam thực thi. Hiện nay trên thế giới cũng như ở Việt Nam có ba lĩnh vực sử dụng năng lượng nhiều Hình 10: Mô hình hệ thống tuabin hai rotor trên biển. Các kỹ sư năng lượng Anh vừa công bố chiếc tuabin vận hành bằng dòng hải lưu đầu tiên trên thế giới, cách bờ biển Denvo ở tây nam nước này 1,5 km. Chiếc tuabin trị giá 3 triệu bảng, với một rotor (2 cánh) dài 11 mét, có khả năng tạo ra 300 kW điện và sẽ là đối thủ của những loại hình phát điện khác trong tương lai. (Nguồn: VnExpress.vn) 21 nhất là: giao thông vận tải, công nghiệp, tiện nghi nhà ở (chúng chiếm khoảng ¾ tổng năng lượng khả dụng). 2.5.2.1. Ngành giao thông vân tải - Nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng Để nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng, trong ngành giao thông vận tải có thể thực hiện ba phương pháp: + Giảm trọng lượng của phương tiện chuyên chở: Khi giảm trọng lượng của phương tiện chuyên chở thì sẽ cần ít năng lượng hơn, do đó có thể chở thêm hành khách, hàng hoá. Để làm việc này, người ta chế tạo các động cơ bằng hợp kim nhôm, rầm dọc tầu thuỷ bằng sợi cácbon, vỏ tàu thuỷ bằng hỗn hợp nhôm,… + Vận hành động cơ một cách tối ưu: Cải tiến các động cơ đốt trong để nâng cao hiệu suất của chúng đồng thời phát thải ít CO2 và những khí gây hiệu ứng nhà kính khác. Kĩ thuật lái xe, điều khiển các phương tiện giao thông cũng được tập huấn cho người sử dụng. Nghiên cứu sản suất và đưa vào sử dụng phổ biến các loại ôtô động cơ lai (hybrid) giữa động cơ đốt trong và động cơ điện. Loại xe này sẽ dùng nhiên liệu hữu hiệu hơn vì hai lý do: động cơ đốt trong nạp điện vào một bình ắcqui đệm không liên kết với vận tốc của xe. Nhờ vậy, có thể điều chỉnh để cho hiệu suất năng lượng tối ưu và giảm ô nhiễm môi trường. Động cơ điện tiêu thụ điện khi xe chạy: khi xe giảm tốc độ thì động cơ trở thành một máy phát điện nạp điện. Hiện nay đã có nhiều kiểu ôtô lai tạp động cơ trong đó có loại ôtô dùng động cơ đốt trong khi xe cần chạy nhanh và dùng động cơ điện khi chạy chậm trong đô thị. Hầu hết các đầu máy xe lửa hiện nay là loại lai tạp động cơ diesel - điện. Các phương tiện chuyên chở như ôtô vận tải đường dài, máy bay, tầu biển được trang bị máy tính điện tử điều khiển vận hành của phương tiện nhằm giảm tiêu thụ nhiên liệu. + Giảm ma sát giữa phương tiện chuyên chở và môi trường di chuyển, ma sát giữa các bộ phận chuyển động của phương tiện. Khi chuyển động, mọi phương tiện đều chịu ma sát của không khí. Cụ thể của thân phương tiện với không khí. Phương tiện đường bộ có thêm ma sát giữa bánh xe và mặt đường, phương tiện đường thuỷ có ma sát giữa vỏ tàu và nước, phương tiện máy bay là ma sát giữa thân máy bay và không khí. Với việc thiết kế nhờ máy tính điện tử thì hình dáng của các phương tiện được tối ưu hoá nhằm giảm ma sát và lực cản khí động học. Nghiên cứu chế tạo lốp xe, loại nhựa tráng mặt đường sao cho lực ma sát giữa bánh xe và mặt đường là tối ưu. - Chuyển sang sử dụng những dạng năng lượng khác 22 + Tiếp tục dùng động cơ đốt trong truyền thống đã