THÔNG TIN TÀI LIỆU
Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số 2S (2016) 225-235 Một số kết đánh giá tiềm năng lượng nguồn địa nhiệt triển vọng vùng trung du miền núi phía Bắc Việt Nam Trần Trọng Thắng1,*, Vũ Văn Tích2, Đặng Mai2, Hồng Văn Hiệp2, Phạm Hùng Thanh1, Phạm Xuân Ánh3 Viện Khoa học Địa chất Khống sản - Bộ Tài ngun & Mơi trường Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, 334 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội, Việt Nam Tập đồn Dầu khí Việt Nam Nhận ngày 05 tháng năm 2016 Chỉnh sửa ngày 24 tháng năm 2016; chấp nhận đăng ngày 28 tháng 10 năm 2016 Tóm tắt: Trên sở nghiên cứu địa hóa dung dịch nhiệt điều kiện địa chất khu vực nguồn địa nhiệt, áp dụng phương pháp tính tốn lượng tự nhiên tiềm phát điện địa nhiệt ban đầu cho phép đến số kết luận sau đây: Trong tổng số 164 nguồn địa nhiệt vùng trung du miền núi phía bắc Việt Nam có tới 18 nguồn cho phép ứng dụng lượng tự nhiên trực tiếp khai thác lượng bồn chứa sâu cho mục đích phát điện Từ số liệu nhiệt độ bề mặt lưu lượng nước nóng xuất lộ tự nhiên nguồn địa nhiệt cho phép tính lượng lượng lãng phí khơng ứng dụng 8.960 tấn/năm Với nhiệt độ sâu bồn chứa xác định theo phương pháp nhiệt kế địa hóa học đạt từ 136oC đến 170oC, nguồn địa nhiệt cho phép xây dựng nhà máy điện địa nhiệt có công suất từ 4,2 MWe đến 17,4 MWe tổng công suất 18 nguồn địa nhiệt triển vọng ước tính vào khoảng 170 MWe Từ khóa: Năng lượng tự nhiên, địa nhiệt, địa nhiệt kế, vùng trung du miền núi, công suất phát điện Giới thiệu chung ứng dụng trực tiếp lượng địa nhiệt lại cao giới: 17.870 MWt [2] Ở Việt Nam, lượng địa nhiệt sử dụng trực tiếp với công suất lắp đặt 31,2 MWt, cho mục đích ngâm tắm, spa, vật lý trị liệu, làm muối tinh I-ốt [3] Khu vực Trung du miền núi phía Bắc Việt Nam với đặc trưng địa chất kiến tạo đại nhiều cơng trình nghiên cứu đề cập đến nhiên đại đa số khơng đề cập tới tiềm khống sản nhiên liệu tiềm địa nhiệt khu vực [4] Gần số cơng trình nghiên cứu tác giả công bố báo cáo từ dự án điều tra Năng lượng địa nhiệt khai thác sử dụng hai lĩnh vực: 1) sử dụng trực tiếp phổ biến rộng rãi từ lâu đời; 2) Phát điện Ở gần nước ta nước có cơng suất phát điện địa nhiệt lớn - Nhật Bản, Indonesia, Phillipine, Philipine nước có cơng suất phát điện từ địa nhiệt cao nhất: 1.930 MW [1] chiếm 20% lượng điện quốc gia Trung Quốc có cơng suất lắp đặt phát điện 28 MWe, _ Tác giả liên hệ ĐT.: 84-912208902 Email: ttthang@yahoo.com 225 T.T Thắng nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số 2S (2016) 225-235 226 nước khống nóng, kết nghiên cứu địa nhiệt chưa đề cập sâu [5, 6, 7], Các nghiên cứu văn liệu quốc tế bước đầu cho thấy nguồn địa nhiệt khu vực trung du miền núi phía Bắc có tiềm cho ứng dụng khai thác lượng Theo Muraokal, (2008) [8] với nhiệt độ nguồn địa nhiệt > 53oC sử dụng cơng nghệ Kalina để phát điện Trên sở đó, lựa chọn nguồn nước xuất lộ có nhiệt độ >53oC để tính tốn lượng tự nhiên mà khơng khai thác nhiệt lượng nguồn địa nhiệt tỏa khơng khí xung quanh lãng phí Trên thực tế, thơng thường nguồn địa nhiệt nguồn có nhiệt độ bồn chứa cao (> 100oC), đủ phát điện nhờ công nghệ Chu kỳ Nhị nguyên (Binary Cycle), chúng tơi sử dụng phương pháp ước tính cơng suất phát điện Muffler, P Cataldi, R (1978) [9] để tính cho nguồn địa nhiệt Trong tổng số 164 nguồn nước nóng xuất lộ khu vực nghiên cứu có tới 18 nguồn có nhiệt độ mặt >53oC, thiếu số thơng số cần thiết để tính tốn lượng ước tính cơng suất phát điện nên 18 nguồn lựa chọn để tính tốn, 18 nguồn địa nhiệt nằm địa phận