Công nghệ đột phá dưới lòng đất tạo ra trăm megawatt điện không carbon, bộ năng lượng Mỹ ra cú hích

Tương lai không phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch đã đến?

Ngày 18/7/2023, công ty Fervo Energy của Mỹ cho biết họ đã đạt được bước đột phá trong công nghệ địa nhiệt.

Cụ thể, Fervo Energy thực hiện cuộc kiểm tra kéo dài 30 ngày tại cơ sở phía bắc bang Nevada (Mỹ), tiến hành khoan giếng sâu và bơm nước vào đó - nơi nhiệt độ đạt 191 độ C. Nước nóng lên từ sức nóng của Trái đất, sau đó Fervo Energy hút nước trở lại bề mặt, nơi một tuabin chuyển đổi nhiệt đó thành điện năng.

Fervo Energy cho biết, quá trình của Hệ thống địa nhiệt nâng cao (EGS) này có thể đạt được "tốc độ dòng chảy 63 lít mỗi giây ở nhiệt độ cao, cho phép sản xuất 3,5 megawatt điện". Một megawatt điện có thể cung cấp điện cho khoảng 750 hộ gia đình cùng một lúc. Với 3,5 megawatt, con số sẽ tăng lên là 2.625 hộ.

Sau khi đạt được thành công đột phá này, Fervo Energy sẽ sớm kết nối địa điểm Project Red của mình với lưới điện ở Mỹ ngay trong năm 2023 này.

Dự án thí điểm thương mại toàn diện của Fervo Energy, Project Red, ở phía bắc bang Nevada. (Ảnh: Fervo Energy).

"Đây là một cột mốc rất quan trọng trong việc phát triển các hệ thống địa nhiệt nâng cao. Đây là ứng dụng đầu tiên của các kỹ thuật khoan và kích thích giếng tiên tiến được phát triển trong thời kỳ bùng nổ dầu đá phiến đối với địa nhiệt và đã chứng minh rằng chúng có thể được sử dụng để tạo ra các hồ chứa địa nhiệt nhân tạo mang lại tốc độ dòng chảy cao" - Wilson Ricks, chuyên gia thí nghiệm tại Đại học Princeton (Mỹ) nói với CNBC. 

Nối tiếp thành công này, Fervo Energy bắt đầu xây dựng một dự án 400 megawatt mà họ dự kiến sẽ đưa vào hoạt động vào năm 2028, dự án này sẽ cung cấp điện cho khoảng 300.000 ngôi nhà.

"Thử nghiệm thương mại thành công của Fervo Energy đưa công nghệ địa nhiệt thế hệ tiếp theo từ lĩnh vực mô hình vào thế giới thực và bắt đầu cho chúng ta con đường khám phá tiềm năng đầy đủ của địa nhiệt" - Jesse Jenkins, kỹ sư hệ thống năng lượng quy mô lớn, kiêm giáo sư tại Đại học Princeton (Mỹ), cho biết.

Hiện tại, hầu hết các nguồn năng lượng địa nhiệt đều nằm gần các ranh giới mảng kiến tạo nơi magma đến gần bề mặt Trái đất, làm nóng nước bị mắc kẹt trên bề mặt Trái đất gần đó. Tại Mỹ hiện nay, năng lượng địa nhiệt hiện chỉ cung cấp 0,4% điện năng.

Theo các nhà khoa học, để một hệ thống địa nhiệt tự nhiên sản xuất điện, nó cần có sự kết hợp giữa nhiệt, chất lỏng và tính thấm của đá. Ở nhiều khu vực, đá có mức nhiệt cần thiết, nhưng không đủ độ thẩm thấu để chất lỏng chảy qua nó.

Một EGS tạo ra tính thấm này một cách nhân tạo bằng cách khoan sâu dưới lòng đất và bơm chất lỏng để tạo ra các vết nứt trong đá. Cách tiếp cận đó có thể làm tăng đáng kể số lượng địa điểm tiềm năng cho một nhà máy điện địa nhiệt.

Fervo Energy đạt cột mốc quan trọng trong việc sử dụng công nghệ khoan dầu để khai thác năng lượng địa nhiệt. (Ảnh: Fervo Energy).

