Xem mẫu
- Tổng quan về năng lượng địa nhiệt
Giới thiệu
Năng lượng địa nhiệt, dạng nhiệt năng tự nhiên ở sâu trong lòng trái đất,
phát sinh từ nguồn nhiệt sơ khai trong lòng trái đất, từ nhiệt ma sát do các
phiến lục địa trượt lên nhau, và từ sự phân rã của các nguyên tố phóng xạ
tồn tại tự nhiên với 1 lượng nhỏ trong đá.
Qua hàng nghìn năm, con người đã biết khai thác lợi ích từ các dòng suối
nóng và các hố phun hơi nước, bằng cách sử dụng chúng cho mục đích tắm,
nấu ăn và sưởi ấm. Trong thế kỷ 20, các tiến bộ công nghệ đã làm cho việc
khai thác và sử dụng năng lượng địa nhiệt trở thành khả thi và kinh tế, bao
gồm các hoạt động xác định và khoan sâu vào các bể thủy nhiệt, dẫn hơi
nước hoặc nước nóng lên mặt đất, và sử dụng nhiệt trực tiếp (s ưởi ấm, nuôi
trồng thủy sản, các quá trình công nghiệp) hoặc để phát điện.
Lượng năng lượng địa nhiệt là rất lớn. Các nhà khoa học ước tính chỉ cần 1
phần trăm lượng nhiệt chứa trong lớp 10 km phía trên vỏ trái đất đã tương
đương với 500 lần năng lượng mà các nguồn dầu, khí của trái đất mang lại.
Sản xuất điện thương mại từ các bồn hơi nước địa nhiệt đã được thực hiện
cách đây trên 40 năm tại California và Italy. Tuy nhiên, các bồn hơi nước
không nhiều và hầu như đã được khai thác hết, ít nhất cũng tại các nước phát
triển. Một tỷ lệ lớn hơn năng lượng địa nhiệt tại các nước phát triển cũng
như các nước đang phát triển tồn tại ở dạng các nguồn địa nhiệt nước nóng,
hoặc nguồn thủy nhiệt trong đó phần lỏng chiếm ưu thế.
- Một lượng lớn các nhà máy điện dạng thủy nhiệt đã được xây dựng và đưa
vào vận hành ở cả các nước phát triển và đang phát triển. Một số nhà máy sử
dụng công nghệ nhà máy điện phân tách hơi nước và chu trình hơi nước
truyền thống, số khác sử dụng chu trình nhị nguyên trong đó dùng các môi
chất làm việc có nhiệt độ bay hơi thấp hơn nước. Tính hấp dẫn về mặt
thương mại phụ thuộc nhiều vào chất lượng của nguồn thủy nhiệt: nhiệt độ
nước nóng, sự thẩm thấu của nền đá, thành phần hóa học của nước nóng, và
độ sâu cần thiết của giếng khoan. Để xác định chất lượng này, cần phải
khoan các giếng khoan. Do không thể xác định chắc chắn chất lượng này
trước khi khoan nên việc định vị các nguồn địa nhiệt phù hợp tiềm ẩn một
rủi ro thương mại lớn.
Một phương pháp khác khai thác điện từ địa nhiệt đang trong giai đoạn
nghiên cứu. Phương pháp này liên quan đến việc khoan các giếng khoan sâu
(từ 1 đến 5 km) để chạm đến tầng đá khô nóng (HDR), ở đó gần với vị trí
của magma hoặc các thể nóng khác từ tầng nóng chảy của Trái đất chảy đến
thường gần với bề mặt. Ở đây, thuật ngữ "đá khô" ngụ ý rằng không có
nguồn nước tự nhiên nào xuất hiện cùng với đá nóng, khác với trường hợp
của nguồn địa nhiệt dạng thủy nhiệt. Nước từ một nguồn bề mặt sẽ được
bơm vào bồn địa nhiệt, được gia nhiệt, được sử dụng trong một chu trình hơi
nước hoặc chu trình nhị nguyên, và được bơm ngược trở lại với mục đích tái
tuần hoàn. Nếu thành công, phương pháp này sẽ tạo ra khả năng khai thác
một nguồn địa nhiệt rất lớn so với các nguồn địa nhiệt hiện tại. Tuy nhiên,
các yếu tố bất định và rủi ro về kỹ thuật rất lớn, do đó ngày nay tiềm năng
thương mại của phương pháp này không thể ước đoán chính xác.
