thuha19051234
Pearl
Nhằm đối phó với cuộc khủng hoảng năng lượng do căng thẳng giữa Nga và Ukraine, nhiều quốc gia tại châu Âu đã và đang nỗ lực tìm kiếm các giải pháp thay thế để không phụ thuộc vào nguồn cung nước ngoài. Một trong những giải pháp được đề cập tới là năng lượng địa nhiệt...
May mắn cho chúng ta là Trái đất vẫn đang có một nguồn năng lượng vô hạn: Năng lượng địa nhiệt (Năng lượng địa nhiệt là năng lượng được tách ra từ nhiệt trong tâm Trái Đất. Năng lượng này có nguồn gốc từ sự hình thành ban đầu của hành tinh, từ hoạt động phân hủy phóng xạ của các khoáng vật, và từ năng lượng mặt trời được hấp thụ tại bề mặt Trái Đất). Gần đây, một công ty khởi nghiệp của Mỹ có tên Quaise đã gây xôn xao với kế hoạch khoan những lỗ siêu sâu để tiếp cận sức nóng của Trái đất - điều này nghe có vẻ rất thú vị và ngoạn mục, nhưng vào thời điểm hiện tại, đây dường như vẫn là một câu chuyện của khoa học viễn tưởng.
Những công ty lâu năm và các startup sáng tạo khác ở châu Âu và nhiều nơi khác vẫn đang phát triển các cơ hội sử dụng lõi nóng chảy của Trái Đất để cung cấp năng lượng và sưởi ấm. Đây cũng có thể là câu trả lời cho vấn đề năng lượng của khu vực châu Âu và mở ra một con đường mới hướng tới chủ quyền năng lượng.
Hầu hết tất cả các hoạt động đều xảy ra trong lòng đất, nên gần như quá trình tạo ra năng lượng địa nhiệt không để lại bất cứ một dấu vết nào trên mặt đất như các nguồn năng lượng gió hoặc năng lượng mặt trời. Mặc dù một số dạng đòi hỏi phải khoan sâu và bơm chất lỏng vào, nhưng có rất ít xác suất xảy ra những tác động địa chấn. Và quan trọng nhất, tốt nhất, là khi một hệ thống năng lượng địa nhiệt đang hoạt động, nó sẽ tiếp tục mãi mãi.
Ngoài ra, giống như "một công đôi việc" lợi ích từ việc khai thác này còn được nhân lên nữa, đó là khi chúng ta khoan sâu vào lòng đất để tìm nguồn năng lượng này, nó còn mang đến cho ngành công nghiệp nhiên liệu hóa thạch một cơ hội tốt đẹp để đưa chuyên môn của mình vào làm việc để chuộc lại những tác hại to lớn của nó đối với hành tinh.
Vậy tại sao chúng ta vẫn chưa ồ ạt kết nối được với nguồn năng lượng sâu trong lòng Trái Đất? Chúng ta hãy cùng lắng nghe ý kiến của một số chuyên gia trong lĩnh vực năng lượng địa nhiệt từ Viện TNO Hà Lan, họ đã giải thích về các kỹ thuật và tiềm năng, cùng với các kiến thức cơ bản về các loại hệ thống năng lượng địa nhiệt.
Một ví dụ về hệ thống EGS
Một loại thứ hai đã được sản xuất khá lâu và ngày càng cho thấy nhiều tiềm năng hơn khi lĩnh vực này phát triển các kỹ thuật mới, được các chuyên gia gọi nó là Hệ thống địa nhiệt nâng cao hoặc EGS. Đây là những hệ thống không nhất thiết phải sử dụng các giếng địa nhiệt hiện có, nơi nhiệt của Trái đất thấm vào giữa các mảng kiến tạo, họ tạo ra các giếng nhân tạo bằng cách khoan các lỗ, bơm chất lỏng lạnh xuống qua các lỗ đó và chiết xuất chất lỏng nóng từ chúng để tạo ra điện hoặc nhiệt.
Thách thức thứ hai, việc khoan tới độ sâu ở những nơi đủ nóng sẽ rất tốn kém, rất khó khăn khi phải khoan qua những lớp trầm tích và đất đá dài hàng km ở nhiệt độ ngày càng tăng. Bởi vì quá trình khoan lỗ cũng sẽ kéo theo những chất thải khoan bị trôi đi, và khu vực giếng khoan phải duy trì được sự ổn định để không tự sụp xuống hoặc rò rỉ nhiệt hay chất lỏng ra môi trường xung quanh.
