Một số ngôn ngữ trên trang này có thể được dịch bởi máy và có thể chứa lỗi. Giúp tôi cải thiện nó Đọc bản gốc tiếng Anh
NASA's Mod-1 turbine gió đứng trên một ngọn đồi ở Boone, Bắc Carolina, năm 1979.
Sáng kiến Xanh

So sánh các nguồn năng lượng

Mỗi kilowatt giờ có một lịch sử ẩn giấu: một mỏ, một nhà máy, một ống khói hay một lưỡi dao.

NASA Glenn Research Center

Năm 1979 NASA bật Mod-1, một tua bin gió hai cánh với rotor rộng 61 mét, trên một ngọn núi ở Bắc Carolina. Nó là một trong những tua bin lớn nhất của ngày và một trong những nỗ lực đầu tiên để làm cho năng lượng gió trở thành một phần nghiêm túc của mạng lưới. Bốn thập kỷ sau đó, gió và năng lượng mặt trời là nguồn điện phát triển nhanh nhất trên hành tinh. Để hiểu tại sao, và những gì họ vẫn không thể làm, nó giúp so sánh mọi nguồn trên cùng một điều kiện.

Toàn bộ cuộc đời, không chỉ là ống khói

Các phát thải của một nhà máy điện không dừng lại ở ống khói. Thép và bê tông phải được sản xuất, nhiên liệu khai thác và vận chuyển, và cuối cùng mọi thứ đều bị tháo dỡ. Đánh giá vòng đời cộng tất cả những điều này lên trên mỗi kilowatt-giờ. Kiểm tra của IPCC về hàng trăm nghiên cứu như vậy cho thấy một thứ hạng rõ ràng: than thải ra khoảng 820 gam CO2 tương đương trên một kilowatt-giờ, khí khoảng 490, trong khi gió, hạt nhân và thủy điện là khoảng 10 đến 25, và mặt trời khoảng 40 đến 50.

An toàn cũng có câu chuyện tương tự. Đếm số người chết do tai nạn và ô nhiễm không khí trên mỗi đơn vị điện, than đá và dầu là nguồn nguy hiểm nhất, bởi vì đốt chúng lấp đầy không khí với các hạt. Gió, hạt nhân và năng lượng mặt trời an toàn hơn hàng trăm lần.

820 gCO2-equivalent per kWh from coal, lifecycle median (bằng tiếng Anh).IPCC AR5)
11 gCO2-equivalent per kWh from onshore wind (bằng tiếng Anh).IPCC AR5)
24.6Tỷ lệ tử vong trên mỗi TWh than, so với 0.04 của gió (Thế giới của chúng ta trong dữ liệu)

Mỗi nguồn tài nguyên có những gì tốt

  • Than và khí đốt có thể được bật khi cần thiết, nhưng mang theo lượng khí thải và ô nhiễm cao nhất. Khí tự nhiên thải ra khoảng một nửa lượng CO2 so với than khi đốt, mặc dù rò rỉ mêtan thu hẹp khoảng cách.
  • Hạt nhân chạy ổn định với lượng khí thải rất thấp và một dấu chân đất nhỏ; nó đắt tiền và chậm để xây dựng, và chất thải phải được quản lý trong một thời gian rất dài.
  • Năng lượng thủy điện là linh hoạt và ít carbon, nhưng đập làm ngập thung lũng và thay đổi sông.
  • Gió là một trong những nguồn điện mới rẻ nhất; nó thay đổi theo thời tiết và cần không gian, lưới điện và ngày càng nhiều, lưu trữ.
  • Mặt trời rẻ, có thể lắp đặt trên mái nhà từ ngôi làng đến tòa nhà chọc trời; nó không sản xuất gì vào ban đêm và ít hơn trong mùa đông.
Hai chiếc máy khoan bánh xe khổng lồ trong một mỏ cát mở rộng, với những cánh đồng xanh và hàng dãy turbine gió trên đường chân trời.
Máy khoan bánh xe trong mỏ than đá Garzweiler ở miền tây Đức, 2019, với turbine gió trên đường chân trời. Với than, lịch sử ẩn dấu của một kilowatt-giờ bắt đầu từ một mỏ như thế này. Photo: Arne Müseler, CC BY-SA 3.0 DE

Không có nguồn hoàn hảo. Chỉ có những hỗn hợp tốt và tệ, và sự kết hợp là do chúng ta lựa chọn.

