Năng lượng địa nhiệt nguồn năng lượng sạch nguồn năng lượng vô tận

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KINH TẾ & QUẢN LÝ BÀI TẬP LỚN MÔN CƠ SỞ KINH TẾ NĂNG LƯỢNG TÊN ĐỀ TÀI NĂNG LƯỢNG ĐỊA NHIỆTNGUỒN NĂNG LƯỢNG SẠCHNGUỒN NĂNG LƯỢNG VÔ TẬN Sinh viên thực : Nguyễn Hải Thanh - 20106217 Nguyễn Việt Khôi - 20106256 Nguyễn Thị Lan Anh - 20106154 Nguyễn Thị Thủy Anh - 20106155 Nguyễn Thị Hương Vân - 20106224 Nghiêm Đình Long - 20106195 Giáo viên hướng dẫn: T/s Phạm Thu Hà HÀ NỘI 11-2012 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Năng lượng địa nhiệt GVHD : T/s Phạm Thu Hà TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỀ TÀI Chương I Các vấn đề lý thuyết lượng địa nhiệt    Giới thiệu chung lượng địa nhiệt Phân loại nguồn lương địa nhiệt Phân loại nhà máy sản xuất lượng địa nhiệt Chương II Thực trạng việc ứng dụng lượng địa nhiệt thực tế  Sử dụng trực tiếp nguồn lượng địa nhiệt  Năng lượng địa nhiệt sản xuất điện  Nguồn lượng địa nhiệt Việt Nam  Tác động chung cuả nguồn địa nhiệt đến mặt mội trường , văn hóa , xã hội … Chương III Quan điểm việc giải vấn đề tồn ngành khai thác , sử dụng lượng địa nhiệt  Tiềm ngành lượng địa nhiệt  Cơ hội để phát triển ngành lượng địa nhiệt  Hướng phát triển tương lai quan điểm thân triển vọng ngành lượng địa nhiệt Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Năng lượng địa nhiệt GVHD : T/s Phạm Thu Hà Mục Lục TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỀ TÀI _ Lời nói đầu _ Chương Các vấn đề lý thuyết Năng lượng địa nhiệt _ 1.1 Giới thiệu chung lượng địa nhiệt 1.2 Phân loại nguồn lương địa nhiệt _ 1.3 Phân loại nhà máy sản xuất lượng địa nhiệt _ 10 Chương Thực trạng việc ứng dụng lượng địa nhiệt thực tế 15 2.1 Sử dụng trực tiếp nguồn lượng địa nhiệt _ 15 2.2 Năng lượng địa nhiệt sản xuất điện _ 17 2.3 Hiện trạng phát triển ngành lượng địa nhiệt Việt Nam 26 2.4 Tác động chung cuả việc khai thác sử dụng nguồn địa nhiệt đến mặt 28 2.5 Kinh tế _ 29 Chương Quan điểm việc giải vấn đề tồn ngành khai thác , sử dụng lượng địa nhiệt 31 3.1 Những lý nên phát triển lượng địa nhiệt Error! Bookmark not defined 3.2 Tiềm ngành lượng địa nhiệt giới 31 3.3 Cơ hội để phát triển ngành lượng địa nhiệt 33 3.4 Đánh giá Việt Nam _ 34 Kết luận 35 Tài liệu tham khảo 37 Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Năng lượng địa nhiệt GVHD : T/s Phạm Thu Hà Lời nói đầu Vào năm 1878, với bóng đèn điện Thomas Edison đưa loài người tiến vào thời đại điện khí hóa Nhờ có dịng điện giới có bước tiến vượt bậc để đến kỷ nguyên phát triển ngày hôm Song từ năm cuối kỷ 20, nguồn lượng cổ điển dùng đời sống sản xuất than đá, dầu mỏ, khí thiên nhiên,và thủy triều dần cạn Nhận thức điều , ngày nay, bên cạnh việc tiếp tục phát triển nguồn lượng cổ điển nhiều quốc gia giới tiến hành nghiên cứu đưa vào sử dụng nguồn lượng , gọi lượng tái sinh hay lượng tái tạo (renewable source of energy - RSE) Chúng bao gồm : Năng lượng mặt trời, lượng gió, khí sinh học,năng lượng thủy triều… Ngồi thật thiếu sót ko nhắc tới loại lượng nằm chân chùn ta : Năng lượng địa nhiệt Năng lượng địa nhiệt không ứng dụng phổ biến Năng lượng mặt trời, lượng gió … song theo nhà khoa học, lượng địa nhiệt nguồn lượng sạch, thân thiện gần vơ tận, đáp ứng cao gấp 250.000 lần nhu cầu hàng năm giới, tác động gần khơng khí hậu hay môi trường Với đề tài chúng em mong muốn đưa đến cho cô bạn nhận định đắn “Năng lượng địa nhiệt” ứng dụng to lớn đến mặt đời sống , sản xuất Song bên cạnh thời gian có hạn nên đề tài chúng em chứa đựng nhiều hạn chế mà chúng em chưa có thời gian khắc phục Báo cáo đồ án gồm chương : Chương I Các vấn đề lý thuyết Năng lượng địa nhiệt Chương II Thực trạng việc ứng dụng lượng địa nhiệt Chương III Quan điểm việc giải vấn đề tồn ngành khai thác , sử dụng lượng địa nhiệt Do kiến thức cịn hạn chế nên đề tài khơng tránh khỏi thiếu sót Vì vậy, em mong nhận đóng góp ý kiến tất bạn để bước xây dựng đề tài ngày hoàn thiện hiệu Chúng em xin chân thành cảm ơn ! Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Năng lượng địa nhiệt GVHD : T/s Phạm Thu Hà Chương Các vấn đề lý thuyết Năng lượng địa nhiệt 1.1 Giới thiệu chung lượng địa nhiệt 1.1.1 Năng lượng địa nhiệt ? Năng lượng địa nhiệt dạng lượng tồn lòng đất dạng nhiệt Năng lượng địa nhiệt, dạng nhiệt tự nhiên sâu lòng trái đất, phát sinh từ nguồn nhiệt sơ khai lòng trái đất, từ nhiệt ma sát phiến lục địa trượt lên nhau, từ phân rã nguyên tố phóng xạ tồn tự nhiên với lượng nhỏ đá + Năng lượng địa nhiệt tạo q trình phản ứng phóng xạ hạt nhân nguyên tố phóng xạ nặng có lòng Qủa Đất thori ( Th ) , protactini (Pa) , urani (U) , … Đây nguồn nhiệt + Nhiệt tích tụ dần thơng qua hấp thụ lượng mặt trời lớp vỏ trái đất + Năng lượng địa nhiệt tạo ma sát hai mảnh vỏ Qủa Đất dịch chuyển mà mảnh chuyển động trượt mảnh Một phần tổng khối nhiệt lượng khổng lồ lòng Trái Đất bắt nguồn từ trình hình thành hành tinh khoảng 4,5 tỷ năm trước (Trái Đất hình thành từ khối cầu vật chất cực nóng, nguội dần từ ngồi qua q trình quay quanh trục), phần lại kết trình phân rã ngun tố phóng xạ tồn lõi Trái Đất Theo nguyên lý tuần hoàn nhiệt lượng từ nơi nhiệt độ cao xuống nhiệt độ thấp, dòng nhiệt Trái Đất di chuyển từ lõi vỏ Dưới tác động trình địa chất gọi kiến tạo mảng , vỏ Trái Đất phân thành 12 mảng lớn tái tạo (tái sinh) cách chậm chạp qua hàng triệu năm Các mảng di chuyển tương (phân tách hội tụ) với tốc độ vài cm/năm Khi hai mảng kiến tạo va chạm vào nhau, mảng hút chìm xuống mảng cịn lại, tạo nên trũng đại dương gây động đất Đây nơi vỏ Trái Đất trở nên yếu bình