Nguồn năng lượng dồi dào và vài nét về lịch sử
Ở nhiệt độ khoảng 6.0000C (11.000 độ F), lõi trái đất nóng ngang với mặt trời. Ngay cả ở độ sâu 2.000 - 5.000m bên dưới bề mặt hành tinh,trái đất có thể nóng từ 60 - 2000C; trong khi ở các vùng núi lửa, nhiệt độ bề mặt thậm chí có thể lên tới 4000C.
Tổ tiên của chúng ta không xa lạ gì với sức mạnh của năng lượng địa nhiệt. Vào thế kỷ thứ nhất sau Công nguyên, những người La Mã sống ở các TP phía Tây nước Đức ngày nay là Aachen và Wiesbaden đã sưởi ấm nhà cửa và các phòng tắm thiên nhiên bằng nước suối nóng. Ở New Zealand, người Maori nấu thức ăn bằng cách sử dụng nhiệt của trái đất và vào năm 1904, năng lượng địa nhiệt được sử dụng để tạo ra điện ở Larderello, miền Trung nước Ý.
Ngày nay, khoảng 400 nhà máy điện ở 30 quốc gia sản xuất điện bằng cách sử dụng hơi nước sinh ra bên dưới bề mặt trái đất, tạo ra tổng công suất 16 gigawatt (GW).
Phương pháp tạo điện này đặc biệt quan trọng ở các vùng núi lửa dọc theo Vành đai lửa Thái Bình Dương, bao gồm Mỹ, Mexico, El Salvador, Iceland, Thổ Nhĩ Kỳ, Kenya, Indonesia, Philippines và New Zealand. Nhưng ở cấp độ toàn cầu, năng lượng địa nhiệt chỉ chiếm 0,5% sản lượng điện.
Trên khắp thế giới, năng lượng địa nhiệt chủ yếu được sử dụng để sưởi ấm bể bơi, tòa nhà, nhà kính và hệ thống sưởi ấm đô thị. Nước có nhiệt độ lên tới 2000C được bơm từ các lỗ khoan sâu tới 5.000m. Sau đó, nhiệt được sử dụng và nước khi mất nhiệt được bơm trở lại qua lỗ khoan thứ hai.
Phương pháp thu nhiệt này khả thi trên toàn thế giới, không tốn kém và ngày càng phổ biến ở những quốc gia thiếu hoạt động núi lửa. Theo đánh giá của Báo cáo tình trạng năng lượng tái tạo toàn cầu (GSR), công suất lắp đặt của các nhà máy địa nhiệt tạo nhiệt lượng hiện là 38GW trên toàn thế giới, nhiều hơn gấp đôi công suất của các nhà máy địa nhiệt tạo ra điện.
Năng lượng địa nhiệt sâu, sưởi ấm được sử dụng ngày càng nhiều. Ở Đức, TP Munich thích sử dụng hệ thống sưởi địa nhiệt rẻ tiền và đã đặt mục tiêu sử dụng công nghệ này để làm cho khí hậu khu vực trung hòa vào năm 2035.
Chính phủ Đức cũng đang xem xét phát triển hơn nữa năng lượng địa nhiệt sâu để tạo ra nguồn cung cấp nhiệt trung hòa với khí hậu trên toàn quốc vào năm 2045. Theo các nghiên cứu, năng lượng địa nhiệt sâu có thể tạo ra khoảng 300 terawatt giờ nhiệt hàng năm từ công suất lắp đặt 70GW, nhiều hơn một nửa nhu cầu nhiệt trong tương lai của tất cả các tòa nhà.
Tuy nhiên, năng lượng địa nhiệt ngày càng được khai thác từ các nguồn gần bề mặt trái đất bằng cách sử dụng máy bơm nhiệt. Trong các lỗ khoan chỉ sâu từ 50 - 400m, một hệ thống ống kín dẫn nước từ bề mặt xuống lòng đất rồi quay trở lại, làm nóng nước ở nhiệt độ 10 - 200C. Sau đó, một máy bơm nhiệt sử dụng năng lượng này để tạo ra nước ở nhiệt độ 30 - 700C, nó được sử dụng để sưởi ấm các tòa nhà.