tỉnh Sơn La, Điện Biên, Lai Châu, Hà Giang, Tuyên Quang, Yên Bái, Lào Cai Nghệ An (Hình 1) G Hình Sơ đồ vị trí nguồn địa nhiệt triển vọng cấu trúc địa chất gắn với cấu trúc địa nhiệt tiềm đơn giản hóa từ đồ Địa chất Khoáng sản Việt Nam tỷ lệ 1/200.000 thuộc vùng trung du miền núi phía Bắc [20] Các số vòng trọn biểu thị nguồn: 1- Pe Lng, 2-Na Hai, 3- Pom Lót/Uva, 4-Pa Thơm, 5-Pa Bát, 6-Pác Ma, 7-La Si, 8-Sin Chải, 9-Nậm Cải, 10-Làng Sang, 11-Nậm Păm, 12-Lũng Pơ, 13-Bó Đướt, 14-Quảng Ngần, 15-Quảng Nguyên, 16-Mỹ Lâm, 17-Nam Ron, 18-Kim Đa T.T Thắng nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số 2S (2016) 225-235 Đặc điểm địa chất trẻ tiềm địa nhiệt vùng trung du miền núi phía bắc Theo tờ đồ địa chất khoáng sản Việt Nam, khu vực trung du miền núi phía bắc (Hình 1) đặc trưng địa chất tương đối phức tạp xuất đá có tuổi từ cổ (Arkei ~ 2,9 tỷ năm) đến trẻ (Neogen) có thành phần đa dạng từ trầm tích, đến magma biến chất [10] Về mặt cấu trúc kiến tạo, khu vực ghi nhận hai pha chuyển động kiến tạo mạnh, pha thứ hoạt động kiến tạo Indosinia, pha làm gắn kết đá thành tạo khác kết nối lại với thành tạo địa chất Nam Trung Hoa, tạo nên địa chất Việt Nam thông qua hai đới khâu Sông Chẩy đới khâu Sông Mã vào thời kỳ từ 250-230 triệu năm trước [11], [12] Trong giai đoạn Kainozoi, địa chất Việt Nam bị phá hủy bới chuyển động kiến tạo Hymalaya, tạo nên cấu trúc địa chất trẻ [13] Theo Tapponier nnk, 1990, toàn địa chất khu vực nghiên cứu bị tác động mạnh hoạt động kiến tạo trẻ Hymalaya theo hai giai đoạn khác Giai đoạn với chuyển động trượt trái giai đoạn với trình nghịch đảo kiến tạo minh chứng trình trượt phải [14] Hoạt động trượt phải, đặc trưng liên quan đến pha kiến tạo q trình biến dạng dịn với q trình dập vỡ thành tạo địa chất cổ khu vực Đặc trưng địa chất địa nhiệt khu vực Trung du miền núi phía bắc, thể ba yếu tố: magma xâm nhập, tái hoạt động đứt gãy trình sụt lún nhanh tạo bồn trầm tích có tiềm chứa dung dịch địa nhiệt (Hình 1) Hoạt đdộng magma tồn vùng thể 04 trường magma lớn (Hình 1), có tuổi từ cổ đến trẻ Các magma trẻ có tuổi Neogen (dọc đới Đức gãy Sông Hồng, hay phức hệ Yanshan) chí đến Đệ Tứ khu vực Điện Biên (đồi A1) [15], số thành tạo magma dọc theo đới Sông Mã Các hệ thống đứt gẫy kiến tạo phá hủy kiến tạo khu vực chủ yếu tạo chuyển động Himalaya Trong đặc trưng chủ yếu chuyển động 227 trượt trái sau trượt phải với biến dạng dòn Hệ thống đứt gãy với chuyển động có hướng Tây Bắc - Đơng Nam Mặt khác, hệ thống đới đứt gấy hướng Đông Bắc Tây Nam có hướng dịch chuyển theo chiều ngược lại, nhiên hệ thống phổ biến ngoại trừ khu vực đới đứt gẫy Điện Biên - Lai Châu Sự giao thoa tạo nên số bồn trũng lớn khu vực Tây Bắc bồn trũng Điện Biên Tại nơi hoạt động xuất lộ nước nóng địa nhiệt phân bố dày Yếu tố thứ ba hệ thống bồn chứa trầm tích Bồn trũng trầm tích lớn khu vực bồn Mường Thanh (bồn Điện Biên), tiếp đến trầm tích phân bố dọc theo đới đứt gãy Sơng Hồng, nhiên diện phân bố trầm tích khơng lớn, ngoại trừ khu vực đồng Hà Nội Một nguyên nhân tạo nên nguồn địa nhiệt tiềm khu vực thành tạo magma trẻ, hoạt động đứt gãy kiến tạo thành tạo trầm tích trẻ Kainoizoi trở lại (hình 1) Nhìn chung hoạt động kiến tạo trẻ Kainozoi đóng vai trị quan trọng, tạo nên q trình làm dập vỡ đá vừa tạo nên bồn trầm tích khu vực đồng thời đóng vai trò kênh dẫn dung dịch địa nhiệt từ lòng đất lên bề mặt, tạo nên trình đối lưu nhiệt để tạo nên bồn địa nhiệt tiềm vùng trung du miền núi phía bắc Minh chứng cho trình hoạt động địa chấn xuất điểm xuất lộ nước khống