thường, cho phép vật chất nóng từ lịng đất dịch chuyển lên mặt Ở độ sâu lớn đới hội tụ, bên mảng sụp chìm, nhiệt độ tăng lên đủ cao đến nung chảy đất đá tạo magma (nham thạch) Do có mật độ thấp khối đất đá xung quanh, magma di chuyển lên phía vỏ Trái Đất mang theo nhiệt lượng với Đơi magma di chuyển lên tới bề mặt Trái Đất thông qua điểm yếu vỏ Trái Đất phun trào lava miệng núi lửa Tuy nhiên, đa phần magma giữ lại vỏ Trái Đất nung nóng đất đá khối nước ngầm (subterranean water) Một phần khối nước nóng di chuyển lên mặt đất thông qua đới đứt gãy khe đá rạn (cracks), hình thành suối nước nóng (hay geysers, mạch nước nóng) Một khối nước nóng nước bị “bẫy” khối đất đá khơng thấm (impermeable) phía bên giữ lại khối đất đá thấm (permeable), bồn trũng địa nhiệt hình thành Các bồn trũng nguồn địa nhiệt dùng trực tiếp để sản xuất điện qua hệ thống turbine nước (steam turbine) Theo tính tốn , nhiệt độ tâm trái đất vào khoảng 6650°C Trái đất nguội Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Năng lượng địa nhiệt GVHD : T/s Phạm Thu Hà dần với tốc độ khoảng 300 đến 350°C tỉ năm Tại số vùng vỏ trái đất đặc biệt vùng có hoạt động địa trấn mạnh nhiệt độ tăng nhanh theo chiều sâu Năng lượng địa nhiệt nguồn nhiệt tự nhiên lấy lòng đất cách khoan sâu xuống lòng đất Nguồn nhiệt đưa lên mặt đất dạng nóng nước nóng Chúng ta biết lớp vỏ Trái đất có nhiệt độ bình qn năm 15°C Dưới lớp lớp có nhiệt độ bình quân 540°C Trên bao Manti nhiệt độ trung bình 650°C Vùng q độ có nhiệt độ bình qn 1000°C Lớp bao manti có nhiệt độ bình qn 3000°C Tại lớp Lõi ngồi có nhiệt độ bình qn 5000°C Cịn lớp Lõi nhiệt độ bình quân 7000°C Khối lượng khổng lồ tồn đồng hành với Trái đất nguồn lượng vô hạn sinh từ chuỗi phản ứng hạt nhân, phân hủy chất phóng xạ tiến hành thường xun lịng Trái đất Đi sâu xuống lòng đất 2-40m (tùy địa điểm)thông thường ta gặp tầng Thường ôn, tức tầng có nhiệt độ khơng chịu ảnh hưởng nhiệt độ Mặt Trời (ở Maskva độ sâu 20m, Paris 28m) Dưới tầng Thường ôn xuống sâu nhiệt độ tăng Người ta gọi Địa nhiệt cấp độ sâu tính mét đủ để nhiệt độ tăng lên 1°C Trị số trung bình 33m Nếu xuống sâu đến 60km có nhiệt độ tới 1800°C Thường thường để khai thác nguồn lượng địa nhiệt người ta cần khoan giếng sâu 4-5km Ví dụ nhà máy địa nhiệt Soultz, cách Strasbourg, cách Strasbourg (đơng bắc nước Pháp) 50km phía Bắc Đưa nước xuống độ sâu khoảng 5km tới vùng có nhiệt độ khoảng 200°C Nước làm sơi lên theo ống dẫn lên làm chạy máy phát điện 1.1.2 Năng lượng tái tạo : Năng lượng tái tạo hay lượng tái sinh lượng từ nguồn liên tục mà theo chuẩn mực người vô hạn Nguyên tắc việc sử dụng lượng tái sinh tách phần lượng từ quy trình diễn biến liên tục môi trường đưa vào sử dụng kỹ thuật Các quy trình thường thúc đẩy đặc biệt từ Mặt Trời Trong cách nói thơng thường, lượng tái tạo hiểu nguồn lượng hay phương pháp khai thác lượng mà đo chuẩn mực Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Năng lượng địa nhiệt GVHD : T/s Phạm Thu Hà người vơ hạn Vơ hạn có hai nghĩa: Hoặc lượng tồn nhiều đến mức mà trở thành cạn kiệt sử dụng người (thí dụ lượng Mặt Trời) lượng tự tái tạo thời gian ngắn liên tục (thí dụ lượng sinh khối) quy trình cịn diễn tiến thời gian dài Trái Đất Theo ý nghĩa vật lý, lượng không tái tạo mà trước tiên Mặt Trời mang lại biến đổi thành dạng lượng hay vật mang lượng khác Tùy theo trường hợp mà lượng sử dụng tức khắc hay tạm thời dự trữ Việc sử dụng khái niệm "tái tạo" theo cách nói thơng thường dùng để đến chu kỳ tái tạo mà người ngắn nhiều (thí dụ khí sinh học so với lượng hóa thạch) Trong cảm giác thời gian người Mặt Trời nguồn cung cấp lượng thời gian gần vô tận Mặt Trời nguồn cung cấp lượng liên tục cho nhiều quy trình diễn tiến bầu sinh Trái Đất Những quy trình cung cấp lượng cho người mang lại gọi ngun liệu tái tăng trưởng Luồng gió thổi, dịng nước chảy nhiệt lượng Mặt Trời người sử dụng khứ Quan trọng thời đại cơng nghiệp sức nước nhìn theo phương diện sử dụng kỹ thuật theo phương diện phí tổn sinh thái Ngược lại với việc sử dụng quy trình việc khai thác nguồn lượng than đá hay dầu mỏ, nguồn lượng mà ngày tiêu dùng nhanh tạo nhiều Theo ý nghĩa định nghĩa tồn "vơ tận" phản ứng tổng hợp hạt nhân (phản ứng nhiệt hạch), thực bình diện kỹ thuật, phản ứng phân rã hạt nhân (phản ứng phân hạch) với lò phản ứng tái sinh (breeder reactor), lượng hao tốn lúc khai thác uranium hay thorium giữ mức thấp, nguồn lượng tái tạo thường chúng khơng tính vào loại lượng 1.1.3 Các phương pháp sử dụng 1.1.3.1 Sử dụng trực tiếp Thông qua việc khai thác địa nhiệt tầng nông Khai thác địa nhiệt tầng nông khai thác nhiệt đất nằm độ sâu từ đến 150 m bề mặt đất Nhờ có cơng nghệ tiên tiến (máy bơm nhiệt, máy thu tích nhiệt, mũi hút địa nhiệt, giếng nước ngầm hay bêton áp đất) mà lượng nhiệt tầng nơng có độ chênh lệch nhiệt độ tương đối thấp so với nhiệt độ không khí song khai thác phục vụ cho sưởi ấm vào mùa đông làm mát mùa hè cho cơng trình nhà văn phịng, trường học, nhà trẻ, trạm y tế, siêu thị,… Gần 80% nhiệt lượng dùng cho việc sưởi ấm hay làm mát nhà khai thác từ nguồn cấp nhiệt nằm lòng đất việc sưởi ấm hay làm mát coi gần khơng có xả thải khí CO2 khơng ảnh hưởng đến khí hậu tồn cầu Trong báo cáo giới thiệu mặt kỹ thuật công nghệ, phân tích khía cạnh kinh tế tác dụng môi trường nêu xu chung Bơm địa nhiệt hay biết bơm nhiệt từ lòng đất (ground-source heat pump), kỹ thuật lượng có hiệu suất cao ngày sử dụng Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Năng lượng địa nhiệt GVHD : T/s Phạm Thu Hà rộng rãi hộ gia đình công sở Kỹ thuật ứng dụng việc điều hịa nhiệt