Cuối cùng, khi tạo ra một lỗ hổng ở khu vực đó, năng lượng cần phải được sử dụng, kéo theo phải xây dựng cơ sở hạ tầng. Nguồn năng lượng địa nhiệt có thể được chiết xuất theo nhiều cách khác nhau, trong đó phổ biến nhất là bơm nước lạnh xuống lỗ và bơm nước ấm lên để biến thành điện hoặc sử dụng làm nhiệt. Nếu theo cách bơm nước, sẽ yêu cầu một số loại thiết bị trao đổi nhiệt để tạo ra hơi nước và nếu theo cách dùng làm nhiệt thì yêu cầu cách phân phối nhiệt đó đến những nơi cần thiết, chẳng hạn như một ngôi nhà hoặc một nhà máy.
Tất cả những vấn đề này từ lâu đã cản trở việc khai thác cũng như áp dụng rộng rãi các hệ thống EGS, mặc dù nhiều quốc gia đã nắm vững kỹ thuật này hơn những quốc gia khác.
Hiện trên thế giới, Hà Lan, và một số khu vực ở Pháp và Đức, đã sử dụng các lỗ nông hơn để làm nóng nước cho gia đình và nông nghiệp. Vào năm 2020, Hà Lan đã khai thác hơn 6 Petajoules nhiệt từ các giếng địa nhiệt EGS, nguồn nhiệt này sẽ đủ để sưởi ấm gần 120.000 ngôi nhà trong một năm. Tuy nhiên, ở thời điểm hiện tại, phần lớn nguồn nhiệt được sử dụng để sưởi ấm các nhà kính siêu tân tiến của Hà Lan đến một nhiệt độ chấp nhận để nuôi sống những loại cây như cà chua (Hà Lan vốn là nước xuất khẩu cà chua lớn nhất thế giới). Nhưng một phần trong số đó cũng được đẩy qua hệ thống sưởi ấm tập trung để sưởi ấm toàn bộ thành phố.
Chính phủ Hà Lan cũng hy vọng rằng công suất hiện tại có thể được mở rộng đến một phần tư nhu cầu nhiệt của đất nước vào năm 2050, mặc dù điều này cũng đòi hỏi sự gia tăng đáng kể về số lượng giếng mới được khoan. Các công ty khác trên toàn cầu cũng đang tập trung vào các giải pháp khác cho các vấn đề EGS đang gặp phải.
Nhiều công ty khác cũng đang tập trung vào việc tăng năng suất cho các giếng địa nhiệt hiện có hoặc mới có, về cơ bản là cho phép khoan các giếng địa nhiệt độc lập với khả năng thẩm thấu của đá xung quanh giếng. Chẳng hạn Radial Drilling, một công ty của Hà Lan, đã phát triển một kỹ thuật sử dụng các tia nước áp suất cao để khoan các đường đi ngang ra ngoài từ một giếng hiện có, độ dài lên đến 100 mét. Điều này sẽ tạo ra nhiều diện tích tiếp xúc hơn cho chất lỏng làm nóng, mang đến nhiều cơ hội hơn để thu nhận năng lượng bởi vì nó tạo ra không gian theo cách nhân tạo cho chất lỏng làm nóng, nó mở rộng diện tích có sẵn cho năng lượng địa nhiệt. Còn công ty Yeager Energy, hoặc những gã khổng lồ như Vattenfall cũng đang đầu tư vào cơ sở hạ tầng lấy nhiệt từ các giếng địa nhiệt để lưu trữ và phân phối thông qua các hệ thống sưởi của quận, điều cốt yếu để phân phối việc sử dụng nhiệt của lõi Trái đất một cách thiết thực.
Hệ thống AGS của Eavor
Đặc điểm này vừa mang đến cho các hệ thống những lợi thế nhất định nhưng cũng vừa đặt ra những thách thức mới. Đầu tiên, chúng sẽ không phụ thuộc vào cấu tạo của các tảng đá ngầm dưới lòng Trái đất. Nếu EGS cần một độ xốp nhất định để bơm chất lỏng đi qua thì AGS bao gồm một tập hợp các đường ống kín hoạt động như bộ chiết nhiệt, làm cho nó có thể được đặt ở bất cứ nơi nào. Thứ hai, khi được thực hiện một cách chính xác thì sự chênh lệch nhiệt độ của nước chảy vào và nước chảy ra có thể tạo ra thứ được gọi là nhiệt rắn. Cụ thể, nước lạnh đi xuống 'đẩy' nước nóng có tỷ trọng thấp hơn lên trên, cho nên hệ thống sẽ không cần dùng máy bơm nữa.
