Năng lượng địa nhiệt: Tham vọng và thách thức

Vấn đề đa dạng hóa nguồn cung cấp năng lượng phục vụ cho nhu cầu phát triển kinh tế và nhu cầu dân sinh đã trở thành mối quan tâm thuộc hàng ưu tiên của hầu hết các quốc gia trên thế giới. Vấn đề này càng thêm nóng bỏng khi mà các nguồn năng lượng hóa thạch ngày càng cạn kiệt dần với sự khai thác quá mức của con người.

Năng lượng khổng lồ vô tận

Con người đã và đang tìm kiếm nhiều nguồn năng lượng thay thế khác nhằm đáp ứng nhu cầu trong tương lai cũng như giảm hiệu ứng nhà kính. Những tưởng điện hạt nhân sẽ giải quyết được các vấn đề này khi đồng loạt các tổ chức lớn trên thế giới đều xem nó có vai trò then chốt trong sản xuất điện toàn cầu, đồng thời nó còn đóng vai trò quan trọng trong cuộc chiến làm giảm tác động của biến đổi khí hậu.

Tuy nhiên, sau khi xảy ra thảm họa hạt nhân Fukushima hồi tháng 3/2011 ở Nhật Bản, niềm tin của dư luận về điện hạt nhân lại bị lung lay dữ dội khi có nhiều ý kiến trái chiều về tính hiệu quả và sự an toàn của nguồn năng lượng này. Và rồi cả thế giới gần như lại rơi vào một cuộc khủng hoảng niềm tin về năng lượng mới.

Vấn đề phải tìm kiếm nguồn năng lượng sạch khác an toàn hơn lại được đặt ra. Nhưng người ta cứ mãi tập trung vào nhiệt điện, thủy điện, phong điện mà lại gần như quên đi mất một nguồn năng lượng có thể nói là vô tận đến từ ngay dưới chân chúng ta: năng lượng địa nhiệt.

Năng lượng địa nhiệt là một dạng năng lượng tự nhiện ở sâu trong lòng 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. Trữ lượng năng lượng địa nhiệt là rất lớn, nếu không muốn nói là vô tận. Các nhà khoa học đã ước tính rằng 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.

Thật ra thì năng lượng địa nhiệt đã được khai thác và sử dụng từ những năm đầu thế kỷ 20 cho mục đích sưởi ấm, sấy nông sản, tắm thư giãn… Từ đó đến nay, việc nghiên cứu và phát triển công nghệ khai thác nguồn năng lượng địa nhiệt ngày càng phát triển nhanh về quy mô và hiệu suất.

Tuy nhiên, nếu so sánh với sự quan tâm của nhân loại đối với các nguồn năng lượng khác thì địa nhiệt lại có phần “tủi thân” khi mà sự quan tâm đó vẫn chưa thật sự xứng đáng với tiềm năng mà nó mang lại. Ước tính riêng tại Mỹ, sản lượng điện được sản xuất từ nguồn địa nhiệt cho phép nước này tiết kiệm được tới 80 triệu thùng dầu mỗi năm. Chỉ tính riêng năm 2003, Mỹ đã sản xuất được 34.880 GWh điện từ các nguồn năng lượng địa nhiệt. Nếu so sánh con số này với công suất 420MW của nhà máy thủy điện Trị An thì nó gấp trên 12 lần.

Mặt khác, xây dựng nhà máy điện địa nhiệt còn có những lợi ích vượt trội so với nguồn năng lượng khác. Nhà máy điện địa nhiệt có thể hoạt động liên tục suốt ngày đêm, không phụ thuộc vào yếu tố khí hậu như năng lượng mặt trời, gió hoặc sóng biển... Nguồn năng lượng địa nhiệt trong lòng đất vô cùng vô tận, bảo đảm cho nhà máy điện địa nhiệt hoạt động bền vững, lâu dài. Đồng thời, xây dựng nhà máy điện địa nhiệt cũng tốn rất ít diện tích. Các nhà máy điện nhiệt điện không đốt bất cứ một loại nhiên liệu nào cả cho nên sạch cho môi trường hơn mọi nhà máy điện khác.