nóng khu vực [7] Sự có mặt điểm nước khống nóng dọc theo thành tạo địa chất khu vực khác đá khác từ trầm tích cổ đến thành tạo magma Tuy nhiên có điểm chung hầu hết điểm nước khống nóng liên quan đến hoạt động địa chất kiến tạo trẻ, cụ thể điểm xuất lộ nước khoáng nóng nằm đới dập vỡ kiến tạo trẻ Tùy theo đặc điểm cấu trúc địa chất mà có điểm xuất lộ địa nhiệt có dạng cấu trúc bồn tiềm địa nhiệt khác 228 T.T Thắng nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số 2S (2016) 225-235 Đặc điểm hóa học dung dịch nguồn địa nhiệt Thành phần hóa học dung dịch nhiệt có vai trị quan trọng nghiên cứu nguồn địa nhiệt Do đặc điểm quan trọng đặc thù, cơng tác nghiên cứu hóa học dung dịch nhiệt có đặc điểm riêng, từ lúc lấy mẫu, xử lý mẫu thực địa, bảo quản xử lý mẫu phịng thí nghiệm phép phân tích Việc nghiên cứu hóa học dung dịch nhiệt cho phép hiểu đặc điểm nguồn nước địa nhiệt tính ăn mịn hay kết tủa Nghiên cứu thành phần hóa học dung dịch nhiệt cho phép xác định nguồn gốc, mứa độ trưởng thành nước địa nhiệt, phân loại nước địa nhiệt nhiều đặc tính khác nguồn địa nhiệt, dự báo nhiệt độ bồn chứa sâu nguồn địa nhiệt tính tốn địa nhiệt kế hóa học Địa nhiệt kế hóa học sử dụng cơng thức dựa vào hàm lượng số nhóm nguyên tố dung dịch nhiệt Cơ sở phương pháp dựa vào tính chất hịa tan khoáng vật nước phản ứng đá vây quanh với nước địa nhiệt (water-rock reaction) kiểm chứng với số liệu thực tế nhiều mỏ địa nhiệt giới Ở nhiệt độ áp suất đó, khả hịa tan khống vật phản ứng khoáng vật hay đá vây quanh với nước khác Địa nhiệt kế địa nhiệt chia làm nhóm: -Thứ địa nhiệt kế dựa vào phụ thuộc vào nhiệt độ hàm lượng hịa tan khống vật riêng biệt SiO2 (đia nhiệt kế Silica), theo có địa nhiệt kế: Địa nhiệt kế Chalcedon: Dựa vào mức độ hòa tan SiO2 nước nhiệt độ khác Khi biết hàm lượng SiO2 nước địa nhiệt tính nhiệt độ nguồn nước mà SiO2 hòa tan theo số công thức thực nghiệm của: Arnorsson nnk, 1983 [16]: T(0C) = 1112/{4,91 + log(SiO2)}-273,15 Fournier, 1977 [17]: T(0C) =731/{4,52 + log(SiO2)}- 273,15 Địa nhiệt kế Thạch anh: Địa nhiệt kế thạch anh xây dựng theo yếu tố: (1) Dung dịch có cân thạch anh với môi trường xung quanh bồn nhiệt; (2) Áp suất ảnh hưởng lên độ hoà tan thạch anh gần với áp xuất nước nhiệt độ 374oC; (3) Khơng có hồ trộn nước nóng nước lạnh q trình lên Cơng thức tính nhiệt độ theo địa nhiệt kế thạch anh điều kiện không ToC = 1309/(5,19+logS) - 273,15 Trong S hàm lượng silic tính theo mg/kg Thứ hai địa nhiệt kế dựa vào phản ứng trao đổi phụ thuộc vào nhiệt độ Các phản ứng bao gồm khống vật dung dịch nước nóng, cố định tỷ số thành phần hịa tan thích hợp ví dụ ion hịa tan, ta có: Địa nhiệt kế cation: Địa nhiệt kế cation dựa phản ứng trao đổi ion số cân phụ thuộc vào nhiệt độ Ví dụ, trao đổi Na+ K+ felspat kiềm tồn sau: NaAlSi3O8 + K+ = KAlSi3O8 + Na+ Hệ số cân Keq cho phương trình là: Keq = Na/K Phương trình viết thành: Keq = [KAlSi3O8][Na+]/[KAlSi3O8][K+] - 273,15 Trong Na K phân tử lượng ion tương ứng Nồng độ hợp phần hoà tan thể đơn vị khác như: đương lượng gam, ppm mg/kg với Keq thay đổi tương ứng Đối với trao đổi ion ion hoá trị hoá trị K+ Mg++ Keq tính: Mg Kep = K/ Sự thay đổi số cân theo nhiệt độ xác định phương trình Van’t Hoff: o LogKeq = ( H / 2,303RT)+C Trong đó: H chênh lệch nhiệt độ dung dịch (cũng gọi enthalpy phản ứng), T nhiệt độ Kelvin, R số khí C số tích hợp (-273.15) H thường thay đổi khoảng nhiệt độ 0-300oC Kết tính tốn luận giải nhiệt độ bồn địa nhiệt sâu trình bày bảng T.T Thắng nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số 