Ước tính công suất phát điện

CHƯƠNG 4: TIỀM NĂNG NĂNG LƯỢNG NGUỒN TÀI NGUYÊN ĐỊA NHIỆT HƯNG HÀ – QUỲNH PHỤ

4.3 Ước tính năng lượng nhiệt có thể khai thác cho sản xuất điện

4.3.2 Ước tính công suất phát điện

Tiềm năng phát điện của nguồn địa nhiệt Hưng Hà – Quỳnh Phụ được ước tính theo công thức của Muffler, P. và Cataldi, R. (1978) như sau:

E = (Q Rf nc)/FL) Trong đó:

- Q = lượng nhiệt năng tích trữ, kJ

- Rf: Hệ số phục hồi để xác định lượng nhiệt tích trữ được khai thác. Hệ số phục hồi được tính ở đây là 2,5 lần khoảng rỗng với giới hạn trên là 50%.

Thông thường hệ số này là 20 to 25%.

- nc: hiệu suất chuyển đổi để chuyển đổi nhiệt thu hồi thành điện. Hiệu suất này thường là 10% đối với hệ địa nhiệt có chất lỏng chiếm ưu thế.

- L: tuổi thọ của nhà máy, thông thường là 20 to 30 năm. Đối với nguồn địa nhiệt Hưng Hà – Quỳnh Phụ, thời gian dự kiến là 30 năm.

123

- F: hệ số nhà máy điện. Trong nhiều nhà máy điện địa nhiệt, hệ số này thường giữa 90% và 95%. Đối với nhà máy điện địa nhiệt sử dụng công nghệ chu kỹ nhị nguyên, hệ số này thường là 95%.

Tương tự như ước tính lượng nhiệt tích trữ trong bồn địa nhiệt nguyên

sinh Hưng Hà – Quỳnh Phụ, các thông số để ước tính công suất phát điện dự báo cho nguồn địa nhiệt này cũng được tham khảo từ các tài liệu quốc tế như sau:

 Rf = 10%

 nc = 7,5%

 F = 95%

 L = 30 năm Kết quả tính toán năng lượng tích trữ trong bồn địa nhiệt nguyên sinh Hưng Hà – Quỳnh Phụ’ và Công suất dự báo nếu nguồn địa nhiệt này được khai thác cho mục tiêu phát điện là 5,5 x 1014KJ và 13,1 MWe (Bảng 4.2).

Tóm tắt

Tiềm năng năng lượng địa nhiệt của bồn địa nhiệt thứ sinh được đánh giá bằng khối lượng nước nóng trong tầng chứa nước Pleistocen và nếu được khai thác có thể cung cấp 1,6 x 107 Gigajun (GJ) nhiệt. Lượng nước nóng này đảm

bảo cung cấp thường xuyên cho khai thác vì nó luôn được bù đắp bằng nguồn nước từ dưới sâu đi lên theo đứt gãy Vĩnh Ninh. Tiềm năng năng lượng bồn địa nhiệt nguyên sinh được ước tính cho phát điện với nhà máy có công suất 13,1 MWe trong thời gian 30 năm.

Việc khai thác cho ứng dụng địa nhiệt vì thề cần được đánh giá cho 2 bồn chứa. Bồn thứ sinh có thể khai thác cho sử dụng trực tiếp trong khi bồn nguyên sinh có thể khai thác năng lượng cho mục tiêu phát điện.

124

Bảng 4.2: Dự báo công suất phát điện nhà máy điện địa nhiệt Hưng Hà – Quỳnh Phụ.

