Năng lượng địa nhiệt - một khái niệm không mới trên thế giới, là một loại năng lượng gần như vô tận đã được quốc gia này khai thác trong nhiều năm.
Lần đầu tiên trên thế giới, một quốc gia đặt mục tiêu khoan vào lòng núi lửa để có được nguồn năng lượng vô hạn. Nghe có vẻ giống như sự khởi đầu của một bộ phim thảm họa, nhưng Iceland có thể làm nên lịch sử ngành khoa học năng lượng toàn cầu bằng một đột phá mới.
Theo đó, các nhà nghiên cứu mới đây đã công bố kế hoạch có tên Krafla Magma Testbed (KMT), nhằm khoan sâu vào lò magma - đá nóng chảy bên dưới lớp vỏ Trái đất - để trực tiếp đo magma. Từ đó, họ sẽ tiến hành các thí nghiệm khoa học chưa từng có để giải đáp những bí ẩn trong hệ thống thủy nhiệt sâu.
Dự án Krafla Magma Testbed (KMT) sẽ tiến tới nhiệm vụ trọng tâm là khai thác buồng magma của núi lửa Krafla ở phía Bắc Iceland vào năm 2026.
 |
| Dự án Krafla Magma Testbed (KMT) |
Lục lại lịch sử, trước đây đã từng có nhiều quốc gia tiến hành khoan sâu vào lõi Trái đất, nhưng đây là lần đầu tiên một quốc đảo vùng Bắc Đại Tây Dương dũng cảm mang công nghệ đến thăm dò "hỏa ngục" nóng nghìn độ C, cách mặt đất vài km.
Với hơn 200 ngọn núi lửa, Iceland dẫn đầu thế giới về năng lượng địa nhiệt - nơi các giếng được khoan vào núi lửa để lấy nhiệt hoặc hơi nước nóng. Sau đó các hơi nóng này được cho chạy qua các tuabin để sản xuất điện.
Theo Energy Transition - một trang web về năng lượng xanh, khoảng 90% ngôi nhà ở Iceland được sưởi ấm bằng năng lượng địa nhiệt.
Bên cạnh các mục tiêu khoa học, dự án thử nghiệm Krafla Magma còn phục vụ một mục đích lớn khác, đó là khai thác năng lượng địa nhiệt ở quy mô chưa từng được thực hiện trước đây. Nỗ lực này hứa hẹn sẽ cung cấp năng lượng cho các ngôi nhà trên toàn Iceland bằng nguồn năng lượng vô hạn, có thể tái tạo.
Khai thác "hỏa ngục" Trái đất
Năng lượng địa nhiệt - một khái niệm không mới trên thế giới, là một loại năng lượng gần như vô tận đã được Iceland khai thác trong nhiều năm. Tài nguyên địa nhiệt là các hồ chứa nước nóng tồn tại tự nhiên hoặc do con người tạo ra ở các nhiệt độ và độ sâu khác nhau dưới bề mặt Trái đất (bằng các lỗ khoan).
Để tạo ra năng lượng địa nhiệt, người ta khoan vào các khu vực nóng dưới lòng đất để tạo ra hơi nước từ nước nóng. Hơi nước này làm quay tua-bin, tạo ra điện.
Theo Văn phòng Công nghệ Địa nhiệt của Bộ Năng lượng Mỹ, năng lượng địa nhiệt có thể tái tạo và cực sạch. Bởi lẽ, các nhà máy điện địa nhiệt hiện đại không thải ra khí nhà kính và có lượng phát thải trong vòng đời thấp hơn 4 lần so với quang điện Mặt trời và thấp hơn 6 đến 20 lần so với khí tự nhiên.
Chưa hết, các nhà máy điện địa nhiệt trung bình tiêu thụ ít nước hơn trong suốt quá trình sản xuất năng lượng so với hầu hết các công nghệ sản xuất điện thông thường.
Magma là đá nóng chảy, là hỗn hợp của silicat lỏng ở nhiệt độ và áp suất cao. Magma di chuyển ở độ sâu trong lòng đất hoặc trồi lên bề mặt Trái đất dưới dạng dung nham.
 |
| Buồng magma của Krafla nằm ở độ sâu tương đối ngắn chỉ từ 1.600 đến 3.200m, cách bề mặt núi lửa, với nhiệt độ lên tới 1.300°C |
Buồng magma là bể chứa dưới lòng đất ngọn núi lửa, nơi này tập hợp đá magma nóng chảy dạng lỏng trước khi phát nổ thành dung nham. Buồng magma của Krafla nằm ở độ sâu tương đối ngắn chỉ từ 1.600 đến 3.200m, cách bề mặt núi lửa, với nhiệt độ lên tới 1.300°C.