được hoàn thiện và dùng các loại động cơ đó với những nhiên liệu khác như: khí đốt, nhiên liệu tổng hợp, nhiên liệu sinh học. Ví dụ sử dụng khí nén hay khí lỏng cho các phương tiện cá nhân như xe máy, ôtô nhỏ, xe buýt đô thị… Nhiều nước như Đức, Nam Phi, Brazil đã dùng nhiên liệu tổng hợp và nhiên liệu sinh học cho các động cơ. + Chuyển sang những loại động cơ khác: phương tiện thuyền buồm vẫn còn được dùng ở nhiều nước. Người ta đang nghiên cứu, cải tiến phương tiện này thành phương tiện chuyên chở có hiệu suất cao hơn và tiện lợi; Với công nghệ hiện nay có thể thiết kế các động cơ điện có hiệu suất năng lượng cao và có thể nạp lại được khi tàu giảm vận tốc và động cơ chuyển sang chế độ phát điện. Tàu điện hiện đại có thể đạt vận tốc 300 km/giờ. Các ôtô và xe đạp điện cũng đang được sử dụng rộng rãi. Hiện nay, người ta đang nghiên cứu chế tạo các pin nhiên liệu chạy bằng khí metal hoặc khí hyđrô để làm nguồn điện. + Đổi phương tiện chuyên chở. Ví dụ: Đi xe đạp hoặc dùng phương tiện giao thông công cộng thì tiêu tốn ít năng lượng hơn là đi một mình bằng xe ôtô. Chở bằng xe vận tải tốn năng lượng gấp bảy, tám lần so với chở bằng tàu hoả hay tàu thủy, tàu biển. Song vấn đề khó là ở chỗ khi đổi phương tiện chuyên chở thì cần thay đổi quan niệm văn hoá và hạ tầng cơ sở của một quốc gia. 2.5.2.2. Ngành công nghiệp Đối với các ngành công nghiệp việc sử dụng năng lượng tiêt kiệm, hiệu quả có thể thực thi các giải pháp sau: - Gia tăng hiệu suất sử dụng năng lượng với ba phương pháp sau: thứ nhất, hợp lý hoá sản xuất, sản xuất đúng mức, đúng lúc. Sản xuất đúng mức, đúng lúc là tập hợp tất cả những phương pháp quản lí sản xuất nhằm tiết kiệm cho sản xuất. Để tiết kiệm năng lượng, người ta tìm cách sản xuất một sản phẩm một cách liên tục và ở cùng một địa điểm từ nguyên liệu đầu vào cho đến sản phẩm cuối cùng sao cho giảm thiểu việc vận chuyển. Sản xuất đúng lúc là một yêu cầu quan trọng của ngành điện vì điện là một sản phẩm không thể lưu trữ được. Ắc qui chỉ dự trữ một phần không đáng kể và dùng cho các trường hợp đặc biệt. Thư hai, phương pháp sản xuất đúng mức đòi hỏi phải bảo dưỡng công cụ sản xuất cẩn thận. Một thiết bị sản xuất được bảo dưỡng tốt sẽ tiêu thụ ít năng lượng hơn. Thứ ba, ngành sản xuất điện áp dụng phương pháp sản xuất đồng phát sinh và chu trình kết hợp để gia tăng hiệu suất sử dụng. Đồng phát sinh là phương pháp sản xuất vừa điện năng vừa nhiệt năng trong cùng một tổ máy nhiệt điện. 23 - Chuyển sang sử dụng những dạng năng lượng khác: khi chuyển sang các dạng năng lượng khác thì thường phải thay đổi quy trình sản xuất. Thí dụ trong ngành sản xuất điện năng hiện nay đã có nhiều lựa chọn các nguồn năng lượng tái sinh. - Đổi qui trình sản xuất, hợp lí hoá qui trình sản xuất: đổi qui trình và công nghệ sản xuất một sản phẩm sao cho hàm lượng năng lượng tích luỹ từ nguyên liệu ban đầu qui ra giá thành của sản phẩm là thấp nhất có thể. - Thu hồi nhiệt thải để tái sử dụng: theo ý tưởng này, người ta sẽ tìm cách thu hồi lượng nhiệt thải