Khai thác năng lượng của trái đất

BIÊN TẬP VIÊN TỈNH THỨC! Ở PHI-LÍP-PIN

Nằm bên dưới bề mặt của trái đất là một kho báu khổng lồ. Kho báu đó không phải là vàng, bạc hoặc đá quý. Đúng hơn, đó là một kho vĩ đại chứa sức nóng gọi là năng lượng địa nhiệt.

PHẦN lớn sức nóng này nằm trong những lớp đá nóng chảy, hoặc magma trong lòng đất. Sức nóng của trái đất quả là một kho báu vì nó là nguồn năng lượng sạch có những ưu điểm rõ rệt so với dầu hỏa, than đá, khí tự nhiên và nguyên tử năng.

Sức nóng ở sâu dưới lòng đất lên đến hàng trăm độ và thậm chí hàng ngàn độ. Người ta nghĩ rằng trong một năm số lượng nhiệt từ trong lòng đất truyền ra bề mặt lên đến khoảng 100 tỷ megawatt giờ—gấp bội số lượng điện năng sử dụng trên khắp thế giới. Thật là một năng lượng đáng kinh ngạc! Dù vậy, việc khai thác kho báu này là cả một thử thách.

Tìm đến kho báu

Có một lượng sức nóng nào đó của trái đất nằm trong lòng đất, ngay cả gần mặt đất. Sức nóng này có thể được khai thác bằng máy bơm nhiệt gắn vào đường ống vòng, chôn trong lòng đất. Như thế năng lượng thu được có thể dùng để sưởi ấm nhà cửa vào mùa đông hoặc thực hiện những công việc hữu ích khác. Hơn nữa, dân chúng sống gần những suối nước nóng hoặc những vùng có hiện tượng địa chất có thể dùng sức nóng sẵn có trong lòng đất qua những cách khác. Chẳng hạn, người La Mã thời xưa đã dùng các suối nước nóng để tắm rửa.

Lượng sức nóng lớn hơn nằm phía dưới lớp vỏ trái đất trong một tầng gọi là lớp manti. Vỏ trái đất có độ dày trung bình khoảng 35 kilômét—sâu hơn rất nhiều so với độ sâu mà kỹ thuật hiện nay có thể khoan đến. Tuy nhiên, lớp vỏ này do một số mảng kiến tạo hợp thành và tại một số nơi nào đó lớp vỏ này mỏng hơn, nhất là nơi những mảng đó tiếp giáp nhau. Tại những địa điểm này, magma có thể dâng lên gần mặt đất và đun nóng nước ngầm chứa trong các lớp đá. Lượng nước này thường nằm khoảng hai đến ba kilômét dưới mặt đất, rất dễ khoan tới đối với kỹ thuật khoan hiện đại. Lượng nước này có thể được khai thác và sử dụng một cách hữu hiệu. Chúng ta hãy xem.

Sử dụng năng lượng của sức nóng

Tại mực nước biển, độ sôi của nước là 100°C. Nhưng bên dưới lòng đất, áp suất cao hơn nhiều và nước vẫn ở thể lỏng tại nhiệt độ cao hơn.a Tại những nơi khoan trúng nguồn nước nóng trên 175°C, nước ấy có thể được dùng để chạy máy phát điện.

Nước ở nhiệt độ cao thường được tìm thấy tại những vùng mới đây có núi lửa hoạt động, như Vòng Đai Lửa Thái Bình Dương, một khu vực có cả núi lửa đang hoạt động và đang nằm im. Phi-líp-pin là một nước nằm trong vòng đai này. Và trong vài năm qua, việc khai thác nguồn tài nguyên địa nhiệt để sản xuất điện lực tại đây đã đạt được nhiều tiến bộ đáng kể. Thật vậy, Phi-líp-pin đã trở thành một trong những nước sản xuất điện từ năng lượng địa nhiệt nhiều nhất trên thế giới. Hơn 20 phần trăm tổng số lượng điện dùng trong quốc gia này đến từ nguồn đó.

Để tìm hiểu thêm về cách sản xuất điện từ sức nóng của trái đất, Tỉnh Thức! đã viếng thăm một cơ sở địa nhiệt lớn gọi là Mak-Ban, thuộc tỉnh Laguna, Phi-líp-pin. Nhà máy này có khả năng đạt đến năng suất 426 megawatt. Chúng ta hãy xem sơ qua cách thực hiện điều này.

