Khaùi quaùt veà pin quang ñieän
Trong raát nhieàu vaán ñeà maø nhaân loaïi ñang phaûi ñoái maët, döï tröõ naêng löôïng vaø phaân boá naêng löôïng laø nhöõng vaán ñeà quan troïng nhaát. Khi nguoàn nhieân lieäu hoùa thaïch daàn caïn kieät, ngöôøi ta buoäc phaûi chuyeån höôùng sang caùc nguoàn naêng löôïng thay theá khaùc nhö naêng löôïng haït nhaân, naêng löôïng gioù, naêng löôïng thuûy trieàu, naêng löôïng maët trôøi…
Trong ñoù, naêng löôïng maët trôøi laø nguoàn naêng löôïng cô baûn nhaát, phong phuù vaø ñaëc bieät laø saïch, khoâng gaây oâ nhieãm moâi tröôøng. Vì theá raát nhieàu nghieân cöùu ñaõ ñöôïc trieån khai töø theá kyû XIX cho ñeán nay nhaèm coù theå khai thaùc naêng löôïng maët trôøi moät caùch hieäu quaû vaø tieän lôïi.
Naêm 1839, nhaø vaät lyù ngöôøi Phaùp A.E. Becquerel ñaõ khaùm phaù ra hieäu öùng quang ñieän, cho pheùp chuyeån hoùa moät phaàn naêng löôïng maët trôøi thaønh ñieän naêng. Keå töø ñoù, caùc theá heä pin quang ñieän (coøn goïi laø pin maët trôøi) laàn löôït ñöôïc cheá taïo vaø thöû nghieäm trong suoát khoaûng thôøi gian daøi. Cho ñeán naêm 1991, hai nhaø khoa hoïc Gratzel vaø O’Regan ñaõ laàn ñaàu tieân cheá taïo thaønh coâng pin maët trôøi taåm chaát maøu nhaïy quang (pin DSC), moät theá heä pin maët trôøi môùi höùa heïn
tính öùng duïng cao vaø chi phí caïnh tranh vôùi pin maët trôøi döïa treân chaát baùn daãn silic. Ñaây ñöôïc xem laø moät phaùt minh ñoät phaù veà coâng ngheä naêng löôïng cuûa theá giôùi ôû thôøi ñieåm baáy giôø, ñem laïi cho GS Gratzel giaûi thöôûng coâng ngheä thieân nieân kyû naêm 2010 [1].
Caáu taïo cuûa pin DSC bao goàm caùc thaønh phaàn sau (hình 1): (1) ñieän cöïc anode laø maøng nano oxide TiO2 ñöôïc thieâu keát vaø gaén treân moät ñeá thuûy tinh daãn (ñöôïc taïo thaønh töø thuûy tinh coù phuû moät lôùp moûng caùc oxide daãn trong suoát - TCO); maøng anode oxide TiO2 naøy ñöôïc haáp phuï ñôn lôùp chaát maøu nhaïy quang (dye); (2) ñieän cöïc cathode (ñieän cöïc ñoái) laø lôùp Pt ñöôïc phuû treân moät ñeá TCO khaùc; (3) giöõa hai ñieän cöïc laø dung dòch ñieän ly chöùa caëp oxi hoùa/khöû I3-/I- [1]. Nhö vaäy khi ñöôïc chieáu xaï, caùc phaân töû thuoác nhuoäm ôû traïng thaùi cô baûn (kí hieäu
S) seõ haáp thu photon vaø chuyeån leân traïng thaùi kích thích (S*). S* ôû traïng thaùi kích thích coù möùc naêng löôïng cao seõ tieâm ñieän töû vaøo vuøng daãn (CB) cuûa TiO2 (1). Ñieän töû khi ñoù seõ di chuyeån sang maøng xoáp TiO2, ñeán ñeá thuûy tinh daãn TCO roài chaïy ra maïch ngoaøi ñeå taûi veà ñieän cöïc ñoái cathode. ÔÛ ñoù ñieän töû seõ keát hôïp vôùi I3- taïo I- (2). I- ñöôïc hoaøn nguyeân trôû laïi I3- nhôø khöû daïng oxi hoùa cuûa chaát maøu nhaïy quang S+ (3). Cöù theá caùc quaù trình seõ ñöôïc laëp laïi nhö moät voøng tuaàn hoaøn vaø taïo ra doøng ñieän.