độ cung cấp nước nóng Thuận lợi lớn khả tập trung nhiệt từ tự nhiên (lòng đất) tạo nhiệt từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch gây ô nhiễm môi trường Cấu tạo nguyên lý hoạt động Máy bơm nhiệt - Hệ thống máy bơm nhiệt – - Nguyên lý hoạt động máy bơm nhiệt – Máy bơm nhiệt có tác dụng lấy / hút nhiệt từ lòng đất nhờ lượng nhiệt nhỏ "làm mồi" cho khởi động vận hành phận hay nhiệt để nâng từ nhiệt độ thấp đến nhiệt độ cao định Trong trường hợp làm lạnh nguyên tắc hoạt động ngược lại Việc truyền nhiệt máy bơm nhiệt tiến hành theo vịng tuần hồn động nhiệt khép kín mà lãnh chất đóng vai trị quan trọng có ý nghĩa lớn (Hình) Hoạt động máy bơm sau: Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Năng lượng địa nhiệt GVHD : T/s Phạm Thu Hà - Trong máy bốc lãnh chất lạnh thể lỏng tiếp nhận nhiệt từ nguồn nóng làm bốc - Máy ép nén lãnh chất thể khí mà có sử dụng lượng học hay điện học bên làm nóng lên thành khí nóng - Khí nóng giải phóng lượng nhiệt máy tụ sang hệ thống sưởi lại tích tụ thành lãnh chất nóng thể lỏng; - Lãnh chất nóng thể lỏng xả thông qua ventil xả qua nhiệt độ lại giảm nhanh chóng Trong máy bốc trình thu nhiệt lại đầu 1.1.3.2 Sử dụng để sản xuất điện Quy trình khai thác Bước : Xác định nguồn địa nhiệt đáp ứng yêu cầu sản xuất Bước : Tạo giếng khoan , bơm nước lạnh xuống đưa nước nóng , nước lên Bước : Dẫn nước nóng nước qua phận tách nước Bước : Hơi nước làm quay tuabin , máy phát điện sinh dòng điện Bước : Lưu trữ truyền tải điện Bước : Dẫn nước lạnh trở lại chu trình hoạt động ban đầu Có hai hướng khai thác : Hướng thứ : Lấy nước nước nóng từ hồ địa nhiệt nằm sâu lòng đất , khai thác theo hướng tương đối thuận lợi cách : khoan tạo giếng nhằm bơm nước nước nóng lên mặt đất để tạo điện Hướng thứ hai : Các hồ địa nhiệt chưa có sẵn mà chun gia phải nghiên cứu , tính tốn tìm khu vực , lớp đất đá tích tụ lượng nhiệt cao , phù hợp để tiến hành bước tạo điện Sau tìm lớp đất đá phù hợp độ sâu khoảng 5.000-10.000 feet ( tức khoảng 1,5 – km) , họ tiến hành khoan dùng áp lực đủ lớn tạo vết nứt , sau nước lạnh bơm xuống Nước làm nóng nhờ lớp đá , chúng bơm lên thông qua cột lô khoan thác để tạo điện 1.2 Phân loại nguồn lương địa nhiệt Có loại nguồn địa nhiệt sau : 1.2.1 Nguồn nước nóng Là nguồn nước bị nung nóng áp suất cao , nguồn nước hay hỗn hợp chúng tầng đá xốp rỗ , khe nứt gãy đá , bị giữ lại lớp đá khác đặc kín khơng thấm nguồn nước nóng chất lượng cao nguồn chứa nước có lẫn nước hay chứa hồn tồn Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Năng lượng địa nhiệt GVHD : T/s Phạm Thu Hà nhiệt độ cao 240°C 1.2.2 Nguồn áp suất địa nhiệt Là nguồn chứa nước muối có nhiệt độ trung bình chứa khí metan (CH4) hịa tan Các nguồn bị vỏ Qủa Đất nén lại áp suất cao tầng trầm tích sâu bị bao bọc lớp đất sét trầm tích khơng thấm nước Áp suất nguồn nằm khoảng từ 34MPa đến 140MPa độ sâu từ 1500m đến 15000m Nhiệt độ nguồn áp suất địa nhiệt thường khoảng 90 đến 200°C 1.2.3 Nguồn đá nóng khô Bao gồm khối đá nhiệt độ cao , từ 90°C đến 650°C Các nguồn đá bị nứt gãy nên chứa khơng có nước nóng Để khai thác nguồn địa nhiệt người ta khoan sâu đến tầng đá , tạo nứt gãy nhân tạo , sau sử dụng chất lỏng làm chất vận chuyển nhiệt bơm qua tầng đá bị làm nứt gãy để thu nhiệt Tuy nhiên viêc khai thác lượng địa nhiệt từ nguồn đá nóng khơ khó khăn hiệu kinh tế không cao so với việc khai thác nguồn địa nhiệt khác 1.2.4 Nguồn lượng địa nhiệt từ núi lửa hoạt động magma Năng lượng địa nhiệt lỗ hổng núi lửa hoạt động có nhiều giới Magma đá nóng chảy có nhiệt độ từ 700°C đến 1600°C Khi cịn nằm vỏ Quả Đất đá nóng chảy phần vỏ Qủa Đất có độ dày khoảng 24 đến 48km Các nguồn magma chứa nguồn lượng khổng lồ , lớn nguồn địa nhiệt , gần mặt đất nên việc khai thác khó khăn 1.3 Phân loại nhà máy sản xuất lượng địa nhiệt 1.3.1 Nhà máy nước nóng khơ - Dry steam (Nhà máy phát điện trực tiếp) Dry steam sử dụng nước nhiệt độ cao (>235°C) nước nóng từ bể địa nhiệt Hơi nước dẫn vào thẳng turbine qua ống dẫn để quay máy phát điện Trong sơ đồ trực tiếp, nóng với áp suất cao thổi trực tiếp làm quay tuốc bin để sinh điện Đây kiểu nhà máy điện địa nhiệt lâu đời nhất, lần thử nghiệm Italia năm 1904, ứng dụng Tại Callifornia có nhà máy điện địa nhiệt lớn giới hoạt động theo nguyên lý Trang 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Năng lượng địa nhiệt GVHD : T/s Phạm Thu Hà hộ gia đình tiêu thụ hàng năm Ngồi ra, kế hoạch tham vọng cịn khởi đầu cho việc hình thành “siêu lưới điện châu Âu”, mà tất quốc gia tham gia vào siêu liên kết này, cung cấp thặng dư lượng tái tạo họ cho nước khác Ngay Trung Quốc, đất nước đứng đầu giới đầu tư sử dụng lượng tái tạo tìm đến Iceland để học tập hợp tác, nghiên cứu, phát triển, sử dụng thúc đẩy lượng địa nhiệt Trung Quốc Hiện nay, lượng tái tạo cung cấp 16% nhu cầu lượng toàn cầu đầu tư toàn cầu vào lĩnh vực đạt tới số kỷ lục 251 tỉ USD năm qua Tuy số dự án điện địa nhiệt dù sau điện gió, điện mặt trời nhiên liệu sinh học, phát triển năm gần chắn nhà đầu tư ý với triển vọng chương trình lượng xanh mà nhiều nước giới hướng tới mục tiêu nhóm G-8 đến năm 2050 cắt giảm 50% lượng khí thải carbon Địa nhiệt điện lĩnh vực mà Iceland có thừa kinh nghiệm cơng nghệ để đóng góp cho giới Nhà máy địa nhiệt Krafla xây dựng hệ thống địa nhiệt nhiệt độ cao Đông bắc Iceland, gần hồ Myvatn Từ lúc bắt đầu vận hành năm 1974 đến năm 1999 đạt công suất 60MW Nhà máy có câu chuyện thú vị Trong thời gian đầu, núi lửa bất ngờ hoạt động lúc cách nhà máy 2km Tuy nhiên việc xây dựng tiếp tục giai đoạn nhà máy hồn thành vào năm 1977 