Mảnh ghép thiếu: sự linh hoạt

Thách thức của một hệ thống điện sạch không phải là tạo ra đủ năng lượng trung bình, nhưng phù hợp với cung và cầu mỗi giây. Pin, thủy điện bơm, mạng lưới mạnh hơn chia sẻ năng lượng giữa các khu vực, nhu cầu theo gió và mặt trời, và nguồn carbon thấp chắc chắn đều lấp đầy khoảng cách đó. Đây cũng là lý do tại sao chúng tôi nghiên cứu các mô-đun tạo ra có thể ngồi ở nơi được sử dụng năng lượng, chẳng hạn như Fan Wall.

Giải pháp được chứng minh: lưới đã thay đổi

Điện sạch không chỉ là dự đoán. Một số quốc gia đã xây dựng lại hầu hết nguồn cung cấp điện của họ trong một thế hệ, mỗi nước với các nguồn tài nguyên mà nó có: gió, nước, nhiệt độ Trái Đất hoặc mặt trời. Tất cả các con số dưới đây là tỷ lệ sản xuất điện của mỗi quốc gia, từ Ember và Viện Năng lượng được biên soạn bởi Our World in Data, trừ khi có nguồn khác.

  • Đan Mạch: gió như xương sống. Nhiên liệu hóa thạch tạo ra 84% điện của Đan Mạch vào năm 2000 và 11% vào năm 2024. Chỉ riêng turbine gió đã tạo ra 58%, năng lượng sinh học khoảng một phần năm, và năng lượng mặt trời đã tăng từ gần như không có gì đến 11% kể từ năm 2012.
  • Uruguay: a transition in less than a decade (bằng tiếng Anh). Uruguay từng dựa vào các đập và đốt dầu và khí trong những năm khô; vào năm 2008, nhiên liệu hóa thạch tạo ra 39% điện của nước này. Gió tăng từ khoảng 1% vào năm 2013 lên 32% vào năm 2018. Ngay cả trong năm 2023, một năm sản lượng thủy điện rất thấp, nhiên liệu hóa thạch làm dưới 8%, và vào năm 2024 khoảng 1%.
  • Kenya: nhiệt từ thung lũng Rift. Năng lượng địa nhiệt, từ các giếng hơi nước ở Thung lũng Rift, chiếm 10% điện của Kenya vào năm 2000 và 45% vào năm 2024, nhiều hơn bất kỳ nguồn nào khác. Với thủy điện, gió và năng lượng mặt trời, hơn chín phần mười điện của Kenya hiện nay là tái tạo, tăng từ 40% trong 2000.
  • Scotland: nhiều hơn nó cần. Scotland đã tạo ra kỷ lục 38,4 TWh điện tái tạo vào năm 2024, trong đó có 30,1 TWh từ gió, và xuất khẩu 19,7 TWh nhiều điện hơn cho phần còn lại của Vương quốc Anh so với nhập khẩu (Chính phủ Scotland, 2025).
  • The United Kingdom: the end of coal (bằng tiếng Anh). Năm 2000, ba phần tư điện của Anh đến từ nhiên liệu hóa thạch; năm 2024 khoảng một phần ba làm được, và gió tạo ra 29%. Vào mùa thu năm 2024, nhà máy điện than cuối cùng Ratcliffe-on-Soar đã đóng cửa sau 50 năm, khiến Anh là nền kinh tế lớn đầu tiên ngừng đốt than để sản xuất điện (UK Government, 2024).
  • Brazil: nước, sau đó gió và mặt trời. Thủy điện đã cung cấp hầu hết điện của Brazil trong nhiều thập kỷ. Từ năm 2010, đất nước đã nhanh chóng bổ sung gió và năng lượng mặt trời: cùng nhau chúng tạo ra 24% điện của nó vào năm 2024, tăng từ dưới nửa phần trăm trong năm 2010.
  • Costa Rica: hầu hết đều tái tạo. Thủy điện, địa nhiệt và gió đã cung cấp hơn 98% điện của Costa Rica trong mỗi năm kể từ năm 2015.
  • Bangladesh: ánh sáng không có lưới điện. Nhiều làng ở Bangladesh đã xa bất kỳ đường dây điện nào. From January 2003 the Bangladeshi finance company IDCOL, first backed by the World Bank, financed small solar home systems for off-grid rural households. By January 2019 about 4.1 million had been installed, bringing solar electricity to about 18 million people, 12 percent of the population, who had lit their homes with kerosene lamps (IDCOL).
Hơi trắng dâng lên từ một nhà máy điện địa nhiệt thấp trên sườn đồi khô dưới bầu trời mây.
Nhà máy điện địa nhiệt Olkaria III gần Naivasha, ở Thung lũng Rift của Kenya. Hơi nước từ các giếng như thế này hiện nay tạo ra nhiều điện năng hơn bất kỳ nguồn nào khác. Photo: Bbossoxx, CC BY-SA 4.0

