Năng lượng địa nhiệt là gì & tiềm năng để sản xuất điện

1. Khái niệm năng lượng địa nhiệt là gì?

Năng lượng địa nhiệt là nguồn năng lượng được khai thác từ nhiệt lượng tự nhiên ẩn sâu bên trong lòng Trái Đất. Khi càng đi sâu vào lòng đất, nhiệt độ càng tăng – trung bình khoảng 1°C cho mỗi 36 mét. Nguồn nhiệt này tồn tại dưới dạng nước nóng hoặc hơi nước được lưu trữ trong các tầng đá ngầm hoặc các mạch nước ngầm sâu trong lòng đất. Thông qua việc khoan các giếng địa nhiệt, con người có thể khai thác nguồn nhiệt này để sử dụng cho các mục đích dân dụng như sưởi ấm, cung cấp nước nóng hoặc sản xuất điện năng – một giải pháp bền vững và thân thiện với môi trường trong bối cảnh biến đổi khí hậu hiện nay.

2. Cơ chế sản xuất điện từ năng lượng địa nhiệt

Sản xuất điện địa nhiệt hoạt động trên nguyên lý tương tự như các nhà máy nhiệt điện truyền thống: sử dụng hơi nước để làm quay tuabin, từ đó tạo ra điện năng. Tuy nhiên, thay vì phải đốt nhiên liệu hóa thạch như than đá hay dầu mỏ, các nhà máy địa nhiệt tận dụng trực tiếp hơi nước nóng tự nhiên từ lòng đất.

Hơi nước này được đưa từ các giếng khoan sâu lên bề mặt, nơi nó sẽ quay tuabin gắn liền với máy phát điện. Sau đó, hơi nước được làm lạnh, ngưng tụ và bơm trở lại vào lòng đất để tiếp tục chu trình – một hệ thống khép kín giúp giảm thiểu tác động đến môi trường. Trong một số hệ thống hiện đại, chất lỏng trung gian như isopentane có thể được sử dụng để tối ưu hiệu suất chuyển đổi nhiệt thành điện.

3. Tiềm năng năng lượng địa nhiệt của Trái đất

Nhiệt độ ở lõi Trái đất được ước tính ít nhất là 6.650°C – cao hơn cả bề mặt Mặt Trời. Dòng nhiệt truyền từ trung tâm Trái đất ra lớp vỏ tạo ra một nguồn năng lượng khổng lồ, khoảng 47 ± 2 terawatt (TW), tương đương gần 400.000 TWh mỗi năm – cao gấp 17 lần tổng mức tiêu thụ năng lượng hàng năm của toàn thế giới hiện nay. Trong đó, khoảng 13–61 TW được sinh ra do sự phân rã phóng xạ của các nguyên tố như uranium, thorium và kali-40. Rõ ràng, địa nhiệt là một nguồn năng lượng sạch, dồi dào và hầu như vô tận.

4. Lịch sử phát triển năng lượng địa nhiệt

• Thế kỷ 19: Kỹ sư người Pháp Francois de Larderel là người đầu tiên đặt nền móng cho việc sử dụng nguồn năng lượng địa nhiệt.

• Năm 1904: Piero Conti – một doanh nhân người Ý – đã vận hành thử nghiệm nhà máy phát điện địa nhiệt đầu tiên tại Larderello, Italia. Nhà máy này vẫn đang hoạt động cho tới hiện tại.

• 1960s–1990s: Công nghệ địa nhiệt phát triển mạnh mẽ. Nhiều hệ thống khoan sâu, tái bơm nước và thử nghiệm trên đá khô nóng (HDR) được tiến hành ở Mỹ, dẫn đầu là các cơ sở tại The Geysers (California) và Fenton Hill (New Mexico).

• Năm 2020: Công suất phát điện địa nhiệt toàn cầu đạt gần 16 GW, sản xuất khoảng 95.100 GWh/năm. Rystad Energy dự báo đến năm 2025, con số này sẽ tăng lên 24 GW.