Chi tiết q trình hoạt động nhà máy Năm 1974: Lỗ khoan khoan xuống Năm 1975: tác động địa chấn núi lửa đe doạ hoạt động nhà máy Năm 1975: giếng tiếp tục khoan xuống bất chấp nguy hiểm núi lửa gần Năm 1977: Nhà máy vào hoạt động Năm 1978: Nhà máy bắt đầu sản xuất điện Năm 1984: hoạt động nhà máy bị giảm tác động núi lửa Năm 1996: Bắt đầu lắp đặt turbine thứ khoan giếng Năm 1999: Sản lượng điện đạt 60MW Tổng cơng có 33 giếng khoan uống, 17 giếng áp suất cao giếng áp suất thấp Trang 23 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Năng lượng địa nhiệt 2.2.1.3 GVHD : T/s Phạm Thu Hà The Geysers – Mỹ Geysers phức hợp 22 nhà máy địa nhiệt điện , vẽ nước từ 350 giếng, nằm dãy núi Mayacamas 72 mi (116 km) phía bắc San Francisco , California Được coi lớn giới, Geysers có MW 1517 hoạt động với công suất lắp đặt yếu tố sản xuất trung bình 63% (955 MW ) Tổng cơng ty Calpine sở hữu 19 số 22 nhà máy hoạt động Geysers có mức sản xuất lượng địa nhiệt lớn Hoa Kỳ Nó sở hữu hai nhà máy khác Cơ quan điện miền Bắc California thành phố Santa Clara Utility điện , thành phố trực thuộc Trung ương (nay gọi Thung lũng Silicon Power ) The Rock Bottle nhà máy điện thuộc sở hữu Tập đoàn Năng lượng tái tạo Mỹ dự kiến mở cửa trở lại vào năm 2007 Nhà máy khác phát triển Ram Power Corp, trước miền Tây Geopower, với hoạt động thiết lập để bắt đầu năm 2010 Kể từ hoạt động nhà máy địa nhiệt ảnh hưởng đến người xung quanh, củng cố quyền sở hữu nhà máy The Geysers có lợi nhà máy hoạt động hợp tác thay lợi ích ngắn hạn họ Geysers phát triển mở rộng diện tích thêm khoảng 30 dặm vng (78 km 2) Sonoma , Lake Mendocino quận California, nằm dãy núi Mayacamas Điện từ nhà máy Geysers cung cấp cho Sonoma, Lake, Mendocino, Marin, quận Napa Người ta ước tính phát triển nhà máy đáp ứng 60% nhu cầu điện cho khu vực ven biển cầu Golden Gate ranh giới tiểu bang Oregon Hơi nước sử dụng The Geysers sản xuất từ hồ chứa greywacke - đá sa thạch, bị chặn hỗn hợp không đồng loại đá có độ thấm thấp kê silixic xâm nhập Dựa theo nghiên cứu lực hút trái đất nghiên cứu địa chấn cho thấy nguồn nhiệt cho hồ chứa nước buồng magma lớn mi (7 km) bên mặt đất, có đường kính lớn dặm (14 km) Không giống hầu hết nguồn tài nguyên địa nhiệt, Geysers sử dụng khô, có nghĩa chủ yếu sản xuất nhiệt nước Bởi nhà máy điện tua-bin yêu cầu đầu vào pha hơi, tài nguyên khơ nói chung thích hợp Nếu khơng, dấu phân cách hai giai đoạn cần thiết tua bin giếng địa nhiệt để loại bỏ ngưng tụ sản xuất với nước Nhà máy Geysers dạng phức tạp tiêm nước thải xử lý nước thải từ thành phố Santa Rosa nhà máy xử lý nước thải Lake County Nước thải, sử dụng thải vào nguồn nước Santa Rosa de Laguna , công trình cấp nước Trang 24 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Năng lượng địa nhiệt GVHD : T/s Phạm Thu Hà tập trung cho lĩnh vực lượng địa nhiệt, nơi mà bổ sung dưỡng chất chứa nước Chấn rung động đất Nghiên cứu động đất Geysers trường địa nhiệt đạt đến kết luận tiêm sâu lĩnh vực sản xuất kiện chủ yếu địa chấn nhỏ cường độ 0,5-3,0 độ Richter (M) Như thấy hình, động đất cường độ 3,0 4,6 (sự kiện lớn ghi Trường Geysers vào năm 1973) thứ tự vài kiện M4 năm thứ tự 20 đến 30 M3 kiện năm Mặc dù kiện M4 ngày tăng, số lượng kiện M3 tương đối ổn định kể từ năm 1980 Trên toàn giới, kiện gây địa chấn lớn đến liên quan đến hoạt động hệ thống địa nhiệt cải tiến (EGS) M3.7 lưu vực sông Cooper Australia Tuy nhiên, nghiên cứu dựa độ dài lỗi tối đa M5.0 lớn (nhưng khơng thể xảy ra) kiện Geysers Một mối quan tâm cho cư dân không số tiền động đất cường độ kiện địa chấn lớn xảy Mặc dù khơng dự đốn xác động đất, độ lớn trận động đất phụ thuộc vào diện tích bề mặt trượt - chiều dài chiều sâu chiều rộng đứt gãy Do đó, trận động đất lớn xảy lỗi lớn khơng có lỗi ánh xạ có chiều dài lớn The Geysers, đó, vơ khó mà gây động đất gây hoạt động The Geysers dẫn đến trận động đất lớn Đầu tiên phát The Geysers vào năm 1847 khảo sát dãy núi Sierra Great Basin William Bell Elliot John Fremont 's Elliot gọi khu vực "The Geysers", tính địa nhiệt ơng phát khơng phải kỹ thuật mạch nước phun , lỗ phun khí Ngay sau đó, vào năm 1852, The Geysers phát triển thành spa khách sạn Resort Geysers, thu hút Ulysses S Grant , Theodore Roosevelt , Mark Twain Nó Pacific Gas điện bắt đầu hoạt động thành công nhà máy điện địa nhiệt điện Hoa Kỳ vào năm 1960 Các tuốc bin ban đầu kéo dài 30 năm sản xuất 11 MW điện lưới Định hướng cho tương lai The Geysers điện nhà máy đạt sản lượng đỉnh cao vào năm 1987, thời gian phục vụ 1,8 triệu người Kể từ đó, lĩnh vực xơng suy giảm giảm nguồn nước ngầm Hiện nay, Geysers sản xuất đủ điện cho 1,1 triệu người Kỹ thuật phát triển từ Tăng cường nghiên cứu hệ thống địa nhiệt làm tăng sản xuất khu vực tương lai By reinjecting nước xám từ thành phố lân cận Santa Rosa, giếng nạp lại Lượng nước đun nóng tự nhiên hồ chứa địa nhiệt, chụp nhà máy điện có nước Dự án nên tăng sản lượng điện 85 MW , đủ cho khoảng 85.000 hộ gia đình Trang 25 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Năng lượng địa nhiệt 2.3 Nam GVHD : T/s Phạm Thu Hà Hi n tr ng phát tri n ngành l ng đ a nhi t t i Vi t 2.3.1 Nguồn lượng địa nhiệt Việt Nam , tiềm Việt Nam đánh giá có tiềm địa nhiệt trung bình so với giới Bên cạnh nguồn lượng nước ta cịn có ưu điểm phân bố khắp lãnh thổ nước nên cho phép sử dụng rộng rãi hầu hết địa phương Hiện nay, Quảng Trị cấp phép cho xây dựng nhà máy địa nhiệt Đakrông với công suất 25MW, mở hy vọng ngành điện có thêm nguồn cung cấp cho điện lưới quốc gia tương lai gần Khí hậu Việt Nam thuộc vùng nhiệt đới nóng ẩm, mùa hè