Tại sao nó lại rẻ: đường cong học hỏi

Lý do khiến những chuyển đổi này tăng tốc là giá cả. Một mô-đun năng lượng mặt trời có giá khoảng 132 đô la một watt vào năm 1975 và 27 cent vào năm 2024, theo tiền hiện nay: rẻ hơn 99,8% (Our World in Data). Các nhà kinh tế gọi mô hình này là đường cong học tập: Mỗi khi tổng công suất lắp đặt trên thế giới tăng gấp đôi, giá của một mô-đun đã giảm khoảng một phần năm đến một phần tư, khi các nhà máy phát triển, thiết kế được cải thiện và chuỗi cung ứng trưởng thành. Các khẩu pháo cũng đi theo con đường tương tự. Pin ion liti có giá khoảng 9.200 đô la một kilowatt-giờ vào năm 1991 và 78 đô la vào năm 2024, ít hơn hơn 99% (Ritchie, Thế giới của chúng ta trong dữ liệu), và giá trung bình của một bộ pin giảm 20% chỉ trong năm 2024, xuống còn 115 đô la cho mỗi kilowatt-giờ (BloombergNEF, 2024).

Năng lượng rẻ nhất của tương lai là năng lượng chúng ta xây dựng. Mỗi tấm được lắp đặt sẽ làm cho tấm kế tiếp rẻ hơn.

Beat the benchmark: call for ideas (bằng tiếng Anh).

So sánh trên có một bài học rõ ràng: bất kỳ cách mới nào để tạo ra hoặc tiết kiệm năng lượng phải cạnh tranh với các nguồn đã rẻ và sạch. Trên một tòa nhà, tiêu chuẩn là một tấm pin mặt trời trên mái nhà. Đó là một tấm bảng cao, và đó chính xác là lý do tại sao chúng tôi muốn nhiều người nghĩ về nó. Fan Wall của chúng tôi là một ý tưởng mà chúng tôi đang thử nghiệm công khai, bao gồm cả nơi nó thất bại. Chỉ là một ý tưởng thôi. Nhiệm vụ thực sự là tìm ra giải pháp cho các vấn đề còn lại: năng lượng vào ban đêm và mùa đông, nhiệt cho nhà ở và công nghiệp, mái nhà đông đúc, và lưới điện cần linh hoạt.

Một tầm nhìn từ trên không của một vùng ngoại ô có mái nhà màu đỏ và xám giữa các khu vườn và cây cối, nhiều mái nhà được bao phủ bởi các tấm pin mặt trời tối.
Mái nhà ngoại ô với tấm pin mặt trời ở Canberra, Úc. Trong một tòa nhà, đây là tiêu chuẩn mà mọi ý tưởng mới phải vượt qua. Photo: Benlisquare, CC BY-SA 4.0

Chúng tôi muốn nghe ý kiến của anh, và có hai cách để một ý tưởng đi từ đây.