S + aùnh saùng → S* + eTiO2 (1) I3- + 2e → 3I- (2) 3I- + 2S+ → I3- + 2S (3) Chính nhôø caáu taïo ñôn giaûn vaø nhöõng tính chaát ñaëc bieät treân, pin DSC ngay laäp töùc ñaõ thu huùt söï chuù yù raát lôùn cuûa coäng ñoàng khoa hoïc. Nhieàu nghieân cöùu keá thöøa ñaõ lieân tuïc ñöôïc thöïc hieän nhaèm naâng cao hieäu suaát pin, haï giaù thaønh saûn xuaát, cuõng nhö caûi thieän caùc tính chaát truyeàn daãn cuûa pin. Trong ñoù, caûi thieän ñeá thuûy tinh daãn cuûa pin DSC laø moät trong nhöõng höôùng nghieân cöùu khaû thi vaø thu huùt.
caûi thieän ñeá thuûy tinh daãn
Ñeá thuûy tinh daãn voán ñöôïc caáu taïo bôûi moät taám thuûy tinh coù beà maët
SÖÛ DUÏNG OÁNG NANO CACBON BIEÁN TÍNH TRONG PIN DSC
Pin DSC söû duïng chaát maøu nhaïy quang laø theá heä pin maët trôøi môùi thu huùt söï quan taâm cuûa nhieàu nhaø khoa hoïc. Tuy nhieân, coâng suaát thaáp vaø chi phí saûn xuaát cao laø nhöõng raøo caûn lôùn ñeå coù theå ñöa pin DSC öùng duïng vaøo thöïc teá cuoäc soáng. Vöøa qua, caùc nhaø khoa hoïc thuoäc Ñaïi hoïc Baùch khoa Nanyang, Singapore ñaõ tìm ra moät phöông phaùp môùi, bieán tính caùc oáng nano cacbon (CNT) nhaèm thay theá cho oxide daãn ñieän trong suoát phuû treân ñeá thuûy tinh daãn cuûa pin DSC, giuùp haï giaù thaønh saûn xuaát.
Hình 1: caáu taïo vaø cô cheá hoaït ñoäng cuûa pin DSC
ñöôïc phuû moät lôùp moûng oxide daãn ñieän trong suoát (TCO). Ñeå ñaùp öùng nhu caàu söû duïng cho DSC, TCO phaûi thoûa maõn caùc yeâu caàu sau:
coù ñoä trong suoát cao ñeå aùnh saùng truyeàn qua, coù ñieän trôû thaáp ñeå daãn ñieän toát. Moät trong nhöõng TCO ñaùp öùng toát caùc yeâu caàu treân laø thieác oxide pha taïp indium hoaëc thieác oxide pha taïp fluor. Tuy nhieân, caùc vaät lieäu naøy vaãn coøn nhieàu haïn cheá [2, 3], trong ñoù giaù thaønh cao laø moät trong nhöõng haïn cheá noåi baät.
Gaàn ñaây, söï thaønh coâng trong ñieàu cheá caùc lôùp maøng moûng daãn ñieän vaø trong suoát döïa treân neàn taûng caùc oáng nano cacbon (CNT) vaø graphene ñaõ môû ra moät khaû naêng nghieân cöùu môùi, thay theá caùc vaät lieäu TCO truyeàn thoáng [4, 5]. So vôùi thieác oxide pha taïp fluor, söû duïng vaät lieäu döïa treân CNT cho pheùp giaûm ñaùng keå chi phí saûn xuaát nhôø vaøo nguoàn cung caáp cacbon phong phuù vaø khaû naêng saûn xuaát töø dung dòch [6]. Beân caïnh ñoù, CNT coù ñoä beàn hoùa hoïc cao, coù ñoä cöùng cô hoïc lôùn [7]. Chuùng coøn gaàn nhö trong suoát trong vuøng caän hoàng ngoaïi, tính chaát maø caùc TCO truyeàn thoáng khoâng coù [3]. Nhöõng yeáu toá naøy khieán cho CNT vaø grapheme trôû thaønh moät trong nhöõng öùng vieân tieàm naêng öùng duïng trong pin DSC.
Tuy nhieân, cho ñeán hieän taïi, vieäc söû duïng CNT ñeå laøm ñieän cöïc anod trong pin DSC gaàn nhö laø khoâng theå do khaû naêng xuùc taùc cho caùc phaûn öùng oxi hoùa khöû cuûa CNT.
Chuùng cho pheùp caùc electron thu thaäp ñöôïc ôû anode taùi keát hôïp vôùi I3- taïi beà maët tieáp xuùc giöõa anode vaø dung dòch ñieän ly baèng phaûn öùng (4):
I3- + 2e-→ 3I- (4) Do ñoù, CNT chæ môùi ñöôïc söû duïng laøm ñieän cöïc cathode ñeå thay theá Pt ñaét tieàn [8], gaàn nhö khoâng coù moät loaïi pin DSC naøo söû duïng CNT
ñeå cheá taïo anode. Ñeå giaûi quyeát vaán ñeà naøy, nhoùm nghieân cöùu cuûa giaùo sö H.V. Demir vaø caùc coäng söï taïi Vieän Kyõ thuaät Ñieän vaø Ñieän töû, Ñaïi hoïc Baùch khoa Nanyang, Singapore ñaõ ñeà nghò moät phöông phaùp ñôn giaûn, söû duïng CNT laøm anode vôùi beà maët ñöôïc bieán tính bôûi moät lôùp oxide moûng, nhaèm laøm giaûm quaù trình taùi keát hôïp ñieän töû vôùi I3- trong khi vaãn baûo toaøn ñöôïc nhöõng tính chaát ñieän vaø quang cuûa CNT. Maëc duø phöông phaùp naøy coù theå giaûi quyeát ñöôïc vaán ñeà, nhöng vieäc tìm kieám ñöôïc moät oxide lyù töôûng ñeå bieán tính laïi khoâng ñôn giaûn. Chaúng haïn, maøng moûng ZnO toång hôïp baèng phöông phaùp sol - gel ñaõ ñöôïc chöùng minh coù ñoä trong suoát raát cao, chuyeån dòch ñieän töû toát trong moâi tröôøng höõu cô cuûa pin maët trôøi [9] nhöng ZnO laïi khoâng phuø hôïp vôùi lôùp hoãn hôïp anatase chöùa acid trong pin DSC vaø dung dòch phaåm nhuoäm. Töông töï, moät lôùp TiO2 daøy ñaëc ñieàu cheá bôûi phöông phaùp phun nhieät phaân coù khaû naêng choáng chòu acid nhöng laïi coù theå oxi hoùa CNT ôû nhieät ñoä cao trong quaù trình keát tinh maøng [10].