Tuy nhiên, để đạt được nguồn năng lượng tự do và cả "tự cung tự cấp" này không phải là điều dễ dàng. Ngoài những vấn đề mà hệ thống EGS phải đối mặt thì AGS còn yêu cầu một vòng lặp khép kín, có nghĩa là các giếng phải được bịt kín hoàn toàn khỏi trầm tích hoặc đá xung quanh. Các giếng còn phải đảm bảo sự thông nhau nên đòi hỏi kỹ thuật khoan phức tạp hơn. Và giống như EGS, hầu hết các dự án mới đều phải hứng chịu những ý kiến phản đối từ người dân địa phương và những băng rôn đỏ biểu tình dài hàng dặm. Tuy nhiên, các công ty vẫn đang dần dần vượt qua những rào cản này.
Công ty này nhận được hỗ trợ tới hơn 60 triệu đô la và được coi là sự đầu tư mạo hiểm, công ty có kế hoạch bắt đầu hoạt động vào năm 2024, với một nhà máy điện thực sự đi vào hoạt động vào năm 2026. Sự xuất sắc trong kế hoạch của họ, không chỉ nằm ở việc sử dụng ánh sáng thay vì các mũi khoan mà còn ở chỗ hệ thống của họ sẽ kết nối hơi nước do nhiệt tạo ra từ độ sâu với các nhà máy điện than hiện có, loại bỏ nhu cầu về cơ sở hạ tầng bổ sung.
Ít đặc biệt hơn, những vẫn mang một ý nghĩa quan trọng là những nỗ lực tận dụng sức nóng của Trái đất ở nhiệt độ thấp hơn mà không cần phải khoan sâu hơn. Nhiều công ty đã nhảy vào lĩnh vực này với các khoản đầu tư theo hứa hẹn kinh doanh lâu dài có lãi. Chẳng hạn như Startup của Canada có tên Eavor đã phát triển một hệ thống khép kín về cơ bản khoan một bộ tản nhiệt ngầm khổng lồ để thu nhiệt. Hệ thống của họ sử dụng hệ thống khoan theo chiều dọc xuống khoảng 3 km từ bề mặt, sau đó tiếp tục khoan các lỗ ngang dài vài km trước khi quay trở về. Nó mang đến hiệu quả vì có hình dạng giống như một bộ tản nhiệt.
Những hệ thống khoan nói trên đều được kết nối với khu vực trên mặt đầu chứa một bộ phận có khả năng biến nhiệt thành điện hoặc truyền nó đến cơ sở hạ tầng sưởi ấm công nghiệp hoặc khu dân cư.
Hans Kol, giám đốc quốc gia của Eavor cho Hà Lan nói rằng có một số dự án đầy hứa hẹn ở châu Âu đã được phê duyệt. Ông đã có hơn 35 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực khoan dầu khí và các đồng nghiệp của ông cũng đang cố gắng để áp dụng chuyên môn của họ cho các dự án địa nhiệt. Tại Hà Làn, việc khoan các đường hầm sâu vào lòng Trái Đất sẽ bắt đầu trong vòng vài năm tới tại hai địa điểm gần Leiden và Purmerend, với một địa điểm khác ở Tilburg.
Mạng lưới rộng khắp của Eavor này sẽ cung cấp năng lượng từ 12 đến 15 MW năng lượng điện - tương tự như công suất của tuabin gió lớn nhất, nhưng ưu điểm là nó không phụ thuộc vào thời tiết. Sự khác biệt lớn nhất ở đây, đó là những hệ thống nhiệt độ thấp, chúng sẽ được kết nối với mạng lưới sưởi của quận, không phải máy phát điện.
“Chúng ta cần một khoản đầu từ lớn để khoan những giếng này và tạo ra cơ sở hạ tầng cần thiết để di chuyển nhiệt ra xung quanh. Nhưng cũng giống như các tuyến đường sắt, được xây dựng cách đây 100 năm, một khi bạn có chúng, bạn rất vui vì đã xây dựng chúng”.
Khí đốt tự nhiên vốn đã tăng hơn 250 euro / MWH trong tuần này nhưng không phải là giá dài hạn. Tuy nhiên Kol đưa ra giá năng lượng được sản xuất bởi các hệ thống sắp ra mắt này vào khoảng 60 euro mỗi megawatt giờ - cao gấp đôi giá năng lượng gió vào thời điểm hiện tại - nhưng ông cũng tin rằng chúng có thể giảm xuống mức ổn định 30 euro cho mỗi MWH khi công nghệ này trưởng thành và đi vào hoạt động ổn định.