kéo dài tới tháng năm nên nhu cầu điều hịa khơng khí thường xun khơng sinh hoạt mà sản xuất, việc bảo quản nông thủy sản tiêu thụ lượng lớn, chi phí ước tính hàng tỷ đơla năm Kết nghiên cứu Viện Địa chất vùng đồng Sơng Hồng cho thấy tầng trung hịa nhiệt ổn định 25 - 26°C phân bố độ sâu 10 -15 m, điều kiện địa chất thuận lợi cho việc áp dụng công nghệ bơm nhiệt đất (GSHP) Các tính tốn mơ cơng nghệ với điều kiện thực tế Hà Nội cho phép tiết kiệm 37% lượng điện tiêu thụ so với hệ thống điều hịa khơng khí (RAC) Ngồi lợi ích kinh tế, giải pháp tiết kiệm lượng hiệu quả, bơm nhiệt đất hạn chế tối đa lượng khí xả làm nhiễm mơi trường xung quanh Trên lãnh thổ Việt Nam tài liệu thực tế xác định dị thường dòng nhiệt cao nhiều nơi chứng tỏ nguồn địa nhiệt phong phú, khai thác để phát điện; nguồn nhiệt đất có điều kiện áp dụng công nghệ bơm nhiệt đất để điều hịa khơng khí Tuy nhiên, số liệu cịn sơ sài, cần có đầu tư nghiên cứu triển khai thí điểm để có đủ luận cần thiết cho việc phổ biến rộng rãi giải pháp khai thác nguồn địa nhiệt cho phát triển lượng tái tạo Ưu điểm nguồn lượng nguồn nhiệt có nhiệt độ trung bình nên có triển vọng sử dụng trực tiếp để sấy sản phẩm, phục vụ dưỡng bệnh, du lịch… Tuy nhiên, việc phát triển nguồn lượng Việt Nam dường bị bỏ ngỏ Tiềm lớn Đánh giá tiềm địa nhiệt Việt Nam, TS Đoàn Văn Tuyến – Viện Địa chất – Viện Khoa học Việt Nam cho biết: "Nước ta có tiềm địa nhiệt trung bình so với giới Tuy nhiên lại có ưu điểm phân bố khắp lãnh thổ nước nên cho phép sử dụng rộng rãi hầu hết địa phương" Hiện nay, nước ta có khoảng 200 nguồn nước nóng có nhiệt độ từ 40 đến 100°C Riêng đồng sơng Hồng, bồn địa nhiệt có trữ lượng nhiệt cung cấp lượng điện 1,16% tổng sản lượng điện nước Riêng Hà Nội, sản lượng điện thương phẩm ước tính tỷ kWh năm, phân nửa số dùng cho điều hịa Nếu dùng cơng nghệ bơm nhiệt đất (giá tương đương lắp điều hòa nhiệt độ) tiết kiệm 0,8 tỷ kWh Công nghệ không giúp tiết kiệm 800 tỷ đồng năm mà giảm phát thải 250.000 CO2 Ngồi ra, khơng giống nguồn lượng tái tạo khác, công nghệ để khai thác nguồn lượng địa nhiệt không phức tạp Để khai thác địa nhiệt vùng có nhiệt độ khoảng 200°C, người ta khoan giếng sâu từ 3-5km, đưa nước xuống vùng Trang 26 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Năng lượng địa nhiệt GVHD : T/s Phạm Thu Hà để khiến nước sôi lên, theo ống dẫn lên làm quay tuabin máy phát điện Đối với nguồn địa nhiệt từ 80oC đến 200°C dùng trực tiếp để sấy nông thủy sản, sưởi ấm cho hộ, nhà máy… Nguồn địa nhiệt 80°C dùng để dưỡng bệnh, phục vụ du lịch… Bên cạnh tiềm lớn không thua so nguồn lượng tái tạo khác, lượng địa nhiệt cịn khơng ảnh hưởng đến môi trường thiệt bị nằm chủ yếu đất Nhưng bỏ ngỏ… Trong nước tận dụng tốt nguồn lượng địa nhiệt chưa có sở khoa học có đánh giá cụ thể nguồn lượng Hiện nay, Philipines đứng đầu giới khai thác địa nhiệt; riêng Trung Quốc sử dụng nhiệt đất để điều hịa khơng khí vòng 10 năm tiết kiệm tổng lượng điện 4000MW Theo GS Nguyễn Lân Dũng: "Từ năm 2007, Viện Khoa học địa chất tài nguyên Liên bang Đức điều tra, khảo sát tiềm địa nhiệt sáu điểm nước nóng Tu Bơng (Khánh Hịa), Phú Sen (Phú n), Hội Vân (Bình Định), Nghĩa Thuận (Quảng Ngãi), Thạch Trụ (Quảng Ngãi) Kon Du (Kon Tum) nghiên cứu phương án sử dụng hiệu tùy mức độ chất lượng nguồn nước… Riêng Tập đoàn Ormat – Tập đoàn hàng đầu Mỹ địa nhiệt xin giấy phép đầu tư xây dựng nhà máy điện địa nhiệt Lệ Thủy (Quảng Bình), Mộ Đức, Nghĩa Thắng (Quảng Ngãi), Hội Vân (Bình Định) Tu Bơng (Khánh Hịa) từ năm 2008 Tổng công suất nhà máy dự kiến lên đến 150-200 MW Tuy nhiên, tất chưa khởi công, nguyên nhân chủ yếu giá mua điện EVN thấp" Bên cạnh đó, chế hỗ trợ cho nhà khoa học việc nghiên cứu nguồn lượng mức thấp nên chưa khuyến khích họ tham gia nghiên cứu Mặc dù phát triển lượng địa nhiệt có ý nghĩa lớn môi trường để đạt kết tốt cần phải có sở khoa học đầy đủ, đầu tư bước để đưa địa nhiệt trở thành ngành công nghiệp phục vụ cho phát triển kinh tế, xã hội./ Hiện , Quảng Trị đánh giá có tiềm địa nhiệt trung bình so với giới Bên cạnh nguồn lượng nước ta cịn có ưu điểm phân bố khắp lãnh thổ nước nên cho phép sử dụng rộng rãi hầu hết địa phương Hiện nay, Quảng Trị cấp phép cho xây dựng nhà máy địa nhiệt Đakrông với công suất 25MW, mở hy vọng ngành điện có thêm nguồn cung cấp cho điện lưới quốc gia tương lai gần Thực tế cho thấy, nhà máy điện địa nhiệt hoạt động liên tục suốt ngày đêm, không phụ thuộc vào yếu tố khí hậu lượng mặt trời, gió sóng biển Nguồn lượng địa nhiệt lịng đất vơ vơ tận, bảo đảm cho nhà máy điện địa nhiệt hoạt động bền vững, lâu dài Đồng thời, xây dựng nhà máy điện địa nhiệt tốn diện tích Các nhà máy điện nhiệt điện không đốt loại nhiên liệu nên cho môi trường nhà máy điện khác Cách khai thác nguồn lượng địa nhiệt theo cách hiểu đơn giản người ta cần khoan giếng sâu 4-5km Sau đó, đưa nước xuống độ sâu tới vùng có nhiệt độ khoảng 2.000 độ C Nước làm sơi lên theo ống dẫn lên, làm chạy máy phát điện Hệ thống công nghệ gọi Công nghệ HDR (Hot Dry Rock) Tuy nhiên, việc phát triển nguồn lượng lại gặp khó khăn lớn đòi hỏi Trang 27 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Năng lượng địa nhiệt GVHD : T/s Phạm Thu Hà phải có cơng nghệ đại với nguồn vốn đầu tư lớn, ước tính lên tới 2,5 triệu Euro cho MW công suất theo thiết kế, kỹ thuật xử lý địa chất phức tạp phải tìm kiếm vùng địa nhiệt có nhiệt độ cao việc khai thác địa nhiệt hiệu 2.3.2 Mức độ phát triển ngành lượng địa nhiệt Việt Nam Việt Nam nước xuất lượng Năm 2005 xuất khoảng 14,6 triệu TOE-tấn dầu tinh tương đương (18 triệu dầu thô 14,7 