Tên nguồn

Diện tích bồn địa

nhiệt (A)

Bề dày bồn địa

nhiệt (h)

Nhiệt dung riêng của

đất đá (Cr)

Độ bão hòa nước

(Sw) Nhiệt độ đầu

vào (Ti)

Nhiệt độ đầu

ra (Tfl)

Tỷ trọng

của đất đá

(r)

Tỷ trọng

của nước

(w)

Nhiệt dung riêng của chất lỏng địa nhiệt

(Cw) Độ lỗ hổng, độ rỗng

(φ)

Nhiệt năng

trữ trong

đất đá (Hr)

Nhiệt năng

trữ trong nước (Hw)

Tổng nhiệt năng bồn chứa

(H) Hệ

số thu hồi (Rf)

Tài

nguyên địa nhiệt

bồn chứa có thể

khai thác (HR)

Hệ số chuyển

đổi nhiệt

(nc) Thời

gian khai thác (L)

Hệ số công suất của nhà máy (F)

Công suất phát điện (E)

m2 m kJ.kg-

1.oC-1 % oC oC kg/m3 kg/m3 kJ.kg-

1.oC-1 (%) 1014kJ 1014kJ 1014kJ % 1014kJ % năm MWe Hưng Hà _

Quỳnh Phụ 2.500.000 1,5 0,8 100 148.00 90 2,7 903,6 4,211 15 4,3 1.2 5.5 10 1,65 7.5 30 0,95 13,1

125

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận

- Hệ địa nhiệt Hưng Hà – Quỳnh Phụ nằm trong bồn trầm tích có mô hình khá phù hợp với mô hình khái niệm của một hệ địa nhiệt lý tưởng. Các tài liệu được thu thập từ công tác khảo sát lấy mẫu, phân tích tính toán và luận giải bằng các phương pháp nghiên cứu địa nhiệt, đủ để đánh giá sơ bộ ban đầu nguồn gốc, đặc điểm, tiềm năng năng lượng cũng như mô hình khái niệm của hệ địa nhiệt này.

- Đới đứt gãy sâu Sông Hồng là cơ sở cho các khối đá biến chất có nhiệt độ cao trồi lộ lên trên lớp vỏ Trái đất. Nhiệt độ tỏa ra từ các thành tạo biến chất này là nguyên nhân làm cho gradient địa nhiệt ở khu vực tăng cao.

- Các đứt gãy Vĩnh Ninh và Thái Bình là các kênh dẫn tạo điều kiện

thuận lợi cho nước từ các tầng trầm tích gần bề mặt xuống dưới sâu (đứt gãy Thái Bình) và nước từ bồn địa nhiệt đi lên (đứt gãy Vĩnh Ninh). Đồng thời đứt gãy Vĩnh Ninh cũng tạo yếu tố thuận lợi cho dòng nhiệt chuyền từ dưới sâu đi lên cung cấp cho bồn địa nhiệt nguyên sinh Hưng Hà – Quỳnh Phụ.

- Sự xuất hiện nước nóng ở độ sâu 2,5 – 3,5 km ở các giếng khoan dầu khí trước đây ở đồng bằng Sông Hồng qua các giếng khoan khảo sát dầu khí là minh chứng cho thấy bồn địa nhiệt nguyên sinh Hưng Hà – Quỳnh Phụ sẽ hoàn toàn nằm trong lớp chứa nước của hệ tầng Phủ Cừ/Tiên Hưng.

- Nước địa nhiệt Hưng Hà – Quỳnh Phụ thuộc loại bicarbonat. Nhiệt độ trung bình của bồn địa nhiệt thứ sinh nằm trong tầng chứa nước Pleistocen

khoảng 420C. Nhiệt độ bồn địa nhiệt nguyên sinh được tính qua các công thức địa nhiệt kế khoảng 148,60C.

- Mô hình dự báo của hệ địa nhiệt Hưng Hà – Quỳnh Phụ bao gồm đứt gãy Thái Bình, đứt gãy Vĩnh Ninh, các lớp đá có khả năng chứa và dẫn nước thuộc hệ tầng Vĩnh Bảo hoặc/và Tiên Hưng, tầng chứa nước Pleistocen, nguồn

126

nhiệt cho bồn địa nhiệt nguyên sinh là từ sự toả nhiệt của các đá biến chất có nhiệt độ cao (không loại trừ từ các thể magma).

- Tiềm năng năng lượng của bồn địa nhiệt thứ sinh được đánh giá bằng

khối lượng nước nóng trong bồn trầm tích Pleistocen, nếu được khai thác khối nước nóng này có thể cung cấp 1,6 x 107 Gigajun (GJ) nhiệt. Lượng nước nóng được cung cấp thường xuyên bằng nguồn nước địa nhiệt từ dưới sâu đi lên theo đứt gãy Vĩnh Ninh. Tiềm năng năng lượng bồn địa nhiệt nguyên sinh được dự

báo có thể cung cấp cho nhà máy sản xuất điện công suất 13,1 MWe trong thời gian 30 năm.

Kiến nghị

- Bồn địa nhiệt thứ sinh của hệ địa nhiệt Hưng Hà – Quỳnh Phụ trong

tầng chứa nước Pleistocen có tiềm năng lớn cung cấp nước nóng cho các ứng dụng trực tiếp như: nuôi trồng thủy sản, chăn nuôi gia súc gia cầm, sản xuất nước uống tinh khiết, các dịch vụ ngâm tắm, bể bơi tuy nhiên hiện tại đang khai thác ở quy mô nhỏ, công nghệ đơn giản, do đó trong tương lai nên được phát triển phục với quy mô lớn hơn.

- Kết quả mô hình dự báo (conceptual model) của hệ địa nhiệt Hưng

Hà – Quỳnh Phụ gợi ý cho nghiên cứu địa vật lý sâu hơn, đặc biệt nghiên cứu từ Telur trong khu vực để xác định vị trí của bồn địa nhiệt nguyên sinh Hưng Hà – Quỳnh Phụ.

- Kết quả nghiên cứu này cũng mở ra các hướng nghiên cứu sâu hơn về năng lượng địa nhiệt trong khu vực đồng bằng Sông Hồng nói riêng và trên phạm vi toàn quốc nói chung, từ đó định hướng khai thác ứng dụng cho các mục đích khác nhau.

- Về ứng dụng địa nhiệt cho mục tiêu phát điện, có thể xếp nguồn địa nhiệt Hưng Hà – Quỳnh Phụ vào loại tiềm năng trung bình thấp nhưng cũng cần tiến hành các khảo sát, nghiên cứu tiếp theo.

127

DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN

QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

1. Vũ Văn Tích và Trần Trọng Thắng (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.

2. Trần Trọng Thắng, Nguyễn Thạc Cường và Phạm Xuân Ánh (2016),

“Thermal fluid characteristics of geothermal prospects in The North Central Vietnam and their potential for power generation”, Proceedings The 11th

Asian Geothermal Symposium, Chiangmai, Thailand.

3. Trần Trọng Thắng, Vũ Văn Tích, Đặng Mai, Hoàng Văn Hiệp, Phạm Hùng

Thanh và Phạm Xuân Ánh (2016), “Một số kết quả đánh giá tiềm năng năng lượng của các nguồn địa nhiệt triển vọng ở vùng trung du và miền núi phía Bắc

Việt Nam”, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 32, Số 2S, p225-235.

4. Trần Trọng Thắng, Nguyễn Trọng Hiền, Vũ Hồng Đăng và Nguyễn Tiến Quang (2018), “General assessment for potential of ground source heatpump instalation in the Red River delta, Vietnam”, Proceedings of Grand Renewable

Energy, Pacifico Yokohama, Yokohama, Japan.

5. Trần Trọng Thắng, Trần Văn Miến, Nguyễn Trọng Hiền, Nguyễn Cao Cường, Vũ Hồng Đăng và Nguyễn Tiến Quang (2018), “Estimate of enhanced geothermal system (EGS) potential in mainland Red River basin, Vietnam”,

Proceedings The 12th Asian Geothermal Symposium, Daejeon, Korea.

6. Trần Trọng Thắng và Nguyễn Thạc Cường (2020), “An Overview on Geothermal Potential Assessment and Geothermal Development in Vietnam”,

Proceedings World Geothermal Congress 2020. Reykjavik, Iceland.

128

7. Trần Trọng Thắng, Vũ Văn Tích, Phạm Xuân Ánh và Hòang Văn Hiệp (2020), “Quynh Phu – Hung Ha Geothermal System in Red River Delta, Vietnam: Geothermal Potential and Conceptual Model”, Proceedings World

Geothermal Congress, Reykjavik, Iceland.

129