Gaàn ñaây, nhoùm nghieân cöùu cuûa giaùo sö H.V. Demir [11] ñaõ thöïc hieän bieán tính beà maët cuûa maøng moûng CNT treân ñieän cöïc anode theo moät phöông phaùp môùi: toång hôïp lôùp phim CNT vôùi titan sub- oxide (TiOx) ñöôïc phuû leân ôû nhieät ñoä thaáp (150oC) baèng quaù trình sol - gel. Phöông phaùp naøy ñaõ ñem laïi nhöõng keát quaû khaû quan, cho pheùp giaûm giaù thaønh vaø naâng cao hieäu naêng cuûa pin DSC moät caùch roõ raøng.
cheá taïo pin Dsc vôùi ñieän cöïc phuû cnt vaø tio
xQuaù trình cheá taïo pin DSC cuûa nhoùm nghieân cöùu ñeán töø Ñaïi hoïc Baùch khoa Nanyang traûi qua ba giai ñoaïn chính. Ñaàu tieân, nhoùm toång
hôïp lôùp maøng moûng CNT gaén treân ñeá thuûy tinh baèng phöông phaùp sol - gel. Moät dung dòch huyeàn phuø CNT 2 mg/ml ñöôïc khuaáy troän vôùi dung dòch nöôùc chöùa chaát hoaït ñoäng beà maët sodium dodecylbenzene sulfonate vôùi noàng ñoä 0,5%, sau ñoù hoãn hôïp ñöôïc ñaùnh soùng sieâu aâm ôû 120 W nhaèm thu ñöôïc moät hoãn hôïp ñoàng nhaát [12]. Toaøn boä hoãn hôïp naøy ñöôïc cho vaøo suùng phun vaø ñöôïc phun phuû ñeàu leân beà maët kính thuûy tinh voán seõ ñöôïc söû duïng laøm ñeá thuûy tinh daãn trong pin DSC.
Taám thuûy tinh sau ñoù ñöôïc nhuùng ngaäp trong nöôùc trong suoát 24 giôø ñeå loaïi boû hoaøn toaøn chaát hoaït ñoäng beà maët vaø cuoái cuøng ñöôïc laøm khoâ töï nhieân ôû khoâng khí. Hình 2 theå hieän beà maët cuûa ñeá thuûy tinh daãn sau khi ñaõ phuû CNT, cho thaáy caùc CNT vôùi beà daøy khoaûng 20-25
nm ñöôïc phuû treân beà maët moät caùch ñoàng nhaát vôùi ñoä phuû cao, raát thích hôïp ñeå söû duïng trong pin DSC.
Giai ñoaïn thöù hai laø toång hôïp lôùp sub-oxide TiOx phuû leân beà maët cuûa CNT. Dung dòch titanium (IV) isopropoxide ñöôïc troän laàn löôït vôùi 5 ml 2-methoxyethanol vaø 0,5 ml ethanolamine trong moät bình caàu 3 coå. Hoãn hôïp dung dòch naøy ñöôïc ñun hoaøn löu ôû 80oC trong 2 giôø vaø 120oC trong 1 giôø [13] ñeå hình thaønh lôùp gel TiOx. Sau ñoù, lôùp gel seõ ñöôïc phuû quay treân ñeá thuûy tinh daãn ôû toác ñoä 3.000 voøng/phuùt.
Beà daøy cuûa lôùp phim hình thaønh
Hình 2: hình aûnh kính hieån vi ñieän töû cuûa beà maët ñeá thuûy tinh daãn sau khi phuû lôùp CNT
ñöôïc ñieàu chænh bôûi dung dòch 2- methoxyethanol. Sau cuøng, toaøn boä ñeá thuûy tinh seõ ñöôïc nung ôû 150oC suoát 1 giôø trong khoâng khí ñeå chuyeån hoùa hoaøn toaøn gel thaønh TiOx.
