Khai thác điện địa nhiệt bằng CO2 siêu tới hạn

Cacbon dioxit (CO2), thành phần chính của khí thải từ những hoạt động sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, giao thông, là một trong những chất khí gây ra hiệu ứng nhà kính. Tuy vậy, cacbon dioxit cũng có rất nhiều ứng dụng trong công nghệ thực phẩm, giải khát, tách chiết các hợp chất hữu cơ…

Một ứng dụng mới của CO2 đang được Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley, công ty Công nghệ Symyx (California, Mỹ) cùng với sự giúp đỡ của một số trường đại học ở Hoa kỳ nghiên cứu, ứng làm chất tải nhiệt thay cho nước trong khai thác nguồn năng lượng địa nhiệt.

Dự án bắt được bắt đầu nghiên cứu vào năm 2000, cho đến nay đã đươc đầu tư khoảng 16 tỉ đôla Mỹ để xây dựng hệ thống máy móc nhà xưởng cần thiết. Cacbon dioxit sẽ được tuần hoàn trong một chu trình khép kín. Đầu tiên, CO2 được đưa xuống các giếng địa nhiệt, tới các khu vực có nhiệt độ cao cách mặt đất khoảng 4-5km. Tại đây, qúa trình trao đổi nhiệt giữa CO2 và môi trường xung quanh xảy ra. Sau đó, CO2 được đưa lên mặt đất, nhiệt thu được có thể dùng để sưởi ấm, đun nóng hay chạy máy phát điện. CO2 sẽ được đem đi xử lý trước khi tái sử dụng. Một phần khí cacbon dioxit bị giữ lại trong giếng địa nhiệt, nên việc sử dụng CO2 làm chất tải nhiệt vừa góp phần giảm lượng khí thải CO2 trong không khí, vừa tạo ra năng lượng.

CO2 sử dụng trong quá trình khai thác là CO2 siêu tới hạn. Chất lỏng siêu tới hạn vừa mang tính chất của pha lỏng là khả năng hòa tan, vừa mang tính chất của pha khí, dễ khuếch tán vào các chất rắn nên nó mang lại nhiều thuận lợi trong quá trình khai thác năng lượng địa nhiệt. Ưu điểm đầu tiêu là CO2 siêu tới hạn có độ nhớt thấp hơn nước, nên có thể chảy dễ dàng qua các khe nứt. Các nhà khoa học cũng cho biết, do chênh lệch khối lượng riêng giữa CO2 đưa xuống và khí nóng đi lên nên cacbon dioxit có thể được tuần hoàn theo nguyên lí dẫn truyền bằng ống xiphong, giảm tiêu tốn điện năng cho quá trình bơm chất lỏng. Thứ hai, dự án sẽ giảm được lượng CO2 tương đương với lượng khí CO2 thải ra trong 70 năm hoạt động của một nhà máy nhiệt điện với công suất 500MW mà không cần dùng bất cứ biện pháp xử lý nào khác. Lợi ích thứ ba là dự án sẽ tiết kiệm được một lượng lớn nước sạch trong quá trình khai thác năng lượng địa nhiệt so với hiện nay.

Các nhà đầu tư như GreenFire Energy, Enhanced Oil Resources đang có kế hoạch xây dựng một nhà máy điện địa nhiệt sử dụng CO2 với công suất 2MW, gần biên giới giữa Arizona và New Mexico vào năm 2010. Khu vực này có một nguồn cung cấp CO2 tự nhiên rất lớn bên dưới lòng đất, nếu được sử dụng hợp lý có thể tạo tới 800MW điện. Đồng thời, nhà máy này sẽ hấp thu phần lớn cacbon dioxit thải ra từ 6 nhà máy nhiệt điện sử dụng than đá trong khu vực.

Một nhóm nghiên cứu ở trường đại học Minnesota cho rằng nên chứa CO2 siêu tới hạn ở những tầng nước mặn sâu trong lòng đất, hoặc trong hệ khí dầu để tăng hiệu quả quá trình khai thác năng lượng địa nhiệt. Việc sử dụng CO2 siêu tới hạn sẽ tận dụng được hệ thống thiết bị và giếng địa nhiệt đã có từ trước, nên giảm được chi phí xây dựng nhà máy. Martin Saar, nhà nghiên cứu chính của dự án cho biết thử nghiệm chính thức sẽ bắt đầu được thực hiện trong khoảng ba năm tới đây.

Theo Greenbiz (Tổng hợp)