ra trong quá trình sản xuất từ đó tái sử dụng lượng năng lượng này cho các mục đích khác nhau. Ví dụ: nhiệt và nước nóng từ các nhà máy nhiệt điện có thể thu hồi để sưởi ấm nhà ở ở xứ lạnh; Trong khuôn khổ của dự án “Nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng trong các doanh nghiệp nhỏ và vừa ở Việt Nam”, ECC đã tiến hành nghiên cứu khả thi cho 3 doanh nghiệp ở TP Hồ Chí Minh, phương án ECC đưa ra là dùng nhiệt của khói thải để gia nhiệt cho dầu FO đốt lò. 2.5.2.3. Lĩnh vực tiện nghi nhà ở Năng lượng dùng cho tiện nghi nhà ở có ba mục đích: nấu thức ăn;đun nước nóng sinh hoạt và điều hoà không khí; các thiết bị điện nội thất, chiếu sáng.Trong lĩnh vực này cần thực hiện các biện pháp sau để sử dụng NLTK&HQ. - Trong việc đun nấu thức ăn: Cần nghiên cứu nâng cao hiệu suất của các bếp lò trong các gia đình. Các bếp này thường dùng các nhiên liệu như củi, than, rơm, cỏ,…Các nhà sản xuất bếp dùng điện, dùng gas để đun nấu cũng đã cải tiến các dụng cụ này sao cho tiết kiệm năng lượng. Ví dụ các sản phẩm bếp từ, lò vi sóng, có hiệu suất sử dụng điện năng rất cao. - Đun nước nóng sinh hoạt và điều hoà không khí: Vấn đề kiến trúc nhà ở rất quan trọng cho việc giảm nhu cầu sử dụng năng lượng cho mục đích điều hoà không khí để phù hợp với khí hậu từng nơi. Ví dụ, ở những vùng ôn đới, kiến trúc các ngôi nhà không cần tiêu thụ năng lượng để điều hoà không khí, ánh sáng. - Thiết bị điện nội thất: hiện nay đã có hàng loạt các giải pháp được giới thiệu đến người tiêu dùng để nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng. Ví dụ: trong lĩnh vực chiếu sáng, cần lựa chọn các thiết bị phù hợp và tiết kiệm năng lượng bằng cách thay thế các bóng đèn compact cho các đèn sợi đốt (tốn năng lượng hơn, thời gian sử dụng ngắn hơn và hiệu suất phát sáng kém hơn, chỉ có 10% chuyển thành quay năng, còn 90% thành nhiệt). Mua máy điều hoà không khí có công suất phù hợp với kích thước phòng ở, phòng làm việc, ... Sử dụng thiết bị hợp lí, đúng qui trình: Thí dụ, việc lắp đặt hệ thống chiếu sáng hợp lí, phù hợp với từng nơi sinh hoạt trong nhà, khi không sử dụng nên tắt (có thể lắp đặt thiết bị tự động đóng tắt hệ thống chiếu sáng nếu hệ thống có qui mô lớn, chẳng hạn khu nhà tập thể, khách sạn,…). Để giảm việc phải dùng các 24 phương tiện như điều hoà, đèn chiếu sáng thì nên có rèm che nắng cho căn phòng, mở cửa sổ để sử dụng ánh sáng mặt trời nơi làm việc khi có điều kiện… Những biện pháp này người tiêu dùng có thể tìm hiểu ngay trong các tài liệu hướng dẫn sử dụng thiết bị, trên các phương tiện truyền thông. - Khuynh hướng tích hợp kiến trúc – năng lượng: trong mấy năm gần đây, khuynh hướng thiết kế kiến trúc nghiêng mạnh về phía sử dụng hiệu quả các nguồn năng lượng. Trong nhiều trường hợp, xu hướng mới này đạt đến trình độ tích hợp giữa kết cấu kiến trúc với khai thác năng lượng, dựa trên những thành tựu nhanh chóng của hai lĩnh vực riêng lẻ. Gió và Mặt trời là hai nguồn năng lượng tích hợp phổ biến nhất. Việc tích hợp năng lượng mặt trời vào kết