Viếng thăm nhà máy địa nhiệt

Sau khi rời khỏi xa lộ, một con đường nhỏ hai chiều dẫn chúng tôi đến cánh đồng địa nhiệt. Khi tiến gần về phía nhà máy nằm trên cánh đồng này, chúng tôi vào một khu vực có nhiều đường ống lớn dẫn hơi nước chạy dài từ những giếng địa nhiệt vào nhà máy phát điện. Người ta có thể thấy nhiều ống dẫn khác từ những giếng nằm trên các ngọn đồi gần đó. Những đường ống này được uốn cong tại những đoạn cách đều nhau. Chúng tôi được cho biết rằng các đoạn ống cong này giúp cho những đường ống to lớn co giãn khi chúng nóng hoặc nguội.

Gần ngôi làng là khu văn phòng của Công Ty Địa Nhiệt Phi-líp-pin, nơi giám đốc nhà máy, ông Roman St. Maria, tiếp đón chúng tôi. Không lâu sau, chúng tôi được hướng dẫn tham quan khu nhà máy.

Gần khu văn phòng có một số giếng sản xuất hơi nước. Ông Roman nói: “Chúng tôi sử dụng cùng kỹ thuật khoan dầu mỏ, chỉ khác là những lỗ khoan có đường kính lớn hơn”. Ông nói tiếp: “Trên thực tế các giếng khoan trở thành những ống dẫn, đưa nước nóng và hơi nước bị nén lên trên mặt đất. Và đó chính là sản phẩm mà chúng tôi cung cấp cho nhà máy phát điện”. Gần đó có hai giếng nằm rất sát nhau. Khi chúng tôi hỏi lý do, người hướng dẫn giải thích: “Chúng chỉ sát nhau ở trên bề mặt. Dưới lòng đất, một giếng được khoan thẳng xuống, còn giếng kia thì chúng tôi có thể điều chỉnh hướng khoan. Sở dĩ cần phải làm điều này là vì giá cả của đất đai. Việc khoan giếng gần nhau giúp chúng tôi tiết kiệm chi phí”.

Để biết thêm về quy trình sản xuất, chúng tôi hỏi: “Chúng tôi được biết các ông dùng kỹ thuật bốc hơi cực nhanh tại công trường này. Điều đó có nghĩa gì?” Ông Roman giải thích: “Giếng sâu nhất ở đây là khoảng 3.700 mét. Nước nóng bị nén dưới áp suất rất cao tại những độ sâu lớn. Nhưng khi được đưa lên mặt đất, áp suất giảm đi và phần lớn nước bốc hơi cực nhanh, hoặc biến thành hơi nước—vì thế chúng tôi gọi nó là kỹ thuật bốc hơi cực nhanh”.

Nằm cuối đường ống dẫn đi từ giếng là thiết bị tách hơi nước. Tại đây hơi nước được tách khỏi nước nóng hoặc dung dịch muối địa nhiệt. Nhưng hơi nước vẫn chưa được dùng trong việc phát điện. Ông Roman giải thích thêm: “Những giọt nước nhỏ vẫn còn trong luồng hơi nước. Chúng chứa các khoáng chất, là những chất có thể bám vào và làm hỏng tua bin. Vì thế, từ thiết bị tách, hơi nước đi đến máy lọc hơi. Nhiệm vụ của máy lọc hơi là loại bỏ những hạt nước này”.

Người hướng dẫn chỉ cho chúng tôi xem một ống dẫn lớn được cách nhiệt, đưa hơi nóng đã lọc đến nhà máy phát điện cách đó khoảng một kilômét. Vì có sự ngưng tụ dọc theo đường ống, cho nên hơi nước được lọc lại một lần nữa trước khi vào tua bin kéo máy phát điện.

Bây giờ, từ đỉnh đồi, chúng tôi nhìn xuống cánh đồng địa nhiệt. Ông Roman cho biết: “Cánh đồng này có diện tích khoảng bảy kilômét vuông”, rồi ông nói thêm: “Ở đây chúng tôi có 102 giếng, trong số đó 63 giếng sản xuất hơi nước. Nhiều giếng trong số còn lại là giếng tái dẫn”. Chúng tôi thắc mắc: “Giếng tái dẫn là gì?” Ông đáp: “Mỗi giờ chúng tôi tạo ra quá nhiều nước nóng và hơi nước, cho nên cần phải bơm nước đã được tách ra trở lại nguồn nước dưới đất để không gây thiệt hại cho môi trường. Một trăm phần trăm lượng nước bơm ra được bơm trở lại”. Chúng tôi biết được rằng việc bơm nước trở lại cũng giúp phục hồi cánh đồng địa nhiệt.