Ñeá thuûy tinh ñöôïc phuû CNT vaø TiOx seõ ñöôïc söû duïng laøm ñieän cöïc anode ñeå cheá taïo pin DSC trong giai ñoaïn cuoái cuøng. Nhoùm nghieân cöùu laàn löôït phuû chaát baùn daãn TiO2 leân ñieän cöïc anode vöøa toång hôïp, cho TiO2 haáp phuï phaåm nhuoäm cis-diisothiocyanato-bis(2,20- bipyridyl-40-dicarboxylato)rutheniu m(II) bis(tetrabutylammonium) roài gheùp vôùi ñieän cöïc cathode laø kim loaïi Pt. ÔÛ giöõa hai ñieän cöïc naøy, nhoùm nghieân cöùu tieán haønh bôm vaøo dung dòch ñieän ly I3-/I- ñeå taïo thaønh pin DSC hoaøn chænh.
tính chaát cuûa pin Dsc sau khi cheá taïo
Pin DSC vôùi anode phuû CNT vaø TiOx sau khi ñöôïc cheá taïo ñöôïc so saùnh caùc tính chaát quang ñieän vôùi pin DSC chæ söû duïng anode coù phuû CNT. Caùc thoâng soá nhö doøng ngaén maïch Isc, theá maïch hôû VOC, thöøa soá laép ñaày ff (fill factor) vaø hieäu suaát chuyeån ñoåi quang naêng cuûa hai loaïi pin laàn löôït ñöôïc ño trong moät heä giaû laäp aùnh saùng maët trôøi vôùi böùc xaï AM1.5G (100 mW/cm2). Hình 3 trình baøy caùc keát quaû thu ñöôïc sau
khi khaûo saùt tính chaát quang ñieän cuûa pin.
Pin DSC vôùi anode chæ phuû CNT coù caùc giaù trò Isc, VOC, ff vaø hieäu suaát chuyeån ñoåi quang naêng laàn löôït laø 0,281 mA/cm2, 0,057 V, 23% vaø gaàn 0%. Keát quaû naøy cho thaáy, pin gaàn nhö khoâng hoaït ñoäng döôùi aùnh saùng maët trôøi. Ngöôïc laïi, vôùi pin DSC coù anode phuû CNT vaø TiOx, caùc giaù trò Isc, VOC, ff laàn löôït laø 6,547 mA/cm2, 0,644 V, 43% vaø hieäu suaát chuyeån hoùa quang naêng ñaït 1,8%, chöùng toû vieäc phuû TiOx leân CNT ñaõ khaéc phuïc hoaøn toaøn nhöôïc ñieåm cuûa CNT khi söû duïng trong anode cuûa pin DSC. Nhôø phuû moät lôùp TiOx ngaên caûn lôùp CNT treân ñeá thuûy tinh tieáp xuùc tröïc tieáp vôùi dung dòch ñieän ly I3-/I-, caùc electron sinh ra töø quaù trình quang hoùa seõ ñöôïc truyeàn ñeán CNT vaø khoâng tham gia phaûn öùng khöû I3-, soá löôïng electron di chuyeån ra maïch ngoaøi vì theá khoâng bò suy giaûm, ñaûm baûo cho pin DSC hoaït ñoäng toát (hình 4).
Hình 4: quaù trình chuyeån ñieän töû töø CNT ñeán dung dòch ñieän ly treân ñieän cöïc anode phuû CNT (a) vaø söï ngaên caûn quaù trình dòch chuyeån ñieän töû naøy treân ñieän cöïc anode
phuû CNT vaø TiOx (b)
Nhöõng keát quaû nghieân cöùu cuûa giaùo sö H.V. Demir vaø nhoùm cuûa oâng ñaõ môû ra moät tieàm naêng raát lôùn cho vieäc öùng duïng CNT vaøo pin DSC, giaûi quyeát hoaøn toaøn vaán ñeà xuùc taùc cuûa CNT ñoái vôùi caùc phaûn öùng oxi hoùa khöû trong heä dung dòch ñieän ly cuûa pin. Caùc CNT khoâng chæ coù giaù thaønh thaáp hôn TCO truyeàn thoáng maø coøn coù nhöõng tính chaát öu vieät hôn. Chính vì vaäy, trong
töông lai, nhoùm coøn höôùng ñeán vieäc thay theá caû ñieän cöïc cathode Pt baèng ñieän cöïc coù phuû CNT [14].
Neáu thaønh coâng, ñaây seõ laø moät ñoät phaù raát lôùn trong coäng ñoàng khoa hoïc noùi chung vaø nhöõng ngöôøi laøm nghieân cöùu veà pin noùi rieâng, khi maø giaù thaønh saûn xuaát pin DSC chöa bao giôø laø thaáp n
LTK (toång hôïp)
taøi lieäu tham khaûo
[1] K.E. Jasim, Dye sensitized solar cells - working principles, challenges and opportunities, www.intechopen.com/books/
solar-cells-dye-sensitized-devices (2013).
[2] S.R. Forrest, Nature 428, 911 (2004).
[3] L. Hu, D.S. Hecht and G. Gruner, Appl. Phys. Lett. 94, 081103 (2009).
[4] Z. Wu, Z. Chen, X. Du, J.M. Logan, J. Sippel, M. Nikolou, K. Kamaras, J.R.
Reynolds, D.B. Tanner, A.F. Hebard and A.G. Rinzler, Science 305, 1273 (2004).