2S (2016) 225-235 229 Bảng Nhiệt độ bồn chứa địa nhiệt 18 nguồn địa nhiệt tiềm vùng trung du miền núi phía Bắc [5, 18, 19] Tt Tên nguồn Vị trí 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Pe Lng Na Hai Pom Lót/Uva Pa Thơm Pa Bát Pác Ma La Si Sin Chải Nậm Cải Làng Sang Nậm Păm Lũng Pơ Bó Đướt Quảng Ngần Quảng Nguyên Mỹ Lâm Nam Ron Kim Da Thanh Luông, Điện Biên Sam Mứn, Điện Biên Uva, Điện Biên Pa Thơm, Điện Biên Mường Luân, Điện Biên Mường Tè, Lai Châu Mường Tè, Lai Châu Phong Thổ, Lai Châu Sìn Hồ, Lai Châu Mù Căng Chải, Yên Bái Mường La, Sơn La Bát Xát, Lào Cai Vị Xuyên, Hà Giang Vị Xuyên, Hà Giang Xín Mần, Hà Giang Yên Sơn, Tuyên Quang Tân Kỳ, Nghệ An Tương Dương, Nghệ An Trữ năng lượng ước tính cơng suất phát điện 4.1 Trữ năng lượng tự nhiên suối nước nóng Đối với nguồn địa nhiệt, tiềm năng lượng khai thác được chia làm hai loại: - Năng lượng khai thác từ nguồn xuất lộ nước nóng tự nhiên: Nguồn lượng thấp, nhiệt suối nước nóng chảy tự nhiên tỏa nhiệt vào môi trường không khí xung quanh - Năng lượng khai thác từ bồn địa nhiệt sâu nguồn nước nóng xuất lộ: Nguồn lượng lớn song cần phải tiến hành điều tra, thăm dị phức tạp chi phí tốn kém, trước sâu vào cơng tác thăm dò khai thác để phục vụ mục tiêu phát điện, người ta sử dụng phương pháp ước tính cơng suất phát điện, để từ lập kế hoạch triển khai dự án thăm dò khai thác Nhiệt độ mặt (oC) 53,8 78,0 74,0 57,0 61,5 62,5 54,0 74,0 62,0 53,0 55,5 53,0 71,0 62,0 56,0 65,5 57,0 73,5 Lưu lượng (l/s) 1,70 3,00 0,80 0,40 0,10 1,20 25,00 5,00 3,00 0,70 0,80 3,00 1,00 5,00 5,00 6,28 1,00 1,00 Nhiệt độ bồn chứa (oC) 151,0 170,0 162,0 146,0 143,0 147,0 152,0 151,0 162,0 139,0 139,0 136,0 181,0 170,0 144,0 143,0 138,0 163,0 Theo “Các phương pháp đánh giá tài nguyên địa nhiệt khu vực” Muffler, P Cataldi, R., 1978 [9]: P = Q x (T - T0) x Cx, Trong đó: P - Năng lượng nhiệt (KJ/s); Q Lưu lượng suối nước nóng (l/s); T - Nhiệt độ suối nước nóng (0C); T0 - Nhiệt độ khơng khí (25 0C); Cx - Nhiệt dung riêng nước (kJ/kg.K) Theo phương trình lượng tiêu chuẩn : (Tấn/năm) = (P x 365x 24 x 3,600)/(7,000 x 4,19 x 103) Năng lượng tiêu chuẩn tính cách sử dụng lượng tự nhiên khai thác Nhiệt độ đầu là: 300C Áp dụng cơng thức trên, kết tính tốn thể bảng 2: Từ kết cho thấy không khai thác nhiệt 18 nguồn địa nhiệt hàng năm lãng phí 8.961 lượng Trong lãng phí nguồn La Si Mường Tè, Lai Châu 2.703 tấn/năm 230 T.T Thắng nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số 2S (2016) 225-235 Bảng Kết tính tốn trữ tự nhiên nguồn địa nhiệt triển vọng vùng trung du miền núi phía Bắc Tt Tên nguồn Vị trí 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Pe Lng Na Hai Pom Lót/Uva Pa Thơm Pa Bát Pác Ma La Si Sin Chải Nậm Cải Làng Sang Nậm Păm Lũng Pơ Bó Đướt Quảng Ngần Quảng Nguyên Mỹ Lâm Nam Ron Kim Da Thanh Luông, Điện Biên Sam Mứn, Điện Biên Uva, Điện Biên Pa Thơm, Điện Biên Mường Luân, Điện Biên Mường Tè, Lai Châu Mường Tè, Lai Châu Phong Thổ, Lai Châu Sìn Hồ, Lai Châu Mù Căng Chải, Yên Bái Mường La, Sơn La Bát Xát, Lào Cai Vị Xuyên, Hà Giang Vị Xuyên, Hà Giang Xín Mần, Hà Giang Yên Sơn, Tuyên Quang Tân Kỳ, Nghệ An Tương Dương, Nghệ An Tổng cộng 4.2 Công suất phát điện nguồn địa nhiệt triển vọng vùng trung du miền núi phía Bắc Để tính cơng suất phát điện trước hết người ta tính trữ lượng nhiệt tích trữ bồn địa nhiệt Theo Muffler, P Cataldi, R., 1978, nhiệt lượng tích trữ bồn chứa phải tổng nhiệt chứa đá bồn chứa nước địa nhiệt bồn chứa tính theo cơng thức sau: Q= Ah{[Crρr (1-φ)(Ti- Tf )] + [ρwi φ Sw (hwi - hwf )]} nhiệt