Hệ thống địa nhiệt cải tiến: Trụ cột mới trong danh mục năng lượng sạch toàn cầu

Nghiên cứu mới từ Đại học Stanford chỉ ra rằng các hệ thống địa nhiệt cải tiến (EGS) có thể đóng vai trò then chốt trong việc đẩy nhanh quá trình chuyển dịch năng lượng sạch trên toàn thế giới. Giáo sư Mark Jacobson từ Trường Phát triển Bền vững Doerr và Trường Kỹ thuật Stanford đã dẫn dắt một cuộc mô phỏng chi tiết các kịch bản năng lượng cho 150 quốc gia. Kết quả cho thấy việc tích hợp EGS vào cơ cấu năng lượng quốc gia không chỉ giúp giảm bớt sự phụ thuộc vào điện gió, điện mặt trời và hệ thống lưu trữ bằng pin mà còn duy trì mức chi phí năng lượng tổng thể cạnh tranh so với các phương án không sử dụng địa nhiệt.

Phân tích so sánh đã làm nổi bật những lợi ích cụ thể khi triển khai EGS như một nguồn điện nền ổn định. Theo mô phỏng, nếu các hệ thống này đóng góp chỉ 10% tổng sản lượng điện, nhu cầu về công suất điện gió trên đất liền sẽ giảm 15%, điện mặt trời giảm 12% và các hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin giảm tới 28%. Đáng chú ý, nhu cầu sử dụng quỹ đất cũng được tối ưu hóa, giảm từ 0,57% xuống còn 0,48% tổng diện tích của các quốc gia được nghiên cứu, một yếu tố cực kỳ quan trọng đối với các khu vực đông dân cư. Cả hai kịch bản năng lượng sạch đều giúp tiết kiệm khoảng 60% chi phí so với nhiên liệu hóa thạch, nhưng sự hiện diện của địa nhiệt giúp tăng cường đáng kể tính ổn định cho lưới điện. Khi tính đến các chi phí xã hội, cả hai phương án đều giúp giảm tổn thất xã hội tổng thể khoảng 90%.

Khác với năng lượng địa nhiệt truyền thống vốn bị giới hạn ở các vùng có hoạt động núi lửa hoặc kiến tạo, công nghệ EGS khai thác nhiệt từ các tầng đá sâu từ 3 đến 8 km. Quy trình này dựa trên việc bơm chất lỏng vào lòng đất để tạo ra các bể chứa nhân tạo, từ đó sinh ra hơi nước để vận hành tuabin phát điện. Những tiến bộ trong kỹ thuật khoan, bao gồm việc sử dụng các mũi khoan kim cương tổng hợp kế thừa từ ngành dầu khí, đã giúp rút ngắn đáng kể thời gian thi công. Điển hình là công ty Fervo Energy đã báo cáo việc cắt giảm tới 70% thời gian khoan trong một dự án triển khai vào năm 2024.

Sự quan tâm đến việc ứng dụng thực tiễn EGS đang gia tăng nhanh chóng với những bước tiến cụ thể. Vào tháng 10 năm 2024, Cục Quản lý Đất đai Hoa Kỳ (BLM) đã phê duyệt dự án Cape Station của Fervo Energy với công suất lên tới 2 GW tại hạt Beaver, bang Utah. Dự kiến, dự án sẽ bắt đầu kết nối với lưới điện vào năm 2026 và đạt công suất tối đa vào năm 2028. Các chuyên gia dự báo rằng, nhờ vào tốc độ khoan được cải thiện và sự phát triển vượt bậc của công nghệ, EGS sẽ có khả năng cạnh tranh trực tiếp với mức giá điện trung bình tại Hoa Kỳ ngay từ năm 2027.

Theo các dữ liệu được công bố trên tạp chí Cell Reports Sustainability, hệ thống địa nhiệt cải tiến có tiềm năng trở thành thành phần cốt lõi của hệ thống năng lượng tương lai, cung cấp nguồn điện liên tục và chi phí thấp để cân bằng cho các nguồn năng lượng tái tạo biến đổi. Giáo sư Jacobson nhấn mạnh rằng việc kết hợp EGS với năng lượng gió và mặt trời sẽ đảm bảo an ninh năng lượng với mức độ ô nhiễm tối thiểu. Tuy nhiên, ông cũng lưu ý rằng việc kiểm soát các rủi ro địa chấn là một nhiệm vụ quan trọng cần được ưu tiên hàng đầu trước khi công nghệ này được triển khai trên quy mô lớn toàn cầu.