cấu công trình cho thấy tốc độ phát triển nhanh nhất, do nguồn năng lượng này quanh năm có sẵn ở khắp nơi, và do giá thành cấu trúc quang điện đang hạ xuống thấp, cả với loại đơn tinh thể Silicon và loại màng mỏng phủ trên mặt kính. Ngày nay các nhà xây dựng dễ dàng đặt mua các tấm Sun Slate lợp mái để thu điện năng sử dụng cho cả ngôi nhà, gắn các viên gạch Solarbrick đủ màu lên tường, lên đường hay nơi mặt sân để tự chiếu sáng và làm đẹp mặt ngoài công trình, hay phủ lên các hành lang những lớp sơn nghệ thuật OLED để trang trí và thắp sáng lối đi bên trong [7]. III. GIÁO DỤC SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ QUA DẠY HỌC CÁC MÔN HỌC Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC CƠ SỞ, TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 3.1. Vai trò của giáo dục sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong nhà trường trung học cơ sở và trung học phổ thông Để thực hành quốc sách tiết kiệm nói chung, chính sách sử dụng NLTK&HQ nói riêng thì nhà trường phổ thông có một vai trò rất quan trọng. Vai trò đó thể hiện ở các mặt sau: - Về cơ sở lí luận: + Nhà trường đào tạo, giáo dục, hình thành nhân cách thế hệ trẻ để họ trở thành công dân xây dựng và bảo vệ tổ quốc. Giáo dục ở nhà trường được thực hiện thông qua hoạt động dạy học. Các hoạt động dạy học được dựa trên các chương trình giáo dục được xây dựng khoa học và chặt chẽ, bao gồm các thành tố: Mục tiêu, nội dung, phương pháp và hình thức tổ chức giáo dục, đánh giá kết quả giáo dục. Trong đó nội dung dạy học phải phản ánh được những vấn đề đang được cả loài người quan tâm, trong đó có vấn đề sử dụng NLTK&HQ. 25 + Giáo dục nhà trường thông qua các hoạt động phong phú đa dạng và hỗ trợ lẫn nhau như: vui chơi, lao động, hoạt động xã hội thông qua sinh hoạt tập thể, tự tu dưỡng. Vì vậy, giáo dục phổ thông hoàn toàn có khả năng, điều kiện thực hiện các yêu cầu về sử dụng NLTK&HQ, thực hiện việc giáo dục sử dụng NLTK&HQ. + Nhà trường đóng vai trò quan trọng đối với giáo dục sử dụng NLTK&HQ vì ngoài đối tượng HS và thông qua HS có thể tác động một cách rộng rãi lên các thành viên khác của xã hội, trước hết là các thành viên trong gia đình HS. Vì vậy, thực hiện giáo dục sử dụng NLTK&HQ trong nhà trường là một trong các biện pháp hữu hiệu nhất, kinh tế nhất và có tính bền vững nhất. - Về cơ sở thực tiễn: + Số lượng HS, GV các cấp, bậc học của Việt Nam hiện nay chiếm gần 1/3 dân số cả nước (hơn 22 triệu người), trong đó HS, GV các cấp THCS, THPT là gần 10 triệu người. Đó là một lực lượng hùng hậu, là đối tượng quan trọng thực hiện sử dụng NLTK&HQ. Đồng thời đây cũng là lực lượng quan trọng thực hiện tuyên truyền, giáo dục, vận động các đối tượng khác trong xã hội thực hiện mục tiêu sử dụng NLTK&HQ. + Việc đổi mới giáo dục Việt Nam hiện nay là cơ sở cho việc đưa các nội dung giáo dục NLTK&HQ vào hệ thống giáo dục quốc dân. Vì một trong các yêu cầu đối với giáo dục là nội dung và phương pháp giáo dục phải đáp ứng các yêu cầu của xã hội. 3.2. Các cơ sở pháp lý của