Tiềm năng kinh tế dài hạn cho các ứng dụng địa nhiệt khác nhau ở Châu Âu ở ba phạm vi độ sâu khác nhau
Tiếp tục, một lần nữa. khi càng có nhiều thành phố châu Âu tìm cách loại bỏ sự phụ thuộc vào khí đốt tự nhiên cho mục đích sưởi ấm nhưng vẫn lắp đặt nhiều mạng lưới sưởi ấm hơn, họ có thể coi AGS như một nguồn năng lượng khả thi hoặc bổ sung cho các hệ thống sưởi ấm không phát thải carbon. Munich của nước Đức là một ví dụ tuyệt vời về điều này, với việc xây dựng hàng loạt giếng và hệ thống sưởi của khu vực sẽ cung cấp cho 1,5 triệu công dân hệ thống sưởi và làm mát bằng địa nhiệt.
Theo những ước tính, thì mức độ năng lượng địa nhiệt có thể cung cấp cho khu vực châu Ân trong khoảng từ 4% đến 12,5%, con số này có vẻ khó tin khi nói đến một nguồn năng lượng vô hạn, nhưng chỉ khi nhìn vào hệ thống sưởi, một báo cáo của Ủy ban Châu Âu năm 2020 đã kết luận rằng, “với công nghệ ngày nay, 25% dân số Châu Âu có thể triển khai hệ thống sưởi bằng địa nhiệt một cách hiệu quả về chi phí”.
Chúng ta vẫn hoàn toàn có thể đưa nguồn nhiệt địa nhiệt hoặc các nguồn năng lượng có mặt ở khắp mọi nơi trên Trái Đất. Hệ thống AGS trước hết cần phải chứng tỏ mình về mặt thương mại. Các khoản đầu tư vào lĩnh vực này vẫn đang không ngừng tăng lên, điều đó sẽ thu hút nhiều nhân tài, chuyên môn và sự đổi mới cho ngành năng lượng. Đó cũng là những dấu hiệu cho thấy toàn thể nhận loại đều đang hướng tới một tương lai tươi sáng hơn.
Nguồn thenextweb
May mắn cho chúng ta là Trái đất vẫn đang có một nguồn năng lượng vô hạn: Năng lượng địa nhiệt (Năng lượng địa nhiệt là năng lượng được tách ra từ nhiệt trong tâm Trái Đất. Năng lượng này có nguồn gốc từ sự hình thành ban đầu của hành tinh, từ hoạt động phân hủy phóng xạ của các khoáng vật, và từ năng lượng mặt trời được hấp thụ tại bề mặt Trái Đất). Gần đây, một công ty khởi nghiệp của Mỹ có tên Quaise đã gây xôn xao với kế hoạch khoan những lỗ siêu sâu để tiếp cận sức nóng của Trái đất - điều này nghe có vẻ rất thú vị và ngoạn mục, nhưng vào thời điểm hiện tại, đây dường như vẫn là một câu chuyện của khoa học viễn tưởng.
Những công ty lâu năm và các startup sáng tạo khác ở châu Âu và nhiều nơi khác vẫn đang phát triển các cơ hội sử dụng lõi nóng chảy của Trái Đất để cung cấp năng lượng và sưởi ấm. Đây cũng có thể là câu trả lời cho vấn đề năng lượng của khu vực châu Âu và mở ra một con đường mới hướng tới chủ quyền năng lượng.
Tiềm năng vô tận từ năng lượng địa nhiệt
Cơ hội cho con người trên Trái đất từ năng lượng địa nhiệt đang dường như là vô tận về cả giá trị đối với hành tinh cũng như về mặt tài chính. Về lý thuyết, nguồn năng lượng địa nhiệt có thể được khai thác ở mọi nơi trên Trái đất, và theo ước tính chỉ cần sử dụng 0,1% năng lượng của Trái đất, chúng ta có thể cung cấp tất cả nhu cầu năng lượng của con người trong 20 triệu năm. Đây thực sự là nguồn năng lượng đáng tin cậy với những ưu điểm tuyệt vời như có khả năng tái tạo 100%, không sản sinh ra khí nhà kính, không yêu cầu một lượng lớn kim loại đất hiếm và luôn hoạt động, không giống như năng lượng mặt trời hoặc gió, cùng rất nhiều lợi ích khác nữa.Hầu hết tất cả các hoạt động đều xảy ra trong lòng đất, nên gần như quá trình tạo ra năng lượng địa nhiệt không để lại bất cứ một dấu vết nào trên mặt đất như các nguồn năng lượng gió hoặc năng lượng mặt trời. Mặc dù một số dạng đòi hỏi phải khoan sâu và bơm chất lỏng vào, nhưng có rất ít xác suất xảy ra những tác động địa chấn. Và quan trọng nhất, tốt nhất, là khi một hệ thống năng lượng địa nhiệt đang hoạt động, nó sẽ tiếp tục mãi mãi.
