Nhà máy điện địa nhiệt Tauhara ở New Zealand. Ảnh: iStock

Đảo Bắc của New Zealand tập trung một số hệ thống đại nhiệt, vài hệ thống từng sản xuất 1.000 megawatt điện. Hiện nay, chính phủ New Zealand đang đầu tư gần 34,5 triệu USD vào năng lượng địa nhiệt siêu tới hạn, sau nghiên cứu về tính khả thi kéo dài 5 năm của Viện nghiên cứu GNS Science, Phys.org hôm 1/4 đưa tin. Địa nhiệt siêu tới hạn nóng và sâu hơn so với các nguồn địa nhiệt thông thường. Phương pháp này nhắm tới lớp đá nóng 375 - 500 độ C, ở gần nhưng chưa tới bên trong magma. Nước ở nhiệt độ và độ sâu như vậy chứa nhiều năng lượng để biến đổi thành điện hơn 3 - 7 lần so với sản xuất điện địa nhiệt truyền thống ở nhiệt độ thấp hơn là 200 - 300 độ C.

Trong kế hoạch đầu tư, 5 triệu USD sẽ được chi để những nhà cố vấn quốc tế thiết kế một giếng siêu sâu và kinh phí lớn hơn sẽ được dùng để khoan tới độ sâu lên tới 6 km. GNS Science ước tính nguồn tài nguyên địa nhiệt siêu sâu ở trung tâm Đảo Bắc trị giá khoảng 3.500 MW, dù việc tiếp cận có thể khó khăn và tốn kém. Công ty cố vấn năng lượng Castalia sẽ dự đoán số tiền cần thiết để phát triển 1.300 - 2.000 MW điện, bắt đầu từ năm 2037. Lượng điện trên sẽ giảm biến động phát sinh từ nguồn điện gió và điện mặt trời kém ổn định. Địa nhiệt siêu tới hạn rất hiệu quả về chi phí, có nghĩa công nghệ này xứng đáng xem xét nghiêm túc.

New Zealand có ngành công nghiệp địa nhiệt phát triển mạnh. Trong hai thập kỷ qua, các công ty địa nhiệt đã đầu tư 2 tỷ USD vào hàng trăm giếng và nhà máy điện mới. Tuy nhiên, thăm dò và phát triển địa nhiệt siêu tới hạn đối mặt với nhiều rủi ro về kỹ thuật và kinh tế. Doanh nghiệp tư nhân dường như không sẵn sàng đầu tư, thôi thúc chính phủ vào cuộc để tăng cường tính khả thi.

Một vấn đề mà địa nhiệt siêu tới hạn có thể đối mặt là việc khoan sâu hơn có khả năng tìm thấy nhiều đá nóng nhưng không nhiều nước. Thí nghiệm khoan ở Nhật Bản và Italy cho thấy tiếp cận nhiệt độ 500 độ C khả thi, nhưng ở cả hai nước, đá dẻo do nhiệt độ cao đến mức không thể duy trì những khoảng trống cần thiết để nước chảy qua.

Tuy nhiên, thí nghiệm ở Iceland cho kết quả khác biệt khi cả hai giếng khoan đều tìm thấy nước nóng trên 400 độ C. Ở giai đoạn này, chưa rõ liệu đây là do Iceland sở hữu lớp đá đặc biệt, cụ thể là đá basalt kém dẻo hơn hay do đất nước bị kéo giãn ở tốc độ cao thông qua lực kiến tạo. New Zealand ít phụ thuộc vào đá basalt hơn nhưng cũng trải qua sự kéo giãn nhanh chóng do kiến tạo.

Hoạt động khoan sâu sẽ kiểm tra giả thuyết chủ chốt là có độ từ thẩm (khoảng trống để nước chảy qua) ở môi trường siêu tới hạn hay không. Cách duy nhất để biết chắc chắn là khoan vào lòng đất. Nếu không tồn tại độ từ thẩm, chính phủ có thể dừng đầu tư hoặc xem xét giải pháp để tạo ra điều kiện này như thủy lực cắt phá.

Nếu có độ từ thẩm, nước tạo ra ở các giếng siêu tới hạn có độ ăn mòn cao. Giải pháp tốt hơn là phun nước lạnh vào giếng, ức chế chất lỏng ăn mòn. Nước phun vào sẽ nóng lên và dâng lên, đẩy nhiệt lên cao. Tuy nhiên, cả phun nước và thủy lực cắt phá đều có thể kích hoạt động đất mạnh 4 - 5 độ mỗi năm hoặc 5 - 6 độ sau vài thập kỷ. Điều này từng xảy ra năm 2017 ở Pohang, Hàn Quốc, khi hoạt động phun nước tạo ra động đất 5,5 độ dẫn tới ngừng dự án địa nhiệt.

Một rủi ro khác về mặt kinh tế là địa nhiệt siêu tới hạn có thể khả thi về mặt kỹ thuật nhưng đóng góp tiềm năng của nó ở New Zealand sẽ hạn chế nếu không thể vượt qua những công nghệ sản xuất điện khác về mặt chi phí.

Link gốc