  • Một bài phát biểu cần một mô hình hoạt động. Một số thành viên của Quỹ có thể có những người liên hệ có thể nghe được một bài phát biểu cho một ý tưởng mạnh mẽ. Để được đưa ra, một ý tưởng cần một mô hình thực tế hoạt động, thực sự sản xuất năng lượng, với công suất đo trên một thiết bị, không phải tuyên bố. Một mẫu cỡ chảo với một thước đo ghi lại nói nhiều hơn bất kỳ bản vẽ nào.
  • Ý tưởng giấy cũng được chào đón. Một ý tưởng được tranh luận tốt mà không có phần cứng vẫn có thể được công bố ở đây trên trang web nếu nó là vững chắc: vật lý kiểm tra, các con số trung thực và thử nghiệm rẻ nhất rõ ràng. Đó là cách mà những ý tưởng tốt tìm được người có thể xây dựng chúng.

Hãy thực tế về sự khác biệt: huy động vốn mà không có một mô hình hoạt động là rất khó khăn, và không có gì ở đây là một lời hứa về tài trợ, lợi nhuận hoặc giới thiệu. Chúng tôi có thể hứa là sẽ đọc số liệu nghiêm túc và công khai.

Mọi sự lựa chọn, được giải thích

Mỗi bài viết bao gồm vật lý, giới hạn cứng, các dự án thực tế với kết quả đo đạc, chi phí so với năng lượng mặt trời trên mái nhà, và những gì một nguyên mẫu hoạt động sẽ cần.

Đường đi đáng khám phá

Đây là những điểm khởi đầu với vật lý thực sự đằng sau chúng, mỗi cái có giới hạn mà một ý tưởng phải tôn trọng. Mỗi ý tưởng trên radar có bài viết chi tiết của riêng nó, liên kết bên dưới, được viết với sự trung thực giống như nghiên cứu Fan Wall của chúng tôi.

  • Bề mặt mặt trời làm hai công việc. Mặt tiền, rào cản tiếng ồn, mái nhà đỗ xe và các lớp phủ kênh mà tạo ra điện trong khi che nắng hoặc bảo vệ một thứ gì đó khác. Các tấm nhiệt PV lai thêm nhiệt: khoảng 100 đến 700 kWh nhiệt trên mỗi mét vuông một năm trên đỉnh của điện (IEA SHC Task 60, 2020). Giới hạn là ánh sáng mặt trời: khoảng 1 kW trên mỗi mét vuông tốt nhất. Xem: mái nhà năng lượng mặt trời cũng tạo ra nhiệt.
  • Nông trại và hồ chứa cũng thu hoạch ánh sáng mặt trời. Hệ thống điện năng nông nghiệp đã được mô hình hóa để có được 35 đến 73% nhiều hơn từ cùng một vùng đất hơn là các cây trồng và tấm riêng biệt (Dupraz et al., 2011). Năng lượng mặt trời nổi trên 30% các hồ chứa phù hợp có thể sản xuất khoảng 9.400 TWh một năm, khoảng một phần ba điện thế giới ngày nay, và cắt bốc hơi (Jin et al., 2023). Xem: nông điện và năng lượng mặt trời nổi.
  • Nhiệt, không chỉ điện. Nhiệt chiếm khoảng một nửa lượng năng lượng cuối cùng được sử dụng trên thế giới (IEA, Renewables 2019). Các pin nhiệt cát và đá lưu trữ năng lượng gió và mặt trời rẻ tiền trong nhiều tuần; một đơn vị 100 MWh bắt đầu sưởi ấm thị trấn Pornainen của Phần Lan vào năm 2025 (Polar Night Energy). Bơm nhiệt nguồn đất cung cấp khoảng bốn đơn vị nhiệt cho mỗi đơn vị điện (IEA, 2022). Nhiệt thải từ nhà máy, cống và trung tâm dữ liệu vẫn chủ yếu bị ném đi (Forman et al., 2016). Xem: cát và pin nhiệt, bơm nhiệt nguồn đất và nhiệt thải.
  • Nước đã di chuyển. Các dòng thủy triều có thể dự đoán được hàng thập kỷ trước; hệ thống MeyGen ở Scotland vượt qua 50 GWh vào năm 2023. Sóng, sông, kênh tưới tiêu và van giảm áp lực trong đường ống nước đều mang năng lượng, thường chỉ là kilowatt trên một địa điểm, đó là lý do tại sao thiết kế rẻ tiền, tiêu chuẩn quan trọng hơn những kỷ lục. Xem: suối thủy triều, năng lượng sóng và tháp nhỏ và trong ống.
  • Gió cao hơn. Năng lượng gió tăng theo lập phương tốc độ gió, và gió ở vài trăm mét trên cao sẽ mạnh hơn và ổn định hơn. Diều năng lượng là nỗ lực để đạt được chúng; Makani của Google đóng cửa vào năm 2020 sau mười ba năm, trong khi các công ty nhỏ hơn tiếp tục thử nghiệm. Một ý tưởng tốt ở đây phải giải thích độ tin cậy, không chỉ là sức mạnh. Xem: energy kites.
  • Sử dụng năng lượng đúng lúc. Thay đổi khi chúng ta sưởi ấm nước, sạc xe và làm mát các tòa nhà là “nhà máy điện” rẻ nhất của tất cả: Hoa Kỳ có khoảng 200 GW nhu cầu linh hoạt hiệu quả về chi phí vào năm 2030 (Hà Nội, 2019.). Ý tưởng trong phần mềm, thuế quan và thiết bị gia đình đơn giản cũng được tính là ý tưởng năng lượng. Xem: tiêu chuẩn linh hoạt.
Một tầm nhìn từ trên không của một bãi đỗ xe nhiều tầng có tầng trên cùng được bao phủ bởi các hàng dài tấm pin mặt trời trên mái thép, giữa những cây.
Mái che mặt trời trên tầng trên cùng của một bãi đỗ xe ở Natick, Massachusetts: cùng bề mặt làm bóng cho các chiếc xe và tạo ra điện. Photo: Stephen Coffrin, US Department of Energy (public domain)

