Có một giải pháp cho nhu cầu năng lượng vô độ của thế giới. Nó là CO2 miễn phí và an toàn. Và nó nằm ngay dưới chân chúng tôi.
Đăng bởi Unni Skoglund
Kể từ khi Jules Verne viết vào năm 1864 về một chuyến đi đến nội địa Trái đất, mọi người đã mơ ước được tăng nhiệt từ trung tâm hành tinh. Cho đến nay chúng ta mới chỉ trầy xước bề mặt, nhưng các nhà nghiên cứu hiện đang bắt đầu nghiên cứu xuống vực sâu.
Thực tế là 99% hành tinh có nhiệt độ trên 1000 độ C. Sức nóng là thứ mà còn sót lại từ khi Trái đất được hình thành lần đầu tiên và có quá nhiều thứ để chúng ta biến nó thành năng lượng.
Nếu chúng ta có thể khoan và thu hồi chỉ một phần nhiệt địa nhiệt tồn tại, sẽ có đủ để cung cấp cho toàn hành tinh năng lượng - năng lượng sạch và an toàn, theo ông Lund, nhà nghiên cứu cao cấp của SINTEF Vật liệu và Hóa học.
Nguồn vô tận
Nhiệt địa nhiệt cung cấp tiềm năng đáng kinh ngạc. Đó là một nguồn năng lượng vô tận gần như không có khí thải. Năng lượng nhiệt được tìm thấy trong các loại đá khác nhau tạo nên bề mặt Trái đất và sâu hơn trong lớp vỏ. Càng vào sâu, nó càng nóng.
Khoảng một phần ba dòng nhiệt xuất phát từ nhiệt ban đầu trong lõi Trái đất và lớp phủ (lớp gần nhất với lớp vỏ Trái đất). Hai phần ba còn lại bắt nguồn từ phóng xạ trong lớp vỏ Trái đất, nơi các chất phóng xạ liên tục phân rã và sinh nhiệt. Nhiệt được truyền đến các lớp đá gần bề mặt Trái đất.
Độ sâu khác nhau
Năng lượng địa nhiệt đến từ 150-200 mét dưới bề mặt được gọi là năng lượng địa nhiệt ở nhiệt độ thấp. Ở những độ sâu này, nhiệt độ lơ lửng trong khoảng từ 6 đến 8 độ C và có thể được chiết xuất bằng bơm nhiệt, kết hợp với một giếng năng lượng. Loại năng lượng địa nhiệt này được khai thác ở quy mô khá lớn.
Công ty Rock Energy của Na Uy muốn trở thành một nhà lãnh đạo quốc tế về nhiệt và năng lượng địa nhiệt. Một nhà máy thí điểm đã được lên kế hoạch cho Oslo, nơi sẽ thu nhiệt từ độ sâu 5500 mét. Nhiệt độ từ độ sâu này có thể làm nóng nước đến 90-95 độ C và có thể được sử dụng trong các nhà máy sưởi ấm của huyện. Nhà máy thí điểm sẽ được xây dựng với sự hợp tác của NTNU, nơi đang nghiên cứu các khía cạnh nhiệt của nhà máy.
Kế hoạch là khoan hai giếng, một giếng phun nơi nước lạnh được bơm xuống và một giếng sản xuất nơi nước nóng chảy ngược lên. Giữa những cái này sẽ được gọi là dẫn tản nhiệt kết nối các giếng. Sau đó, nước được trao đổi với nước trong nhà máy sưởi ấm huyện Hafslund.
Tuổi thọ bình thường cho một cái giếng như thế này là khoảng 30 năm. Sau đó, đá sẽ được làm mát bằng nước lạnh đã được bơm vào giếng đến nỗi nó sẽ không còn tạo ra đủ nhiệt. Tuy nhiên, sau 20-30 năm, nhiệt sẽ lại tích tụ và giếng có thể được sử dụng một lần nữa.
Cơ sở năng lượng Rock sẽ là một bước tiến lớn trong việc khai thác tài nguyên nhiệt địa nhiệt Na Uy.
Nước siêu tới hạn
Tuy nhiên, nếu chúng ta muốn giảm lượng khí thải CO2 và cung cấp năng lượng sạch ở quy mô sẽ tạo ra sự khác biệt, chúng ta sẽ cần đi sâu hơn vào chính Trái đất.
Các nhà nghiên cứu tại NTNU, Đại học Bergen (UiB), Khảo sát địa chất Na Uy (NGU) và SINTEF tin rằng điều này là có thể. Năm 2009, những người đam mê năng lượng địa chất sâu đã thành lập Trung tâm nghiên cứu năng lượng địa nhiệt Na Uy (CGER), với các đối tác từ các trường đại học, cao đẳng, viện nghiên cứu và ngành công nghiệp.
Mục tiêu của các nhà nghiên cứu là đạt được độ sâu từ 10.000 mét trở lên để khai thác nhiệt địa nhiệt sâu. Khoan sâu đến mức sẽ cho phép các giếng đạt được thứ gọi là nước siêu tới hạn với nhiệt độ ít nhất là 374 độ C và áp suất ít nhất là 220 bar. Nó nhân với hệ số 10 lượng năng lượng bạn có thể trích xuất từ sự sắp xếp như vậy và lượng năng lượng địa nhiệt được tạo ra có thể phù hợp với năng lượng được tạo ra trong một nhà máy điện hạt nhân.
Nhưng có một sự khác biệt rất quan trọng: Nhiệt địa nhiệt không tạo ra chất thải phóng xạ. Đó là năng lượng sạch.