Các nhà nghiên cứu tin rằng việc sử dụng năng lượng địa nhiệt nông này ở Đức mang lại tiềm năng sưởi ấm tương tự như năng lượng địa nhiệt sâu. Ở Đức, chỉ riêng hai công nghệ này có thể đáp ứng toàn bộ nhu cầu sưởi ấm trong tương lai cho các tòa nhà.
Một số câu hỏi xung quanh địa nhiệt
Đầu tiên là về việc năng lượng địa nhiệt có thể đáp ứng hoàn toàn nhu cầu về nhiệt? Câu trả lời là không.
Nhu cầu sưởi ấm của các tòa nhà trên thế giới có thể được đáp ứng bằng tiềm năng gần như vô hạn của năng lượng địa nhiệt sâu và năng lượng địa nhiệt gần bề mặt.
Nhưng các ứng dụng công nghiệp đôi khi yêu cầu nhiệt độ trên 2000C, mà với các công nghệ hiện tại, năng lượng địa nhiệt nói chung là không thể đạt được. Đối với nhiệt độ cao như vậy, sưởi ấm bằng điện, khí sinh học, sinh khối và hydro xanh là những lựa chọn thay thế thân thiện với khí hậu.
Năng lượng địa nhiệt sâu có thể bắt đầu cung cấp nhiệt nhanh như thế nào?
Trong thế kỷ qua, các ngành công nghiệp dầu khí nói riêng đã tích lũy được kiến thức đáng kể về lòng đất, về kỹ thuật khoan, cách đào tạo nhân viên và đã phát triển công nghệ tinh vi. Giáo sư Rolf Bracke, người đứng đầu Viện Fraunhofer về Cơ sở hạ tầng Năng lượng và Năng lượng Địa nhiệt (IEG), nói với DW rằng ông tin tưởng rằng năng lượng địa nhiệt có thể được mở rộng nhanh chóng "nếu các ngành công nghiệp dầu khí chuyển sự chú ý của họ sang năng lượng địa nhiệt".
Nhưng ông nói, nếu những công ty đó tiếp tục tập trung vào sản xuất dầu khí vì nó tạo ra nhiều tiền hơn, thì sẽ không có đủ nhân sự và công nghệ khoan để mở rộng nhanh chóng năng lượng địa nhiệt. Theo Bracke, phải mất 2 - 3 năm để phát triển các nguồn nhiệt địa nhiệt nếu được phê duyệt nhanh chóng và lâu hơn khoảng 3 lần so với ở Đức do sự chậm trễ của bộ máy quan liêu. Chính phủ Đức hiện muốn đẩy nhanh quá trình này và tăng sản lượng nhiệt năng lên gấp 10 lần.
Câu hỏi cuối cùng: Năng lượng địa nhiệt sâu có thể gây ra động đất?
Ở những vùng có hoạt động địa chấn, năng lượng địa nhiệt có thể gây ra những trận động đất nhỏ khi nước được bơm vào lớp dưới bề mặt với áp suất quá cao. Trong một số trường hợp, chấn động đã dẫn đến các vết nứt trong các tòa nhà. Theo Bracke, không có báo cáo nào về động đất ở những vùng không có ứng suất cơ bản. Trong khi đó, các kỹ thuật địa nhiệt cũng đã được cải thiện: Giờ đây có thể tránh được chấn động bề mặt với áp suất nước ngầm thấp hơn và các phương pháp giám sát tinh vi hơn.
Nhưng so với khai thác dầu, khí đốt và than đá, địa nhiệt ít rủi ro hơn nhiều, Bracke nhấn mạnh, và "cho đến nay là nguồn năng lượng an toàn nhất từ trái đất của chúng ta".
Theo phân tích của 6 viện nghiên cứu của Đức, việc tạo ra nhiệt bằng năng lượng địa nhiệt sâu có chi phí dưới 3 cent euro/ 1kWh. Trước xung đột Nga - Ukraine, giá khí đốt tự nhiên rẻ hơn thế. Điều đó làm cho việc đầu tư xây dựng các nhà máy năng lượng địa nhiệt sâu không hấp dẫn. Tuy nhiên, kể từ giá khí đốt tăng mạnh lên hơn 12 cent cho mỗi kWh, các TP ở châu Âu đang thể hiện sự quan tâm lớn đến năng lượng địa nhiệt sâu để cung cấp nhiệt.
