Bài 15. Năng lượng tái tạo trang 39, 40, 41

15.1

Nhóm nguồn năng lượng nào sau đây được xem là bền vững và ít tác động tiêu cực đến môi trường?

A. Than đá, dầu mỏ và khí thiên nhiên.

B. Ánh sáng mặt trời, gió và sóng biển.

C. Than đá, nhiên liệu hạt nhân và nhiên liệu hydrogen.

D. Ánh sáng mặt trời, nhiên liệu hạt nhân và dầu mỏ.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về khoa học và xã hội

Lời giải chi tiết:

Những nguồn năng lượng này được coi là bền vững và ít tác động tiêu cực đến môi trường vì:

– Ánh sáng mặt trời: Năng lượng mặt trời là một nguồn năng lượng tái tạo, không cạn kiệt và không phát thải khí nhà kính khi được sử dụng để sản xuất điện.

– Gió: Năng lượng gió là một nguồn năng lượng tái tạo, cũng không tạo ra khí thải và có thể giảm sự phụ thuộc vào các nguồn năng lượng hóa thạch.

– Sóng biển: Năng lượng từ sóng biển là một nguồn năng lượng tái tạo khác, có thể cung cấp năng lượng bền vững với tác động môi trường tương đối thấp.

Đáp án: B

15.2

Nội dung nào sau đây không phải là ưu điểm của các nguồn năng lượng tái tạo?

A. Có trữ lượng vô tận trong tự nhiên.

B. Ít phát thải các chất khí gây ô nhiễm môi trường.

C. Ít tác động tiêu cực đến môi trường sống.

D. Không phụ thuộc vào điều kiện địa lí và thời tiết.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về nguồn năng lượng tái tạo

Lời giải chi tiết:

Các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời, gió, thủy điện... mặc dù có rất nhiều ưu điểm nhưng vẫn còn một số hạn chế. Trong đó, việc phụ thuộc vào điều kiện địa lí và thời tiết là một yếu tố đáng kể.

Đáp án: D

15.3

Ở một nhà máy thuỷ điện, một dạng năng lượng được dự trữ trong hồ chứa. Năng lượng này sau đó được chuyển hoá qua các giai đoạn thành năng lượng hữu ích, hay năng lượng phát ra bởi nhà máy.

Hãy chọn hàng nêu đúng tên của dạng năng lượng dự trữ và năng lượng phát ở nhà máy trên.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về năng lượng

Lời giải chi tiết:

Trong nhà máy thủy điện, thế năng hấp dẫn của nước trong hồ chứa được chuyển hóa thành điện năng thông qua các giai đoạn chuyển đổi năng lượng.

Tóm tắt quá trình:

Thế năng (nước trong hồ) → Động năng (dòng nước chảy) → Cơ năng (tua bin quay) → Điện năng (máy phát điện)

Đáp án: C

15.4

Hình dưới đây là sơ đồ nguyên tắc làm việc của một hệ thống điện mặt trời áp mái cấp điện cho một hộ gia đình.

a) Mô tả nguyên tắc hoạt động của hệ thống.

b) Vì sao hệ thống này cần phải có thiết bị lưu trữ điện năng?

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về năng lượng mặt trời

Lời giải chi tiết:

a) Vào ban ngày, các tấm pin mặt trời hấp thụ năng lượng ánh sáng mặt trời và biến đổi thành điện năng. Dòng điện sinh ra được mạch điều khiển công suất điều chỉnh lưu lượng cấp cho các thiết bị điện trong nhà và đồng thời nạp cho thiết bị lưu trữ điện năng. Khi cường độ ánh sáng mặt trời giảm hoặc vào tinh ban đêm, thiết bị lưu trữ điện năng sẽ cấp điện cho các thiết bị điện trong nhà.

b) Các tấm pin mặt trời chỉ phát điện vào ban ngày và khi thời tiết thuận lợi, vì vậy điện năng cần được lưu trữ để cấp điện ổn định vào ban đêm hoặc khi công suất phát giảm.

15.5

Kể tên một nhà máy điện gió mà em biết. Theo em, đâu là ưu điểm lớn nhất và nhược điểm lớn nhất của việc sản xuất điện từ sức gió?

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về năng lượng gió

Lời giải chi tiết:

Câu trả lời tuỳ thuộc ý kiến của HS.

Một số nhà máy điện gió HS có thể kể tên: Quảng Trị 1, Bình Thuận, Bạc Liêu, Krông Búk, Ea H'Leo, ...

Ưu điểm lớn nhất của điện gió: Năng lượng gió là nguồn năng lượng tái tạo có trữ lượng vô tận.

Nhược điểm lớn nhất của điện gió: Công suất phát không ổn định, phụ thuộc điều kiện thời tiết.