Được biết, việc khoan trực tiếp vào buồng magma là điều chưa từng có trong lịch sử ngành năng lượng tái tạo. Điều này có thể tăng cường đáng kể nguồn cung cấp năng lượng. Đây chính là tham vọng của Dự án Krafla Magma Testbed (KMT).
Nước trong buồng magma không được thu thập dưới dạng hơi nước như trường hợp của các nhà máy địa nhiệt thông thường (khoan vào đá núi lửa) mà ở dạng nước “siêu tới hạn” - nước quá nóng và bị nén, nó không hẳn là chất lỏng hay hơi nước.
Một nhà máy địa nhiệt magma công nghệ cao có thể tạo ra năng lượng gấp ít nhất 10 lần so với một nhà máy địa nhiệt thông thường, Newcivilengineer thông tin.
Giám đốc Georg Hjalti Páll Ingólfsson cho biết năng lượng magma mạnh hơn năng lượng địa nhiệt theo cấp số nhân. Ông cho biết thêm, công nghệ năng lượng magma cũng có tiềm năng được triển khai ở các vùng núi lửa trên khắp thế giới, ví dụ như Mid Atlantic Ridge, dãy núi lửa dưới nước kéo dài 16.000km từ Bắc Cực đến Nam Cực.
“Dự án ban đầu này của Iceland là cái mà bạn có thể gọi là 'cửa ngõ' để mở khóa năng lượng magma toàn cầu", ông nhận định.
Thách thức kỹ thuật chưa từng có
Trọng tâm khai thác của dự án này nằm ở buồng magma của núi lửa Krafla. Đây là một trong những khu vực núi lửa hoạt động mạnh nhất thế giới. Nó nằm giữa ranh giới kiến tạo của sống núi giữa Đại Tây Dương. Ngọn núi lửa mới miệng rộng 10km này đã phun trào tất cả 29 lần. Lần phun trào cuối cùng của Krafla là vào năm 1984.
Bất chấp tính chất dễ biến động, vị trí địa chất độc đáo của núi lửa Krafla khiến nơi đây trở thành địa điểm lý tưởng cho dự án địa nhiệt tiên phong này.
Buồng magma của Krafla, nơi nhiệt độ lên tới 1.300 độ C, nằm cách bề mặt chỉ 2-4km, do đó mũi khoan cần chịu được nhiệt độ cực lớn mà không bị nóng chảy.
 |
| Nhà máy điện địa nhiệt Krafla gần núi lửa Krafla - địa điểm dự án KMT |
Tuy nhiên, Iceland nắm được điểm mấu chốt của vấn đề này vì vào năm 2009, một nhà máy địa nhiệt Iceland gần đó đã vô tình khoan vào buồng magma của núi Krafla.
Vụ việc tiết lộ những hiểu biết quan trọng về trạng thái lỏng và tương tác của magma. Mặc dù vỏ thép của máy khoan đã bị phá hủy trong quá trình này nhưng phát hiện này cũng cho thấy việc "xâm nhập" vào buồng magma của Krafla không khiến núi lửa phun trào.
Được biết, dự án đang được triển khai dưới sự bảo trợ của Cụm nghiên cứu địa nhiệt (Georg) có trụ sở tại Reykjavík, thủ đô của Iceland. Theo báo cáo của Tạp chí New Civil Engineer, để biến tầm nhìn này thành hiện thực, KMT đang tích cực tìm kiếm nguồn tài trợ trị giá 100 triệu USD.
Nguồn tài trợ này sẽ đẩy nhanh tiến độ của dự án, bằng cách cho phép mua lại các thiết bị khoan tiên tiến, khả năng chịu được nhiệt độ cao hơn.
KMT cũng dự định triển khai một bộ cảm biến công nghệ cao để liên tục theo dõi các thông số magma khác nhau, gồm cả nhiệt độ.
Thông qua hoạt động thăm dò trực tiếp này, các nhà khoa học thuộc KMT mong muốn nâng cao hiểu biết của họ về magma và các đặc tính của nó.
Nếu thành công, sáng kiến này này sẽ giúp con người tiếp cận và sản xuất được nguồn năng lượng địa nhiệt vô song từ núi lửa, mở ra cánh cửa rộng mở cung cấp nguồn năng lượng vô hạn cho các ngôi nhà trên khắp Iceland, cũng như các khu vực địa lý khác trên toàn cầu.
