Sức mạnh Magma: Làm thế nào đá nóng chảy quá nóng có thể cung cấp năng lượng tái tạoNăng lượng địa nhiệt thường sẽ được tìm thấy gần các núi lửa đang hoạt động.
Eric Gaba, CC BY-SA

Iceland sắp chạm vào nước nóng như dung nham. Cách mặt đất vài km, một giàn khoan có tên Thor sẽ sớm thâm nhập khu vực xung quanh một căn phòng magma, nơi đá nóng chảy từ bên trong Trái đất làm nóng nước đã thấm qua đáy biển. Nước này - lên đến 1,000 ° C và bão hòa với các hóa chất ăn mòn - cuối cùng sẽ được dẫn lên bề mặt và nhiệt của nó biến thành năng lượng có thể sử dụng.

Đây là một thách thức lớn về kỹ thuật và là một thách thức có thể mở ra một kỷ nguyên mới của sản xuất năng lượng địa nhiệt. Các dự án địa nhiệt hiện có trên khắp thế giới cần nước nóng đến mức thấp hơn 300 ° C, vậy tại sao phải nỗ lực và chi phí thêm này?

Câu trả lời rất đơn giản: nước ở nhiệt độ cực cao tồn tại ở trạng thái được mô tả làsiêu tới hạnĐây, nơi nó hoạt động như một chất lỏng thực sự, cũng không phải là một loại khí thực sự và có khả năng giữ lại một lượng năng lượng phi thường. Nước siêu tới hạn có thể tạo ra tới sức mạnh gấp mười lần hơn các nguồn địa nhiệt thông thường.

Iceland là một quốc gia được xây dựng trên khoảng núi lửa 130 nằm trên một ranh giới mảng phân kỳ nơi mang đến một nguồn cung cấp magma nóng, tươi liên tục từ lớp phủ chỉ vài km bên dưới. Người Iceland đã tận dụng điều này và hiện tạo ra hơn một phần tư điện năng của họ thông qua địa nhiệt, truy cập nước nhiệt độ sôi trong 2km của bề mặt.


đồ họa đăng ký nội tâm


Sản phẩm Dự án khoan sâu Iceland (IDDP) đã được thiết lập để tìm hiểu những gì xảy ra ở độ sâu dưới 4km trong lớp vỏ Iceland. Ở 2009, trong lần khoan đầu tiên, họ vô tình đánh túi magmavà cuối cùng ổn định hệ thống để tạo ra hơi nước nóng nhất từng được sản xuất trong thăm dò địa nhiệt: 450 ° C.

Lỗ khoan thứ hai hiện đang được khoan nhằm mục đích khai thác nước tuần hoàn sâu xuyên qua đá xung quanh một khoang magma bên dưới bán đảo Reykjanes gần Reykjavik.

Theo núi lửa

Sự bối rối của sự giàu có địa nhiệt được cung cấp ở Iceland là không bình thường, nhưng không có nghĩa là độc nhất. Thật vậy, trong khi quốc gia này có một trong những sản phẩm điện địa nhiệt cao nhất về tổng chia sẻ năng lượng, thì nó không phải là cao nhất, cũng không nằm trong năm quốc gia hàng đầu về tổng công suất địa nhiệt. Trong thực tế, các quốc gia trong top năm có thể đến như một bất ngờ.

Nhà sản xuất điện địa nhiệt lớn nhất tuyệt đối trên thế giới là Hoa Kỳ, với công suất khoảng 3,450 MW trong 2015, phần lớn tập trung ở California (một nhà máy điện hạt nhân điển hình sản xuất khoảng 1,000 MW). Tiếp theo là Philippines và Indonesia, tại 1,870 và 1,340 MW tương ứng. Mỗi đường mòn Mexico và New Zealand chỉ hơn một chút so với 1,000 MW và Iceland (665 MW) đứng thứ bảy sau Ý (916 MW).

Núi lửa là yếu tố phổ biến trong tài nguyên địa nhiệt của tất cả các quốc gia này. Hoa Kỳ cũng đã sử dụng vùng đứt gãy San Andreas khổng lồ và khả năng dẫn nhiệt và chất lỏng qua lớp vỏ.

Tìm kiếm các trang web địa nhiệt hoàn hảo

Để năng lượng địa nhiệt thành công phải có nhiệt, nó phải có thể truy cập được và bạn phải có khả năng di chuyển nước xung quanh nó. Ba yêu cầu đơn giản này có thể khó tìm thấy cùng nhau.

Trên hầu hết các hành tinh, vật liệu nóng chỉ đơn giản là quá sâu để có thể kinh tế trong tầm tay. Nhiệt độ của vỏ Trái đất thường tăng lên 25 ° C cho mọi độ sâu 1km; để địa nhiệt kinh tế, giá trị đó phải ở gần 50 hoặc thậm chí 150 ° C / km. Điều đó có nghĩa là bạn cần ở gần một thứ gì đó khác thường về mặt địa chất: hoặc lớp vỏ mỏng (để bạn gần với lớp phủ nóng hơn), hoặc các đặc điểm như ranh giới mảng hoặc núi lửa có thể truyền nhiệt hoặc magma lên bề mặt.

Nếu điều kiện đó được đáp ứng, bạn vẫn phải có thể di chuyển nước xung quanh. Đá không giống nhau, vì một số có thể cho phép nước dễ dàng chảy qua lỗ chân lông và ranh giới giữa các hạt, trong khi những thứ khác giống như một rào cản. Nếu nước không thể chảy vào lỗ khoan thì nó không thể được đưa lên bề mặt.

Nếu khu vực nóng không có nước tự nhiên thì các kỹ sư có thể bơm một ít. Tuy nhiên, nếu các tảng đá ngăn chặn nó chảy và phân tán thì nước sẽ đơn giản làm mát khu vực ngay lập tức xung quanh lỗ khoan, khiến nó trở nên vô nghĩa về mặt địa nhiệt.

Cũng như vàng, các nguyên tố đất hiếm hoặc đất nông nghiệp tốt, địa chất của một khu vực kiểm soát quyền truy cập vào tài nguyên quý giá này. Bất cứ nơi nào có núi lửa đang hoạt động có thể có khả năng hưởng lợi từ việc thăm dò địa nhiệt ở nhiệt độ cao đang được IDDP tiên phong. Điều đó bao gồm mọi quốc gia trên Thái Bình Dương Ring of Fire - một cơ hội có lẽ để trích xuất một số lợi ích từ các ngọn núi lửa rải rác cảnh quan của chúng.

Conversation

Giới thiệu về Tác giả

Pete Rowley, Cán bộ khoa học cao cấp, Khoa học Trái đất, Đại học Portsmouth

Bài viết này ban đầu được xuất bản vào Conversation. Đọc ban đầu bài viết.

Sách liên quan:

at Thị trường InnerSelf và Amazon