Điện địa nhiệt - Tiềm năng lớn chưa khai thác

Báo cáo mới nhất của Viện Cộng nghệ Massachussetts của Mỹ (gọi tắt là MIT) cho biết năng lượng từ địa nhiệt tập trung chủ yếu tại khu vực ven Thái Bình Dương và những nơi từng có núi lửa hoạt động. Đây là nguồn năng lượng lớn, có khả năng thay thế các nguồn năng lượng đang khan hiếm trên thế giới. Khác với năng lượng gió, sức nóng từ đất đá luôn luôn hiện diện. Cũng từ những nghiên cứu của MIT cho thấy, sản xuất điện từ lòng đất có thể áp dụng trên diện rộng chứ không chỉ trên quy mô nhỏ như suy nghĩ thông thường trước đây. Tuy nhiên, địa nhiệt đã được đánh giá đúng mức như một nguồn năng lượng có thể giúp con người đáp ứng những nhu cầu năng lượng trong tương lai.

Có hai phương pháp khai thác năng lượng địa nhiệt. Một là khoan thật sâu xuống đất đến vùng nước sôi ở nhiệt độ cực cao rồi dùng hơi nước để sản xuất điện. Cách thứ hai là dùng trực tiếp số nước có độ nóng vừa phải đang nằm sâu dưới lòng đất. Cách này thật sự dễ được áp dụng rộng rãi hơn. Công nghệ khả thi nhất để tiếp cận nguồn năng lượng này là công nghệ Hot Dry Rock (HDR) và Hot Fractured Rock (HFR), còn được gọi là Hệ thống Địa nhiệt Cấp tiến (EGS). Từ những năm 1970, công nghệ EGS đã được thử nghiệm tại một số nơi tại Mỹ và hiện nay đang được phát triển tại Pháp và Australia . Tuy nhiên, để phát triển thành công hệ thống địa nhiệt thì cần sự hỗ trợ từ công nghệ khoan dầu tiên tiến hiện nay, nhất là cần ứng dụng thành tựu nghiên cứu công nghệ của Mỹ.

Khai thác địa nhiệt không những chỉ có ý nghĩa về mặt sinh thái, bảo vệ môi trường, mà còn có lợi về mặt kinh tế. Sản xuất điện từ địa nhiệt có nhiều lợi ích hơn so với những nguồn năng lượng tái sinh khác do giá cả địa nhiệt hoàn toàn không bị lệ thuộc vào điều kiện thời tiết cũng như thời gian trong ngày. Bên cạnh đó, địa nhiệt có thể khai thác quanh năm và là nguồn năng lượng để bổ sung cho năng lượng gió và mặt trời. Các giếng khoan có khả năng sử dụng được trong 30 năm, thậm chí còn lâu hơn, đủ thời gian bù lại những chi phí đầu tư ban đầu. Các nhà máy địa nhiệt điện chỉ lấy nhiệt lượng từ trái đất chứ không đốt nhiên liệu nên sạch hơn, không gây tiếng ồn như các nhà máy điện dùng công nghệ khác.

Ứng dụng năng lượng địa nhiệt tại một số nước

Các nhà máy sản xuất điện địa nhiệt đã và đang được xây dựng tương đối phổ biến tại nhiều quốc gia như Island, Mỹ, Trung Quốc, Pháp, New Zealand, Nhật, Philippines, Canada, Úc… Tổng công suất lắp đặt tại 19 quốc gia trên thế giới với 33 nhà máy điện địa nhiệt là 552MW vào năm 2002. Tính đến cuối năm 2004, tổng công suất lắp đặt của các nhà máy điện địa nhiệt trên thế giới đã tăng 25% so với năm 2003 (khoảng 12.390 MWe).

Island là quốc gia đi đầu trong việc sử dụng địa nhiệt. Hòn đảo này nằm ngay tại khâu nối của quả đất. Đây là nơi năng lượng từ trong lòng đất thoát ra ngoài và người ta có thể cảm nhận trực tiếp mà điển hìnhlà nguồn nước nóng phun lên không trung ở Geysiren. Người dân Island sử dụng nguồn nhiệt từ trong lòng đất từ năm 1930 và hiện nay đất nước này được thoả mãn nhu cầu về năng lượng, điện năng hoàn toàn bằng nguồn năng lượng tái sinh. Địa nhiệt có vai trò nổi bật trong việc cung cấp năng lượng cho người dân Island.

Việc điều tra nghiên cứu và khai thác sử dụng năng lượng địa nhiệt ở Islandđược bắt đầu từ những năm 1925 - 1930. Chỉ tính từ năm 1990 đến năm 1994 đã khoan 169 giếng với tổng chiều sâu 54.000 m, trong đó 69 giếng được đưa vào khai thác với tổng sản lượng 500.000 m ³/ngày. Việc sưởi ấm bằng năng lượng địa nhiệt đã bảo đảm cho tất cả các đô thị với nhiệt năng cung cấp 16.300 TJ/ năm. Riêng thủ đô Reykjavik được sưởi ấm hầu như hoàn toàn bằng năng lượng địa nhiệt. Nhờ sử dụng địa nhiệt mỗi năm tiết kiệm được hàng trăm triệu USD do giảm nhập khẩu xăng dầu.