15.6

Hình dưới đây là sơ đồ nguyên tắc hoạt động của một máy biến đổi năng lượng sóng thành điện năng có tên gọi là Wave Dragon và ảnh chụp cận cảnh một nguyên mẫu Wave Dragon đang hoạt động trên thực tế.

a) Nêu sự chuyển hoá năng lượng trong thiết bị này.

b) Hãy chỉ ra những ưu điểm và nhược điểm của việc phát điện từ sóng biển.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về năng lượng sóng

Lời giải chi tiết:

a) Wave Dragon biến đổi cơ năng thành điện năng.

b) Ưu điểm của việc phát điện từ sóng biển:

– Trữ lượng rất lớn và vô tận.

– Khai thác được cả ngày lẫn đêm.

– Không phát khí thải nhà kính.

Nhược điểm của việc phát điện từ sóng biển:

– Không ổn định, còn phụ thuộc điều kiện thời tiết.

– Công nghệ khá mới, chi phí đầu tư cao.

– Chi phí truyền dẫn điện cao.

– Gây ảnh hưởng đến đời sống sinh vật biển.

15.7

Bảng bên dưới cung cấp thông tin về ba loại bóng đèn khi chúng cung cấp độ sáng tương đương nhau.

a) Loại đèn nào tiết kiệm năng lượng nhất?

b) Tính năng lượng điện tiêu thụ bởi mỗi đèn trong một tháng (30 ngày) theo đơn vị kWh. Giả sử mỗi ngày, đèn được sử dụng trong 5 giờ.

c) Em chọn loại đèn nào trong ba loại trên để thắp sáng trong nhà?

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về khoa học và xã hội

Lời giải chi tiết:

a) Đèn LED búp có công suất nhỏ nhất nên tiêu thụ năng lượng ít nhất và tiết kiệm nhất (với cùng thời gian sử dụng).

b) Năng lượng điện tiêu thụ với thời gian $t=30.5=150\left(h\right)$

– Đèn LED: $W_1=P_{1}t=0,006.150=0,9\left(kWh\right).$

– Đèn sợi đốt: $W_2=P_{2}t=0,06.150=9\left(kWh\right).$

– Đèn huỳnh quang compact: $W_3=P_{3}t=0,015.150=2,25\left(kWh\right).$

c) Đèn LED búp là lựa chọn tối ưu nhất để thắp sáng trong nhà vì nó tiết kiệm năng lượng, có tuổi thọ cao và thân thiện với môi trường.

15.8

Hình dưới đây là sơ đồ chuyển hoá năng lượng của một bóng đèn dây tóc (hình a) và một bóng đèn LED (hình b).

a) Tính hiệu suất mỗi bóng đèn.

b) Vì sao ngày nay bóng đèn LED được khuyến khích sử dụng trong thắp sáng, còn bóng đèn dây tóc ít được sử dụng?

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về khoa học và xã hội

Lời giải chi tiết:

a) Hiệu suất của bóng đèn được tính bằng tỉ số phần trăm giữa năng lượng có ích (quang năng) và năng lượng toàn phần (điện năng) cấp cho bóng đèn.

Bóng đèn dây tóc: $H=\frac{6}{100}.100\%=6\%$

Bóng đèn LED: $H^{\prime }=\frac{83}{100}.100\%=83\%$

b) Bóng đèn LED có hiệu suất lớn, tức là chuyển hoá năng lượng hiệu quả hơn, nên nó được khuyến khích sử dụng trong chiếu sáng.

Bóng đèn dây tóc có hiệu suất rất thấp (lãng phí năng lượng) nên ít được sử dụng.

15.9

Đọc văn bản sau và trả lời các câu hỏi bên dưới:

Xu hướng chuyển dịch năng lượng trên thế giới

Quá trình chuyển dịch năng lượng toàn cầu đang có xu hướng tăng tốc nhanh trong những thập niên vừa qua. Khả năng cung cấp điện toàn bộ từ các nguồn năng lượng tái tạo và các dạng lưu trữ năng lượng hay sử dụng các phương tiện giao thông sử dụng điện và pin nhiên liệu đang trở thành hiện thực tại nhiều quốc gia trên thế giới. Quá trình chuyển dịch năng lượng toàn cầu sẽ giúp giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu, tạo ra một thế giới phát triển bền vững hơn, công bằng hơn cho tất cả mọi người và sẽ có nhiều cơ hội hơn cho các thế hệ tương lai với không khí trong lành hơn, nước sạch hơn, sức khoẻ của con người và điều kiện môi trường được nâng cao.

Trên quy mô toàn cầu, tổng công suất điện gió lắp đặt vào năm 2018 là 51 GW và đối với điện mặt trời là 109 GW; theo dự báo tổng công suất điện gió toàn cầu năm 2050 sẽ nâng lên 590 GW và 400 GW với điện mặt trời.

Thực tế cho thấy, từ năm 2010, tổng công suất lắp đặt của các nguồn điện năng lượng tái tạo đã cao hơn so với các nguồn điện truyền thống sử dụng nhiên liệu hoá thạch. Điện năng cung cấp từ các nguồn năng lượng tái tạo (bao gồm cả thuỷ điện lớn) đã chiếm đến 25% tổng điện năng cung cấp trên toàn thế giới. Bên cạnh đó, sản lượng xe điện mới trên thị trường thế giới đã đạt trên 2 triệu xe vào năm 2018, gấp 4 lần so với năm 2015, đưa tổng số xe điện lưu thông lên trên mức 5,6 triệu xe. Theo IEA, tính đến cuối năm 2021, có khoảng 16,5 triệu xe điện trên thế giới, gấp 3 lần so với năm 2018.