triệu than) với kim ngạch xuất khoảng tỷ USD Năm 2006 nước làm tới 46,8 triệu TOE (37 triệu than sạch, 17,3 triệu dầu thơ, tỷ m3 khí thiên nhiên 19,6 tỷ kWh thủy điện) Nhu cầu sơ cấp cung cấp điện nước 29,8 triệu TOE (2005) Nhu cầu khoảng 20% mức bình quân chung giới Hệ thống điện quốc gia tiềm ẩn khả thiếu hụt điện nhu cầu điện tăng bình qn 175/năm có lúc thiếu nước (thủy điện chiếm40% công suất hệ thống) Nguồn nhiên liệu hóa thạch (than đá, dầu thơ, khí thiên nhiên) nguồn nhiên liệu hữu hạn Chính cần sớm nghiên cứu khả khai thác nguồn địa nhiệt Nước ta quốc gia có hàng trăm điểm nước khống phát hiện, số nửa suối nước nóng Chúng tập trung vùng Tây Bắc vùng Nam Trung Có 72 nguồn nước có nhiệt độ khoảng 41-60°C, 36 nguồn nước có nhiệt độ 61-100°C 64 nguồn nước có nhiệt độ 30-40°C 2.3.3 Hướng giải Theo TS Đoàn Văn Tuyến – Viện Địa chất – Viện Khoa học Việt Nam: "Hiện nay, với mức nhiệt vậy, Việt Nam hoàn toàn khai thác theo quy mơ nhỏ phân tán Theo quan điểm này, khai thác địa nhiệt theo cách Thứ nhất, phát điện công suất nhỏ, nhiệt độ thấp với hệ thống phát điện ORC, Kalina (chỉ cần nhiệt độ khoảng 100°C) Với mức này, hầu hết khắp lãnh thổ Việt Nam, cần khoan sâu 2km xuống lòng đất có nguồn nhiệt phù hợp Thứ hai khai thác nước nóng địa nhiệt để quy hoạch xây dựng tổ hợp cơng viên, thị nước khống nóng - sinh thái phục vụ văn hóa, nghỉ dưỡng, du lịch… đem lại lợi ích kinh tế xã hội, mơi trường lớn Thứ ba, khai thác công nghệ bơm nhiệt đất (GSHP) để điều hịa khơng khí tiết kiệm lượng đem lại lợi ích kinh tế bảo vệ môi trường" Với xu hướng này, nguồn địa nhiệt Việt Nam hồn tồn có tiềm lớn đưa vào sử dụng 2.4 Tác động chung cuả việc khai thác sử dụng nguồn địa nhiệt đến mặt 2.4.1 Môi trường Trang 28 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Năng lượng địa nhiệt GVHD : T/s Phạm Thu Hà Các dịng nước nóng bơm lên từ sâu lịng đất chứa vài khí với điơxít cacbon CO2 hydro sunfua H2S Khi chất nhiễm ngồi mơi trường, góp phần vào ấm lên tồn cầu, mưa axít, mùi độc hại thực vật xung quanh Các nhà máy phát điện địa nhiệt hữu phát thải trung bình 90-150 kg CO2 1MWh điện, phần nhỏ so với nhà máy phát điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch Một số nhà máy yêu cầu phải có hệ thống kiểm soát lượng phát thải nhằm làm giảm lượng axít chất bay Bên cạnh khí hịa tan, nước nóng từ nguồn địa nhiệt chứa nguyên tố vết nguy hiểm thủy ngân, arsen antimon thải vào sơng có chức cung cấp nước uống Các nhà máy địa nhiệt mặt lý thuyết bơm chất với khí trở lại lịng đất dạng cô lập cacbon Việc xây dựng nhà máy phát điện ảnh hượng ngược lại đến ổn định đất khu vực xung quanh Đây mối quan tâm lớn vớihệ thống địa nhiệt nâng cao, nước bơm vào đá nóng khơ khơng chứa nước trước Địa nhiệt chiếm diện tích đất tối thiểu; nhà máy địa nhiệt hữu sử dụng 1-8 hecta/1MW so với nhà máy điện hạt nhân 5-10ha/MW 19 ha/MW nhà máy điện chạy than Nhiều nghiên cứu cho thấy , cột khói thải từ nhà máy địa nhiệt nước 2.5 Kinh tế Năng lượng địa nhiệt không cần nhiên liệu không phụ thuộc vào giá nhiên liệu chi phí đầu tư ban đầu cao Chi phí cho nhà máy điện địa Trang 29 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Năng lượng địa nhiệt GVHD : T/s Phạm Thu Hà nhiệt phải kể đến chi phí chi phí khoan giếng thăn dị nguồn sâu chúng chứa đựng nhiều rủi ro mặt tài cao Hiện tại, chi phí xây dựng nhà máy điện địa nhiệt giếng chiếm khoảng 2-5 triệu € (Euro)/1MW công suất thiết kế, chi phí vận hành chiếm khoảng 0.040.10€/1kWh Năng lượng địa nhiệt có cấp độ khác nhau: nhà máy địa nhiệt lớn cung cấp lượng cho tồn thành phố nhà máy nhỏ cung cấp cho khu vực nơng thơn số hộ gia đình Tập đoàn Chevron nhà sản xuất lượng địa nhiệt lớn giới, cơng ty Reykjavik Energy Invest xây dựng nhà máy điện địa nhiệt khắc giới Trang 30 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Năng lượng địa nhiệt GVHD : T/s Phạm Thu Hà Chương Quan điểm việc giải vấn đề tồn ngành khai thác , sử dụng lượng địa nhiệt 3.1 Ti m c a ngành l ng đ a nhi t giới Tại thời điểm nay, giá xăng, dầu ngày tăng, việc bảo môi trường trọng hơn, việc triển khai hệ thống khai thác lượng địa nhiệt lớp vỏ trái đất trở nên hấp dẫn Trong công nghệ lượng mặt trời, phong điện phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết nguồn lượng lại ổn định, cung cấp điện 24/7 với sản lượng cao nhà máy nhiệt điện Cơ sở vật chất cho hệ thống khai thác địa nhiệt rẻ so với phong điện & lượng mặt trời, đồng thời khơng gây nguy hiểm cho sống loài động vật hoang dã Cơng nghệ dựa vào việc nước làm nóng sâu lòng đất, tạo nguồn nước làm quay tur-bin Trong nhà máy nhiệt điện xả vào khơng khí nhiều khói làm nhiễm mơi trường chất thải hệ thống địa nhiệt chủ yếu nước Mỹ nước có nhiều núi lửa, mạch nước nóng, nhà máy địa nhiệt lựa chọn khả thi để sản xuất điện Hiện nay, Mỹ Ai-len lên kế hoạch xây dựng nhà máy địa nhiệt lớn, xu hướng lan sang Pháp & Đức Phần lớn trở ngại việc đẩy mạnh khai thác địa nhiệt việc trang bị thêm sở hạ tầng, chi phí sản xuất việc chế tạo máy bơm có khả xử lý khối lượng nước khổng lồ Hiện chi phí sản xuất điện từ địa nhiệt vào khoảng từ 10 cent đến đô la Mỹ / KW, phụ thuộc vào quy mơ & địa hình khu vực khai thác, giá điện từ than đá cent/KW Khoảng cách ngày giảm bớt nhờ vào sách can thiệp phủ Nếu xem xét đến tác hại việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch đến mơi trường, chi phí phải trả cho y tế khắc phục thiên tai biến đổi khí hậu việc sử dụng điện từ địa nhiệt lại rẻ nhiều Trang 31 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Năng lượng địa nhiệt GVHD : T/s Phạm Thu Hà -Nhà máy điện địa nhiệtTrước tiềm phát triển mạnh mẽ khai thác địa nhiệt vòng 40 năm tới, Google cam kết chi 11 triệu đô la Mỹ cho việc phát triển công nghệ California Nevada nơi có nhiều tiềm phát triển nhà máy điện địa nhiệt tương lai gần Lượng nhiệt Trái Đất vào khoảng 1031 Jun Lượng nhiệt trồi lên mặt đất cách tự nhiên truyền nhiệt với tốc độ 45 TW, hay gấp lần lượng nhiệt người tiêu thụ từ tất nguồn lượng nguyên thủy Tuy nhiên, phần lớn dòng nhiệt bị khuếch tán điều kiện địa lý (trung bình 0.1 W/m2) nên khó thu hồi Vỏ Trái Đất ứng xử cách hiệu lớp cách ly dày mà ống dẫn dung dịch (mácma, nước dạng khác) xuyên qua để giải phóng nhiệt lịng đất Cùng với lượng nhiệt có nguồn gốc từ sâu lịng đất, cịn có lượng nhiệt từ lượng mặt trời tích tụ lớp đất dày 10 từ mặt đất mùa hè, giải phóng chúng mùa đơng Năng lượng theo mùa dự trữ theo cách nhỏ, tốc độ dịng nhiệt lớn, dễ tiếp cận hơn, chí phân bố tồn cầu Bơm nhiệt địa nhiệt tách đủ lượng nhiệt từ nguồn nhiệt nơng tồn cầu để cung cấp cho việc sưởi vào mùa đơng Sản xuất điện địa nhiệt địi hỏi nguồn có nhiệt độ cao mà khai thác từ sâu Nhiệt phản mang lên bề mặt dịng nước tuần hồn, từ ống dẫn mácma, suối nước nóng, dịng tuần hồn nhiệt dịch, giếng dầu, giếng nước khoan, kết hợp cách Dịng tuần hồn đơi tồn cách tự nhiên hầu hết khu vực có triển vọng, nơi mà vỏ Trái Đất mỏng: ống dẫn mácma mang nhiệt lên gần bề mặt, xuất lộ cách tự nhiên sối nước nóng Nếu khơng có suối nước nóng, người ta khoan giếng vào tầng chứa nước nóng để lấy nhiệt Ở xa ranh giới mảng kiến tạo gradient địa nhiệt vào khoảng 25-30 °C/km sâu toàn giới, giếng phải khoan độ sâu hàng km lấy nhiệt độ đủ lớn để phát điện Số lượng chất lượng nguồn thu hồi nhiệt tăng độ sâu khoan giếng tăng đặc biệt khu Trang 32 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Năng lượng địa nhiệt GVHD : T/s Phạm Thu Hà vực thuộc rìa ranh giới mảng kiến tạo Đối với nơi đất nóng khơ áp lực nước yếu, người ta bơm nước vào để kích thích dịng nhiệt dịch Tại vị trí dự định khai thác, người ta khoan lỗ khoan, đá nằm sâu hai lỗ khoan bị làm nứt nẻ phương pháp nổ vỉa (ví dụ dùng mìn để làm nứt đá) bơm nước áp lực cao Nước bơm xuống từ lỗ khoan nước thu hồi từ lỗ khoan lại Người ta sử dụng cacbon điơxít lỏng thể thay cho vai trò nước Phương pháp gọi lượng địa nhiệt đá nóng-khơ châu Âu, hệ thống địa nhiệt tăng cường Bắc Mỹ Tiềm phát điện từ lượng địa nhiệt dự tính thay đổi lớn từ 35 đến 2000 GW, tùy thuộc vào mức độ đầu tư tài cho việc thăm dò phát triển kỹ thuật Số liệu không bao gồm lượng nhiệt không dùng để phát điện thu hồi từ tổ hợp phát điện nhiệt, bơm nhiệt địa nhiệt sử dụng trực tiếp khác Theo báo cáo năm 2006 MIT, tính việc sử dụng hệ thống địa nhiệt tăng cường mức đầu tư ước tính vào khoảng tỷ đôla Mỹ cho việc nghiên cứu phát triển vịng 15 năm điều cho phép tăng thêm 100 GW trữ lượng điện năm 2050 riêng Hoa Kỳ Báo cáo MIT tính 200 ZJ chiết tách với khả tăng lượng vượt 2,000 ZJ với cải tiến công nghệ (đủ để cung cấp cho nhu cầu lượng toàn giới trong vài thiên niên kỷ Hiện nay, giếng địa nhiệt có giếng sâu 3km Ước tính nên tính giếng địa nhiệt có độ sâu đạt khoảng 10 km Việc khoan giếng đạt đến độ sâu hồn tồn thực ngành dầu khí, nhiên chi phí thực đắt Ví dụ, Exxon thơng báo khoan hố khoan đạt đến độ sâu 11 kilômét (7 mi) mỏ Chayvo,Sakhalin giếng 12 km bán đảo Kola Các giếng khoan đến độ sâu lớn kilơmét (2 mi) nhìn chung có chi phí khoan khoảng 10 triệu đôla Mỹ.[cần dẫn nguồn] Những thách thức mặc cơng nghệ khoan giếng có đường kính lớn với chi phí thấp phá nhiều đá Điện địa nhiệt xem bền vữngvì tách nhiệt phần nhỏ so với lượng nhiệt Trái Đất, việc chiết tách phải theo dõi để tránh suy giảm nhiệt khu vực Mặc dù, địa điểm có tiềm địa nhiệt cung cấp nhiệt vài thập kỷ, giếng riêng lẻ nguội cạn nước Ba vị trí khai thác địa nhiệt trước Larderello, Wairakei, Geysers giảm sản lượng so với thời kỳ đạt đỉnh điểm Có điều chưa làm rõ liệu nhà máy chiết tách nhiệt nhanh lượng nhiệt cung cấp từ sâu hay không, tầng chứa nước cung cấp cho chúng bị cạn kiệt Nếu sản lượng giảm, nước bơm trở lại, mặc lý thuyết giếng hồi phục lại tiềm trước Các kịch triển khai vài vị trí Sản lượng khai thác lượng địa nhiệt bền vững lâu dài chứng minh vỉa Lardarello Ý từ năm 1913, vỉa Wairakei, New Zealand từ năm 1958, vỉa Geysers, California từ năm 1960 3.2 C h i đ phát tri n ngành l ng đ a nhi t Nước ta quốc gia có hàng trăm điểm nước khống phát hiện, số nửa suối nước nóng Chúng tập trung vùng Tây Bắc vùng Nam Trung Có 72 nguồn nước có nhiệt độ khoảng 41-600C, 36 nguồn Trang 33 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Năng lượng địa nhiệt GVHD : T/s Phạm Thu Hà nước có nhiệt độ 61-1000C 64 nguồn nước có nhiệt độ 30-400C Tập đoàn Kỹ nghệ Essential Innovation (Canada) đến Việt Nam tổ chức Hội thảo nhằm giới thiệu công nghệ địa nhiệt công bố Côg ty tư vấn Dịch vụ đầu tư Công nghệ môi trường Tiến Thịnh nhà chuyển giao công nghệ nước ta Tập đoàn Ormat Mỹ- chuyên xây dựng nhà máy điện địa nhiệt kháp giới, đến Việt Nam xin giấy phép đầu tư xây dựng nhà máy điện địa nhiệt Lệ Thủy (Quảng Bình), Mộ Đức (Quảng Ngãi), Nghĩa Thắng (Quảng Ngãi), Hội Vân (Bình Định) Tu Bơng (Khánh Hịa) Tổng công suất nhà máy điện địa nhiệt dự kiến lên đến 150-200 MW Sở dĩ nhà máy chưa khởi công vốn đầu tư từ nước ngồi chấp nhận bỏ vốn 100% giá mua điện EVN giới hạn có cent US/kWh (www.hanoimoi.com.vn) Chính phủ ta có định hướng xây dựng nhà máy điện địa nhiệt 20-25MW xã Cát Hiệp huyện Phù Cát (cách Quy Nhơn 35km phía Bắc) 3.3 Đánh giá Việt Nam Năng lượng địa nhiệt coi nguồn lượng tái tạo lượng “ xanh” , nhiên có vài tác động mơi trường phải xem xét thường giảm nhẹ : phát thải khí độc hại , nhiễm tiếng ồn , việc sử dụng chất lượng nước , sử dụng đất tác động tới tượng tự nhiên , động vật hoang dã thực vật + Ưu điểm : Đây nguồn lượng , thân thiện với môi trường Hoạt động liên tục suốt ngày đêm Không phụ thuộc vào yếu tố khí hậu lượng mặt trời , gió , sóng biển Nguồn lượng địa nhiệt ttrong lịng đất vơ vơ tận , nhà máy điiện địa nhiệt hoạt động bền vững lâu dài Xây dựng nhà máy điện địa nhiệt tốn diện tích + Nhược điểm : - Chi - phí xây dựng nhà máy điện cao Việc phát triển nguồn lượng địa nhiệt lại gặp thách thức lớn địi hỏi phải có cơng nghệ đại với nguồn vốn đầu tư lớn Do phải khoan sâu vào lòng đất nên gây rủi ro tài cao, ước tính lên tới 2,5 triệu euro cho 1MW cơng suất theo thiết kế Bên cạnh cịn có rủi ro khác mơi trường đưa khí độc, chất độc lên mặt đất, tạo biến dạng địa chất Đặc biệt, kỹ thuật xử lý địa chất phức tạp phải tìm kiếm vùng tập trung địa nhiệt việc khai thác địa nhiệt hiệu Những kĩ thuật địa chất phưc tạp để tìm kiếm nhiệt lương - 3.4 Hướng phát triển tương lai quan điểm thân triển vọng Trang 34 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Năng lượng địa nhiệt GVHD : T/s Phạm Thu Hà ngành lượng địa nhiệt 3.4.1 Mục tiêu để cho việc phát triển địa nhiệt Việt Nam Đáp ứng nhu cầu lượng cho tăng trưởng kinh tế tăng dân số thập niên tới, hạn chế khí phát thải gây hiệu ứng nhà kính làm thay đổi khí hậu tồn cầu thách thức lớn quốc gia giới Do vấn đề tìm kiếm nguồn lượng tái tạo nhiệm vụ cấp thiết cộng đồng quốc tế Năng lượng tái tạo gió, mặt trời, biogas, địa nhiệt, thủy triều,… tích cực triển khai Nguồn lượng địa nhiệt có ưu việt chiếm diện tích, khí thải nhất, hiệu suất (80 -90%) tuổi thọ hoạt động cao Khó khăn phát triển nguồn lượng phân bố nguồn (bồn) địa nhiệt ẩn sâu lòng đất, tương tự mỏ dầu khí, nên đầu tư ban đầu cho tìm kiếm thăm dị cao, địi hỏi quy trình kỹ thuật phức tạp, khó khăn so với nguồn lượng tái tạo khác 3.4.2 Hướng phát triển tương lai ngành địa nhiệt Việt Nam - Với tiềm vô dồi lượng địa nhiệt Việt Nam nên trọng nghiên cứu đưa vào sử dụng nguồn lượng địa nhiệt Giải vấn đề thiếu hụt lượng - Việc đưa vào sử dụng nguồn lương địa nhiệt giải vấn đề điện lưới vùng nông thôn , hẻo lánh - Đồng thời cung giải vấn đề môi trường khí thải hay biến động mơi trường nguồn lượng - Các nhà khoa học kiến nghị Nhà nước ta cần đầu tư nhiều cho việc điều tra tài nguyên địa nhiệt việc sản xuất , lắp đặt mơ hình điều hịa khơng khí địa nhiệt (HĐKĐ) bên cạnh việc kêu gọi cơng ty nước ngồi xây dựng nhà máy điện địa nhiệt với điều kiện ưu tiên giá bán điện Kết luận Có thể khăng định việc phát triển lượng địa nhiệt vơ đắn : Đây dạng lương tất dạng lượng thay thải môi trường lượng chất lại theo cách trực tiếp hay gián tiếp Địa nhiệt giải pháp đơn giản toàn diện Nguồn địa nhiệt vơ hạn lịng đất ô nhiễm Năng lượng địa nhiệt tự sản sinh, khơng đốt cháy nhiên liệu hố thạch than đá, dầu khí Trang Tác động đến môi trường địa phương 35 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Năng lượng địa nhiệt GVHD : T/s Phạm Thu Hà Nhà máy điện địa nhiệt gần không phát tiếng ồn Tiếng ồn nhà nhà máy phát từ quạt làm mát tương đương với tiêng cọ vào Là nguồn lượng đáng tin câỵ Nhà máy địa nhiệt sử dụng nhiên liệu nguồn địa nhiệt trực tiếp lấy lên từ lòng đất Nguồn dồi liên tục Nếu turbine gió cần có gió để vận hành gió q to khơng an tồn để hoạt động cịn nguồn địa nhiệt lại ổn định Mỗi nhà máy xây dựng vùng địa nhiệt vận hành liên tục 100 năm Không làm ảnh hưởng đến nguồn nước tự nhiên Năng lượng nước sử dụng từ 2000 năm 7% điện nước mỹ sản xuất từ thuỷ điện Tuy nhiên, để sử dụng nước để làm thuỷ điện cần phải xây dựng đập, điều chỉnh dịng chảy sơng Đối với địa nhiệt, nước nóng hút lên mặt đất sau bơm ngược trở lại vào lịng đất Ngồi giếng xây dựng có tác dụng ngăn chặn dò rỉ nước Nước để sản xuất địa nhiệt gây hại đến sinh vật, người mơi trường địa phương Có tiềm Năng lượng địa nhiệt nhanh chóng trở thành nguồn lượng Trang lớn 36 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Năng lượng địa nhiệt GVHD : T/s Phạm Thu Hà Tài liệu tham khảo Đồ án có tham khảo qua số sách tư liệu sau: Bài viết “Địa nhiệt-nguồn lượng vô tận” – GS TS Nguyễn Lân Dũng Giáo trình Cơ sở lượng tái tạo – Đặng Đinh Thống , Lê Danh Liên Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Webside EVN : http://evnnews.vn Webside Union of Concerned Scientists : http://www.ucsusa.org/ http://www.ucsusa.org/clean_energy/our-energy-choices/renewableenergy/how-geothermal-energyworks.html#How_Geothermal_Energy_Is_Captured Website http://www.wikipedia.org/ http://en.wikipedia.org/wiki/The_Geysers#cite_note-egs-8 http://vi.wikipedia.org/wiki/N%C4%83ng_l%C6%B0%E1%BB%A3ng_%C4%91%E1 %BB%8Ba_nhi%E1%BB%87t Reasons to Use Geothermal Energy - By Joanna Burgess (Discovery TV) Trang 37 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... luanvanchat@agmail.com Năng lượng địa nhiệt GVHD : T/s Phạm Thu Hà Chương Các vấn đề lý thuyết Năng lượng địa nhiệt 1.1 Giới thiệu chung lượng địa nhiệt 1.1.1 Năng lượng địa nhiệt ? Năng lượng địa nhiệt dạng lượng. .. tới loại lượng nằm chân chùn ta : Năng lượng địa nhiệt Năng lượng địa nhiệt không ứng dụng phổ biến Năng lượng mặt trời, lượng gió … song theo nhà khoa học, lượng địa nhiệt nguồn lượng sạch, thân... sản xuất lượng địa nhiệt Chương II Thực trạng việc ứng dụng lượng địa nhiệt thực tế  Sử dụng trực tiếp nguồn lượng địa nhiệt  Năng lượng địa nhiệt sản xuất điện  Nguồn lượng địa nhiệt Việt