[5] X. Li, Y. Zhu, W. Cai, M. Borysiak, B.
Han, D. Chen, R.D. Piner, L. Colombo and R.S. Ruoff, Nano Lett. 9, 4359 (2009).
[6] B. Dan, G.C. Irvin and M. Pasquali, ACS Nano 3, 835 (2009).
[7] E. Frackowiak and F. Beùguin, Carbon 39, 937 (2001).
[8] H. Zhu, H. Zeng, V. Subramanian, C. Masarapu, K.H. Hung and B. Wei, Nanotechnology 19, 465204 (2008).
[9] A.K.K. Kyaw, X.W. Sun, C.Y. Jiang, G.Q. Lo, D.W. Zhao and D.L. Kwong, Appl.
Phys. Lett. 93, 221107 (2008).
[10] U. Bach, D. Lupo, P. Comte, J.E. Moser, F. Weissortel, J. Salbeck, H.
Spreitzer and M. Gratzel, Nature 395, 583 (1998).
[11] A.K.K. Kyaw, H. Tantang, T. Wu, L. Ke, C. Peh, Z.H. Huang, X.T. Zeng, H.V.
Demir, Q. Zhang and X.W. Sun, Appl. Phys.
Lett. 99, 021107 (2011).
[12] H.Z. Geng, K.K. Kim, K.P. So, Y.S.
Lee, Y. Chang and Y.H. Lee, J. Am. Chem.
Soc. 129, 7758 (2007).
[13] K. Lee, J.Y. Kim, S.H. Park, S.H.
Kim, S. Cho, and A.J. Heeger, Adv. Mater.
19, 2445 (2007).
[14]http://www.sciencedaily.com/
releases/2012/03/120314095553.htm Hình 3: giaûn ñoà theå hieän tính chaát
quang ñieän cuûa pin DSC ñöôïc cheá taïo töø anode phuû CNT vaø anode phuû CNT vaø TiOx
H
amburg laø thaønh phoá coâng nghieäp lôùn cuûa CHLB Ñöùc, daân soá khoaûng 4,3 trieäu ngöôøi (trong ñoù coù 1,8 trieäu ngöôøi sinh soáng ôû khu vöïc trung taâm thaønh phoá). Vôùi vò trí ngaõ tö giao thoâng vaän taûi bieån, heä thoáng keânh ñaøo vaø giao thoâng ñöôøng thuûy cuûa thaønh phoá Hamburg ñöôïc môû roäng vôùi gaàn 2.500 keânh ñaøo (baèng toång soá keânh ñaøo cuûa ba thaønh phoá Venice, London vaø Amsterdam). Hieän nay, thaønh phoá Hamburg coù treân 500 nhaø maùy coâng nghieäp, chöa keå ñeán caùc hoaït ñoäng giao thöông ôû caûng Hamburg… ñoùng vai troø quan troïng mang ñeán söï thònh vöôïng cho thaønh phoá.Hamburg ñöôïc bieát ñeán laø caûng bieån lôùn thöù 3 cuûa chaâu AÂu vôùi caùc hoaït ñoäng giao thöông soâi ñoäng ñeán töø khaép nôi treân theá giôùi. Thaønh phoá naøy cuõng noåi tieáng vôùi loái kieán truùc ñaëc bieät coå kính ñöôïc taïo neân bôûi caùc toøa nhaø söû duïng gaïch nung ñoû oáp ngoaøi ôû khu Speicherstadt ñöôïc xaây döïng trong giai ñoaïn 1873-1927. Naêm 2011, Hamburg ñöôïc coâng nhaän laø thaønh phoá xanh cuûa chaâu AÂu.
Vaäy laøm theá naøo ñeå moät thaønh phoá coâng nghieäp trôû thaønh thaønh
phoá xanh? Khoâng coù gì ngaïc nhieân neáu caâu traû lôøi laø thaønh phoá Hamburg ñaõ theo ñuoåi thaønh coâng chieán löôïc taêng tröôûng xanh, ñaëc bieät chuù troïng caùc lónh vöïc giao thoâng, naêng löôïng, xöû lyù chaát thaûi.
Vaäy cuï theå Hamburg ñaõ coù nhöõng giaûi phaùp gì?
chieán löôïc taêng tröôûng xanh
Chính quyeàn thaønh phoá Hamburg quyeát taâm theo ñuoåi chính saùch baûo veä khí haäu cuûa Lieân bang vaø cam keát lieân tuïc taêng tyû troïng saûn xuaát naêng löôïng taùi taïo töø 17% hieän nay leân 35%
vaøo naêm 2020, vaø ít nhaát 80% vaøo naêm 2050. Hamburg laáy caùc muïc tieâu caét giaûm khí thaûi CO2 cuûa Lieân bang laø neàn taûng cô baûn. Thöôïng vieän Hamburg ñaõ tuyeân boá cuï theå trong chöông trình laøm vieäc vaøo thaùng 5.2011 raèng, thaønh phoá seõ tieáp tuïc goùp phaàn cuøng Lieân bang thöïc hieän caùc muïc tieâu haønh ñoäng baûo veä khí haäu caáp quoác gia giaûm 40% khí thaûi CO2 vaøo naêm 2020 vaø ít nhaát 80% vaøo naêm 2050. Xem xeùt caùc chính saùch phaùt trieån cuûa thaønh phoá naøy, chuùng ta coù theå deã daøng nhaän thaáy, chính quyeàn thaønh phoá ñaõ söû duïng caùc nguoàn taøi nguyeân töï nhieân moät caùch khoân ngoan, keát hôïp vôùi chính
saùch saùng taïo nhaèm “taêng tröôûng coù traùch nhieäm” ñaõ goùp phaàn laøm cho Hamburg trôû thaønh moät ví duï thöïc haønh toát nhaát veà taêng tröôûng xanh.
