Năng lượng địa nhiệt là gì? Cách tạo ra năng lượng địa nhiệt

1. Năng lượng địa nhiệt là gì?

Năng lượng địa nhiệt là năng lượng được lấy từ nhiệt bên trong lòng trái đất.

Đây là nguồn năng lượng tái tạo sạch, có nguồn gốc từ sự hình thành hành tinh, từ quá trình phân rã chất phóng xạ của các khoáng vật. Nhiệt độ và áp suất cao trong lòng trái đất làm một số đá tan chảy và lớp phủ rắn có thể hoạt động dẻo, nhiệt độ được ước tính là 5200⁰C.

2. Sử dụng năng lượng địa nhiệt

2.1. Sử dụng trực tiếp

Giống như năng lượng mặt trời, năng lượng địa nhiệt cũng có nhiều ứng dụng trực tiếp bao gồm sưởi ấm không gian và làm mát, spa liên quan đến chăm sóc sức khỏe, nuôi cá, sưởi ấm nhà kính, tắm nước nóng.

2.2. Sản xuất điện

Để sản xuất điện người ta sử dụng tuabin được kết nối với máy phát điện, tuabin sẽ quay, sự quay này làm cho nam châm chuyển động xung quanh cuộn dây để tạo ra dòng điện. Hiện nay có ba loại nhà máy điện địa nhiệt là nhà máy điện hơi nước khô, nhà máy điện hơi nước chớp và nhà máy điện chu trình nhị phân. 

2.2.1. Nhà máy điện hơi nước khô

Các nhà máy điện hơi nước khô sử dụng trực tiếp hơi nước từ các nguồn nước ngầm cực nóng bằng cách khoan giếng sản xuất xuống một lớp đá thấm nước dưới lòng đất. Hơi nước này được sử dụng làm quay các tuabin và tạo ra điện.

2.2.2. Nhà máy điện hơi nước chớp

Nhà máy điện hơi nước chớp là hệ thống được sử dụng nhiều nhất để tạo ra điện từ các nguồn địa nhiệt. Hệ thống hơi nước chớp chỉ hữu ích cho nhiệt độ trên 300F.

Nhà máy điện hơi nước chớp sử dụng giếng nước, khai thác nước sôi dưới lòng đất. Khi nước nóng lên giếng, nó tạo ra hơi nước để quay các tuabin. Nước và hơi nước thừa được đưa trở lại bể chứa để đảm bảo tính bền vững cho cả quy trình.

2.2.3. Nhà máy điện theo chu trình nhị phân

Các nhà máy điện địa nhiệt chu trình nhị phân hoạt động trong khoảng từ 100F đến 300F.

Các nhà máy điện chu trình nhị phân sử dụng chất lỏng thứ cấp được làm nóng thành hơi và nó được sử dụng để làm quay các tuabin và tạo ra điện thay vì chất lỏng địa nhiệt thực tế. Chất lỏng thứ cấp thường là một hidrocacbon như isopentan hoặc chất làm lạnh. Nó bị biến thành hơi ở nhiệt độ sôi thấp hơn nhiều so với nước.

3. Khai thác năng lượng địa nhiệt

Thế giới đang ngày càng phát triển nhanh và khai thác hiệu quả năng lượng địa nhiệt. 

Ưu điểm chính là không phụ thuộc vào điều kiện thời tiết và có hệ số công suất rất cao, vậy nên các nhà máy điện địa nhiệt có khả năng cung cấp điện tải cơ sở, cũng như cung cấp các dịch vụ phụ trợ để linh hoạt trong ngắn hạn và dài hạn. Nguồn năng lượng địa nhiệt này bao phủ một phần đáng kể nhu cầu điện ở các nước như Iceland, El Salvador, New Zealand, Kenya và Philippines và hơn 90% nhu cầu sưởi ấm ở Iceland.

Việc tiếp cận được nguồn địa nhiệt không hề dễ dàng, các nhà địa chất cần phải khoan sâu vào lòng của Trái đất ít nhất 20km mới có thể khai thác được năng lượng này. Nhưng đến hiện tại, hố khoan sâu nhất thế giới thuộc về Nga là hố Kola Superdeep được khoan gần Nauy độ sâu cũng chỉ khoảng 12,3km.

Việt Nam có rất nhiều khu vực để khai thác địa nhiệt trên khắp cả nước, chính vì vậy tiềm năng về năng lượng địa nhiệt rất lớn và có thể phát triển các nhà máy điện địa nhiệt. Điều này sẽ mang lại những cơ hội mới, nâng cao năng lực, trình độ cho các nhà khoa học, tạo ra nhiều việc làm và góp phần xây dựng nền kinh tế xanh mà Việt Nam đang hướng đến.