Thay vì dựa vào các điều kiện tự nhiên, Fervo Energy đang sử dụng công nghệ khoan do ngành công nghiệp dầu khí phát triển với kỹ thuật bẻ gãy thủy lực để tạo ra các hồ chứa trong đá nóng sâu dưới lòng đất.

"Bằng cách áp dụng công nghệ khoan từ ngành dầu khí, chúng tôi đã chứng minh rằng chúng tôi có thể sản xuất các nguồn năng lượng không có carbon liên tục 24/7 ở các khu vực địa lý mới trên toàn thế giới" - Tim Latimer, Giám đốc điều hành của Fervo Energy, cho biết.

Bộ Năng lượng Mỹ cũng đã triển khai cái mà họ gọi là "Cú bắn địa nhiệt tăng cường" - đây là một nỗ lực nhằm giảm 90% chi phí năng lượng địa nhiệt tăng cường xuống còn 45 đô la mỗi megawatt giờ vào năm 2035.

Bộ Năng lượng Mỹ cho biết họ hy vọng sẽ tăng cường các hệ thống địa nhiệt có khả năng cung cấp năng lượng sạch cho 65 triệu hộ gia đình ở Mỹ.

Fervo Energy & Google: Hướng tới tương lai không carbon

Google đã dẫn đầu trong cam kết hoạt động bằng năng lượng không có carbon 24/7 vào năm 2030. "Giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu là bước tiến lớn tiếp theo của nhân loại" -  CEO Google Sundar Pichai khẳng định.

Một trong những ưu điểm chính của các nhà máy điện địa nhiệt là chúng hoàn toàn không có carbon - đó là lý do Google ký kết thỏa thuận với Fervo Energy vào năm 2021 nhằm mục tiêu vận hành tất cả các văn phòng và trung tâm dữ liệu của Google liên tục 24/7 bằng năng lượng không có carbon vào năm 2030.

Để đạt được mục tiêu đó, Google đã phải mua rất nhiều năng lượng tái tạo để hỗ trợ tất cả các quy trình điện toán ngốn nhiều năng lượng của mình. Không giống như năng lượng gió và Mặt trời, vốn không liên tục, năng lượng địa nhiệt là nguồn tài nguyên không có carbon "luôn luôn hoạt động", có thể giảm sự phụ thuộc hàng giờ của con người vào nhiên liệu hóa thạch, Michael Terrell, Giám đốc cấp cao về Năng lượng và khí hậu của Google, nói.

Hình ảnh mô phỏng công nghệ địa nhiệt. Sức nóng trong lòng Trái đất có thể mang lại điện không carbon cho con người. (Ảnh: Internet)

"Đây là lần đầu tiên một công ty năng lượng chứng minh rằng Hệ thống địa nhiệt nâng cao (EGS) có thể hoạt động ở quy mô thương mại. Đó là một chặng đường dài để đạt được sự đột phá này, vì các nhà khoa học đã cố gắng biến EGS thành hiện thực kể từ những năm 1970" - Bloomberg nhận định.

Michael Terrell cho biết thêm: "Để đạt được mục tiêu vận hành 24/7 bằng năng lượng không có carbon sẽ cần các nguồn năng lượng sạch, chắc chắn mới để bổ sung cho các nguồn năng lượng tái tạo đa dạng như gió và Mặt trời. Chúng tôi đã hợp tác với Fervo Energy vào năm 2021 vì chúng tôi nhận thấy tiềm năng đáng kể trong công nghệ địa nhiệt của họ để mở ra nguồn năng lượng quan trọng không có carbon 24/7 trên quy mô lớn và chúng tôi rất vui mừng khi thấy Fervo Energy đạt được cột mốc công nghệ quan trọng này".

Là một phần của quan hệ đối tác, Google đang phát triển trí tuệ nhân tạo (AI) và hệ thống máy học (ML) để cải thiện hiệu quả của Fervo Energy, đổi lại, Fervo Energy đang bổ sung năng lượng sạch vào lưới điện ở bang Nevada, nơi Google là một khách hàng lớn về năng lượng sạch.

• Kế hoạch khoan sâu 20km để sản xuất năng lượng địa nhiệt
• Nguồn gốc các loại năng lượng tái tạo trên thế giới và quá trình khai thác
• Khai thác năng lượng địa nhiệt của Trái Đất