Một nhà máy điện địa nhiệt ảnh hưởng đến cảnh vật chung của khu vực như thế nào? Dấu hiệu dễ thấy nhất là luồng hơi nóng thoát ra từ nhà máy điện. Nếu không thì chúng tôi chỉ thấy những cây dừa và những tàn cây khác. Cũng có nhiều căn nhà nằm sát nhau trong thung lũng phía dưới. Dường như với sự quản lý cẩn thận, năng lượng địa nhiệt có thể cùng tồn tại với con người và môi trường.

Những nhà máy như nhà máy chúng tôi đã viếng thăm chỉ dùng hơi nước có nhiệt độ cao để phát điện. Tuy nhiên, gần đây đã có những nỗ lực để lấy năng lượng từ những chất lỏng có nhiệt độ dưới 200°C. Kết quả là kỹ thuật có chu kỳ đôi đã được phát triển. Phương pháp này dùng chất lỏng nóng được khai thác để làm một chất lỏng phụ bốc hơi, rồi dùng hơi ấy kéo bộ máy tua bin phát điện.

Lợi và hại

Có thể nói nhiều điều tích cực về năng lượng địa nhiệt. Các quốc gia dùng nó để khai thác năng lượng giảm sự lệ thuộc của họ nơi dầu hỏa. Mỗi mười megawatt điện phát ra trong một năm tương đương với việc tiết kiệm 140.000 thùng dầu thô hàng năm. Hơn nữa, nguồn địa nhiệt rất to lớn, và nguy cơ bị cạn ít hơn rất nhiều so với nhiều nguồn năng lượng khác. Những vấn đề ô nhiễm cũng được giảm đi một cách đáng kể. Thêm vào đó, chi phí sản xuất năng lượng địa nhiệt khá thấp so với chi phí sản xuất nhiều dạng năng lượng khác.

Về mặt tiêu cực, có một số mối quan tâm liên hệ đến môi trường. Hơi nước địa nhiệt thường chứa hyđrô sulfua, là chất độc khi số lượng nhiều, và gây khó chịu khi số lượng ít vì có mùi như lưu huỳnh. Tuy nhiên, các quá trình xử lý để loại bỏ chất đó có kết quả và hiệu năng cao hơn các hệ thống kiểm soát khí thải tại những nhà máy phát điện bằng nhiên liệu. Ngoài ra, các hạt trong nước bơm ra có thể chứa một lượng nhỏ chất asen hoặc các chất độc khác. Khi những chất này được bơm trở lại lòng đất, mối nguy hại được giảm đến mức tối thiểu. Sự ô nhiễm nguồn nước ngầm cũng có thể là một vấn đề nếu thành giếng địa nhiệt không được bịt kín đến độ rất sâu, bằng sắt đúc và ximăng.

Đấng Tạo Hóa đã ban cho chúng ta một hành tinh có nhiều kho báu khác nhau. Năng lượng địa nhiệt chỉ là một trong những kho báu này, và con người chỉ mới bắt đầu học cách sử dụng nó. Những phát triển trong tương lai chắc chắn sẽ giúp chúng ta thấy cách sử dụng các kho báu này một cách hữu ích, và đồng thời chăm lo một cách thỏa đáng quả địa cầu tuyệt diệu đã được giao phó cho chúng ta.—Thi-thiên 115:16.

[Chú thích]

[Biểu đồ/​Các hình nơi trang 23]

(Để có thông tin đầy đủ, xin xem ấn phẩm)

Nhà máy địa nhiệt Mak-Ban, Phi-líp-pin (Sơ đồ)

Giàn khoan

↓

Nguồn địa nhiệt

Đường dây điện

↑

Máy biến thế

↑

Máy phát điện

↑

Giếng sản xuất → Thiết bị tách hơi nước → Hơi nước → Máy lọc hơi → Máy lọc hơi → Tua bin

hơi nước → →

↑ Dung dịch muối → Giếng tái dẫn ← Nước ← Tháp làm nguội

↑ ↓

Nguồn địa nhiệt Nguồn địa nhiệt

[Các hình]

GIẾNG SẢN XUẤT HƠI NƯỚC

ỐNG DẪN HƠI NƯỚC

NHÀ MÁY PHÁT ĐIỆN

[Nguồn tư liệu]

Những người mở van hơi nước nơi trang 21: Courtesy Philippine National Oil Corporation; đường ống nơi trang 21 và cảnh nhìn từ trên không cùng với hình nhỏ của nhà máy phát điện nơi trang 23: Courtesy of National Power Corporation (Philippines); giếng sản xuất hơi nước và đường ống dẫn hơi nước nơi trang 23: Courtesy of Philippine Geothermal, Inc.