Năng lượng địa nhiệt là nguồn năng lượng được lấy từ nhiệt trong tâm Trái Đất. Năng lượng này có nguồn gốc từ sự hình thành ban đầu của hành tinh, từ hoạt động phân hủy phóng xạ của các khoáng vật và từ năng lượng mặt Trời được hấp thụ tại bề mặt Trái Đất.
Theo dự báo của các chuyên gia, nếu năng lượng địa nhiệt đạt mức 4,5 $Cent/kWh vào giai đoạn sau 2040, thì hoàn toàn có thể cạnh tranh và bổ sung hỗ trợ các dạng năng lượng tái tạo khác nhờ tính ổn định nguồn. Khi sử dụng địa nhiệt để sản xuất điện, nhiệt được đưa từ dưới bề mặt trái đất và chuyển đổi thành các dạng năng lượng khác – tức là, thành động năng rồi thành điện năng.
Tờ The Globe and Mail vừa đăng tải bài bình luận của hai chuyên gia Rebecca Pearce và Ian Graham của Viện Cascade thuộc Đại học Royal Roads (Canada) về chính sách khí hậu của Canada và giải pháp phát triển công nghệ địa nhiệt. Nội dung như sau:
Lượng khí thải carbon từ việc đốt than, dầu và khí tự nhiên đang khiến nhiệt độ toàn cầu tăng đáng kinh ngạc. Trong vòng bốn tháng tính đến tháng 9/2023, nhiệt độ toàn cầu đã ấm hơn 0,44oC so với cùng kỳ chỉ 8 năm trước, khi bắt đầu chu kỳ thời tiết El Nino lớn gần đây.
Nếu tiếp tục đà hiện nay, vào năm 2024, nhiệt độ trái đất có khả năng vượt qua mức trần quan trọng 1,5 độ C – mức độ nóng lên mà các nhà khoa học cho rằng sẽ gây ra những hậu quả thảm khốc – và sau đó sẽ ở gần hoặc trên ngưỡng đó.
Quá trình chuyển đổi toàn cầu từ nhiên liệu hóa thạch sang năng lượng không phát thải carbon sẽ đòi hỏi sự gia tăng lớn trong sản xuất điện từ các nguồn tái tạo. Năng lượng gió và Mặt Trời sẽ là những yếu tố đóng góp thiết yếu. Tuy nhiên, tình trạng mất điện liên quan đến thời tiết, những thách thức trong việc cấp vốn cho nguồn năng lượng gió ngoài khơi ở châu Âu và lệnh cấm của tỉnh Alberta (Canada) đối với các dự án tái tạo mới cho thấy việc phụ thuộc chủ yếu vào gió và Mặt Trời là rất rủi ro. Thế giới cần bổ sung thêm nguồn điện xanh để đáp ứng nhu cầu tăng vọt.
Đây là lý do tại sao một cuộc chạy đua trên toàn thế giới về công nghệ địa nhiệt thế hệ tiếp theo đã bắt đầu. Điều này cũng lý giải vì sao Canada cần nghiêm túc tham gia, tránh bị tụt lại phía sau trong nhóm năng lượng thay thế.
Năng lượng địa nhiệt khai thác năng lượng nhiệt tỏa từ tâm trái đất tới bề mặt, được dẫn qua đá và chất lỏng dưới bề mặt. Chúng ta có thể tiếp cận lượng nhiệt này bằng cách khoan vào đá nóng và dẫn nước mang nhiệt trở lại bề mặt thông qua một giếng để tạo ra điện. Ngày nay, chúng ta chỉ có thể làm điều này ở những nơi có hồ chứa nước nóng tự nhiên nằm gần bề mặt – thường sâu dưới 5 km – nhưng hiệu quả thu được thực sự nằm ở độ sâu 8-15 km trong đá cứng với nhiệt độ siêu tới hạn, nơi có đủ năng lượng để đáp ứng nhu cầu điện trong tương lai của thế giới lên tới hàng ngàn lần.
Các nhà máy địa nhiệt sâu sẽ tạo ra năng lượng phụ tải cơ bản liên tục với lượng khí thải nhà kính tối thiểu và có khả năng phục hồi cao trước tác động của biến đổi khí hậu, không giống như các cơ sở điện gió, Mặt Trời và thủy điện. Chúng có thể được xây dựng ở hầu hết mọi nơi, kể cả ở gần hoặc thậm chí trong các thành phố. Và bởi vì chúng có mật độ năng lượng cao – tạo ra hàng nghìn watt trên một mét vuông– chúng sẽ gây ra ít thiệt hại sinh thái hơn nhiều so với gió, Mặt Trời hoặc thủy điện.
Trên khắp thế giới, các chính phủ và công ty năng lượng đang bắt đầu nhận thấy những lợi thế này. Các dự án nghiên cứu và phát triển (R&D) do nhà nước hỗ trợ đang được tiến hành ở Mỹ (dự án Utah Forge), Nhật Bản (dự án Beyond-Brittle) và Iceland (dự án khoan sâu).