đá nhiệt nước Trong đó: Q = nhiệt tích giữ (kJ); A = Diện tích bồn chứa (m2); h = Bề dầy trung bình bồn chứa (m); Cr = Nhiệt dung riêng đá bồn chứa (kJ/kgK); Ti = Nhiệt độ trung bình lúc ban đầu bồn chứa (°C); Tf = Nhiệt độ cuối hệ thống (°C); φ = Độ rỗng đá; Nhiệt độ mặt (oC) Lưu lượng (l/s) 53,8 78,0 74,0 57,0 61,5 62,5 54,0 74,0 62,0 53,0 55,5 53,0 71,0 62,0 56,0 65,5 57,0 73,5 1,7 3,0 0,8 0,4 0,1 1,2 25,0 5,0 3,0 0,7 0,8 3,0 1,0 5,0 5,0 6,3 1,0 1,0 Nhiệt lãng phí (KJ/s) 205,14 666,21 164,25 53,63 21,41 188,55 3.037,75 1.026,55 465,09 82,12 102,24 351,96 192,70 775,20 649,50 1.065,70 134,08 203,22 9.385,30 Nhiệt thu với nhiệt độ đầu 30oC (KJ/s) 169,53 603,36 147,49 45,25 18,48 163,41 2.514,00 921,80 402,24 67,46 85,48 289,11 171,80 670,40 544,70 934,10 113,13 182,27 8.044,01 Năng lượng tiêu chuẩn với nhiệt độ đầu 30oC (tấn/năm) 182,28 648,74 158,58 48,66 19,87 175,70 2.703,09 991,13 432,49 72,53 91,90 310,85 207,80 810,90 658,90 1.129,90 121,64 195,97 8.960,93 Sw = Độ bão hòa nước bồn chứa; hwi, hwf = Nhiệt - Enthalpy nước cửa vào hệ thống (kJ/kg); ρr, ρwi = Mật độ đá nước nhiệt độ bồn chứa (kg/m3) Những thông số lấy từ công tác lập đồ địa chất, nghiên cứu địa hóa, khảo sát địa vật lý (điện trở suất, khảo sát hồng ngoại, tài liệu địa chấn, từ, trọng lực), nhiệt độ nước ngầm, dòng nhiệt kết khoan thăm dị [20] Các liệu có giá trị việc đánh giá phân bố thông số đầu vào Các thông số khác độ rỗng, mật độ đá, nhiệt dung riêng dung dịch đá lấy từ tài liệu đo phân tích mẫu từ giếng khoan, tham khảo thành tạo địa chất tương tự khác từ đặc điểm bồn chứa từ sách tra cứu Do chưa có đầu tư cho cơng tác thăm dị, dựa tài liệu địa chất, đo tham số vật lý mẫu đá từ cơng trình nghiên T.T Thắng nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số 2S (2016) 225-235 cứu trước tham khảo sách tra cứu lựa chọn giá trị sau cho tham số để đánh giá trữ lượng nhiệt cho nguồn nhiệt vùng trung du miền núi phía Bắc Việt Nam sau: A = 2.500.000 (m2); h = m; Cr = khoảng 0,8 kJ/kgK; Ti = theo tính tốn địa nhiệt kế bảng (°C); Tf = 90°C; φ = 8%; Sw = 100%; Rf = 20%; nc = 7,5%; F = 95% Sau tính trữ lượng nhiệt bồn chứa, cho phép tính tốn công suất nhà máy điện địa nhiệt nhờ sử dụng công thức Muffler, P Cataldi, R., 1978: E = (Q Rf nc)/FL) Trong đó: Rf - Hệ số thu hồi để xác định lượng nhiệt tích trữ mà khai thác Hệ số thu hồi tính 2,5 lần khơng gian rỗng với giới hạn 50% Theo thống 231 kê giới thường 20 đến 25%; nc- Hệ số chuyển đổi để chuyển nhiệt phục hồi sang điện Thường tính 10% hệ địa nhiệt có chất lỏng chiếm ưu thế; L - Tuổi thọ nhà máy điện địa nhiệt thường tính đến 30 năm; F - Hệ số công suất nhà máy, nhiều nhà máy, hệ số nằm 90% 95% Đối với nhà máy sử dụng công nghệ Chu kỳ Nhị nguyên, hệ số thường tính 95% Theo phương pháp ước tính trình bày trên, với số liệu tổng hợp số liệu ước tính cho phép tính tốn lượng công suất nguồn địa nhiệt có triển vọng vùng trung du miền núi phía Bắc điểm địa nhiệt bảng Bảng Kết ước tính cơng suất lắp đặt nhà máy điện địa nhiệt triển vọng, vùng trung du miền núi phía Bắc Tt Tên nguồn Pe Lng Na Hai Pom Lót/Uva Pa Thơm Pa Bát Pác Ma La Si Sin Chải Nậm Cải 10 Làng Sang 11 Nậm Păm 12 Lũng Pơ 13 Bó Đướt 14 Quảng Ngần 15 Quảng Nguyên 16 Mỹ Lâm 17 Nam Ron 18 Kim Da Tổng cộng Vị trí Thanh Lng, Điện Biên Sam Mứn, Điện Biên Uva, Điện Biên Pa Thơm, Điện Biên Mường Luân, Điện Biên Mường Tè, Lai Châu Mường Tè, Lai Châu Phong Thổ, Lai Châu Sìn Hồ, Lai Châu Mù Căng Chải, Yên Bái Mường La, Sơn La Bát Xát, Lào Cai Vị Xuyên, Hà Giang Vị Xuyên, Hà