Tuy nhiên việc khai thác của nước ta chưa thật sự phát triển, mới chỉ sử dụng năng lượng địa nhiệt vào ứng dụng: Đóng chai nước khoáng, chữa bệnh, ngâm tắm, bể bơi, du lịch, chăn nuôi, chữa bệnh và làm muối iot. 

Các nghiên cứu thăm dò năng lượng địa nhiệt của nước ta chỉ dừng lại ở các khảo sát sơ khai, các đánh giá đơn giản không đủ cơ sở để khai thác năng lượng tái tạo này. Bên cạnh đó chi phí đầu tư lớn từ công nghệ tiên tiến đến các nhà địa chất chưa đủ kinh nghiệm, để khai thác quy mô lớn mà chỉ vài khu vực có thể khai thác được năng lượng địa nhiệt.

4. Tác động của năng lượng địa nhiệt đến nền kinh tế

Giá trị kinh tế không thể phủ nhận khi nguồn năng lượng địa nhiệt được sử dụng trong đời sống hằng ngày.

Tuy nhiên với nguồn năng lượng địa nhiệt dồi dào được lấy từ trái đất nhưng trong quá trình biến sản xuất điện từ năng lượng này là một bài toán khó, nó đòi hỏi phải có một công nghệ kỹ thuật tiên tiến, chất lượng cao và vốn đầu tư lớn. Kỹ thuật xử lý địa chất cũng rất phức tạp vì phải tìm kiếm những nơi địa nhiệt có nhiệt độ cao thì việc khai thác mới hiệu quả, nó đảm bảo cho nhà máy điện hoạt động ổn định, lâu dài.

Tuy chi phí đầu tư cho công nghệ kỹ thuật cao, nhà máy địa nhiệt để sản xuất điện tốn kém hơn các nhà máy điện đốt các loại khí khác, nhưng chi phí vận hành lại tiết kiệm hơn rất nhiều. Nguyên nhân là vì nhà máy điện địa nhiệt không cần nhiên liệu. Trong khi các nhà máy điện đốt khí tự nhiên, dầu hoặc than phải bỏ một lượng chi phí mua nhiên liệu để sản xuất, mà chi phí cao gấp đôi chi phí xây dựng nhà máy.

Thực tế cho thấy, giai đoạn đầu chi phí để khai thác năng lượng địa nhiệt rất lớn cần có một nền kinh tế ổn định vì mỗi giai đoạn đều có những rủi ro đi kèm. Sau khi qua giai đoạn đầu đây là lúc tiềm lực phát triển kinh tế đi lên, là cơ sở để phát triển đầu tư nhiều lĩnh vực. Đặc biệt nó còn là năng lượng sạch bảo vệ môi trường.

5. Ưu điểm và nhược điểm của nguồn năng lượng địa nhiệt

5.1. Ưu điểm

Nguồn năng lượng địa nhiệt có thể giải quyết nguy cơ cạn kiệt nhiên liệu hóa thạch và nó có thể sử dụng trực tiếp như một nguồn nhiệt trong nhà kính.

Năng lượng địa nhiệt có thể tái tạo được và được sử dụng bất kỳ địa hình nào, trên nhiều khu vực khác nhau. Nguồn năng lượng dồi dào, vô tận từ lòng trái đất mà không gây hại cho môi trường. Đặc biệt việc khai thác không gây ra bất kỳ tiếng ồn nào ảnh hưởng đến các hoạt động khác xung quanh.

5.2. Nhược điểm

Nguồn năng lượng địa nhiệt vô tận nhưng chi phí cho việc khai thác lại quá cao do phải đầu tư công nghệ kỹ thuật tiên tiến.

Các khu vực khai thác địa nhiệt có khả năng các chất lỏng được hút ra từ lòng đất sâu mang theo một hỗn hợp các khí, đặc biệt là carbon dioxide (CO2), hydro sunfua (H2S), metan (CH4) và amoniac (NH3). Những chất ô nhiễm này góp phần vào sự nóng lên toàn cầu, mưa axit và mùi độc hại có thể ảnh hưởng xấu đến môi trường. Do đó các nhà máy cần có các biện pháp để xử lý các chất  độc hại không thoát ra môi trường.

Qua bài viết chúng tôi cung cấp những thông tin liên quan đến năng lượng địa nhiệt là gì? và chia sẻ đến bạn đọc. Hy vọng bài viết này sẽ đem đến cho các bạn những thông tin hữu ích về một trong số loại năng lượng tái tạo.