Cho đến gần đây, sự hỗ trợ của chính phủ Canada cho các dự án địa nhiệt chủ yếu bao gồm tín dụng thuế đầu tư và nghiên cứu trong các phòng thí nghiệm của chính phủ. Nhưng vào tháng 10, Canada đã có một bước tiến lớn với việc công bố khoản đầu tư 90 triệu CAD (khoảng 65,2 triệu USD) vào tập đoàn Eavor Technologies Inc. có trụ sở tại Alberta bởi Quỹ tăng trưởng Canada của chính phủ liên bang.
Tuy nhiên, quy trình khép kín độc quyền của Eavor chỉ là một trong số nhiều công nghệ địa nhiệt mới nổi mà Canada lẽ ra phải dẫn đầu toàn cầu. Canada có thể làm tốt hơn nhiều. Công nhân trong các ngành khai thác mỏ và nhiên liệu hóa thạch của nước này đã có rất nhiều kiến thức chuyên môn về khoan và khai thác tài nguyên dưới bề mặt.
Miền Tây Canada sở hữu lực lượng lao động sẵn sàng có thể được tuyển dụng vào ngành công nghiệp mới này gần như ngay lập tức, với rất ít hoặc không cần cần đào tạo lại. Hơn nữa, Canada cũng có rất nhiều môi trường địa chất lớn khác nhau, với các vùng có cấu hình địa nhiệt tốt trong đá granit cứng và các quần thể dân cư lân cận sẽ được hưởng lợi trực tiếp từ các nhà máy điện và nhiệt tái tạo.
Nhưng để đi đầu trong nhóm địa nhiệt sâu, Canada cần phải làm hai việc ngay bây giờ. Đầu tiên, nước này cần thiết lập một hoặc nhiều địa điểm thử nghiệm tập trung vào việc khoan đá cứng đến độ sâu có nhiệt độ siêu tới hạn. Những địa điểm này sẽ cho phép ngành công nghiệp hợp tác với các nhà khoa học từ các phòng thí nghiệm quốc gia và trường đại học của Canada để thử nghiệm các công nghệ khoan mới. Mục đích ban đầu là khoan nhanh chóng và tiết kiệm – vào đá cứng đủ nóng để sản xuất điện với mức lợi tức đầu tư hợp lý, tại những vị trí có nhiệt độ tương đối gần với bề mặt.
Các địa điểm được đề cử bao gồm lãnh thổ Tây Bắc phía Nam, Tây Bắc Alberta và phạm vi ven biển của British Columbia. Khi các phương pháp khoan được cải tiến, khả năng khoan sẽ sâu hơn vào những vùng có nhiệt độ thậm chí còn nóng hơn cho đến khi phát triển được khả năng khai thác năng lượng địa nhiệt sâu ở bất cứ đâu trên hành tinh.
Bốn phương pháp khoan mới có khả năng đạt tới độ sâu lớn – khoan đập, khoan plasma, vi sóng và tia nước – đang tạo ra nhiều sự quan tâm, chưa kể đến việc đầu tư vào nghiên cứu và phát triển.
Dự án FORGE, được Bộ Năng lượng Mỹ tài trợ, đã sử dụng phương pháp khoan quay tối ưu để đạt được tốc độ xuyên thấu 60m/h – nhanh hơn khoảng 10 lần so với thông thường trong đá cứng ở độ sâu mà FORGE đang khoan. Canada tự hào có một số nhà điều hành giàn khoan và phòng thí nghiệm tốt nhất thế giới, vì vậy nước này có thể nhanh chóng đạt được giới hạn công nghệ này và sau đó giúp thúc đẩy nó.
Thứ hai, cần phát triển các khung pháp lý rõ ràng ở cấp quốc gia và cấp tỉnh để cho phép xem xét, phê duyệt và giám sát các dự án địa nhiệt dễ dàng hơn. Bên ngoài tỉnh British Columbia và Alberta, những dự án như vậy nằm trong khuôn khổ pháp lý không phù hợp vốn quản lý việc khai thác nước ngầm hoặc dầu khí. Sự mơ hồ này không khuyến khích sự đầu tư từ các nhà đầu tư mạo hiểm và các công ty điện lực.
Hai khuyến nghị nêu trên sẽ giảm thiểu rủi ro cho các công nghệ mới nổi, thu hút đầu tư và cuối cùng đưa Canada trở thành quốc gia dẫn đầu trong việc khai thác năng lượng địa nhiệt sâu – một công nghệ tiềm năng thương mại, có thể bán trên khắp thế giới.
Viện Cascade ước tính rằng việc thiết lập và vận hành một địa điểm thử nghiệm ở Canada sẽ tiêu tốn khoảng 200 triệu CAD, trong đó phần lớn khoản đầu tư ban đầu nhất thiết phải đến từ chính quyền liên bang và tỉnh. Đó có vẻ như là một khoản tiền quá lớn. Tuy nhiên, nó chưa đến 1% trong số 30 tỷ CAD mà chính phủ liên bang đang chi cho đường ống xuyên núi. Và địa nhiệt là sự đầu tư cho tương lai chứ không phải cho quá khứ đang mờ nhạt.
Tương lai địa nhiệt sâu của thế giới có thể hồi sinh “xứ sở lá phong”, nhưng chỉ khi Canada tích cực hỗ trợ một chương trình nghiên cứu và phát triển địa nhiệt táo bạo và đa dạng.
Viết Tuân