Ngoài ra, giống như "một công đôi việc" lợi ích từ việc khai thác này còn được nhân lên nữa, đó là khi chúng ta khoan sâu vào lòng đất để tìm nguồn năng lượng này, nó còn mang đến cho ngành công nghiệp nhiên liệu hóa thạch một cơ hội tốt đẹp để đưa chuyên môn của mình vào làm việc để chuộc lại những tác hại to lớn của nó đối với hành tinh.
Vậy tại sao chúng ta vẫn chưa ồ ạt kết nối được với nguồn năng lượng sâu trong lòng Trái Đất? Chúng ta hãy cùng lắng nghe ý kiến của một số chuyên gia trong lĩnh vực năng lượng địa nhiệt từ Viện TNO Hà Lan, họ đã giải thích về các kỹ thuật và tiềm năng, cùng với các kiến thức cơ bản về các loại hệ thống năng lượng địa nhiệt.
Năng lượng địa nhiệt gồm những loại cơ bản nào?
Năng lượng địa nhiệt truyền thống là loại năng lượng được thu thập từ các nguồn gần bề mặt, do nằm trên các giao điểm kiến tạo, chúng hiện vẫn còn có sẵn ở một số rất ít các khu vực có hoạt động núi lửa cao, như Iceland, New Zealand, Hawaii và Indonesia. Về cơ bản, nó sử dụng các nguồn nhiệt cao để vận chuyển năng lượng cho mục đích sưởi ấm hoặc tạo ra hơi nước để điều khiển các tua-bin tạo ra điện.
Một loại thứ hai đã được sản xuất khá lâu và ngày càng cho thấy nhiều tiềm năng hơn khi lĩnh vực này phát triển các kỹ thuật mới, được các chuyên gia gọi nó là Hệ thống địa nhiệt nâng cao hoặc EGS. Đây là những hệ thống không nhất thiết phải sử dụng các giếng địa nhiệt hiện có, nơi nhiệt của Trái đất thấm vào giữa các mảng kiến tạo, họ tạo ra các giếng nhân tạo bằng cách khoan các lỗ, bơm chất lỏng lạnh xuống qua các lỗ đó và chiết xuất chất lỏng nóng từ chúng để tạo ra điện hoặc nhiệt.
Những thách thức đối với hệ thống EGS
Hiện EGS đang gặp phải một số vấn đề hạn chế. Thách thức đầu tiên là việc tìm một khu vực tốt để tạo lỗ khoan sâu có tiềm năng thực sự để cung cấp một lượng nhiệt. Vỏ Trái đất thay đổi về độ dày, nhiệt độ và thành phần, và đối với hầu hết các dạng năng lượng địa nhiệt hiện nay, cần phải có một độ xốp nhất định để có thể bơm đủ nước qua để thu nhiệt.Thách thức thứ hai, việc khoan tới độ sâu ở những nơi đủ nóng sẽ rất tốn kém, rất khó khăn khi phải khoan qua những lớp trầm tích và đất đá dài hàng km ở nhiệt độ ngày càng tăng. Bởi vì quá trình khoan lỗ cũng sẽ kéo theo những chất thải khoan bị trôi đi, và khu vực giếng khoan phải duy trì được sự ổn định để không tự sụp xuống hoặc rò rỉ nhiệt hay chất lỏng ra môi trường xung quanh.
Cuối cùng, khi tạo ra một lỗ hổng ở khu vực đó, năng lượng cần phải được sử dụng, kéo theo phải xây dựng cơ sở hạ tầng. Nguồn năng lượng địa nhiệt có thể được chiết xuất theo nhiều cách khác nhau, trong đó phổ biến nhất là bơm nước lạnh xuống lỗ và bơm nước ấm lên để biến thành điện hoặc sử dụng làm nhiệt. Nếu theo cách bơm nước, sẽ yêu cầu một số loại thiết bị trao đổi nhiệt để tạo ra hơi nước và nếu theo cách dùng làm nhiệt thì yêu cầu cách phân phối nhiệt đó đến những nơi cần thiết, chẳng hạn như một ngôi nhà hoặc một nhà máy.
Tất cả những vấn đề này từ lâu đã cản trở việc khai thác cũng như áp dụng rộng rãi các hệ thống EGS, mặc dù nhiều quốc gia đã nắm vững kỹ thuật này hơn những quốc gia khác.
