Bài học

Sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả

Mục tiêu bài học

Sau bài học này, em đề xuất và giải thích được các biện pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả trong gia đình và sản xuất, tính được điện năng và số tiền tiết kiệm khi áp dụng một biện pháp cụ thể, và liên hệ được việc tiết kiệm năng lượng với mục tiêu phát triển bền vững của Việt Nam.

Kiến thức nền cần nhớ

Bài này dùng lại trực tiếp công thức điện năng $A = P.t$ đã học ở Course 7 và xuyên suốt khoá này, cùng khái niệm hiệu suất chuyển hoá năng lượng vừa ôn ở Chương 4: mỗi thiết bị điện đều có một phần năng lượng chuyển thành dạng mong muốn (ánh sáng, chuyển động...) và một phần hao phí, thường là nhiệt năng không mong muốn.

Khởi động

Hai gia đình dùng cùng loại tivi, cùng thời gian xem mỗi ngày, nhưng hoá đơn tiền điện cuối tháng lại chênh lệch đáng kể. Tivi giống nhau, thời gian dùng giống nhau — vậy điều gì đã tạo ra sự khác biệt đó?

Kiến thức trọng tâm

Vì sao đèn LED tiết kiệm hơn đèn sợi đốt dù cho cùng độ sáng? Đây chính là ứng dụng của khái niệm hiệu suất chuyển hoá năng lượng: đèn sợi đốt biến phần lớn điện năng thành nhiệt năng (nóng bóng đèn), chỉ một phần nhỏ thành ánh sáng; đèn LED chuyển phần lớn điện năng thành ánh sáng, hao phí thành nhiệt ít hơn hẳn — nên đạt cùng độ sáng với công suất tiêu thụ nhỏ hơn nhiều. Ở tầm nhìn rộng hơn, phát triển bền vững nghĩa là đáp ứng nhu cầu năng lượng hiện tại mà không làm tổn hại khả năng đáp ứng nhu cầu của các thế hệ sau. Kết hợp hai hướng — phát triển thêm năng lượng tái tạo và sử dụng năng lượng tiết kiệm hơn — chính là hai trụ cột giúp Việt Nam giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hoá thạch, hướng tới cam kết đưa phát thải ròng về 0 vào năm 2050 mà Việt Nam đã đưa ra tại hội nghị COP26.

Sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả dựa trên một số biện pháp cụ thể: chọn thiết bị có hiệu suất chuyển hoá năng lượng cao (nhãn năng lượng, đèn LED thay cho đèn sợi đốt hoặc đèn huỳnh quang); tắt thiết bị khi không sử dụng, kể cả chế độ chờ (standby) vẫn tiêu thụ một lượng điện nhỏ nhưng kéo dài; sử dụng năng lượng tái tạo tại chỗ (điện mặt trời áp mái) để giảm bớt lượng điện lấy từ lưới; cải thiện cách nhiệt nhà ở để giảm tải cho điều hoà; chọn thiết bị đúng công suất cần thiết, không lớn hơn mức cần dùng. Vì sao đèn LED tiết kiệm hơn đèn sợi đốt dù cho cùng độ sáng? Đây chính là ứng dụng của khái niệm hiệu suất chuyển hoá năng lượng: đèn sợi đốt biến phần lớn điện năng thành nhiệt năng (nóng bóng đèn), chỉ một phần nhỏ thành ánh sáng; đèn LED chuyển phần lớn điện năng thành ánh sáng, hao phí thành nhiệt ít hơn hẳn — nên đạt cùng độ sáng với công suất tiêu thụ nhỏ hơn nhiều. Ở tầm nhìn rộng hơn, **phát triển bền vững** nghĩa là đáp ứng nhu cầu năng lượng hiện tại mà không làm tổn hại khả năng đáp ứng nhu cầu của các thế hệ sau. Kết hợp hai hướng — phát triển thêm năng lượng tái tạo và sử dụng năng lượng tiết kiệm hơn — chính là hai trụ cột giúp Việt Nam giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hoá thạch, hướng tới cam kết đưa phát thải ròng về 0 vào năm 2050 mà Việt Nam đã đưa ra tại hội nghị COP26.

Cùng cho ra một độ sáng, đèn LED chỉ tiêu thụ khoảng 1/7 công suất của đèn sợi đốt truyền thống, vì hao phí thành nhiệt ít hơn nhiều.