tö duy “xanh” trong lónh vöïc giao thoâng vaän taûi
Xe bus “xanh” thaân thieän moâi tröôøng
Hamburg ‘HVV’ laø heä thoáng giao thoâng coâng coäng tích hôïp laâu ñôøi nhaát treân theá giôùi, noù ñöôïc phaùt trieån töø naêm 1911, cho ñeán nay maïng löôùi giao thoâng coâng coäng ñaõ bao phuû gaàn nhö toaøn boä khu vöïc ñoâ thò. Vôùi 11.657 km tuyeán xe bus vaø 10.426 beán xe, treân 90% coâng daân thaønh phoá ñeàu coù theå tieáp caän vôùi giao thoâng coâng coäng trong phaïm vi 300 m töø nhaø cuûa hoï (tyû leä naøy cao hôn raát nhieàu so vôùi caùc thaønh phoá chaâu AÂu khaùc). Naêm 2003, Hamburg baét ñaàu thöû nghieäm heä thoáng xe bus chaïy baèng pin nhieân lieäu, ñaõ coù 535 trieäu löôït xe buyùt chôû khaùch vaø ñeán nay con soá naøy laø 656 trieäu löôït moãi naêm.
Hamburg coù soá löôïng xe bus chaïy baèng nhieân lieäu hydrogen lôùn nhaát theá giôùi vaø hieän vaãn ñang ñöôïc tieáp tuïc môû roäng. Töông lai,
Ñoâ thò taêng tröôûng xanh:
nhìn töø goùc ñoä phaùt trieån coâng ngheä
nGoâ THò Toá nHieân
Ñaïi hoïc Hamburg, CHLB Ñöùc
Laø moät thaønh phoá coâng nghieäp lôùn nhöng Hamburg laïi ñöôïc coâng nhaän laø thaønh phoá
xanh cuûa chaâu AÂu. Yeáu toá naøo ñaõ laøm neân ñieàu ñoù? Caâu traû lôøi laø chính quyeàn thaønh
phoá naøy ñaõ xaây döïng vaø kieân trì thöïc hieän chieán löôïc taêng tröôûng xanh, ñaëc bieät laø trong
lónh vöïc giao thoâng, naêng löôïng…
caûng Hamburg seõ phaùt trieån döï aùn “Ehabour” vaø trôû thaønh traïm cung caáp hydrogen lôùn cuûa chaâu AÂu (thaønh phoá naøy hieän ñang xaây döïng döï aùn saûn xuaát hydrogen baèng naêng löôïng gioù vaø maët trôøi).
Vôùi soá löôïng 1/9 xe bus vaän haønh trong thaønh phoá söû duïng coâng ngheä ñoäng cô hybrid, loaïi coâng ngheä naøy söû duïng hoãn hôïp hai ñoäng cô cung caáp ñoäng löïc cho xe bus hoaït ñoäng. Cô caáu phoå bieán nhaát laø 1 ñoäng cô ñieän söû duïng pin nhieân lieäu keát hôïp vôùi 1 ñoäng cô ñoát trong söû duïng hydrogen.
Loaïi xe bus hybrid naøy ñöôïc nhaéc tôùi vôùi nhöõng öu ñieåm: tieát kieäm nhieân lieäu, giaûm khí thaûi ñoäng cô, thaân thieän hôn vôùi moâi tröôøng vaø tieát kieäm chi phí vaän haønh. Nhö vaäy, ñaèng sau chính saùch phaùt trieån maïng löôùi xe bus “xanh”
thaân thieän moâi tröôøng, Hamburg ñaõ vaø ñang söû duïng caùc coâng ngheä, kyõ thuaät hieän ñaïi ñeå ñaùp öùng caùc yeâu caàu veà caét giaûm khí thaûi CO2 vaø tieát kieäm naêng löôïng.