(Theo Chuyển dịch năng lượng Việt Nam – Cơ hội và thách thức, NXB ĐHQG Hà Nội, 2023)

a) Sự chuyển dịch năng lượng trên thế giới ngày nay diễn ra theo chiều hướng nào?

b) Xu hướng chuyển dịch năng lượng biểu hiện cụ thể như thế nào trong lĩnh vực sản xuất điện và giao thông vận tải?

c) Xu hướng chuyển dịch năng lượng trên thế giới ngày nay đem lại những lợi ích gì?

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về khoa học và xã hội

Lời giải chi tiết:

a) Xu hướng chuyển dịch năng lượng trên thế giới ngày nay là giảm lệ thuộc vào năng lượng hoá thạch, thay thế dần bằng các nguồn năng lượng tái tạo, sử dụng công nghệ mới lưu trữ năng lượng và pin nhiên liệu.

b) Trong lĩnh vực sản xuất điện, điện mặt trời và điện gió đã và đang phát triển nhanh. Tỉ trọng điện sản xuất từ các nguồn năng lượng tái tạo ngày càng tăng. Trong lĩnh vực giao thông vận tải, xe điện đang có bước phát triển vượt bậc.

c) Xu hướng chuyển dịch năng lượng trên thế giới giúp giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu, tạo ra một thế giới phát triển bền vững hơn, và sẽ có nhiều cơ hội hơn cho các thế hệ tương lai với không khí trong lành hơn, nước sạch hơn, sức khoẻ của con người và điều kiện môi trường được nâng cao.

15.10

Viết một bài luận ngắn (không quá một trang giấy) hoặc thiết kế một poster trình bày những điểm nổi bật của một nguồn năng lượng tái tạo mà em yêu thích.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về khoa học và xã hội

Lời giải chi tiết:

Năng lượng mặt trời - tương lai sáng cho hành tinh xanh:

Năng lượng mặt trời, với nguồn cung cấp dồi dào và miễn phí, đang ngày càng khẳng định vị thế là một trong những nguồn năng lượng sạch và bền vững nhất.

Cách thức hoạt động: Ánh sáng mặt trời được chuyển hóa thành điện năng thông qua các tấm pin mặt trời. Khi ánh sáng chiếu vào pin, các electron trong vật liệu bán dẫn của pin sẽ di chuyển tạo thành dòng điện. Dòng điện này sau đó được chuyển đổi thành điện năng xoay chiều để sử dụng trong sinh hoạt và sản xuất.

Ưu điểm nổi bật:

– Sạch và bền vững: Năng lượng mặt trời không gây ra khí thải nhà kính hay các chất ô nhiễm khác, góp phần bảo vệ môi trường và giảm thiểu biến đổi khí hậu.

– Dồi dào và miễn phí: Ánh sáng mặt trời là nguồn năng lượng vô tận, có mặt ở hầu hết mọi nơi trên Trái Đất.

– Linh hoạt: Các hệ thống năng lượng mặt trời có thể được lắp đặt ở nhiều quy mô khác nhau, từ các hộ gia đình đến các nhà máy điện lớn.

– Tuổi thọ cao: Các tấm pin mặt trời có tuổi thọ trung bình từ 25-30 năm.

Ứng dụng:

Năng lượng mặt trời được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực:

– Cung cấp điện cho gia đình và các tòa nhà: Các hệ thống điện mặt trời mái nhà giúp giảm thiểu chi phí tiền điện và giảm thiểu sự phụ thuộc vào lưới điện quốc gia.

– Sản xuất điện quy mô lớn: Các nhà máy điện mặt trời đóng góp vào việc cung cấp điện cho các thành phố và khu công nghiệp.

– Sưởi ấm và làm mát: Năng lượng mặt trời có thể được sử dụng để sưởi ấm nước, không khí và các tòa nhà.

– Vận tải: Các phương tiện giao thông chạy bằng năng lượng mặt trời như ô tô điện, xe buýt điện đang ngày càng phổ biến.

So sánh với các nguồn năng lượng khác: So với các nguồn năng lượng hóa thạch, năng lượng mặt trời có nhiều ưu điểm vượt trội như không gây ô nhiễm môi trường, không phụ thuộc vào nguồn cung cấp nhiên liệu và có thể giảm thiểu chi phí năng lượng lâu dài.

Kết luận: Năng lượng mặt trời là một giải pháp bền vững cho các vấn đề năng lượng toàn cầu. Với những ưu điểm vượt trội, năng lượng mặt trời đang ngày càng được nhiều quốc gia và các tổ chức quốc tế quan tâm đầu tư. Việc phát triển và ứng dụng rộng rãi năng lượng mặt trời không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn góp phần đảm bảo an ninh năng lượng cho tương lai.