Hiện trên thế giới, Hà Lan, và một số khu vực ở Pháp và Đức, đã sử dụng các lỗ nông hơn để làm nóng nước cho gia đình và nông nghiệp. Vào năm 2020, Hà Lan đã khai thác hơn 6 Petajoules nhiệt từ các giếng địa nhiệt EGS, nguồn nhiệt này sẽ đủ để sưởi ấm gần 120.000 ngôi nhà trong một năm. Tuy nhiên, ở thời điểm hiện tại, phần lớn nguồn nhiệt được sử dụng để sưởi ấm các nhà kính siêu tân tiến của Hà Lan đến một nhiệt độ chấp nhận để nuôi sống những loại cây như cà chua (Hà Lan vốn là nước xuất khẩu cà chua lớn nhất thế giới). Nhưng một phần trong số đó cũng được đẩy qua hệ thống sưởi ấm tập trung để sưởi ấm toàn bộ thành phố.
Chính phủ Hà Lan cũng hy vọng rằng công suất hiện tại có thể được mở rộng đến một phần tư nhu cầu nhiệt của đất nước vào năm 2050, mặc dù điều này cũng đòi hỏi sự gia tăng đáng kể về số lượng giếng mới được khoan. Các công ty khác trên toàn cầu cũng đang tập trung vào các giải pháp khác cho các vấn đề EGS đang gặp phải.
Giếng địa nhiệt sâu nhất Châu Âu
Công ty GA Drilling của Slovakia hiện đang phát triển một kỹ thuật sử dụng plasma để làm bốc hơi đá trên đường đi xuống. Họ cũng khẳng định giải pháp của họ rẻ hơn một bậc về độ lớn so với khoan thông thường ở cùng độ sâu, có thể di chuyển nhanh hơn và về mặt lý thuyết có khả năng tạo ra các lỗ sâu tới 10 km. Công ty thông báo sẽ sớm thử nghiệm công nghệ của mình để khoan giếng địa nhiệt sâu nhất Châu Âu trong một mỏ ở Phần Lan.Nhiều công ty khác cũng đang tập trung vào việc tăng năng suất cho các giếng địa nhiệt hiện có hoặc mới có, về cơ bản là cho phép khoan các giếng địa nhiệt độc lập với khả năng thẩm thấu của đá xung quanh giếng. Chẳng hạn Radial Drilling, một công ty của Hà Lan, đã phát triển một kỹ thuật sử dụng các tia nước áp suất cao để khoan các đường đi ngang ra ngoài từ một giếng hiện có, độ dài lên đến 100 mét. Điều này sẽ tạo ra nhiều diện tích tiếp xúc hơn cho chất lỏng làm nóng, mang đến nhiều cơ hội hơn để thu nhận năng lượng bởi vì nó tạo ra không gian theo cách nhân tạo cho chất lỏng làm nóng, nó mở rộng diện tích có sẵn cho năng lượng địa nhiệt. Còn công ty Yeager Energy, hoặc những gã khổng lồ như Vattenfall cũng đang đầu tư vào cơ sở hạ tầng lấy nhiệt từ các giếng địa nhiệt để lưu trữ và phân phối thông qua các hệ thống sưởi của quận, điều cốt yếu để phân phối việc sử dụng nhiệt của lõi Trái đất một cách thiết thực.
Một vòng lặp khép kín
Một khái niệm khác là hệ thống địa nhiệt nâng cao (AGS) phục vụ cho việc sản xuất năng lượng địa nhiệt. Sự khác biệt giữa hệ thống AGS so với EGS là các hệ thống này là các vòng khép kín, vì thế không thể có chất lỏng nào thoát ra khỏi hệ thống được, nó được ví như hệ thống sưởi trung tâm của bạn ở nhà.Đặc điểm này vừa mang đến cho các hệ thống những lợi thế nhất định nhưng cũng vừa đặt ra những thách thức mới. Đầu tiên, chúng sẽ không phụ thuộc vào cấu tạo của các tảng đá ngầm dưới lòng Trái đất. Nếu EGS cần một độ xốp nhất định để bơm chất lỏng đi qua thì AGS bao gồm một tập hợp các đường ống kín hoạt động như bộ chiết nhiệt, làm cho nó có thể được đặt ở bất cứ nơi nào. Thứ hai, khi được thực hiện một cách chính xác thì sự chênh lệch nhiệt độ của nước chảy vào và nước chảy ra có thể tạo ra thứ được gọi là nhiệt rắn. Cụ thể, nước lạnh đi xuống 'đẩy' nước nóng có tỷ trọng thấp hơn lên trên, cho nên hệ thống sẽ không cần dùng máy bơm nữa.