Cuï theå, tröôùc tieân phaûi keå ñeán caùc giaûi phaùp coâng ngheä xöû lyù thoâng tin töùc thôøi nhaèm ñieàu khieån maïng löôùi xe bus vaø laäp ra keá hoaïch chính xaùc ñeán töøng phuùt. ÔÛ thaønh phoá naøy thôøi gian quaû laø quyù baùu, moät coâng daân thaønh phoá seõ goïi ñieän ñeán trung taâm ñieàu haønh xe
bus ñeå phaøn naøn neáu xe bus ñeán muoän 2 phuùt, maëc duø ñieàu naøy laø raát hieám khi xaûy ra. Caét giaûm khí thaûi CO2 laø moät yeâu caàu quan troïng cuûa thaønh phoá, do vaäy caùc nhaø coâng ngheä baét tay vaøo thieát keá vaø cheá taïo moät heä thoáng xe bus theá heä môùi. Caùc nhaân vieân cuûa HVV ñöôïc ñaøo taïo treân tinh thaàn tieát kieäm nhieân lieäu, haïn cheá phaùt thaûi CO2 moät caùch toái ña. Ñaèng sau söï phaùt trieån veà maët coâng ngheä phaûi keå ñeán quyeát taâm cuûa chính quyeàn thaønh phoá Hamburg vaø aûnh höôûng cuûa chính quyeàn ñeán caùc quyeát ñònh kinh doanh cuûa Coâng ty xe bus HVV.
Xe ñaïp “xanh” trong thaønh phoá
Heä thoáng xe ñaïp coâng coäng cuûa thaønh phoá Hamburg ñöôïc phaùt trieån töø thaùng 7.2009, vôùi con soá ban ñaàu laø 1.000 xe, phaân boá treân 71 traïm. Keát quaû trong naêm ñaàu tieân trieån khai dòch vuï ñaõ coù 53.000 ngöôøi ñaêng kyù söû duïng vaø coù khoaûng 223.000 löôït söû duïng.
Cho ñeán thaùng 7.2012 heä thoáng coù 1.650 xe ñaïp vaø 128 traïm, soá löôïng khaùch ñaêng kyù söû duïng
dòch vuï laø 130.000 nghìn ngöôøi.
Thoâng thöôøng moãi chieác seõ ñöôïc söû duïng ít nhaát 2-3 laàn/ngaøy, vaøo nhöõng ngaøy cao ñieåm xe ñaïp coù theå ñöôïc söû duïng 7 laàn. Doanh thu töø heä thoáng xe ñaïp cuûa thaønh phoá vaøo naêm 2009 laø 198.500 Euro, naêm 2010 laø 490.100 euro.
Moïi coâng daân cuûa thaønh phoá hoaëc laø khaùch du lòch ñeàu coù quyeàn söû duïng xe ñaïp mieãn phí, vôùi ñieàu kieän thôøi gian söû duïng moãi laàn döôùi 30 phuùt (tuy nhieân coù theå söû duïng nhieàu laàn trong ngaøy). Heä thoáng xe ñaïp cuûa thaønh phoá ñöôïc quaûn lyù thoâng qua heä thoáng GIS, maïng löôùi traïm xe ñaïp trong thaønh phoá
coù khoaûng caùch ñoàng ñeàu, cho duø coù ñi chaäm thì vaãn coù theå gaëp moät traïm xe ñaïp trong voøng 25 phuùt.
Vieäc quyeát ñònh vò trí caùc traïm xe ñaïp ñöôïc tính toaùn döïa treân vieäc thieát keá ñöôøng ñi xe ñaïp, toác ñoä di chuyeån vaø vò trí caùc khu daân cö, caùc beán xe bus vaø beán taøu…
Caùc yeáu toá cô baûn ñöa ñeán thaønh coâng keå treân ñöôïc baét ñaàu töø vieäc tieán haønh ñieàu chænh thieát keá væa heø nhaèm taïo theâm laøn ñöôøng daønh rieâng cho ngöôøi ñi xe
ñaïp, ñoàng thôøi ñaûm baûo cho söï an toaøn cuûa ngöôøi ñieàu khieån xe ñaïp khi tham gia giao thoâng. Ñeán nay, Hamburg ñaõ coù treân 1.800 km ñöôøng noäi ñoâ daønh cho xe ñaïp. Coâng ngheä thoâng tin ñoùng vai troø quan troïng trong vieäc xöû lyù toái öu hoùa phaân luoàng, tuyeán giao thoâng coâng coäng hôïp lyù, ñaûm baûo tieát kieäm thôøi gian, taêng cöôøng hieäu quaû söû duïng naêng löôïng vaø dòch vuï hoaøn haûo. Ngoaøi ra, coâng ngheä nhaän daïng ñoái töôïng baèng soùng voâ tuyeán (RFID) cuõng ñöôïc söû duïng trieät ñeå nhaèm theo doõi thôøi gian söû duïng vaø quaù trình di chuyeån cuûa xe ñaïp. Beân caïnh ñoù, caùc coâng ngheä khaùc nhö thanh toaùn tröïc tuyeán vôùi caùc thao taùc ñôn giaûn, töï ñoäng hoùa kieåm tra hoûng hoùc cuûa xe ñaïp sau ñoù baùo veà trung taâm söûa chöõa cuõng laø moät thaønh töïu lôùn. Coù theå noùi, nhu caàu cuoäc soáng taïo ra caùc yeâu caàu vaø thaùch thöùc veà maët coâng ngheä, söï quyeát taâm cuûa con ngöôøi ñoái maët vôùi caùc thaùch thöùc ñaõ taïo ra caùc saûn phaåm trí tueä tuyeät vôøi.
