Tin Khoa học - Công nghệ trong nước

Tiềm năng và giải pháp khai thác địa nhiệt cho phát triển năng lượng sạch tái tạo ở Việt Nam

.

Địa nhiệt: một nguồn tài nguyên vô tận – nguồn năng lượng tái tạo có ở mọi nơi

Trái đất là một động cơ nhiệt khổng lồ, nhiệt độ trong nhân đạt tới hơn 4.000oC, dòng nhiệt thóat ra trung bình 60 mW/m2, cung cấp một nhiệt lượng tới mặt đất gấp hàng tỷ lần nhu cầu của thế giới. Ở các vùng núi lửa hoạt động và rift, ở độ sâu 1 -2 km tồn tại các bồn nhiệt thế cao 200 - 300oC đã được khai thác để phát điện ở hơn 20 nước (Mỹ, Philipin, Indonesia,…) với tổng công suất khoảng 10 GW. Cơ sở khoa học – công nghệ mới hiện nay về hệ địa nhiệt hoàn thiện (EGS – Enhanced Geothermal System) và hệ thống hai chu kỳ ORC (Organic Rankin Cyrcle) và Kalina cho phép phát điện địa nhiệt với nhiệt độ 100oC, nên khai thác địa nhiệt có khả năng thực hiện trên phạm vi rộng ở hầu hết mọi nơi. Ở hầu hết các lục địa gradient nhiệt trung bình 2,5 -3oC/100m, nên ở độ sâu 4 km luôn có nhiệt độ trên 100oC, có thể khai thác được bằng kỹ thuật công nghệ hiện có. Các nguồn nước nóng, bùn nóng xuất lộ trên mặt đất là nơi có điều kiện địa chất thuận lợi chỉ thị bồn địa nhiệt thường có nhiệt độ cao hơn 100oC ở độ sâu không lớn.

Ngoài ra, dưới mặt đất, phụ thuộc điều kiện địa chất, ở độ sâu từ vài mét tới một vài chục mét còn tồn tại một tầng trung hòa nhiệt có nhiệt độ ổn định quanh năm được gọi là nguồn nhiệt đất, là một “kho dự trữ” nhiệt dễ dàng khai thác sử dụng trực tiếp nhiệt năng phục vụ nhu cầu sản xuất và sinh hoạt. Khai thác năng lượng này bằng công nghệ bơm nhiệt đất (Ground Source Heat Pump - GSHP) để điều hòa không khí từ quy mô gia đình đến thương nghiệp đã được phổ biến rộng rãi ở nhiều nước (Mỹ, Châu Âu, Trung Quốc,…) đạt công suất hơn 20.000 MWt , và đã chứng tỏ đây là một giải pháp tiết kiệm (30 -50%) năng lượng và giảm khí phát thải CO2 hiệu quả nhất.

Nhu cầu và mục tiêu phát triển năng lượng tái tạo bao gồm địa nhiệt

Đáp ứng nhu cầu năng lượng cho tăng trưởng kinh tế và tăng dân số trong những thập niên tới, hạn chế khí phát thải gây hiệu ứng nhà kính làm thay đổi khí hậu toàn cầu là một thách thức lớn của các quốc gia trên thế giới. Do đó vấn đề tìm kiếm nguồn năng lượng sạch tái tạo là nhiệm vụ cấp thiết của cộng đồng quốc tế. Năng lượng tái tạo như gió, mặt trời, biogas, địa nhiệt, thủy triều,… đã và đang được tích cực triển khai. Nguồn năng lượng địa nhiệt có ưu việt là chiếm ít diện tích, ít khí thải nhất, hiệu suất (80 -90%) và tuổi thọ hoạt động cao nhất. Khó khăn chính trong phát triển nguồn năng lượng này là sự phân bố nguồn (bồn) địa nhiệt ẩn sâu dưới lòng đất, tương tự mỏ dầu khí, nên đầu tư ban đầu cho tìm kiếm thăm dò cao, đòi hỏi quy trình kỹ thuật phức tạp, khó khăn hơn so với các nguồn năng lượng tái tạo khác.

Chương trình phát triển năng lượng tái tạo, trong đó có địa nhiệt đang được triển khai ở trên 40 quốc gia. Nước Mỹ đang triển khai để đạt đạt công suất phát điện địa nhiệt 100.000 MWe (hiện nay là 2.534 MWe), sử dụng trực tiếp nhiệt năng và bơm địa nhiệt đạt 800.000 MWt (hiện nay 4.000 MWt) vào năm 2050. Châu Âu đặt mục tiêu tới năm 2030 đạt 50% nhu cầu sử dụng năng lượng từ nguồn năng lượng tái tạo, trong đó phát điện địa nhiệt đạt 15 -30 GWe (hiện nay là 4 Gwe), sử dụng trực tiếp nhiệt năng từ địa nhiệt khoảng 80.000 MWt (hiện nay 10.000 MWt). Trung Quốc có công suất phát điện địa nhiệt 28 MWe và gần 4.000 MWt điều hòa không khí bằng công nghệ bơm địa nhiệt GSHP. Các nước Australia, New Zealand, Inđonesia, Nhật Bản,… cũng đang triển khai tích cực các chương trình khai thác năng lượng địa nhiệt.