Tuy nhiên, để đạt được nguồn năng lượng tự do và cả "tự cung tự cấp" này không phải là điều dễ dàng. Ngoài những vấn đề mà hệ thống EGS phải đối mặt thì AGS còn yêu cầu một vòng lặp khép kín, có nghĩa là các giếng phải được bịt kín hoàn toàn khỏi trầm tích hoặc đá xung quanh. Các giếng còn phải đảm bảo sự thông nhau nên đòi hỏi kỹ thuật khoan phức tạp hơn. Và giống như EGS, hầu hết các dự án mới đều phải hứng chịu những ý kiến phản đối từ người dân địa phương và những băng rôn đỏ biểu tình dài hàng dặm. Tuy nhiên, các công ty vẫn đang dần dần vượt qua những rào cản này.
Mục tiêu khoan sâu tới 20 km dưới bề mặt Trái đất
Trong tháng 2 đầu năm 2022 vừa rồi, một chi nhánh của MIT có tên Quaise đã nhận được rất nhiều sự chú ý khi thông báo rằng họ sẽ sử dụng một chùm năng lượng định hướng để khoan sâu khoảng 20 km dưới lòng đất. Nhiệt độ của Trái Đất ở độ sâu này được dự đoán là trong vùng 500°C, cho phép khai thác nhiệt hiệu quả, nhờ vào đặc tính thực sự mát mẻ của cái gọi là "nước siêu tới hạn" một dạng vật chất tồn tại trong điều kiện áp suất và nhiệt độ cao hơn điểm tới hạn, vật chất có trạng thái đặc biệt, vừa lỏng vừa khí, ví dụ như vừa có thể khuếch tán trong không trung như chất khí, vừa có thể thấm qua vật chất như chất lỏng).Công ty này nhận được hỗ trợ tới hơn 60 triệu đô la và được coi là sự đầu tư mạo hiểm, công ty có kế hoạch bắt đầu hoạt động vào năm 2024, với một nhà máy điện thực sự đi vào hoạt động vào năm 2026. Sự xuất sắc trong kế hoạch của họ, không chỉ nằm ở việc sử dụng ánh sáng thay vì các mũi khoan mà còn ở chỗ hệ thống của họ sẽ kết nối hơi nước do nhiệt tạo ra từ độ sâu với các nhà máy điện than hiện có, loại bỏ nhu cầu về cơ sở hạ tầng bổ sung.
Ít đặc biệt hơn, những vẫn mang một ý nghĩa quan trọng là những nỗ lực tận dụng sức nóng của Trái đất ở nhiệt độ thấp hơn mà không cần phải khoan sâu hơn. Nhiều công ty đã nhảy vào lĩnh vực này với các khoản đầu tư theo hứa hẹn kinh doanh lâu dài có lãi. Chẳng hạn như Startup của Canada có tên Eavor đã phát triển một hệ thống khép kín về cơ bản khoan một bộ tản nhiệt ngầm khổng lồ để thu nhiệt. Hệ thống của họ sử dụng hệ thống khoan theo chiều dọc xuống khoảng 3 km từ bề mặt, sau đó tiếp tục khoan các lỗ ngang dài vài km trước khi quay trở về. Nó mang đến hiệu quả vì có hình dạng giống như một bộ tản nhiệt.
Những hệ thống khoan nói trên đều được kết nối với khu vực trên mặt đầu chứa một bộ phận có khả năng biến nhiệt thành điện hoặc truyền nó đến cơ sở hạ tầng sưởi ấm công nghiệp hoặc khu dân cư.
Các dự án địa nhiệt lớn đã bắt đầu khởi động
Eavor gần đây đã nhận được một vòng tài trợ lớn - được hỗ trợ bởi các nhánh liên doanh của BP và Chevron - và có các dự án xếp hàng khắp châu Âu. Ở châu lục này, khoảng gần 50% tổng nhu cầu năng lượng dân dụng và thương mại dùng để sưởi ấm là từ nguồn điện, vì thế nó trở thành lý tưởng cho các loại hệ thống nhiệt độ thấp hơn này. Ở Đức, chỉnh phủ luôn dành sự ủng hộ cho các sáng kiến về nguồn năng lượng sạch, Eavor cho biết họ có khoảng 50 dự án đang xếp hàng.Hans Kol, giám đốc quốc gia của Eavor cho Hà Lan nói rằng có một số dự án đầy hứa hẹn ở châu Âu đã được phê duyệt. Ông đã có hơn 35 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực khoan dầu khí và các đồng nghiệp của ông cũng đang cố gắng để áp dụng chuyên môn của họ cho các dự án địa nhiệt. Tại Hà Làn, việc khoan các đường hầm sâu vào lòng Trái Đất sẽ bắt đầu trong vòng vài năm tới tại hai địa điểm gần Leiden và Purmerend, với một địa điểm khác ở Tilburg.
