CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN
b) Khai thác điện địa nhiệt và các nguồn năng lượng khác
Tổng tài nguyên năng lượng địa nhiệt trên thế giới được tính toán là hơn 13.000 ZJ, theo như một báo cáo của MIT (2007). Với các công nghệ hiện tại, loài người mới chỉ có thể chiết xuất 200 ZJ, tuy nhiên, với những cải tiến công nghệ, hơn 2.000 ZJ nữa có thể được chiết xuất và phục vụ cho nhu cầu năng lượng của thế giới trong vài thiên niên kỷ tới. Khi khai thác năng lượng từ vỏ trái đất có độ sâu thay đổi từ 5 km đến 10 km và nhiệt độ từ 500oC đến 1.000oC, chất lỏng nanô có thể được sử dụng để làm mát các đường ống tiếp xúc với nhiệt độ cao như vậy. Khi khoan, chất lỏng nanô có thể làm mát máy móc cũng như thiết bị làm việc trong môi trường ma sát cao và nhiệt độ cao. Là một “chất lỏng siêu dẫn”, chất lỏng nanô có thể được sử dụng để chiết xuất năng lượng từ lõi trái đất cũng như trong hệ thống lò phản ứng nước áp lực (PWR) để tạo ra một lượng lớn năng lượng.
Trong lĩnh vực phụ trợ của công nghệ khoan (rất quan trọng đối với khai thác năng lượng địa nhiệt), các cảm biến và thiết bị điện tử được làm mát bằng chất lỏng nanô và do vậy có khả năng hoạt động ở nhiệt độ cao hơn trong các giếng khoan. Thêm vào đó, những cải tiến mang tính cách mạng trong việc sử dụng các phương pháp xuyên đá được làm mát và bôi trơn bằng chất lỏng nanô sẽ giảm đáng kể chi phí sản xuất. Những cải tiến như vậy sẽ cho phép tiếp cận các vùng sâu hơn, nóng hơn ở các hệ tầng sâu hơn hoặc tiết kiệm hơn về mặt kinh tế ở các hệ tầng nông hơn.
Trong lĩnh vực phụ trợ của công nghệ chuyển đổi năng lượng, việc cải thiện hiệu suất truyền nhiệt của các chất lỏng nanô ở nhiệt độ thấp hơn và phát triển các thiết kế nhà máy với nhiệt độ cao hơn cho vùng nước siêu tới hạn sẽ dẫn đến sự
tăng đáng kể trong cả hiệu suất của hồ chứa và hiệu suất chuyển đổi nhiệt thành điện năng.
G. Cheraghian [43] đã đưa ra 1 nghiên cứu tổng quát về ứng dụng tiềm năng của hạt nanô trong công nghiệp khoan. Mặc dù trước đây đã có một số nghiên cứu tổng quát về lĩnh vực này, nghiên cứu của Cheraghian mang tính toàn diện nhất do đánh giá sự ảnh hưởng của các hạt nanô khác nhau như: gốm, kim loại, Cácbon hay gốc polyme. Tuy nhiên, tất cả các nghiên cứu tổng quan cùng chỉ ra 1 ưu điểm rằng: hạt nanô giúp cải thiện khả năng truyền dẫn nhiệt và cơ lý của dung dịch dùng trong khoan.
Bảng 1.2. Một số hạt nanô được dùng trong các dung dịch khoan [43] Loại hạt Kich thước hạt
(nm) Nồng độ tối ưu Tác dụng Fe2O3 3 đến 30 0.5% Kiểm soát độ nhớt, tăng cường tính lưu biến Fe3O4 10 đến 20 0.05% đến 0.5% Tăng cường tính
chất nhiệt, lưu biến
SiO2 50 0.5% Độ ổn định lưu
biến cao hơn