Một ý tưởng mạnh mẽ bao gồm những gì

  1. Vấn đề nó giải quyết, và cho ai: một mái nhà thành phố, một trang trại, một nhà máy, một ngôi làng không có lưới điện.
  2. Kiểm tra vật lý. Bao nhiêu watt trên mỗi mét vuông, hay trên một tấn, hay trên một lít nước? Bao nhiêu kWh một năm? Một so sánh nhanh với tiêu chuẩn trên giúp mọi người tiết kiệm thời gian; Năng lượng bền vững mà không có không khí nóng của David MacKay là một hướng dẫn miễn phí để làm điều này một cách trung thực.
  3. Chi phí mỗi kWh, thậm chí là một khoảng cách thô sơ, và cái gì sẽ phải trở nên rẻ hơn để nó thắng.
  4. Điều gì phải là đúng, và thí nghiệm rẻ nhất có thể cho thấy nó không phải là như vậy.
  5. Ai có thể bị tổn thương, từ động vật hoang dã đến hàng xóm, và làm sao anh biết được.

Một ý tưởng tốt không cần phải đúng. Nó cần phải có thể kiểm tra được, và trung thực về những gì sẽ chứng minh nó sai.

Các tổ chức làm việc này

Những tổ chức phi lợi nhuận này giúp mang đến năng lượng sạch, có giá cả phải chăng cho mọi người và công bố những gì họ đạt được. Hãy nhìn vào công việc của họ và, nếu nó thuyết phục bạn, hãy xem xét việc tặng trực tiếp cho họ. Quỹ Local Solar System không có liên kết với bất kỳ ai trong số họ và không nhận được gì từ họ. Trước khi bạn tặng, đọc báo cáo và tài khoản của mỗi tổ chức và kiểm tra cách nó đo lường kết quả. Các con số dưới đây là của các tổ chức.