5. Ưu điểm nổi bật của điện địa nhiệt

• Tái tạo và bền vững: Không giống như các nguồn năng lượng hóa thạch, địa nhiệt có thể khai thác lâu dài mà không cạn kiệt.

• Hiệu suất cao: Hệ thống địa nhiệt có hiệu suất chuyển đổi năng lượng rất lớn – lên đến 80%.

• Phát thải thấp: Quá trình khai thác không đốt nhiên liệu, do đó lượng khí nhà kính phát sinh rất ít.

• Chiếm ít diện tích: So với điện gió hay mặt trời, nhà máy địa nhiệt có mật độ công suất lớn hơn trên cùng diện tích đất.

6. Thách thức và hạn chế

• Chi phí đầu tư cao: Khoan sâu hàng kilomet vào lòng đất đòi hỏi công nghệ cao, chi phí lớn và rủi ro địa chất.

• Tác động môi trường tiềm ẩn: Nước địa nhiệt có thể chứa nhiều kim loại nặng như chì, cadmium, arsenic… nếu không được xử lý cẩn thận có thể gây ô nhiễm nguồn nước hoặc phá vỡ cấu trúc địa chất.

• Địa chấn nhân tạo: Việc tái bơm nước vào lòng đất đôi khi có thể kích thích các vết nứt và dẫn đến động đất nhỏ.

7. Tình hình phát triển năng lượng địa nhiệt toàn cầu

Hiện tại, các quốc gia như Iceland, Indonesia, Philippines, Mỹ, Kenya và New Zealand đang dẫn đầu về sản lượng điện địa nhiệt. Trong đó, Iceland nổi bật khi gần 100% nhu cầu điện và sưởi ấm quốc gia được đáp ứng bằng nguồn năng lượng tái tạo – chủ yếu là thủy điện và địa nhiệt.

Theo số liệu của IRENA và Rystad Energy, từ 2010–2020, gần 40 tỷ USD đã được đầu tư vào lĩnh vực địa nhiệt toàn cầu. Dự kiến đến năm 2025, số lượng giếng địa nhiệt khoan mới có thể đạt con số 380.

8. Tầm quan trọng của ngành sản xuất dây & cáp điện trong xu hướng năng lượng xanh

Để các dự án điện địa nhiệt hoạt động hiệu quả, hạ tầng truyền tải và phân phối điện cần được đầu tư đồng bộ. Trong đó, dây và cáp điện đóng vai trò then chốt, truyền tải nguồn điện từ nhà máy đến các khu dân cư và công nghiệp.

Công ty Cổ phần Dây và Cáp điện Hanwon – với trụ sở tại Khu công nghiệp Song Khê – Nội Hoàng, tỉnh Bắc Giang – là một trong những doanh nghiệp tiêu biểu tại Việt Nam chuyên sản xuất dây, cáp điện chất lượng cao, phục vụ nhu cầu trong nước và xuất khẩu. Với cam kết về chất lượng và định hướng phát triển bền vững, Hanwon không chỉ đồng hành cùng ngành điện lực truyền thống mà còn đóng vai trò tích cực trong hệ sinh thái năng lượng tái tạo, bao gồm cả điện địa nhiệt.

KẾT LUẬN

Năng lượng địa nhiệt là một phần quan trọng trong chiến lược năng lượng toàn cầu, góp phần giảm phát thải, bảo vệ môi trường và đảm bảo an ninh năng lượng. Tuy còn những thách thức nhất định về kỹ thuật và chi phí, nhưng với tiềm năng to lớn và xu hướng chuyển dịch sang năng lượng xanh, địa nhiệt chắc chắn sẽ là mảnh ghép quan trọng trong hệ thống năng lượng tương lai – nơi các doanh nghiệp như Hanwon cũng đóng vai trò không thể thiếu.