Giang Xín Mần, Hà Giang Yên Sơn, Tuyên Quang Tân Kỳ, Nghệ An Tương Dương, Nghệ An Nhiệt độ mặt (oC) 53,8 78,0 74,0 57,0 61,5 62,5 54,0 74,0 62,0 53,0 55,5 53,0 71,0 62,0 56,0 65,5 57,0 73,5 Lưu lượng (l/s) 1,70 3,00 0,80 0,40 0,10 1,20 25,00 5,00 3,00 0,70 0,80 3,00 1,00 5,00 5,00 6,28 1,00 1,00 Nhiệt độ bồn chứa (oC) 151,0 170,0 162,0 146,0 143,0 147,0 152,0 151,0 162,0 139,0 139,0 136,0 181,0 170,0 144,0 143,0 138,0 163,0 Năng lượng địa nhiệt khai thác (1014 KJ) 1,50 4,10 2,36 2,23 2,05 2,88 4,23 2,21 1,72 4,23 4,10 1,63 2,10 1,80 1,20 1,20 5,40 8,30 51,01 Ước tính cơng suất lắp đặt nhà máy điện (MWe) 4,20 11,4 6,60 6,20 5,70 8,00 11,8 6,20 4,80 11,8 11,4 4,50 17,4 15,3 10,4 9,70 9,00 13,80 168,1 T.T Thắng nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số 2S (2016) 225-235 232 , Hình Bản đồ địa nhiệt tiềm tỷ lệ 1/200.000 khu vực trung du miền núi phía Bắc Các thơng số xung quanh vịng trịn biểu thị cơng xuất ước tính lắp đặt nhà máy phát điện theo tính tốn bảng Các số vòng trọn biểu thị nguồn: 1- Pe Luông, 2-Na Hai, 3- Pom Lót/Uva, 4-Pa Thơm, 5-Pa Bát, 6-Pác Ma, 7-La Si, 8-Sin Chải, 9-Nậm Cải, 10-Làng Sang, 11-Nậm Păm, 12-Lũng Pơ, 13-Bó Đướt, 14-Quảng Ngần, 15-Quảng Nguyên, 16-Mỹ Lâm, 17-Nam Ron, 18-Kim Đa Các kết tính tốn nêu bảng khu vực trung du miền núi phía Bắc cho nguồn địa nhiệt khác cho phép số nhận định thảo luận sau: - Tổng số lượng địa nhiệt khai thác 51,01 x 1014 KJ, với lượng địa nhiệt khai thác điểm khác 18 điểm nêu bảng 3, qua T.T Thắng nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số 2S (2016) 225-235 thấy nguồn Kim Đa, Tương Dương, Nghệ An cao nguồn địa nhiệt Quảng Nguyên Mỹ Lâm thấp Với Dù vị trí địa lý nguồn, chúng khai thác cho hoạt động dịch vụ sử dụng lượng bên cạnh khai thác nước khoáng Với tổng số lượng số lượng guồn lượng sở để địa phương doanh nghiệp biết định hướng khai thác cho mục đích khác phục vụ sấy khơ nơng sản, sưởi ấm, chữa bệnh tắm khống nhiệt độ cao sông tự nhiên - Tổng số cơng suất phát triển điện tồn khu vực nghiên cứu ước tính 168,1 MWe Trong nguồn địa nhiệt có cơng xuất điện cao điểm Bó Đước (Hà Giang), nguồn địa nhiệt có cơng xuất thấp Pe Lng (Điện Biên) Chi tiết cho nguồn trình diễn bảng Với kết tính tốn này, sở quan trọng cho việc định hướng khai thác lượng cho phát triển điện doanh nghiệp địa phương cho mục tiêu phát điện Để có tranh tiềm cơng xuất điện khu vực, tập thể tác giả thành lập đồ trường địa nhiệt tiềm với cơng xuất ước tính cho điểm địa nhiệt tồn khu vực nghiên cứu Hình Kết luận Trên sở kết tính tốn cơng suất phát điện (bảng 3) từ kết tính tốn nhiệt độ bồn 18 nguồn địa nhiệt (bảng 1), kết hợp phân tích yếu tố cấu trúc địa chất vùng nghiên cứu vị trí nguồn địa nhiệt cụ thể, cho phép có số nhận xét triển vọng phát triển nhà máy phát điện địa nhiệt vùng nghiên cứu sau: Áp dụng phương pháp địa nhiệt kế cho nguồn nước nóng xuất lộ vùng nghiên cứu dự báo nhiệt độ bồn chứa 18 nguồn địa nhiệt có tiềm khai thác cho mục đích phát điện 233 Với nhiệt độ nguồn tính vùng trung du miền núi phía Bắc, việc khai thác lượng khu vực cho mục đích phát điện, nên sử dụng công nghệ Chu kỳ Nhị Nguyên vừa đảm bảo khai thác lượng từ nguồn địa nhiệt có nhiệt độ nguồn khơng cao, đồng thời lại bảo vệ môi trường không thải nước nóng ngồi Bằng phương pháp ứớc tính cơng suất phát điện sở công nghệ nhị nguyên tổng cơng suất phát điện ước tính 18 nguồn 170MWe Trong đó, nguồn thấp 4,2 MWe (Pe Luông) nguồn cao 17,4 MWe (Bó Đướt) Tuy nhiên, để tiến hành thăm khai thác tiến tới xây dựng nhà máy điện địa nhiệt