  • [SolarAid] (https://solar-aid.org/) (Tổ chức từ thiện đăng ký tại Anh 1115960) mang ánh sáng mặt trời đến các gia đình nông thôn ở châu Phi hạ Sahara mà nếu không sẽ sử dụng dầu diesel, nến hoặc đèn lồng, thông qua doanh nghiệp xã hội của riêng mình. Nó báo cáo 2,5 triệu đèn được phân phối và 13,3 triệu người đã đến.
  • Solar Sister (Hoa Kỳ phi lợi nhuận) tuyển dụng, đào tạo và hỗ trợ các doanh nhân phụ nữ ở những vùng hẻo lánh của châu Phi hạ Sahara để xây dựng các doanh nghiệp bán ánh sáng mặt trời và lò nướng sạch cho các hộ gia đình ngoài lưới điện.
  • Practical Action (Tổ chức từ thiện đăng ký tại Anh 247257) làm việc với các cộng đồng ở châu Phi, châu Á và Mỹ Latinh về công nghệ thực tế chống nghèo đói, bao gồm tiếp cận năng lượng sạch, ví dụ năng lượng tái tạo cho trại tị nạn.
  • [RMI])https://rmi.org/) (được thành lập năm 1982 với tên gọi Viện núi Rocky, phi lợi nhuận của Mỹ) là một tổ chức nghiên cứu độc lập làm việc với chính phủ, các công ty điện và doanh nghiệp ở hơn 50 quốc gia để chuyển hệ thống năng lượng sang năng lượng sạch, giá rẻ.
  • Ember (trung tâm tư vấn độc lập không lợi nhuận, thành lập năm 2020) công bố dữ liệu miễn phí và mở về điện của hầu hết các quốc gia, bao gồm nhiều dữ liệu trong biểu đồ trên, để bất kỳ ai cũng có thể kiểm tra tốc độ thay đổi mạng lưới.
Một cô gái trẻ trong một chiếc áo ngực nhìn xuống một cái đèn mặt trời nhỏ màu vàng hình hoa hướng dương sáng rực trong tay cô.
Tại Addis Ababa, Ethiopia, một cô gái học sinh cầm đèn năng lượng mặt trời đầu tiên của mình. Đối với các gia đình không có kết nối lưới điện, một đèn mặt trời nhỏ có thể thay thế dầu diesel và nến. Photo: USAID in Africa (public domain)

Bạn có thể giúp gì?

  • Đổi nguồn cung cấp đi. đến một chương trình thuế năng lượng tái tạo hoặc cộng đồng năng lượng khi có sẵn.
  • Dùng điện khi nó sạch. Chạy máy giặt và sạc xe khi gió và mặt trời là phong phú; nhiều lưới công bố cường độ cacbon thời gian thực.
  • Đặt tấm pin trên mái nhà. Nhà ở, trường học, siêu thị và bãi đỗ xe là các trang web năng lượng mặt trời sẵn sàng; hỏi hội đồng của bạn và người sử dụng lao động của bạn.
  • Tiết kiệm trước khi tạo ra. Điều hòa và các thiết bị hiệu quả cắt giảm hóa đơn và phát thải cùng một lúc.
  • Hỏi số điện thoại. Hãy hỏi nhà cung cấp điện của bạn và chính phủ về lượng khí thải trong suốt chu kỳ đời sống của năng lượng mà bạn mua.
  • Hỗ trợ những người làm việc. - Đúng vậy. tổ chức trên mang ánh sáng mặt trời và năng lượng sạch đến những gia đình không có, và công bố dữ liệu mở và nghiên cứu; kiểm tra báo cáo của họ và tặng trực tiếp nếu công việc của họ thuyết phục bạn.
  • Gửi cho chúng tôi một ý tưởng về năng lượng. Dùng giấy đề nghị đóng góp, chọn Sáng kiến Xanh, và mô tả ý tưởng của bạn với năm điểm trên. Nếu bạn có một mô hình hoạt động, hãy bao gồm kết quả đo đạc của nó và cách bạn đo đạc nó. Các kỹ sư, sinh viên và người tạo ra cũng được chào đón để xem xét ý tưởng của những người khác trên contribution board.

Nguồn và đọc thêm