Ưu điểm ở 5000 mét
Các công ty dầu mỏ ngày nay đang kiếm sống tốt bằng cách chiết xuất dầu sâu tới 5000 mét, trong đó nhiệt độ cao tới 170 độ C. Khoan sâu hơn điều này dẫn đến một loạt các vấn đề kỹ thuật, cả về chính việc khoan và nguyên vật liệu. Thép trở nên giòn, và các vật liệu như nhựa và điện tử sẽ bị suy yếu hoặc tan chảy. Điện tử hoạt động bình thường chỉ trong một thời gian ngắn ở nhiệt độ nóng hơn 200 độ C. Những vấn đề này sẽ phải được giải quyết để ngành công nghiệp địa nhiệt sâu có thể sinh lãi.
Tuy nhiên, các nhà khoa học của SINTEF nghĩ rằng Na Uy đang ở một vị trí độc nhất để thu nhiệt địa nhiệt.
Chúng tôi có một ngành công nghiệp dầu mạnh mẽ và sáng tạo đất nước này. Bởi vì ngành công nghiệp dầu mỏ muốn phát triển các mỏ dầu khí từ các khu vực không thể tiếp cận, công nghệ khoan đã phát triển vượt bậc trong mười năm qua. Có những giếng kiểm tra dầu đi vào Trái đất 12 000 mét. Kiến thức từ ngành công nghiệp dầu và khoan có thể được sử dụng trong tương lai để thu năng lượng địa nhiệt, ông nói Lund và Lademo.
Các ngành công nghiệp khoan và dầu khí Na Uy tất cả các thiết bị cần thiết để có thể khoan sâu hơn bao giờ hết với chi phí phải chăng. Các mỏ dầu đang được phát hiện hiện nay thường sâu hơn và phức tạp hơn trước. Mặc dù đã có một số giếng trên thế giới đã được khoan tới 10-12 000 mét, công nghệ này vẫn chưa tồn tại để cho phép khoan chính xác ở những độ sâu này.
Chúng tôi phải có một cam kết chung. Chuyên môn đa ngành là bắt buộc. Tại Vật liệu và Hóa học, chúng tôi đang làm việc với một dự án được tài trợ nội bộ, trong đó chúng tôi đang đánh giá khả năng đóng góp chung của SINTEF.Mục tiêu là làm việc trong các dự án với ngành công nghiệp và Hội đồng nghiên cứu của Na Uy, ông L Lund cho biết, thêm vào, nếu nghiên cứu và công nghiệp thành công trong việc phát triển các vật liệu và công nghệ cần thiết để đưa ra loại dầu khó tiếp cận nhất, từ lâu chạy chúng ta sẽ có thể thay thế dầu bằng năng lượng địa nhiệt để sưởi ấm và điện.
Có sẵn ở mọi nơi
Một trong những khía cạnh độc đáo của nhiệt địa nhiệt là nó được tìm thấy ở khắp mọi nơi trên thế giới. Gọi nó là nguồn năng lượng dân chủ của người Viking mà bất kỳ ai cũng có thể tận dụng, bất kể các điều kiện trên bề mặt Trái đất, như thời tiết.
Bạn phải đi sâu vào lớp vỏ Trái đất đến mức nào để đạt được nhiệt độ mà bạn có thể quan tâm đến các quốc gia khác nhau. Điều này là do lớp vỏ có độ dày khác nhau và kiểm soát cái được gọi là độ dốc địa nhiệt. Ở các vĩ độ phía bắc hơn, như Na Uy, nhiệt độ tăng khoảng 20 độ mỗi km vào lớp vỏ Trái đất. Ở những nơi khác trên thế giới, nó là 40 độ mỗi km. Trung bình là khoảng 25 độ.
Hoa Kỳ, Philippines, Mexico, Indonesia và Ý là những nhà lãnh đạo quốc tế về sản xuất điện từ năng lượng địa nhiệt.
Nó sẽ thành công
Các ngành công nghiệp dầu khí là bảo thủ. Để bắt đầu phát triển năng lượng địa nhiệt sâu từ mười đến mười hai ngàn mét sẽ tốn kém. Nhưng lợi ích cũng sẽ rất lớn. Đó là lý do tại sao ngành công nghiệp cuối cùng sẽ bắt đầu đầu tư. Vào những năm 1960, chúng ta là người mới bắt đầu khi nói đến việc bơm dầu từ Biển Bắc. Giải quyết thách thức đó là một sự thúc đẩy to lớn theo nhiều cách. Là một quốc gia, chúng tôi đặt cược và chúng tôi đã thắng, Lademo nói.
Tôi tin rằng chúng ta có thể phát triển kiến thức cần thiết về vật liệu để giảm xuống 300 độ C trong thời gian mười năm. Có thể mất 25 năm hoặc hơn để nghiên cứu và phát triển để xuống tới 500 độ C, theo L Lund, với sự đồng ý từ Lademo.
Chúng tôi tin rằng điều này là có thể. Nhưng nó đòi hỏi chúng tôi phát triển hơn nữa công nghệ hiện có. Để làm được điều đó đòi hỏi phải có tiền, rất nhiều tiền. Tài trợ công cộng là chìa khóa mà VÒNG cần thiết để có được toàn bộ ngành công nghiệp đầu tư. Năng lượng địa nhiệt là một cơ hội duy nhất cho ngành công nghiệp dầu mỏ phát triển theo một cách mới. Họ sẽ nhận ra điều này, nó chỉ là vấn đề thời gian.