Mạng lưới rộng khắp của Eavor này sẽ cung cấp năng lượng từ 12 đến 15 MW năng lượng điện - tương tự như công suất của tuabin gió lớn nhất, nhưng ưu điểm là nó không phụ thuộc vào thời tiết. Sự khác biệt lớn nhất ở đây, đó là những hệ thống nhiệt độ thấp, chúng sẽ được kết nối với mạng lưới sưởi của quận, không phải máy phát điện.
Cần có một khoản đầu tư lớn
Hệ thống địa nhiệt đã được chứng minh là có khả năng hoạt động và Kol nói rằng chúng ta nên so sánh công nghệ AGS với năng lượng gió cách đây 15 năm. Tuy vậy, đây vẫn còn là một ngành công nghiệp non trẻ vẫn còn một số vấn đề cần giải quyết, chủ yếu liên quan đến chi phí và hiện tại chúng chủ yếu vẫn được hỗ trợ bởi nguồn tài trợ của chính phủ và EU.“Chúng ta cần một khoản đầu từ lớn để khoan những giếng này và tạo ra cơ sở hạ tầng cần thiết để di chuyển nhiệt ra xung quanh. Nhưng cũng giống như các tuyến đường sắt, được xây dựng cách đây 100 năm, một khi bạn có chúng, bạn rất vui vì đã xây dựng chúng”.
Khí đốt tự nhiên vốn đã tăng hơn 250 euro / MWH trong tuần này nhưng không phải là giá dài hạn. Tuy nhiên Kol đưa ra giá năng lượng được sản xuất bởi các hệ thống sắp ra mắt này vào khoảng 60 euro mỗi megawatt giờ - cao gấp đôi giá năng lượng gió vào thời điểm hiện tại - nhưng ông cũng tin rằng chúng có thể giảm xuống mức ổn định 30 euro cho mỗi MWH khi công nghệ này trưởng thành và đi vào hoạt động ổn định.
Nguồn năng lượng của tương lai
Kol cũng đề cập rằng những cuộc biểu tình phản đối vẫn là một trở ngại đáng kể đối với tốc độ tạo ra các dự án địa nhiệt mới trên khắp châu Âu. Những quy định nghiêm ngặt được thiết lập để quản lý hoạt động khoan dầu khí vẫn áp đặt các quy tắc xung quanh các giếng địa nhiệt mới, có nghĩa rằng các công ty này phải cần có rất nhiều bước nhảy trước khi động thổ tại các địa điểm mới.
Tiếp tục, một lần nữa. khi càng có nhiều thành phố châu Âu tìm cách loại bỏ sự phụ thuộc vào khí đốt tự nhiên cho mục đích sưởi ấm nhưng vẫn lắp đặt nhiều mạng lưới sưởi ấm hơn, họ có thể coi AGS như một nguồn năng lượng khả thi hoặc bổ sung cho các hệ thống sưởi ấm không phát thải carbon. Munich của nước Đức là một ví dụ tuyệt vời về điều này, với việc xây dựng hàng loạt giếng và hệ thống sưởi của khu vực sẽ cung cấp cho 1,5 triệu công dân hệ thống sưởi và làm mát bằng địa nhiệt.
Theo những ước tính, thì mức độ năng lượng địa nhiệt có thể cung cấp cho khu vực châu Ân trong khoảng từ 4% đến 12,5%, con số này có vẻ khó tin khi nói đến một nguồn năng lượng vô hạn, nhưng chỉ khi nhìn vào hệ thống sưởi, một báo cáo của Ủy ban Châu Âu năm 2020 đã kết luận rằng, “với công nghệ ngày nay, 25% dân số Châu Âu có thể triển khai hệ thống sưởi bằng địa nhiệt một cách hiệu quả về chi phí”.
Chúng ta vẫn hoàn toàn có thể đưa nguồn nhiệt địa nhiệt hoặc các nguồn năng lượng có mặt ở khắp mọi nơi trên Trái Đất. Hệ thống AGS trước hết cần phải chứng tỏ mình về mặt thương mại. Các khoản đầu tư vào lĩnh vực này vẫn đang không ngừng tăng lên, điều đó sẽ thu hút nhiều nhân tài, chuyên môn và sự đổi mới cho ngành năng lượng. Đó cũng là những dấu hiệu cho thấy toàn thể nhận loại đều đang hướng tới một tương lai tươi sáng hơn.
Nguồn thenextweb
