Địa nhiệt – Nguồn năng lượng sạch tương lai pptx

Địa nhiệt – Nguồn năng lượng
sạch tương lai
Là loại năng lượng lấy từ nguồn “địa nhiệt” tự nhiên trong lòng trái đất.
Năng lượng này có nguồn gốc từ sự hình thành ban đầu của “hành tinh xanh”,
từ hoạt động phân hủy phóng xạ của các khoáng vật, và từ năng lượng mặt
trời được hấp thu trên bề mặt trái đất. Khai thác năng lượng địa nhiệt có
hiệu quả kinh tế và rất thân thiện với môi trường.
Năng lượng địa nhiệt là gì?
Là loại năng lượng lấy từ nguồn “địa nhiệt” tự nhiên trong lòng trái đất. Năng
lượng này có nguồn gốc từ sự hình thành ban đầu của “hành tinh xanh”, từ hoạt
động phân hủy phóng xạ của các khoáng vật, và từ năng lượng mặt trời được hấp
thu trên bề mặt trái đất. Khai thác nănglượngđịa nhiệt có hiệu quả kinh tế và rất
thân thiện vớimôitrường. Địanhiệtnăng hiện đangđượcnghiên cứuđể khai thác
sâu rộng hơn như là một nguồn năng lượng bổ sung, đặc biệt khi nguồn năng
lượng hóa thạch ( dầu hỏa, than đá) đang dần trở nên khan hiếm, đắt đỏ và các
nguồn năng lượng khác như thủy điện, nguyên tử năng vẫn tiềm tàng các nguy cơ
khólường.
Tài nguyên năng lượng địa nhiệt
Năng lượng địa nhiệt đã được loài người sử dụng từ lâu. Người La Mã cổ đại đã
biết lợidụngsuốinướcnóngthiênnhiênđể đun nấu,sưởiấmmùađông vàđể tắm
rửa. Những thế kỷ tiếp theo loài người cũng chỉ biết sử dụng năng lượng địa nhiệt
theo kiểu tương tự như vậy. Phải đến đầu thế kỷ 20, một ông hoàng đam mê khoa
học người Ý - hoàng tử Piero Ginori Conti – đã làm các thí nghiệm về máy phát
điện sử dụng địa nhiệt, vào năm 1904. Kể từ đó nhân loạibắt đầu để ýđến việc sử
dụngnguồn năng lượng nàyđể tạo ra điện năng.
Theo tính toán, nhiệt độ ở tâm trái đất vào khoảng 6.650 độ C. Trái đất nguội dần
với tốc độ khoảng 300 - 350 độ C/1 tỉ năm. Khoảng 2% lượng nhiệt nằm ở lớp vỏ
của trái đất, còn lại 98 % ở phần ruột và trung tâm. Như vậy, 2% lượng nhiệt
(tương ứng vào khoảng 840 tỉ W) cũng có thể đáp ứng nhu cầu của loài người
trong một thờigian rất dài.
Một số vùng trongvỏ tráiđất, đặcbiệttại nhữngvùng cóhoạtđộng địa chấn, nhiệt

độ tăng rất nhanh theo chiều sâu. Nhiều điểm nóng nằm trong vành đai động đất,
núi lửa Thái Bình Dương - còn gọi là “vành đai lửa”- là vùng cung ứng năng lượng
địa nhiệt gầnnhư vô tận.
Ở xa ranh giới vành đai kiến tạo vỏ trái đất, biến thiên nhiệt độ theo chiều sâu là
25 – 30 độ C/km. Như vậy phải khoan giếng ở độ sâu hàng cây số mới có thể lấy
được năng lượng địa nhiệt đủ lớn để tạo ra điện năng. Ước tính tiềm năng của
nhiệt lượngở độ sâu 10.000 mét, sẽ gấp khoảng50.000 lầntoàn bộ trữ lượngdầu
khí trong lòngtrái đấtcủa chúng ta.
Người ta khai thác năng lượng địa nhiệt bằng cách khoan các giếng sâu
xuống lòng đất ở tầng chứa nước nóng.Nguồn nhiệt lượng này được đưa lên mặt
đất dưới dạng hơi nóng hoặc nước nóng, và có thể sử dụng trực tiếp để sưới ấm
nhà ở,sấy nông sản, sưởi ấm cácnhà kính trồng rauxanh… hoặc dùng để sản xuất
điện năng.
Các phương pháp sử dụng năng lượng địa nhiệt
Hai phương pháp cơ bản sử dụng năng lượng địa nhiệt là sử dụng trực tiếp nguồn
nhiệt, hoặc dùng để sản xuất điện năng.
•Nguồnđịanhiệtsử dụngtrựctiếpthường đượcdùngđể sưởiấm nhàở,sấynông
sản, sưởi ấm nhà kính để trồng rau xanh ở những xứ lạnh, và làm tan băng trên
các tuyến đường giao thông huyết mạch trong mùa đông khắc nghiệt, thuộc các
khu vực hàn đới.
• Nếu dùng địanhiệtđể sản xuấtđiện năng, nhiệt độ cần có phải cao hơn 150độ C.
Tại California khoảng 5% năng lượng điện được sản xuất từ nguồn địa nhiệt. Tại
San Sanvado là khoảng 30%. Tại Iceland nguồn địa nhiệt được dùng rất rộng rãi
trong nhiều lĩnh vực củađời sốngvà công nghiệp.
Sản xuất điện năng từ năng lượng địa nhiệt
Hiện nay có 3 loại nhàmáy sản xuất điện năng sử dụng nguồnđịa nhiệt theo 3 mô
hình: Nhà máy phát điện trực tiếp, sử dụng hơi nóng khô; nhà máy sản xuất điện
gián tiếp, sử dụng hơinước và nhà máy sản xuất điện hỗnhợp (haichu trình).
Mô hình nhà máy sản xuất điện năng trực tiếp từ hơi nóng khô
Trong sơ đồ trực tiếp, hơinóngvớiápsuất caothổitrực tiếplàm quay tuốcbin để

sinhrađiện. Đâylàkiểunhàmáyđiệnđịanhiệtlâuđờinhất,lầnđầu tiênđượcthử
nghiệm ở Italia năm 1904, và vẫn được ứng dụng cho đến nay. Tại Callifornia có
nhà máy điệnđịa nhiệt lớnnhất thế giới hoạt động theonguyên lýnày.
Mô hình nhà máy phát điện giám tiếp, sử dụng nước “siêu lỏng”
hỗn hợp nước nóng và hơi nước
Trong sơ đồ gián tiếp, nước “siêu lỏng” từ tầng nước nóng bên dưới được đưa lên
mặtđất vàđượcgiữ ở độ nóngtrên182 độ C.Hỗnhợpnướcnóng vàhơinước này
được dẫn vào buồng hơi để hạ áp suất, do vậy phần lớn hỗn hợp < nước nóng +
hơi nước nóng>, được biến thành hơi nước. Hơi nước ở áp suất cao sẽ làm quay
tuốcbin phátđiện.
Mô hình nhà máy sản xuất điện hỗn hợp
Sử dụng cả 2 qui trình trên
Trong sơ đồ hỗn hợp,sử dụng nướcnóngcónhiệt độ thấp hơn 200độ C, là nguồn
nước nóng dồi dào nhất trong đa số các vùng địa nhiệt. Nước nóng dưới lòng đất
đượcđưalên ở dạng“siêulỏng”,cónhiệtđộ sôithấp,được đưaquabuồng traođổi
nhiệt.Nhiệtnăngcủanướcđịa nhiệt làm nướctrongbuồng trao đổi nhiệt bốchơi,
và hơi nước ở áp suất cao sẽ làm quay tuốc bin điện. Ưu điểm của mô hình này là
hạn chế được tình trạng có thể gây hại môi trường (mặc dầu rất nhẹ, nếu so với
nhiệt điện từ nhiên liệu hóa thạch) như 2 mô hình trên. Đây là hệ thống khép kín
nên không có chất thải vào khí quyển hay đất - do nước ngầm dưới sâu thường
chứa các khí độc như SO2, CO2 và chứa vi lượng các nguyên tố như Arsenic, Thủy
Ngân, Antimon… Nước nóng có nhiệt độ cao vừa phải là nguồn địa nhiệt thông
dụng, có tiềm năng dồi dào nhất, do đó trong tương lai đa số các nhà máy điện địa
nhiệt sẽ hoạtđộng theo nguyên lý này.
Hiện nay cókhoảng50 nước trênthế giớisử dụngđịanhiệt để sản xuấtđiện năng,
bao gồm Hoa Kỳ, Iceland, Italia, Đức, Thổ Nhĩ Kỳ, Pháp, Hà Lan, New Zealand,
TrungQuốc, Nhật,Indonesia, Philippines… Tổnglượngđiện năng khaitháctừ địa
nhiệt tính đến cuối năm 2007 là 9732 MW, chiếm 0.3% lượng điện năng sản xuất
toàn cầu, và con số này hiện đang tăng bình quân 3% mỗi năm. Với tiềm năng rất
lớn, mức khai thác còn khiêm tốn như vậy, điều đó chứng tỏ hiệu quả kinh tế đầu

tư vào ngành năng lượng này còn thấp. Chi phí đầu tư ban đầu cho một nhà máy
điệnđịanhiệtcònrấtcao,bao gồm chiphíkhảosát, khoan giếng,vàđầutư chocác
trang thiết bị chịu nhiệt, chống ăn mòn… Chi phí đầu tư trung bình cho 01MW
điện địa nhiệt là 2 –5 triệu Euro, khá cao so với thủyđiện và nhiệt điện hiện nay.
Công suất lắp đặt các nhà máy điện địa nhiệt năm 2007
Quốc
Gia
C
ông
suất
(MW)
USA 2
.687
Phili
ppines
1
.969
Indo
nesia
9
92
Mexi
co
9
53
Italia 8
10,5
Nhật 5
35,2
New

Zealand
4
71,6
Icela
nd
4
21
El
Salvador
2
04
Costa
Rica
1
62,5
Keny 1
Triển vọng tương lai của ngành Điện Địa Nhiệt
Vớitrữ lượng dầuthô vàthan đá ngày càngcạndần, giácủa cácloại nhiênliệuhóa
thạch này liên tục tăng trong những năm gần đây, thêm nữa là các vấn đề nghiêm
trọng về môi trường gây nên do các nhà máy nhiệt điện, đã thúc đẩy các quốc gia
chọn cácgiải phápkhác để giảiquyếtvấn đề nănglượng. Thủyđiện rẻ nhất nhưng
cũng cóvấn đề ảnh hưởng môi sinh, vàkhông phảiquốc gianàocũng cóđiều kiện.
Điệnhạtnhânlệ thuộc rất lớnvàokỹ thuật,vấnđề anninh,tiềmẩncác nguycơ,và
cũng như vốn đầu tư ban đầu khá lớn. Điện địa nhiệt như thế, có thể coi là một
ngành năng lượng rất triển vọng, để chúng ta có thể giải quyết một cách hiệu
quả bài toán về năng lượng,cho cuộcsống loài người trênhành tinhxanh.