- Vào năm 2000, khoảng 8000 MW công suất điện địa nhiệt được phát ở hơn
20 nước, dẫn đầu là Hoa Kỳ, Phi lip pin, Italy, Mexico và Indonesia (xem
Bảng 1 dưới đây). Con số này chiếm 0,25% công suất phát điện đã được lắp
đặt trên toàn thế giới. Ở Hoa Kỳ, công suất điện địa nhiệt là 2228 MW,
chiếm xấp xỉ 10% công suất điện phát từ các nguồn năng lượng tái tạo
(không kể thủy điện) vào năm 2001. Công suất này sẽ đáp ứng được nhu cầu
điện cho khoảng 1,7 triệu hộ gia đình ở Hoa Kỳ.
Phân loại các nguồn địa nhiệt
Các nguồn thủy nhiệt là các nguồn hiện tại đang được khai thác cho mục
đích phát điện địa nhiệt thương mại. Các nguồn này tương đối nông (từ một
vài trăm mét tới khoảng 3000m). Chúng có chứa nước nóng, hơi nước hoặc
hỗn hợp cả 2 loại. Chúng có tính thẩm thấu, nghĩa là dòng chất lỏng có thể
chảy từ phần này tới các phần khác của bồn chứa, và chảy vào cũng như đi
ra từ các giếng khoan sâu vào trong bồn chứa. Trong các bồn chứa thủy
nhiệt, nước đi xuống một độ sâu nhất định trong lớp vỏ trái đất, được gia
nhiệt và nổi lên trên đến khi nó bị giữ lại bên trong các lớp vỉa không thẩm
thấu được, tạo thành một bồn chứa, hoặc nổi lên trên bề mặt dưới dạng các
dòng suối nước nóng hoặc phun thành dòng hơi. Nước di chuyển bằng đối
lưu một lượng nhiệt đáng kể từ sâu trong lòng đất ra gần sát bề mặt trái đất.
Các nguồn HDR (dạng đá khô nóng) là nguồn đá ở khá sâu trong lòng đất,
chúng chứa rất ít hoặc không có hơi hoặc nước, và không có tính thẩm thấu.
Chúng tồn tại ở nơi mà gradient địa nhiệt lớn hơn nhiều so với mức trung
bình (>50 oC/km). Nhiệt độ của đá đạt tới giá trị hữu hiệu về mặt thương
mại ở độ sâu khoảng 4000m hoặc lớn hơn. Để khai thác nguồn HDR, phải
- tạo ra một bể thẩm thấu bằng cách làm rạn nứt bằng thủy lực, và nước từ
trên bề mặt phải được bơm qua khu vực rạn nứt đó để lấy nhiệt ra.
Giữa các nguồn địa nhiệt dạng thủy nhiệt và HDR cũng như giữa các hệ
thống khai thác chúng có nhiều yếu tố t ương tự nhau và cũng có nhiều yếu
tố khác nhau. Hầu hết các yếu tố công nghệ của 2 hệ thống là tương tự nhau,
như nhà máy điện, phương pháp khoan giếng. Các yếu tố khác nhau chủ yếu
là: (a) Các hệ thống thủy nhiệt ngày nay đã khai thác thương mại, trong khi
các hệ thống HDR thì chưa, (b) Các nguồn HDR lớn hơn nhiều (từ 3170000
EJ đến 17940000 EJ ở Hoa Kỳ) so với các nguồn thủy nhiệt (từ 1060 EJ đến
5300 EJ). So sánh số liệu ở Hoa Kỳ cho thấy, năm 1995 Hoa Kỳ sử dụng 95
EJ năng lượng sơ cấp. Các nguồn địa nhiệt dạng thủy nhiệt có thể cung cấp
lượng năng lượng đó trong khoảng 10 đến 50 năm. Nhưng các nguồn HDR
có thể cung cấp cũng lượng đó trong khoảng 30000 đến 500000 năm.
nguon tai.lieu . vn