Ví dụ

Tính điện năng tiết kiệm khi thay đèn sợi đốt bằng đèn LED

1
Một gia đình thay 5 bóng đèn sợi đốt 60W bằng 5 bóng đèn LED 8W, cho cùng một độ sáng, sử dụng 4 giờ mỗi tối. Tính điện năng tiết kiệm được mỗi ngày.
2
$A_{trước} = 5 \times 60\,\text{W} \times 4\,\text{h} = 1200\,\text{Wh} = 1{,}2\,\text{kWh}$ . (1)
$A_{trước} = 5 \times 60\,\text{W} \times 4\,\text{h} = 1200\,\text{Wh} = 1{,}2\,\text{kWh}$. (1)
3
$A_{sau} = 5 \times 8\,\text{W} \times 4\,\text{h} = 160\,\text{Wh} = 0{,}16\,\text{kWh}$ . (2)
$A_{sau} = 5 \times 8\,\text{W} \times 4\,\text{h} = 160\,\text{Wh} = 0{,}16\,\text{kWh}$. (2)
4
Từ (1) và (2): $A_{tiết kiệm} = 1{,}2 - 0{,}16 = 1{,}04\,\text{kWh}$ mỗi ngày.
Từ (1) và (2): $A_{tiết kiệm} = 1{,}2 - 0{,}16 = 1{,}04\,\text{kWh}$ mỗi ngày.
5
Vậy mỗi ngày gia đình tiết kiệm được 1,04 kWh nhờ thay đèn — một con số nhỏ mỗi ngày, nhưng sẽ được tính tiếp thành số tiền cả tháng ở ví dụ sau.

Ví dụ

Bài toán dạng thi: số tiền tiết kiệm mỗi tháng khi thay đèn và tắt chế độ chờ

1
Từ ví dụ trên, gia đình tiết kiệm 1,04kWh mỗi ngày nhờ thay đèn LED. Ngoài ra, gia đình cũng tắt hẳn nguồn 3 thiết bị điện tử thay vì để chế độ chờ, mỗi thiết bị ở chế độ chờ tiêu thụ 5W liên tục suốt 20 giờ mỗi ngày khi không dùng. Biết giá điện là 2.000đ/kWh. a) Tính tổng điện năng tiết kiệm mỗi ngày từ cả hai biện pháp. b) Tính số tiền tiết kiệm được trong một tháng (30 ngày).
Từ ví dụ trên, gia đình tiết kiệm 1,04kWh mỗi ngày nhờ thay đèn LED. Ngoài ra, gia đình cũng tắt hẳn nguồn 3 thiết bị điện tử thay vì để chế độ chờ, mỗi thiết bị ở chế độ chờ tiêu thụ 5W liên tục suốt 20 giờ mỗi ngày khi không dùng. Biết giá điện là 2.000đ/kWh. a) Tính tổng điện năng tiết kiệm mỗi ngày từ cả hai biện pháp. b) Tính số tiền tiết kiệm được trong một tháng (30 ngày).
2
$A_{chờ} = 3 \times 5\,\text{W} \times 20\,\text{h} = 300\,\text{Wh} = 0{,}3\,\text{kWh}$ mỗi ngày. (1)
$A_{chờ} = 3 \times 5\,\text{W} \times 20\,\text{h} = 300\,\text{Wh} = 0{,}3\,\text{kWh}$ mỗi ngày. (1)
3
Từ (1) và kết quả ví dụ trước ( $1{,}04\,\text{kWh}$ ): $A_{tổng} = 1{,}04 + 0{,}3 = 1{,}34\,\text{kWh}$ mỗi ngày. (2)
Từ (1) và kết quả ví dụ trước ($1{,}04\,\text{kWh}$): $A_{tổng} = 1{,}04 + 0{,}3 = 1{,}34\,\text{kWh}$ mỗi ngày. (2)
4
$A_{tháng} = 1{,}34 \times 30 = 40{,}2\,\text{kWh}$ . (3)
$A_{tháng} = 1{,}34 \times 30 = 40{,}2\,\text{kWh}$. (3)
5
Từ (3): số tiền $= 40{,}2 \times 2000 = 80\,400$ đồng.
Từ (3): số tiền $= 40{,}2 \times 2000 = 80\,400$ đồng.
6
Vậy gia đình tiết kiệm khoảng 80.400 đồng mỗi tháng nhờ kết hợp cả hai biện pháp đơn giản — cho thấy những thay đổi nhỏ trong thói quen sử dụng điện có thể cộng dồn thành một khoản đáng kể trong cả năm.

Sai lầm thường gặp

Nghĩ rằng tắt một chiếc đèn hay rút một thiết bị khỏi chế độ chờ là "không đáng kể" nên bỏ qua — thực tế các khoản nhỏ cộng dồn theo thời gian dài (cả tháng, cả năm) có thể tạo ra một số tiền và lượng điện năng đáng kể, như hai ví dụ trên đã tính cụ thể. Một lỗi khác là quên nhân với số lượng thiết bị khi tính tổng điện năng.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Kiểm tra nhanh

Ghi nhớ

Sử dụng năng lượng tiết kiệm gồm: chọn thiết bị hiệu suất cao, tắt thiết bị khi không dùng (kể cả chế độ chờ), dùng năng lượng tái tạo tại chỗ, và chọn đúng công suất cần thiết. Những khoản tiết kiệm nhỏ mỗi ngày cộng dồn thành số tiền và lượng điện năng đáng kể theo tháng, năm — cùng với phát triển năng lượng tái tạo, đây là hai trụ cột của phát triển bền vững.

Cầu nối

Toàn bộ khoá học đã đi qua bốn nguồn năng lượng tái tạo, cách chúng chuyển hoá năng lượng, vai trò và cách sử dụng tiết kiệm. Chương cuối sẽ ôn tập tổng hợp tất cả, luyện các bài toán nhiều bước kết hợp toàn bộ kiến thức theo đúng phong cách đề thi tuyển sinh lớp 10.