việc triển khai giáo dục sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả vào hệ thống giáo dục quốc dân + Nghị định số 102/2003/NĐ-CP của Chính phủ về “sử dụng NLTK&HQ”. Điều 18 về chương trình mục tiêu quốc gia về sử dụng NLTK&HQ nêu yêu cầu giáo dục, đào tạo, phổ biến thông tin, tuyên truyền cộng đồng trong lĩnh vực phát triển, thúc đẩy sử dụng NLTK&HQ, bảo vệ môi trường. + Pháp lệnh số 02/1998/PL-UBTVQH10 về thực hành tiết kiệm, chống lãnh phí: quy định các tổ chức, cá nhân quản lý, sử dụng… tài nguyên thiên nhiên,… phải thực hành tiết kiệm, chống lãng phí. + Luật Điện lực (2005) quy định về tiết kiệm trong phát điện, truyền tải và phân phối điện,… nhằm tiết kiệm, nâng cao hiệu quả sử dụng các nguồn năng lượng, bảo vệ môi trường sinh thái. Điều 6 của Luật yêu cầu tuyên truyền, phổ biến, giáo dục pháp luật về điện lực và trường học tổ chức phổ biến, giáo dục và hướng dẫn sử dụng an toàn, tiết kiệm, hiệu quả và chấp hành nghiêm chỉnh các quy định pháp lệnh về điện lực. + Chương trình mục tiêu quốc gia về “sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả” theo Quyết định số 79/2006/QĐ-TTg-CP của Thủ tướng Chính phủ. Đề án thứ ba của Chương trình là: Đưa các nội dung về giáo dục sử dụng NLTK&HQ vào hệ thống giáo dục quốc dân, trong đó 26 qui định rõ: Xây dựng nội dung, giáo trình, phương pháp giảng dạy lồng ghép các kiến thức về sử dụng NLTK&HQ vào các môn học, phù hợp với từng cấp học, từ tiểu học đến THPT; + Đề án “Đưa các nội dung giáo dục sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả vào hệ thống giáo dục quốc dân giai đoạn 2006 - 2010” của Bộ Giáo dục và Đào tạo với mục tiêu: “Đưa các nội dung giáo dục sử dụng NLTK&HQ vào các chương trình giáo dục của các cấp học, các trình độ đào tạo của hệ thống giáo dục quốc dân nhằm trang bị cho HS, sinh viên những hiểu biết về vấn đề năng lượng, tình hình sử dụng năng lượng và các biện pháp sử dụng NLTK&HQ, nhằm phát triển bền vững đất nước”. 3.3. Các mục tiêu của giáo dục sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong dạy học các môn học ở cấp trung học cơ sở và trung học phổ thông Mục tiêu về giáo dục sử dụng NLTK&HQ đối với các môn học ở cấp THCS và THPT được xác định căn cứ vào đặc điểm phát triển tâm sinh lý của HS và đặc điểm các môn học ở cấp học này. Ở cấp học THCS và THPT, HS là những thanh, thiếu niên đang trưởng thành, tính cách phát triển mạnh mẽ, ưa hoạt động, ý thức và tư duy đã phát triển tương đối cao, có khả năng tham gia tích cực vào các hoạt động xã hội, có khả năng sáng tạo. Ở cấp học này, các môn học đã có nội dung khoa học tương đối sâu sắc, hệ thống và hiện đại. Mặt khác, nhiều HS ngoài con đường tiếp tục học lên, còn cần phải được chuẩn bị học tập ở các trường chuyên nghiệp hoặc tham gia lao động sản xuất. Vì thế, có thể nêu một số nét mục tiêu chung về giáo dục sử dụng NLTK&HQ đối với các môn học ở cấp học này như sau: 3.3.1.Về kiến thức Người học có hiểu biết về: - Khái niệm về năng lượng; - Các loại năng lượng; - Sự chuyển hoá các dạng