Năng lượng địa nhiệt

TTO - Năng lượng địa nhiệt là nguồn nhiệt ở sâu trong lòng đất - nhiệt sinh ra bởi sự phân rã tự nhiên của các chất phóng xạ.

Nguồn nhiệt này gần như là vô tận - là nguồn năng lượng rất lớn. Nhưng có thể khai thác được nguồn năng lượng này một cách kinh tế với một khối lượng đủ lớn để dùng không?

Về mặt lý thuyết, có thể thu được năng lượng địa nhiệt tại bất kỳ điểm nào trên trái đất bằng cách khoan xuống đủ sâu và có được phương pháp để thu nhiệt.

Hầu hết tại những nơi trên trái đất, với công nghệ khoan hiện nay không thể khoan đến khối vật chất nóng nằm sâu trong lòng đất được. Tuy nhiên, ở một số vùng, như ở miền tây Hoa Kỳ, New Zealand, Iceland, và Ý có những nguồn nhiệt rất lớn nằm rất gần mặt đất.

Các suối nước nóng, các mạch phun nước nóng và hoạt động thường xuyên của núi lửa gần đây cho thấy sự hiện diện của nguồn nhiệt ở gần mặt đất.

Các dạng năng lượng địa nhiệt

Có ba dạng địa nhiệt cơ bản đã được sử dụng cho các mục đích của con người: hơi nước tự nhiên; nước nóng; và đá nóng, khô. Cho đến bây giờ, hơi nước địa nhiệt chủ yếu được sử dụng để tạo ra nguồn điện.

Phần lớn nước nóng - có hoặc không có hơi nước đi theo - được dùng để cấp nhiệt cho một vài vùng nhưng việc sử dụng nước nóng để sinh ra năng lượng hiện nay đang được nghiên cứu nghiêm túc. Đá khô, nóng - là nguồn dự trữ nhiệt lớn nhất - hiện chưa được khai thác về mặt thương mại nhưng có nhiều phương pháp mới đang được thử nghiệm.

Chuyển đổi hơi nước thành điện

Về phương diện lịch sử, ứng dụng năng lượng địa nhiệt mang tính thương mại để phát điện bắt đầu năm 1904 tại thành phố Larderello ở nước Ý. Ngày nay, nhà máy điện địa nhiệt ở thành phố này phát khoảng 300 megawatt mỗi năm. Điện năng cũng được sản xuất từ các nguồn địa nhiệt ở Hoa Kỳ, New Zealand, Nhật Bản, Iceland, Mexico, Philippines và Nga. Nhà máy điện địa nhiệt lớn nhất trên thế giới nằm ở vùng có hơi nước tự nhiên ở California, là Geysers.

Ở đây, hơi nước được tập hợp lại từ một số giếng, được lọc và cho đi qua các turbine làm chạy máy phát điện. Tuy nhiên, do hơi nước ở Geysers có áp lực và nhiệt thấp nên lượng nhiệt có giá trị được chuyển đổi thành điện năng ít hơn so với lượng nhiệt đạt được bằng các nhà máy chạy bằng nhiên liệu hóa thạch truyền thống.

Thế nhưng, việc lắp đặt nhà máy điện địa nhiệt ít tốn kém hơn và dễ dàng xây dựng hơn so với nhà máy điện chạy bằng hơi nước truyền thống có cùng công suất. Và, một khi đã xây dựng xong và đưa vào vận hành thì hầu như chẳng tốn đồng xu nào để mua “nhiên liệu” chạy máy phát điện cả. Chính những yếu tố thuận lợi này lại bù cho hiệu suất cấp nhiệt thấp của nhà máy địa nhiệt.

Tổng công suất điện được sản xuất ở Geysers vào khoảng 2.000 megawatt. 26 nhà máy điện địa nhiệt ở Geysers có khả năng cung cấp khoảng một nửa nhu cầu điện hiện nay cho vùng thủ phủ San Francisco.

Chi phí toàn bộ của nhà máy điện hơi nước tự nhiên thấp hơn chi phí của nhà máy điện vận hành bằng nhiên liệu hóa thạch hoặc nhà máy điện hạt nhân. Tuy nhiên, chính công nghệ đã hạn chế việc ứng dụng nguồn năng lượng địa nhiệt vì các vùng “hơi nước khô” (hơi nước không trộn lẫn với nước nóng) không chắc được khám phá ra.

PHẠM THU HÒA – NGUYỄN ĐĂNG KHOA biên dịch