cần phải đánh giá khả theo điều kiện địa chất, kỹ thuật công nghệ thiết kế lắp đặt gắn với vị trí nguồn địa nhiệt cụ thể Kết nghiên cứu này, mở hội cho nhà đầu tư, nhà quản lý nguồn lượng tương lai, đồng thời mở hội cho việc áp dụng công nghệ sản xuất điện địa nhiệt phổ biến giới Nghiên cứu cho phép định hướng sử dụng nguồn lượng địa nhiệt gắn với lợi ích khác ngồi việc phát điện, cụ thể sấy khô nông sản, ngâm tắm chữa bệnh, spa, hoạt động du lịch… làm sở cho việc liên kết để khai thác lượng đáp ứng yêu cầu thiếu hụt lượng nay, đồng thời phục vụ phát triển kinh tế xã hội, góp phần phát triển bền vững vùng trung du miền núi phía Bắc Lời cảm ơn Bài báo hồn thành với hỗ trợ kinh phí đề tài “Nghiên cứu, đánh giá tổng thể tiềm bồn địa nhiệt vùng Tây Bắc”, mã số KHCN-TB.01T/13-18 Tập thể tác giả xin gửi lời cảm ơn đến TS Đoàn Văn Tuyến có trao đổi khoa học quý báu trình nộp đăng 234 T.T Thắng nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số 2S (2016) 225-235 Tài liệu tham khảo [1] Matek B., (2016), Annual U.S & Global Geothermal Power Production Report, Geothermal Energy Association, USA, pp10 [2] Lund J.W and Voyd T.L, (2015), Direct Utilization of Geothermal Energy 2015 Worldwide Review, Proceedings World Geothermal Congress, Melbourne, Australia, pp2 [3] Nguyen, T.C., Cao D.G and Tran T.T (2005), General Evaluation of the Geothermal Potential in Vietnam and the Prospect of Development in the Near Future, Proceedings of the World Geothermal Congress, Turkey [4] Tapponnier, P R Lacassin, P H Leloup, U SchÄrer, Zhong dalai, Wu Haiwei, Liu Xiaohan,Ji Shaocheng,zhang lianshang, & zh ong jiayou.,1990.The Ailao Shan/Red River metamorphic belt: Tertiary left-lateral shear between Indochina and South China Nature 343, 431 – 437 [5] Cao D G et al, (2013), Research and Evaluation of the geothermal potential and geothermal utilization in socio-economic development in the North-eastern Vietnam, Project Report.Trung tâm Thông tin Lưu trữ Địa chất, Hà Nội [6] Võ Công Nghiệp nnk., (1998), Danh bạ nguồn nước khống nước nóng Việt Nam Chuyên khảo Cục Địa chất Khoáng sản Việt Nam, Bộ Công Nghiệp xuât Hà Nội, 300tr [7] Vu V T and Tran T T., (2015), Active Faults and Geothermal Potential in Vietnam: a Case Study in Uva Area, Dien Bien Phu Basin, Along Dien Bien -Lai Chau Fault Proceedings World Geothermal Congress.Melbourne, Australia [8] Muraokal H., et al., (2008), Development of a small and low temperature geothermal power generation system and its market ability in Asia Proceedings of the 8th Asian Geothermal Symposium Hanoi [9] Muffler, P and Cataldi, R (1978), Methods for regional assessment of geothermal resources, Geothermics, Vol 7, pp 53-89 [10] Cục Địa chất Khoáng sản Việt Nam Bản đồ Địa chất Khoáng sản tỷ lệ 1/200.000, tờ thuộc vùng trung du miền núi phía Bắc [11] Claude Lepvrier, Michel Faure, Van Nguyen, Vu Van Tích, Phuong Ta Hoa, (2011) North- [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] directed Triassic nappes in Northeastern Vietnam (East Bac Bo) Journal of Asian Earth Sciences 41(1) Michel Faure, Claude Lepvrier, Vuong Van Nguyen, Vu Van Tịch, Zechao Chen., (2014) The South China block-Indochina collision: Where, when, and how? Journal of Asian Earth Sciences 79: 260–274 Oichi Osozawa, Nguyen Van Vuong, Vu Van Tich, John Wakabayashi (2015) Reactivation of a collisional suture by Miocene transpressional domes associated with the Red River and Song Chay detachment faults, northern Vietnam Journal of Asian Earth Sciences 105 Nguyễn