Khám Phá Năng Lượng Địa Nhiệt và Hóa Học Cơ Bản

Năng lượng địa nhiệt được hình thành từ nhiều nguồn. Thứ nhất, phản ứng phóng xạ hạt nhân của các nguyên tố nặng như thori (Th), protactini (Pa), urani (U) trong lòng Trái Đất tạo ra nhiệt lượng chính. Thứ hai, sự hấp thụ năng lượng mặt trời bởi lớp vỏ Trái Đất cũng góp phần tích tụ nhiệt. Cuối cùng, ma sát giữa các mảng kiến tạo khi di chuyển cũng sinh ra nhiệt. Tổng năng lượng nhiệt của Trái Đất khổng lồ, ước tính khoảng 12,6.10²⁴ MJ. Tuy nhiên, chỉ một phần nhỏ được khai thác hiện nay. Hiểu rõ nguồn gốc giúp đánh giá tính bền vững và tiềm năng lâu dài của năng lượng địa nhiệt.

Các nguồn năng lượng địa nhiệt được phân loại theo nhiều cách. Nguồn nước nóng là nước được nung nóng dưới áp suất cao trong các tầng đá xốp. Nguồn áp suất địa nhiệt chứa nước muối, khí metan dưới áp suất cao. Nguồn đá khô nóng là khối đá khô, không thấm ở nhiệt độ cao (90°C - 650°C). Nguồn năng lượng địa nhiệt từ núi lửa hoạt động và magma là nguồn năng lượng lớn nhất, nhưng khai thác gián tiếp. Sự phân loại này giúp lựa chọn công nghệ khai thác phù hợp với từng loại nguồn, tối ưu hóa hiệu quả kinh tế và môi trường. Hiểu rõ đặc điểm từng loại nguồn năng lượng địa nhiệt là nền tảng cho việc nghiên cứu và phát triển công nghệ khai thác.

Có ba công nghệ khai thác năng lượng địa nhiệt chính: nhà máy hơi nước nóng khô (dry steam), nhà máy nước siêu lỏng (flash steam) và nhà máy hai chu trình (binary-cycle). Nhà máy hơi nước nóng khô sử dụng hơi nước ở nhiệt độ cao trực tiếp quay tua bin. Nhà máy nước siêu lỏng sử dụng nước nóng cao áp, giảm áp đột ngột để tạo hơi nước quay tua bin. Nhà máy hai chu trình sử dụng chất lỏng trung gian để tận dụng nguồn nước nóng nhiệt độ thấp hơn. Mỗi công nghệ có ưu điểm, nhược điểm khác nhau, phù hợp với điều kiện địa chất và yêu cầu kỹ thuật khác nhau. Sự lựa chọn công nghệ phù hợp là yếu tố quyết định hiệu quả kinh tế và môi trường của dự án. Nghiên cứu và phát triển công nghệ khai thác phù hợp với từng điều kiện địa chất là rất quan trọng.

Năng lượng địa nhiệt có nhiều ứng dụng. Sản xuất điện là ứng dụng phổ biến nhất. Tuy nhiên, năng lượng địa nhiệt cũng được sử dụng trực tiếp trong sưởi ấm, làm mát, sấy nông sản, nuôi trồng thủy sản… Việc sử dụng trực tiếp năng lượng địa nhiệt tiết kiệm chi phí và thân thiện với môi trường. Ở các nước phát triển, năng lượng địa nhiệt được tích hợp vào hệ thống đô thị, tạo ra các khu nghỉ dưỡng, đô thị sinh thái… Việt Nam cần nghiên cứu và phát triển các ứng dụng đa dạng của năng lượng địa nhiệt, tận dụng tiềm năng sẵn có, góp phần phát triển kinh tế - xã hội và bảo vệ môi trường.

Chi phí đầu tư ban đầu cho khai thác năng lượng địa nhiệt khá cao. Việc tìm kiếm và đánh giá nguồn năng lượng địa nhiệt cần nhiều thời gian và công sức. Công nghệ khai thác năng lượng địa nhiệt đòi hỏi trình độ kỹ thuật cao. Tác động môi trường tiềm tàng, chẳng hạn như khí thải độc hại hoặc gây sụt lún. Khả năng tiếp cận nguồn lực tài chính và công nghệ cũng là rào cản lớn. Do đó, cần giải pháp toàn diện để giải quyết vấn đề, đảm bảo tính bền vững và hiệu quả kinh tế của việc khai thác năng lượng địa nhiệt.

Việt Nam nên ưu tiên khai thác năng lượng địa nhiệt quy mô nhỏ, phân tán, tận dụng công nghệ ORC, Kalina với nhiệt độ thấp (khoảng 100°C). Khai thác nước nóng địa nhiệt cho du lịch, nghỉ dưỡng. Ứng dụng công nghệ bơm nhiệt đất (GSHP) để tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường. Cần có chính sách hỗ trợ, đầu tư nghiên cứu và phát triển công nghệ, đào tạo nhân lực. Hợp tác quốc tế để tiếp cận công nghệ tiên tiến. Đánh giá tác động môi trường và đưa ra giải pháp giảm thiểu. Xây dựng cơ sở pháp lý và chính sách hỗ trợ phù hợp. Việc khai thác năng lượng địa nhiệt cần được thực hiện một cách bài bản, đảm bảo tính bền vững và hiệu quả.