Những thách thức

Cách khai thác nguồn năng lượng địa nhiệt theo cách hiểu đơn giản nhất là người ta chỉ cần khoan các giếng sâu 4-5km. Sau đó thì ta đưa nước xuống độ sâu này là tới vùng có nhiệt độ khoảng 2000C. Nước khi đó sẽ được làm sôi lên và sẽ theo ống dẫn lên, làm chạy máy phát điện. Hệ thống công nghệ này được gọi là Công nghệ HDR (Hot Dry Rock).

Hiện trên thế giới đã có nhiều nước chú trọng vào phát triển khai thác nguồn năng lượng này và đã có nhiều hiệu quả đáng mong đợi. Có thể kể đến như tại thành phố Swabian (Bad Urach), miền nam nước Đức , một công trình HDR đang được triển khai với giếng khoan sâu 4445m (nơi có nhiệt độ khoảng 1700C) Giai đoạn đầu nhà máy điện đủ cung cấp năng lượng cho trên 2000 hộ dân quanh vùng. Ngoài ra còn có ở Iceland, một nước chỉ có khoảng 300 nghìn dân nhưng công nghiệp năng lượng địa nhiệt chiếm đến 26% (2006) so với sản lượng điện của nước này. Nguồn địa nhiệt cũng đã cung cấp được nước nóng cho 87% số hộ dân của nước này.

Mỹ đang là quốc gia đi đầu trong việc sản xuất địa nhiệt trong số các quốc gia trên thế giới có phát triển địa nhiệt. Công suất địa nhiệt của Mỹ hiện chiếm 32% công suất địa nhiệt của các nhà máy trên thế giới.Trong thời gian tới nước Mỹ có thể sản xuất tới 100.000 MW điện địa nhiệt đủ cung cấp điện cho 25 triệu hộ cư dân trong 50 năm (chi phí khoảng 40 triệu USD/năm) trong khi chi phí ban đầu chỉ vào khoảng 0,8-1 tỷ USD.

Việt Nam cũng được đánh giá là có tiềm năng địa nhiệt trung bình so với thế giới. Bên cạnh đó nguồn năng lượng này ở nước ta còn có ưu điểm là phân bố đều trên khắp lãnh thổ cả nước nên cho phép sử dụng rộng rãi ở hầu hết các địa phương. Hiện nay, Quảng Trị đã cấp phép cho xây dựng nhà máy địa nhiệt đầu tiên tại Đakrông với công suất 25MW, mở ra hy vọng ngành điện sẽ có thêm một nguồn cung cấp mới cho điện lưới quốc gia trong tương lai gần.

Hiện Nhật Bản cũng đang bắt đầu có ý quay lại với địa nhiệt kể từ sau thảm họa Fukushima. Qua đó cho ta thấy quyết định đầu tư vào công nghệ năng lượng địa nhiệt là dấu hiệu quyết tâm tiếp tục phát triển các nguồn năng lượng trong nước, tăng cường an ninh năng lượng quốc gia và rời bỏ nguồn năng lượng hạt nhân của Nhật Bản.

Tuy nhiên, việc phát triển nguồn năng lượng này lại gặp một thách thức lớn là đòi hỏi phải có những công nghệ hiện đại cùng với nguồn vốn đầu tư là rất lớn. Do phải khoan rất sâu vào lòng đất nên gây ra những rủi ro tài chính rất cao, ước tính có thể lên tới 2,5 triệu euro cho 1MW công suất theo thiết kế. Bên cạnh đó còn có những rủi ro khác về môi trường như đưa khí độc, chất độc lên mặt đất, tạo biến dạng địa chất. Đặc biệt, kỹ thuật xử lý địa chất cũng rất là phức tạp vì phải tìm kiếm đúng vùng tập trung địa nhiệt thì việc khai thác địa nhiệt mới hiệu quả.

Dù phải đứng trước những thách thức về kinh tế, kỹ thuật như trên, các nhà khoa học về năng lượng địa nhiệt vẫn có những dự báo lạc quan rằng “những rào cản về khai thác địa nhiệt đã và sẽ được vượt qua trong 10 năm tới”. Vì thế chúng ta có quyền hy vọng tới lúc đó, năng lượng địa nhiệt sẽ thực sự có vị trí quan trọng trong các nguồn năng lượng của tương lai.