Trong công nghiệp, ở Islandnăng lượng địa nhiệt được cung cấp cho cơ sở chế biến khoáng sản lớn tại Myvatn, mỗi năm sản xuất khoảng 22 nghìn tấn. Nhiệt năng tiêu thụ 515 TJ/năm. Năng lượng địa nhiêệ cũng được sử dụng vào việc sấy khô rong biển. Nước nóng có độ khoáng hoá cao được dùng để sản xuất muối ăn tinh khiết. Năng lượng địa nhiệt còn cung cấp cho nhà kính để trồng trọt nhờ đó mà quanh năm thị trường luôn có rau quả tươi.

Thủ phủ của bang Idaho (Mỹ) là nơi có hệ thống máy sưởi chung dùng địa nhiệt lâu đời nhất ở Mỹ. Sau nhiều năm bị lãng quên, dịch vụ này đang được chú ý trở lại vì dễ dàng khai thác và giá thành chỉ bằng 30 - 75% so với các nguồn năng lượng khác. Hiện nhiều thành phố ở Mỹ có hệ thống cung cấp nguồn năng lượng địa nhiệt chủ yếu để sưởi ấm hoặc giúp các loại cây cối, hoa được phát triển thuận lợi hơn.

Điện địa nhệt nếu được phát triển tại Mỹ có thể cung cấp khoảng 100.000 MW vào năm 2050 đủ cung cấp điện cho khoảng 25 triệu hộ gia đình trong 50 năm với chi phí khoảng 40 triệu USD/ năm, đủ khả năng thay thế 50.000 MW điện sản xuất bằng than gây ô nhiễm môi trường và 40.000 MW điện hạt nhân mà Mỹ tin rằng các nhà máy hiện nay sẽ không còn hoạt động nữa trong vòng 25 năm tới. Chi phí ban đầu cho dự án cũng chỉ mất khoảng từ 0,8 - 1 tỉ USD, tương đương với việc xây dựng một nhà máy điện chạy than. Theo Hiệp hội năng lượng địa nhịêt của nước này, hiện Mỹ đang có khoảng 61 dự án địa nhiệt điện sắp triển khai với công suất ước đạt hơn 5.000 MW.

Tại Nhật Bản hiện nay có tới 17 nhà máy kiểu này, lớn nhất có nhà máy điện nhiệt Hactchobaru ở Oita Kyushu, công suất 110.000 kW.

Tại Đức, để có thể khai thác được nguồn nhiệt này người ta cần phải thực hiện các mũi khoang sâu vào lòng đất. Các cơ sở khai thác địa nhiệt ở Đức hàng năm chỉ mới có thể cung cấp khoảng 700 MW. Người ta đã phải thực hiện các mũi khoan sâu tới 400 mét để khai thác nguồn nhiệt phục vụ nhu cầu sưởi ấm ở các trường học các công trình công cộng khác. Gần đây, Đức đã xây dựng một nhà máy điện trên cơ sở địa nhiệt đầu tiên. Nguồn nước nóng tới 97 độ được bơm từ độ sâu 2 km lên trên mặt đất để chạy tuốc bị tạo ra nguồn điện đủ cung cấp cho 500 hộ gia đình.

Tuy nhiên, vấn đề khai thác nguồn địa nhiệt vẫn còn ở giai đoạn phôi thai, phải mất từ một đến hai thập niên nữa thì nguồn năng lượng địa nhiệt ở Đức mới có thể thay thế đáng kể cho các nguồn năng lượng thông thường gây nhiều khí thải ô nhiễm hiện nay. Địa nhiệt điện, sản xuất theo phương pháp lấy nhiệt lượng trong lòng đất từ các giếng khoan sâu để đun nước nóng và lấy hơi nước chạy các turbine, hiện nay đang có xu hướng phát triển mạnh khi mà giá các nhiên liệu như dầu và khí gas ngày càng đắt hơn.

Với khoảng 500 núi lửa, Inđônêxia đang sở hữu một nguồn cung cấp địa nhiệt khổng lồ và có thể khai thác chúng để đáp ứng nhu cầu về điện trong quá trình phát triển đất nước. Theo ước tính, nguồn địa nhiệt của Inđônêxia có trữ lượng lớn hơn 20.000 MW, chiếm 40% tổng số trữ lượng địa nhiệt trên toàn thế giới. Tuy nhiên, hiện nay, sản lượng điện mà Inđônêxia khai thác từ nguồn địa nhiệt mới chỉ đạt khoảng 800 MW. Chính vì vậy, hoạt động sản xuất và cung cấp điện của nước này chủ yếu vẫn từ các nhà máy nhiệt điện sử dụng nhiên liệu thông thường.

Như vậy việc sử dụng nguồn năng lượng địa nhiệt trên thế giới đã được khoa học chứng minh và kiểm nghiệm bằng thực tế tốc độ phát triển rất nhanh các nhà máy địa nhiệt, tính cạnh tranh cao về đầu tư và chi phí vận hành của các nhà máy được lắp dặt. Ở Việt Nam, theo đánh giá của các nhà khoa học, một số vùng nguồn địa nhiệt như Kim Bôi - Hoà Bình, Thạch Bích - Quảng Ngãi, Bình Châu - Bà Rịa - Vũng Tàu, và khu vực miền Trung từ Quảng Bình đến Khánh Hoà, nơi có các nguồn địa nhiệt với nhịêt độ từ 70 - 150 độ C, được xem là có tiềm năng lớn để khai thác và xây dựng các nhà máy điện địa nhiệt với tổng công suất khoảng 220 - 250MW. Tuy nhiên, cần có các nghiên cứu chi tiết để quy hoạch, khai thác và sử dụng nguồn năng lượng này một cách tối ưu và hiệu quả.