Đình Xuyên, "Nghiên cứu dự báo động đất dao động lãnh thổ Việt Nam" Báo cáo tổng kết đề tài độc lập cấp Nhà nước, 2004 Franỗoise Roger, Marc Jolivet, Henri Maluski, Vu Van Tich, Vuong Nguyen Van., 2013 Emplacement and cooling of the Dien Bien Phu granitic complex: Implications for the tectonic evolution of the Dien Bien Phu Fault (Truong Son Belt, NWVietnam) Gondwana Research 26(2) Arnórsson, S., Gunnlaugsson, E., and Svavarsson, H (1983), The chemistry of geothermal waters in Iceland III, Chemical geothermometry in geothermal investigations, Geochim, Cosmochim, Acta, 47, 567-577 Fournier R.O., (1977), Chemical geothermometers and mixing models for geothermal systems, Geothermics, Vol 5, 41-50 Cao D G et al, (2003), Research and Evaluation of the geothermal potential and geothermal utilization in socio-economic development in the North Western Vietnam, Project Report Trung tâm Lưu trữ Địa chất, Hà Nội Cao D G et al, (1999), Research and Evaluation of the geothermal potential and geothermal utilization in socio-economic development in the North Central area of Vietnam, Project Report Trung tâm Lưu trữ Địa chất, Hà Nội Purevsuren Dorj, (2001), Design of small geothermal heating system and power generation for rural consumers in Mongolia, Geothermal Training in Iceland, pp 27-57 T.T Thắng nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số 2S (2016) 225-235 235 Assessing the Power Generation Potential of Geothermal Prospects in the Midland and Mountain Areas of Northern Vietnam Tran Trong Thang1, Vu Van Tich2, Dang Mai2, Hoang Van Hiep2, Pham Hung Thanh1, Pham Xuan Anh3 Vietnam Institute of Geosciences and Mineral Resources - Ministry of Natural Resources and Environent Faculty of Geology, VNU University of Science, 334 Nguyen Trai, Thanh Xuan, Hanoi, Vietnam Vietnam Oil and Gas Group Abstract: Base on the chemistry of thermal fluids and geological conditions in the geothermal areas, the methods of natural energy calculation have been applied for the geothermal resources in the midland and mountain regions of Northern Vietnam Among 164 geothermal resources, there are 18 ones those can be directly applied for energy application and can be also developed for electric generation The surface temperature and flow rate of geothermal water in the hot spring are used to calculated the natural thermal power that is waste heat if is not applied for human uses The results show that it is 8,960 ton of waste heat annually With the deep temperatures of reservoirs are varied from 136 oC to 170oC, these geothermal resources can be developed for electricity generation of the capacities from 4.2 MWe to 17.4 MWe Total electric generation capacity from 18 geothermal prospects is estimated to be about 170 MWe Keywords: Natural thermal power, geothermal, geothermometer, midland and mountain region, electric generation capacity ... Đặc điểm địa chất trẻ tiềm địa nhiệt vùng trung du miền núi phía bắc Theo tờ đồ địa chất khoáng sản Việt Nam, khu vực trung du miền núi phía bắc (Hình 1) đặc trưng địa chất tương đối phức tạp... chọn giá trị sau cho tham số để đánh giá trữ lượng nhiệt cho nguồn nhiệt vùng trung du miền núi phía Bắc Việt Nam sau: A = 2.500.000 (m2); h = m; Cr = khoảng 0,8 kJ/kgK; Ti = theo tính toán địa nhiệt. .. triển vọng cấu trúc địa chất gắn với cấu trúc địa nhiệt tiềm đơn giản hóa từ đồ Địa chất Khoáng sản Việt Nam tỷ lệ 1/200.000 thuộc vùng trung du miền núi phía Bắc [20] Các số vịng trọn biểu thị nguồn:
Ngày đăng: 17/03/2021, 20:25
Xem thêm: