Tổng quan về năng lượng địa nhiệt

TỔNG QUAN VỀ SẢN XUẤT NĂNG LƯỢNG ĐỊA NHIỆT TRÊN TRÁI ĐẤT Khái niệm lượng địa nhiệt Năng lượng địa nhiệt nguồn lượng tồn mặt 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 từ phân rã nguyên tố phóng xạ tồn tự nhiên với lượng nhỏ đá Năng lượng có nguồn gốc từ hình thành ban đầu hành tinh, từ hoạt động phân hủy phóng xạ khoáng vật, từ lượng mặt trời hấp thụ bề mặt Trái Đất Năng lượng địa nhiệt sử dụng để nung tắm kể từ thời La Mã cổ đại, ngày dùng để phát điện Có khoảng 10 GW công suất điện địa nhiệt lắp đặt giới đến năm 2007, cung cấp 0,3% nhu cầu điện toàn cầu Thêm vào đó, 28 GW công suất nhiệt địa nhiệt trực tiếp lắp đặt phục vụ cho sưởi, spa, trình công nghiệp, lọc nước biển nông nghiệp số khu vực Khai thác lượng địa nhiệt có hiệu kinh tế, có khả thực thân thiện với môi trường, trước bị giới hạn mặt địa lý khu vực gần ranh giới kiến tạo mảng Các tiến khoa học kỹ thuật gần bước mở rộng phạm vi quy mô tài nguyên tiềm này, đặc biệt ứng dụng trực tiếp dùng để sưởi hộ gia đình Các giếng địa nhiệt có khuynh hướng giải phóng khí thải nhà kính bị giữ sâu lòng đất, phát thải thấp nhiều so với phát thải từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch thông thường Công nghệ có khả giúp giảm thiểu nóng lên toàn cầu triển khai rộng rãi Năng lượng địa nhiệt sử dụng phổ biến việc để sản xuất điện ứng dụng suối nước nóng, sưởi nhiệt làm mát, làm ấm nước trại nuôi cá số ứng dụng công nghiệp tiệt trùng sữa Dòng nhiệt lượng nhiệt thoát mặt đất đơn vị diện tích đơn vị thời gian Trong điều kiện đảm bảo phép đo tham số không thay đổi theo thời gian, theo hệ số đo quốc tế (SI), đơn vị dòng nhiệt tính lượng nhiệt mW thoát diện tích m (mW/m2) Như vậy, dòng nhiệt hiều lượng nhiệt vô nhỏ truyền từ lên đơn vị diện tích m2 (mW/m2) Đơn vị dòng nhiệt hỏ, nhỏ đến mức giác quan thông thường nhận biết Dòng nhiệt xác định tích độ dẫn nhiệt gradient nhiệt độ Trong tìm kiếm tham dò dầu khí, Dòng nhiệt ký hiệu Q tích Độ dẫn nhiệt giếng khoan (K) với Gradient nhiết độ (G) dọc theo giếng khoan (Q = K x G) Như vậy, muốn xác định giá trị cụ thể dòng nhiệt vùng nghiên cứu trước hết cần xác định độ dẫn nhiệt gradient nhiệt độ giếng khoan vùng nghiên cứu 2 a Phân loại nguồn lượng địa nhiệt Nguồn nước nóng Là nguồn nước bị nung nóng nhiệt độ áp suất cao, nguồn nước hay hỗn hợp chúng tầng đá xốp rỗ, khe nứt đá, bị giữ lại lớp đá khác đặc kín không thấm Có nhiệt độ cao 240oC b Nguồn áp suất địa nhiệt Là nguồn chứa nước muối có nhiệt độ trung bình chứa khí metan (CH4) hòa tan Các nguồn bị vỏ Trái Đất nén lại áp suất cao tầng trầm tích bị bao bọc lớp đất sét trầm tích không thấm nước.Áp suất nguồn nà ngằm khoảng từ 34 MPa đến 140 MPa độ sâu từ 1500m đến 15000m Nhiệt độ nguồn áp suất địa nhiệt gồm thường khoảng 90 đến 200oC c Nguồn đá nóng khô Bao gồm khối đá nhiệt độ cao, từ 90 đến 650 oC Các nguồn đá bị nứt gãy nên chứa nước nóng Để khai thác nguồn địa nhiệt người ta khoan sâu đến tầng đá, tạo đứt gãy nhân tạo, sau sử dụng chất lỏng làm chất vận chuyển bơm qua tầng đá bị nứt gãy để thu nhiệt Tuy nhiên, việc khai thác lượng từ nguồn đá nóng khô khó khan hiệu kinh tế không sau so với việc khai thác nguồn nhiệt khác d Nguồn lượng địa nhiệt từ núi lửa hoạt động magma Magma đá nóng chảy có nhiệt độ từ 700 đến 1600 oC, đá nóng chảy phần vỏ Trái Đất có độ dày từ 24 đên 48km Các nguồn magma chứa nguồn lượng khổng lồ, lớn nguồn địa nhiệt, gần mặt đất nên việc khai thác khó khăn Việc khai thác lượng địa nhiệt loại chủ yếu nhờ các lỗ hổng núi lửa hoạt động giới Phương pháp sản xuất lượng từ địa nhiệt 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 quay lại chu trình ban đầu Có hai phương pháp khai thác: • Hướng thứ nhất: Lấy nước nước nóng từ hố 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 hố địa nhiệt chưa có sẵn mà chuyên gia phải nghiên cứu, tính toán tìm khu vực, lớp đất đá tích tụ lượng nhiệt cao, phù hợp để tiến hành bước tạo điện Sauk hi tìm lớp đất đá phù hợp độ sâu khoảng 5.000 – 10.000 fet (tức khoảng 1,5 – 3km), họ tiến hành khoan vầ dùng áp lực làm long nhờ lớp trên, chúng bơm lên thông qua cột lỗ khoan khai thác để tọa điện Các dạng nhà máy sản xuất lượng từ địa nhiệt a Nhà máy nước nóng khô - Dry steam (Nhà máy phát điện trực tiếp) Dry steam sử dụng nước từ cá khe nứt lòng đất nhiệt độ cao ( > 2350C ) 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 áp suất cao thổi trực tiếp làm quay turbine để sinh điện Đây kiểu nhà máy điện nhiệt lâu đời nhất, lần thử nghiệm Italia năm 1904, ứng dụng Tại California có nhà máy điện địa nhiệt lớn giới hoạt động theo nguyên lý b Nhà máy nước siêu lỏng – Flash steam (Nhà máy sản xuất điện gián tiếp) Flash steam dạng phổ biến nay, nhà máy dạng flash steam sử dụng nước nóng dạng áp suất cao (>1820C) từ bể địa nhiệt Hỗn hợp nước nước nóng dẫn vào buồng để hạ áp suất, phần lớn hỗn hợp nước nóng & nước nóng biến thành nước Hơi nước áp suất cao làm quay turbine điện c Nhà máy hai chu trình - Binary cycle Các nhà máy địa nhiệt binary cycle sử dụng nước nóng có nhiệt độ trung bình dao động từ 107 đến 182oC từ bể địa nhiệt Nước nóng lòng đất đưa lên dạng siêu lỏng, có nhiệt độ sôi thấp, đưa qua buồng trao đổi nhiệt bốc dẫn vào turbine Một số nhà máy địa nhiệt giới a Nhà máy địa nhiệt Hellisheidi – Iceland Công suất 45MWe vào năm 2010 50 giếng khoan với độ sâu 1000 đến 2000m b Nhà máy điện địa nhiệt lớn Iceland – Krafla Tổng cộng có 33 giếng khoan xuống, 17 giếng áp suất cao giếng áp suất thấp c The Geysers – Mỹ Geysers tổ hợp công trình bao gồm 22 nhà máy điện địa nhiệt, sử dụng nước nóng từ 350 giếng để turbine phát điện với công suất lắp đặt 1.517MW Tác động môi trường việc khai thác sử dụng nguồn địa nhiệt Các dòng nước nóng bơm lên từ sâu lòng đất chứa vài khí với điôxít cacbon hydro sunfua Khi chất ô nhiễm thoát môi trường, góp phần vào ấm lên toàn cầu, mưa axít, mùi độc hại thực vật xung quanh Bên cạnh khí hòa tan, nước nóng từ nguồn địa nhiệt chứa nguyên tố vết nguy hiểm thủy ngân, arsen antimon thải vào sông có chức cung cấp nước uống Các nhà máy địa nhiệt mặt lý thuyết bơm chất với khí trở lại lòng đất dạng cô lập cacbon Việc xây dựng nhà máy phát điện ảnh hượng ngược lại đến ổn định đất khu vực xung quanh 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 Sử dụng lượng địa nhiệt trực tiếp Từ xa xưa người biết cách sử dụng nước nóng từ thiên nhiên Hiên có nhiều áp dụng tối tân Nước nóng bể chứa nước nóng sâu trái đất dùng trực tiếp Thường người ta đào giếng sâu chạm tới nguồn nước nóng bơm lên để dùng Những công cụ sưởi ấm tòa nhà, làm ấm nhưỡng hồ nuôi cá, làm tan tuyết đường làm hồ tắm nước nóng thiên nhiên., Ở Hoa Kỳ vùng có bể nước nóng thiên nhiên nhiều vùng bên phía Tây, Alaska đảo Haiwaii Lợi ích lượng địa nhiệt Năng lượng địa nhiệt biết đến nguồn lượng thân thiện với môi trường nhiên liệu lượng địa nhiệt sức nóng Trái Đất nên chất thải Hơn dùng lượng địa nhiệt giảm thiểu lượng hóa thạch sinh nhà máy điện dùng than Những nhà máy cũ dùng than phun chất thải làm ô nhiễm khí Năng lượng địa nhiệt coi nguồn lượng tái tạo sức nóng Trái Đất nguồn nhiên liệu gần vô tận, nên lượng địa nhiệt luôn tái tạo Sức nóng Trái Đất không thay đổi theo ngày đêm hay khí hậu nên lượng địa nhiệt không bị thay đổi thất thường lượng mặt trời lượng gió Ta coi nguồn lượng ổn định Tiềm phát triển lượng địa nhiệt Việt Nam Vài nét mô tả giúp bạn đọc phần hình dung cách tổng thể tranh lượng Việt Nam điện nước nhà Thềm lục địa Việt Nam rộng khoảng triệu km Trong có bể trầm tích chứa dầu khí Đó bể Sông Hồng, diện tích 110.000 km Bể Sông Hồng gồm đồng Bắc Bộ, hay gọi trũng Hà Nội (từ chuyên môn địa chất dầu khí), có sông Hồng chảy qua nên dùng tên sông đặt tên cho bể trầm tích Các bể tiếp theo, cách đặt tên tương tự lấy tên địa phương liền kề, sử dụng tên đảo nằm vùng nghiên cứu Tiếp theo, sau bể sông Hồng bể Hoàng Sa (70 000 km2), Phú Khánh (80 000 km2), Cửu Long (40 000km2), Nam Côn Sơn (80 000km2), Tư Chính-Vũng Mây (90 000km2), Trường Sa (200 000km2) bể trầm tích Mã Lay-Thổ Chu phía Tây Nam đất nước, diện tích 80.000km2 Trên tranh đó, gán cho nguồn lượng gam mầu có tới gam mầu Nhìn vào đó, bạn đọc thấy ngay, gam mầu đẹp, gam mầu sáng Đó gam mầu lượng than đá, nước, dầu khí, điện tử hạt nhân, gió, mặt trời, sinh học sóng biển Còn gam mầu thứ gam mầu lượng địa nhiệt, lượng địa nhiệt bể trầm tích chứa dầu khí thềm lục địa Việt Nam, giải pháp nghiên cứu nào? Trữ lượng bao nhiêu? Tất cả, tác giả trình bầy cách chi tiết 10 Kết luận Năng lượng địa nhiệt dạng lượng sạch, đáng tin cậy không ảnh hưởng tới môi trường Những nhà máy điện địa nhiệt không gây tiếng ồn nên không ảnh hưởng tới người dân xung quanh Hơn hết lượng địa nhiệt có tiềm lớn, ứng dụng rộng dãi toàn giới đem lại nguồn lượng khổng lồ đáp ứng tốt nhu cầu sử dụng Tuy nhiên, chí phí đầu tư ban đầu cao hiệu đem lại thấp nên lượng địa nhiệt giai đoạn thử nghiêm  ... Lợi ích lượng địa nhiệt Năng lượng địa nhiệt biết đến nguồn lượng thân thiện với môi trường nhiên liệu lượng địa nhiệt sức nóng Trái Đất nên chất thải Hơn dùng lượng địa nhiệt giảm thiểu lượng. .. mầu lượng địa nhiệt, lượng địa nhiệt bể trầm tích chứa dầu khí thềm lục địa Việt Nam, giải pháp nghiên cứu nào? Trữ lượng bao nhiêu? Tất cả, tác giả trình bầy cách chi tiết 10 Kết luận Năng lượng. .. lượng địa nhiệt không bị thay đổi thất thường lượng mặt trời lượng gió Ta coi nguồn lượng ổn định Tiềm phát triển lượng địa nhiệt Việt Nam Vài nét mô tả giúp bạn đọc phần hình dung cách tổng thể