Năng lượng địa nhiệt là gì? Ưu nhược điểm và ứng dụng của năng lượng địa nhiệt

Năng lượng địa nhiệt là nguồn năng lượng bền vững và tái tạo nhưng chưa được khai thác nhiều. Với ưu điểm là nguồn tài nguyên thân thiện với môi trường, năng lượng địa nhiệt có nhiều tiềm năng đáp ứng nhu cầu về điện trong tương lai. Bài viết dưới đây sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn năng lượng địa nhiệt là gì? Ưu và nhược điểm cũng như ứng dụng của loại năng lượng này.

Năng lượng địa nhiệt là gì? 

Năng lượng địa nhiệt là một loại năng lượng tái tạo lấy từ lõi Trái đất. Loại năng lượng này được hình thành từ nhiệt sinh ra trong quá trình hình thành ban đầu của hành tinh và sự phân rã phóng xạ. Năng lượng nhiệt này được lưu trữ trong đá và chất lỏng ở trung tâm Trái đất.

Sự chênh lệch nhiệt độ giữa lõi Trái đất và bề mặt thúc đẩy sự dẫn nhiệt liên tục từ tâm ra bên ngoài hành tinh.

Nhiệt độ cao trên 4000°C khiến một số loại đá ở tâm Trái đất tan chảy và tạo thành đá nóng chảy gọi là magma. Nhiệt độ này cũng khiến lớp phủ hoạt động theo cơ chế dẻo và một số phần của lớp phủ đối lưu lên trên vì nó nhẹ hơn đá xung quanh. 

Đá và nước trong lớp vỏ Trái đất có thể đạt nhiệt độ khoảng 370°C. Năng lượng địa nhiệt chứa trong đá và chất lỏng có thể được tìm thấy từ độ sâu nông cho đến vài dặm bên dưới bề mặt Trái đất.

Ưu và nhược điểm của năng lượng địa nhiệt là gì?

Ưu điểm 

Thân thiện với môi trường

Năng lượng địa nhiệt thân thiện với môi trường hơn các nguồn nhiên liệu thông thường như than và các nhiên liệu hóa thạch khác. Ngoài ra, lượng khí thải carbon của nhà máy điện địa nhiệt cũng khá thấp. Mặc dù có một số trường hợp ô nhiễm liên quan đến năng lượng địa nhiệt, nhưng lượng khí thải này tương đối nhỏ khi so sánh với nhiên liệu hóa thạch.

Có thể tái tạo

Năng lượng địa nhiệt là nguồn năng lượng tái tạo sẽ tồn tại cho đến khi Trái đất bị mặt trời hủy diệt trong khoảng 5 tỷ năm nữa. Các hồ chứa nước nóng bên trong Trái đất được bổ sung tự nhiên, khiến nó vừa có thể tái tạo và vừa bền vững.

Tiềm năng to lớn

Theo Economist, mức tiêu thụ năng lượng trên toàn thế giới hiện vào khoảng 15 terawatt, còn rất xa so với tổng năng lượng tiềm năng có sẵn từ các nguồn địa nhiệt. Mặc dù hiện tại chúng ta không thể sử dụng hầu hết các hồ chứa, nhưng có thể hy vọng rằng số lượng tài nguyên địa nhiệt có thể khai thác sẽ tăng lên nhờ vào quá trình nghiên cứu và phát triển. 

Hiện tại, người ta ước tính rằng các nhà máy điện địa nhiệt có thể cung cấp từ 0,0035 đến 2 terawatt điện.

Bền vững/Ổn định

Địa nhiệt cung cấp nguồn năng lượng ổn định hơn so với các nguồn năng lượng tái tạo khác như năng lượng gió và năng lượng mặt trời. Điều này là bởi vì nguồn năng lượng địa nhiệt luôn có sẵn để khai thác, không giống như năng lượng gió hoặc năng lượng mặt trời.

Sưởi ấm và làm mát

Để sử dụng địa nhiệt phát điện hiệu quả đòi hỏi nhiệt độ nước phải trên 150°C để chạy tua-bin. Ngoài ra, có thể sử dụng chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt và nguồn đất. Do mặt đất có khả năng chống chịu với những thay đổi nhiệt theo mùa tốt hơn không khí nên nó có thể hoạt động như một bộ tản nhiệt/nguồn nhiệt với một máy bơm nhiệt địa nhiệt chỉ cách bề mặt 2 mét.

Tin cậy

Năng lượng được tạo ra từ nguồn tài nguyên địa nhiệt này rất dễ tính toán vì nó không dao động theo cùng một cách như các nguồn năng lượng khác, chẳng hạn như năng lượng mặt trời và gió. Điều này có nghĩa là chúng ta có thể dự đoán sản lượng điện từ một nhà máy địa nhiệt với độ chính xác cao.

Không cần nhiên liệu

Vì năng lượng địa nhiệt là nguồn tài nguyên tự nhiên nên không cần nhiên liệu, chẳng hạn như nhiên liệu hóa thạch là nguồn tài nguyên hữu hạn cần khai thác từ lòng đất.

Phát triển nhanh

Ngày càng có nhiều cuộc khám phá về năng lượng địa nhiệt, điều này đồng nghĩa với việc các công nghệ mới đang được tạo ra để cải thiện quy trình năng lượng. Bên cạnh đó cũng có nhiều dự án cải thiện và phát triển lĩnh vực công nghiệp này. Với sự phát triển nhanh chóng này, những hạn chế hiện tại của năng lượng địa nhiệt sẽ được giảm thiểu đáng kể.

Nhược điểm 

Điều quan trọng là ngành công nghiệp cần đánh giá ưu và nhược điểm của năng lượng địa nhiệt là gì để tính đến những lợi thế đồng thời giảm thiểu mọi vấn đề tiềm ẩn.

Giới hạn ở một số khu vực nhất định

Nhược điểm lớn nhất của năng lượng địa nhiệt là phụ thuộc vào vị trí. Các nhà máy địa nhiệt cần được xây dựng ở những vị trí có thể tiếp cận được năng lượng. Hay nói cách khác là một số khu vực không thể khai thác nguồn tài nguyên này, chẳng hạn như khu vực núi cao và địa hình đá,….

Tác động đến môi trường

Năng lượng địa nhiệt nằm sâu dưới lòng đất, do đó quá trình khoan có thể thải ra các loại khí cực độc vào môi trường gần các địa điểm này. 

Động đất

Năng lượng địa nhiệt cao cũng có thể gây ra nguy cơ động đất. Nguyên nhân là do sự thay đổi trong cấu trúc của Trái đất do quá trình khoan. Tuy nhiên, vì hầu hết các nhà máy địa nhiệt đều nằm xa các trung tâm dân cư nên tác động của những trận động đất này tương đối nhỏ.

Chi phí cao

Việc xây dựng và lắp đặt các nhà máy điện địa nhiệt để lấy hơi nước từ sâu dưới lòng đất đòi hỏi đầu tư rất lớn về vật chất và nhân lực.

Khó vận chuyển

Không giống như nhiên liệu hóa thạch, việc vận chuyển năng lượng địa nhiệt khá khó khăn. Sau khi được khai thác, nguồn năng lượng này chỉ có thể được sử dụng hiệu quả ở các khu vực lân cận. Ngoài ra, việc truyền tải năng lượng địa nhiệt có khả năng phát thải khí độc vào khí quyển.

Cần nghiên cứu chuyên sâu

Trước khi xây dựng nhà máy điện địa nhiệt, cần phải tiến hành nghiên cứu rất kỹ các khu vực và địa điểm. Vì các địa điểm này có thể cạn kiệt hơi nước theo thời gian do nhiệt độ giảm do nguồn nước đầu vào quá nhiều hoặc không đều.

Tính bền vững

Để duy trì tính bền vững của năng lượng địa nhiệt đòi hỏi lượng chất lỏng cần được bơm trở lại các hồ chứa ngầm nhanh hơn tốc độ cạn kiệt. Điều này có nghĩa là năng lượng địa nhiệt cần được quản lý đúng cách để duy trì tính bền vững của nó.

Khai thác năng lượng địa nhiệt

Để khai thác năng lượng địa nhiệt, người ta sử dụng hệ thống làm mát đối lưu. Trong quá trình này, người ta khoan một lỗ sâu dưới lòng đất, qua đó lắp một đường ống. Hơi nước bị giữ lại trong đá được dẫn qua đường ống này đến bề mặt Trái đất. Sau đó, hơi nước này được sử dụng để quay các cánh tuabin của máy phát điện. 

Trong một phương pháp khác, hơi nước được sử dụng để làm nóng nước từ nguồn bên ngoài, sau đó được sử dụng để quay tuabin.

Ứng dụng của năng lượng địa nhiệt là gì?

Phát điện: Các nhà máy điện địa nhiệt thường được lắp đặt trong bán kính hai dặm tính từ trữ lượng địa nhiệt. Hơi nước từ các trữ lượng này được sử dụng trực tiếp để quay các tuabin của máy phát điện hoặc được sử dụng để làm nóng nước, sau đó tạo ra hơi nước cho quá trình này.

Nông nghiệp: Ở các nước xứ lạnh, năng lượng địa nhiệt được sử dụng để làm nóng nhà kính hoặc làm nóng nước được dùng để tưới tiêu.

Ngành công nghiệp: Năng lượng địa nhiệt được sử dụng trong các ngành công nghiệp nhằm mục đích khử nước thực phẩm, thanh trùng sữa, khai thác vàng,…

Sưởi ấm: Một ứng dụng khác của năng lượng địa nhiệt là được sử dụng để sưởi ấm các tòa nhà thông qua hệ thống sưởi ấm khu vực trong đó nước nóng từ các suối được vận chuyển trực tiếp đến các tòa nhà thông qua đường ống.

Tác động môi trường của năng lượng địa nhiệt là gì?

Là một nguồn tài nguyên sạch và có thể tái tạo, năng lượng địa nhiệt ngày nay được coi là một giải pháp thay thế cho nhiên liệu hóa thạch. Tuy nhiên, loại năng lượng này cũng có thể tác động đến môi trường theo nhiều cách khác nhau, bao gồm cả tích cực và tiêu cực. 

Nhìn chung, tác động tích cực của năng lượng địa nhiệt lớn hơn tác động tiêu cực.

Tác động tích cực

Lượng khí thải carbon thấp

So với hầu hết các nguồn năng lượng khác, năng lượng địa nhiệt thân thiện với môi trường hơn. Ngoài ra, trung bình nhà máy điện địa nhiệt thải ra 1/8 lượng khí thải carbon do một nhà máy điện than trung bình thải ra.

Giảm sự phụ thuộc vào năng lượng thay thế

Năng lượng địa nhiệt có tiềm năng cung cấp nguồn điện ổn định và đáng tin cậy có thể giúp các quốc gia, doanh nghiệp và tổ chức giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch cũng như các nguồn năng lượng nhiệt khác như propan, khí đốt tự nhiên và dầu mỏ. Ngoài ra, các nhà máy điện địa nhiệt không cần nhiên liệu hóa thạch để hoạt động.

Giảm lượng khí thải carbon

Hệ thống sưởi ấm và làm mát địa nhiệt có hiệu suất năng lượng cao. Đây là cách hiệu quả để làm giảm lượng khí thải carbon của các tòa nhà. Chẳng hạn, hệ thống sưởi ấm và làm mát địa nhiệt có thể giảm lượng khí thải nhà kính của một ngôi nhà tới 75%.

Tác động tiêu cực

Tiêu thụ nước

Các nhà máy điện địa nhiệt tiêu thụ rất nhiều nước để làm mát và bổ sung nước cho các hồ chứa địa nhiệt. Trong số tất cả các nhà máy điện tái tạo và không tái tạo, địa nhiệt là nhà máy tiêu thụ nước lớn thứ hai.

Trên đây là một số thông tin để giúp bạn hiểu rõ hơn Năng lượng địa nhiệt là gì? Ưu nhược điểm và ứng dụng của năng lượng địa nhiệt là gì? Hy vọng rằng các thông tin trên đây sẽ hữu ích với bạn!