Dị thường dòng nhiệt ở Việt Nam

Tiềm năng và giải pháp khai thác địa nhiệt để phát triển năng lượng ở Việt Nam

Theo tài liệu địa chất, lãnh thổ nước ta không thuộc vùng tiềm năng cao về địa nhiệt. Câu hỏi về khả năng khai thác được bao nhiêu năng lượng địa nhiệt ở Việt Nam vẫn còn để ngỏ, bởi chúng ta mới chỉ có các khảo sát rời rạc, phương pháp nghiên cứu đánh giá đơn giản chưa đủ tin cậy. Theo tài liệu đã công bố, trên lãnh thổ đã phát hiện hàng trăm điểm xuất lộ nước nóng từ 40oC đến 100oC, kết quả phân tích mẫu nước bằng địa nhiệt kế hóa học đã dự báo được nhiệt độ các nguồn địa nhiệt từ 120oC đến 200oC. Từ các số liệu đo địa nhiệt trong các lỗ khoan thăm dò dầu khí đã khoanh được các vùng dị thường dòng nhiệt cao hơn dòng nhiệt trung bình của Trái đất: 100 mW/m2 ở Đông Nam đồng bằng Sông Hồng (ở độ sâu 3.000m nhiệt độ đạt hơn 140oC) và ven biển Bình Thuận (hoạt động núi lửa ở đảo Tro vào năm 1923) có diện tích hàng trăm km2. Kết quả nghiên cứu của Viện Địa chất đã xác định ở một số nơi có dị thường dòng nhiệt cao: Huế: 106 – 143 mW/m2, Quảng Ngãi: 90 – 120 mW/m2, Kông Tum: 86 - 108 mW/m2, đều gắn với các cấu trúc địa chất kiến tạo hoạt động và có nhiều điểm xuất lộ nước nóng trên mặt. Các dữ liệu này chứng tỏ nguồn địa nhiệt ở nước ta rất phong phú, thuộc nguồn nhiệt thế thấp đến trung bình, có điều kiện để phát điện công suất nhỏ.

Khí hậu Việt Nam thuộc vùng nhiệt đới nóng ẩm, mùa hè kéo dài tới hơn 6 tháng trong năm nên nhu cầu điều hòa không khí thường xuyên không chỉ trong sinh hoạt mà cả trong sản xuất, như việc bảo quản nông thủy sản tiêu thụ năng lượng rất lớn, chi phí ước tính hàng tỷ đôla mỗi năm. Kết quả nghiên cứu của Viện Địa chất ở vùng đồng bằng Sông Hồng cho thấy tầng trung hòa nhiệt ổn định 25 - 26oC phân bố ở độ sâu dưới 10 -15 m, điều kiện địa chất rất thuận lợi cho việc áp dụng công nghệ bơm nhiệt đất (GSHP). Các tính toán mô phỏng công nghệ này với điều kiện thực tế ở Hà Nội cho phép tiết kiệm được 37% năng lượng điện tiêu thụ so với hệ thống điều hòa không khí (RAC) hiện nay. Ngoài lợi ích về kinh tế, giải pháp tiết kiệm năng lượng hiệu quả, bơm nhiệt đất còn hạn chế tối đa lượng khí xả ra làm ô nhiễm môi trường xung quanh.

Trên lãnh thổ Việt Nam tài liệu thực tế đã xác định được dị thường dòng nhiệt cao ở nhiều nơi chứng tỏ các nguồn địa nhiệt phong phú, có thể khai thác để phát điện; nguồn nhiệt đất có điều kiện áp dụng công nghệ bơm nhiệt đất để điều hòa không khí. Tuy nhiên, các số liệu này còn sơ sài, cần có các đầu tư nghiên cứu triển khai thí điểm để có đủ luận cứ cần thiết cho việc phổ biến rộng rãi các giải pháp khai thác nguồn địa nhiệt cho phát triển năng lượng tái tạo.

Nguồn tin: Đoàn Văn Tuyến (Viện Địa chất)
Xử lý tin: Quỳnh Trang

Bản quyền thuộc về Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Địa chỉ: 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội. Email: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
Khi phát hành lại thông tin trên Website cần ghi rõ nguồn: "Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam".