Địa nhiệt – Nguồn năng lượng sạch tương lai

Chia sẻ: Trần Lê Kim Yến | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

182
lượt xem 32
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết "Địa nhiệt – Nguồn năng lượng sạch tương lai" giới thiệu đến bạn khái niệm năng lượng địa nhiệt, tài nguyên năng lượng địa nhiệt, các phương pháp sử dụng năng lượng địa nhiệt, sản xuất điện năng từ năng lượng địa nhiệt, công suất lắp đặt các nhà máy điện địa nhiệt năm 2007, triển vọng tương lai của ngành Điện Địa Nhiệt.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Địa nhiệt – Nguồn năng lượng sạch tương lai

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 năng lượng địa nhiệt có hiệu quả kinh tế và rất thân thiện với môi trường. Địa nhiệt năng hiện đang được nghiên cứu để 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 khó lường. 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 lợi dụng suối nước nóng thiên nhiên để đun nấu, sưởi ấm mùa đông và để 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 loại bắt đầu để ý đến việc sử dụng nguồn năng lượng này để 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 thời gian rất dài. Một số vùng trong vỏ trái đất, đặc biệt tại những vùng có hoạt động 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 gần như 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 lượng ở độ sâu 10.000 mét, sẽ gấp khoảng 50.000 lần toàn bộ trữ lượng dầu khí trong lòng trái đất của 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 các nhà kính trồng rau xanh… 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. • Nguồn địa nhiệt sử dụng trực tiếp thường được dùng để sưởi ấm nhà ở, sấy nông 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 địa nhiệt để sản xuất điện năng, nhiệt độ cần có phải cao hơn 150 độ 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 của đời sống và công nghiệp. Sản xuất điện năng từ năng lượng địa nhiệt Hiện nay có 3 loại nhà máy sản xuất điện năng sử dụng nguồn địa 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 hơi nước và nhà máy sản xuất điện hỗn hợp (hai chu trình). Mô hình nhà máy sản xuất điện năng trực tiếp từ hơi nóng khô
Trong sơ đồ trực tiếp, hơi nóng với áp suất cao thổi trực tiếp làm quay tuốc bin để sinh ra điện. Đây là kiểu nhà máy điện địa nhiệt lâu đời nhất, lần đầu tiên được thử nghiệm ở Italia năm 1904, và vẫn được ứng dụng cho đến nay. Tại Callifornia có nhà máy điện địa nhiệt lớn nhất thế giới hoạt động theo nguyên lý này. 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 mặt đất và được giữ ở độ nóng trên 182 độ C. Hỗn hợp nước nóng và hơi nước 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 tuốc bin phát điện. Mô hình nhà máy sản xuất điện hỗn hợp Sử dụng cả 2 qui trình trên Trong sơ đồ hỗn hợp, sử dụng nước nóng có nhiệt độ thấp hơn 200 độ C, là nguồn nước nóng dồi dào nhất trong đa số các vùng địa nhiệt. Nước nóng dưới lòng đất
được đưa lên ở dạng “siêu lỏng”, có nhiệt độ sôi thấp, được đưa qua buồng trao đổi nhiệt. Nhi ệt năng của nước địa nhiệt làm nước trong buồng trao đổi nhiệt bốc hơi, 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 hoạt động theo nguyên lý này. Hiện nay có khoảng 50 nước trên thế giới sử dụng địa nhiệt để sản xuất điện năng, bao gồm Hoa Kỳ, Iceland, Italia, Đức, Thổ Nhĩ Kỳ, Pháp, Hà Lan, New Zealand, Trung Quốc, Nhật, Indonesia, Philippines…. . Tổng lượng điện năng khai thác từ 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 điện địa nhi ệt còn rất cao, bao gồm chi phí khảo sát, khoan giếng, và đầu tư cho các 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 thủy điện và nhiệt điện hiện nay. Công suất lắp đặt các nhà máy điện địa nhiệt năm 2007
Q uố c C Gia ông suất (MW) USA 2 .687 Phili 1 ppines .969 Indo 9 nesia 92 Mexi 9 co 53 Italia 8 10,5 Nhật 5 35,2 New 4 Zealand 71,6 Icela 4 nd 21 El 2 Salvador 04 Costa 1 Rica 62,5 Keny 1
Triển vọng tương lai của ngành Điện Địa Nhiệt Với trữ lượng dầu thô và than đá ngày càng cạn dần, giá của các loại nhiên liệu hóa 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 các giải pháp khác để giải quyết vấn đề năng lượng. Thủy điện rẻ nhất nhưng cũng có vấn đề ảnh hưởng môi sinh, và không phải quốc gia nào cũng có điều kiện. Điện hạt nhân lệ thuộc rất lớn vào kỹ thuật, vấn đề an ninh, tiềm ẩn các nguy cơ, 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 cuộc sống loài người trên hành tinh xanh.