Dòch vuï caûng “xanh”
Haøng naêm, caûng Hamburg ñoùn tieáp khoaûng 11.000 taøu thuyeàn cuûa 100 coâng ty vaän chuyeån quoác teá ra vaøo. Quaù trình quaûn lyù vaän haønh caûng Hamburg ñöôïc thöïc hieän theo phöông thöùc lôïi nhuaän kinh teá, ñoàng thôøi ñaûm baûo yeâu caàu veà baûo veä moâi tröôøng. Toaøn boä cô sôû haï taàng cuûa caûng ñöôïc thieát keá vaø quaûn lyù theo phöông thöùc naøy. Thaùng 2.2010, caùc coâng ty vaän chuyeån container quoác teá ñaõ bình choïn Hamburg laø 1 trong 8 caûng toát nhaát Baéc AÂu (Hamburg, Rotterdam, Antwerp,
Bremerhaven, Zeebrugge,
Amsterdam, Felixstowe vaø Wilhelmshaven). Ñieàu naøy giaûi thích taïi sao, baát chaáp khuûng hoaûng kinh teá toaøn caàu, trong
naêm 2010, caûng Hamburg vaãn ñaït ñöôïc möùc taêng tröôûng 9,8%, xöû lyù 121 trieäu taán haøng hoùa. Moät trong nhöõng phöông phaùp ñeå giaûm löôïng khí thaûi ñoäc haïi ñöôïc aùp duïng ôû caûng Hamburg laø söû duïng nhieân lieäu khoâng coù löu huyønh.
Töø naêm 2009, caûng Hamburg ñaõ aùp duïng giaûi phaùp naøy cho caùc ñoäi taøu cuûa mình. Theâm vaøo ñoù, caûng Hamburg taïo ra caùc khoâng gian neo ñaäu cho caùc xaø lan hoaëc phaø vaø chuùng hoaøn toaøn ñöôïc keát noái vôùi ñieän löôùi. Beân caïnh ñoù, caûng Hamburg coøn thieát laäp caùc tieâu chuaån thaân thieän vôùi moâi tröôøng nhaèm ñaùnh giaù taùc ñoäng moâi tröôøng gaây ra bôûi taøu bieån nhö chæ soá moâi tröôøng cuûa taøu, löôïng khí thaûi CO2... Ngaøy nay, coù raát nhieàu caûng bieån ôû chaâu AÂu ñaõ söû duïng caùc chæ soá naøy ñeå tính leä phí caûng. Töø naêm 2011, caûng Hamburg chính thöùc tính leä phí caûng döïa treân taùc ñoäng sinh thaùi cuûa taøu bieån. Ñeå haïn cheá taùc ñoäng moâi tröôøng lieân quan ñeán dòch vuï thöông maïi treân ñòa baøn thaønh phoá, Hamburg ñaõ cung caáp 7 trong soá 10 taøu hoûa container chaïy baèng ñieän chuyeân vaän chuyeån ñöôøng daøi baèng ñöôøng saét, nhieàu hôn so vôùi haàu heát caùc caûng khaùc treân toaøn theá giôùi. Hôn 30% soá haøng hoùa cuûa CHLB Ñöùc ñöôïc baét ñaàu hoaëc keát thuùc thoâng
qua vaän chuyeån baèng ñöôøng saét töø Hamburg. Trong khu vöïc caûng, xaø lan taxi ñöôïc phaùt trieån ñeå vaän chuyeån haøng hoùa vaø cuõng ñöôïc duøng ñeå vaän chuyeån chaát thaûi cuûa thaønh phoá.
Ñaõ coù nhieàu quoác gia treân theá giôùi coâng boá chieán löôïc taêng tröôûng xanh vaø cuï theå hoùa caùc haønh ñoäng thuùc ñaåy taêng tröôûng xanh ôû caùc ñoâ thò. Thöïc teá chæ ra raèng, chieán löôïc taêng tröôûng xanh seõ chæ laø moät chieác aùo sô mi ñeïp maét maëc vaøo muøa ñoâng giaù reùt neáu khoâng khaéc phuïc ñöôïc caùc raøo caûn veà söï minh baïch trong ñieàu tieát quaûn trò kinh teá - xaõ hoäi. Toå chöùc hôïp taùc vaø phaùt trieån kinh teá (OECD) chæ ra raèng, ñeå thöïc hieän chieán löôïc taêng tröôûng xanh, caùc quoác gia caàn coù söï quan taâm hôn nöõa ñoái vôùi caùc chính saùch coâng vaø caàn thöïc hieän “xanh hoùa trong chính saùch coâng”. Hamburg laø moät ví duï ñieån hình trong vieäc aùp duïng “thuùc ñaåy taêng tröôûng kinh teá vaø phaùt trieån ñoàng thôøi ñaûm baûo caùc nguoàn taøi nguyeân thieân nhieân ñöôïc cung caáp vaø dòch vuï heä sinh thaùi maø con ngöôøi soáng haïnh phuùc döïa treân noù” (OECD, GG 2011) n