Các công ty khởi nghiệp đang làm rung chuyển triển vọng của năng lượng địa nhiệt

Các công ty khởi nghiệp đang làm rung chuyển triển vọng của năng lượng địa nhiệt

    Các công ty khởi nghiệp đang làm rung chuyển triển vọng của năng lượng địa nhiệt
    Được thúc đẩy bởi các điều kiện thị trường chín muồi, các công ty khởi nghiệp công nghệ đang rót vốn đầu tư và đổi mới vào năng lượng địa nhiệt để mở khóa các ứng dụng mới có thể mở rộng quy mô đáng kể cho phân ngành năng lượng tái tạo thích hợp.

    Trong khi CERAWeek năm nay của S&P Global—một hội nghị năng lượng thường niên được tổ chức tại Houston, Texas—một lần nữa tập trung nhiều vào các giải pháp đổi mới năng lượng bao trùm toàn bộ hệ sinh thái năng lượng, Bộ trưởng Năng lượng Hoa Kỳ Jennifer Granholm trong một thời điểm nổi bật đã nhiệt tình tán dương một giải pháp: năng lượng địa nhiệt.

    “Địa nhiệt rất nóng!” cô ấy đã tuyên bố tại một cuộc trò chuyện bên lề sau bài phát biểu quan trọng của mình. Khi được hỏi về sự lạc quan của cô ấy, thư ký năng lượng đã giới thiệu nhiều lợi ích của việc khai thác nguồn năng lượng được lưu trữ trong lớp vỏ Trái đất. Cô ấy nói: “Sức nóng dưới chân chúng tôi là 24/7/365. “Tùy thuộc vào việc bạn đi bao xa… bạn có thể cung cấp năng lượng cho toàn bộ thế giới nhờ khả năng hút nhiệt từ dưới chân chúng ta.”

    Bà cho biết việc biến triển vọng thành hiện thực mang đến cơ hội sinh lợi để tận dụng chuyên môn về dầu khí (O&G), tạo cơ hội cho lĩnh vực đó tham gia vào hoạt động phát triển bền vững và khí hậu. Và nếu thành công, nó có thể mở rộng danh mục đầu tư rất cần thiết về năng lượng và nhiệt không có carbon, đồng thời thúc đẩy sự phối hợp giữa các ngành, cô đề xuất.

    chart

     

    1. Cơ quan Năng lượng Tái tạo Quốc tế (IRENA) ước tính rằng 15,96 GW công suất điện địa nhiệt đã được lắp đặt trên toàn thế giới vào cuối năm 2021. Các vùng màu đỏ trên bản đồ này biểu thị các vùng địa nhiệt nhiệt độ cao, trong khi các ký hiệu màu đen biểu thị các nhà máy điện địa nhiệt. Lịch sự: IRENA

    Tuyên bố của Granholm là đáng chú ý do tiềm năng địa nhiệt tương đối kém phát triển. Ngày nay, trên toàn thế giới, tiềm năng kỹ thuật của tài nguyên địa nhiệt thủy nhiệt được ước tính vào khoảng 200 GWe và hơn 5.000 GWth. Nhưng theo Cơ quan Năng lượng Tái tạo Quốc tế (IRENA), công suất lắp đặt toàn cầu cho sản xuất điện địa nhiệt trên toàn thế giới là 15,96 GW vào cuối năm 2021 (Hình 1). Con số này chiếm 0,5% thị trường năng lượng tái tạo toàn cầu vào năm 2022, là hình ảnh thu nhỏ mà nhiều chuyên gia coi là trạng thái “thích hợp” trong không gian phát điện.

    Và trong khi nhiều quốc gia đã đặt ra các mục tiêu về địa nhiệt, thì sự tăng trưởng trên thị trường đã bị cản trở bởi một danh sách dài các rào cản. Chúng bao gồm những thách thức liên quan đến địa điểm, giai đoạn thăm dò ban đầu có rủi ro cao hơn, phản đối của công chúng, tài chính, quy định, cạnh tranh thị trường và hạn chế về công nghệ.

    Điều kiện chín muồi cho địa nhiệt
    Tuy nhiên, do sự thay đổi đáng kể về trình điều khiển, điều đó có thể sẵn sàng thay đổi. Trình điều khiển lớn nhất, có lẽ, là quá trình khử cacbon. Các chính sách và chính sách về biến đổi khí hậu—được thực hiện bằng cách phát triển và thực hiện các đóng góp do quốc gia quyết định—từ lâu đã tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển các dự án năng lượng tái tạo. Mặc dù địa nhiệt đã từng phát triển mạnh trong lịch sử nhờ khả năng tải nền tái tạo độc đáo của nó, nhưng đề xuất giá trị của nó kể từ đó đã được mở rộng để bao gồm hoạt động linh hoạt và hệ thống sưởi và làm mát bền vững.

    Ann Robertson-Tait, chủ tịch của GeothermEx, một công ty tư vấn đã hoạt động độc quyền trong lĩnh vực địa nhiệt cho biết, điều đó rất cần thiết, vì hệ thống sưởi và làm mát chiếm gần một nửa tổng năng lượng sử dụng trên toàn cầu và hầu hết được lấy từ quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch. 50 năm. “Bây giờ chúng ta phải nghĩ khác đi. Chúng ta phải suy nghĩ rộng rãi hơn,” cô ấy nói với POWER. Cô ấy nói: “Các tùy chọn khử cacbon cho nhiệt là rất lớn trong địa nhiệt.

    An ninh năng lượng cũng là một mối quan tâm ngày càng tăng. Trong khi năng lượng địa nhiệt đã được sử dụng cho mục đích thương mại trong hơn một thế kỷ, sự bùng nổ đầu tiên của địa nhiệt đã được thúc đẩy vào những năm 1970 và 1980, một phần là do các cuộc khủng hoảng dầu mỏ của thời đại. Công suất điện địa nhiệt được lắp đặt đã tăng với tốc độ trung bình hàng năm khoảng 3%, chủ yếu là do các quốc gia đang tìm cách đa dạng hóa nguồn năng lượng của họ, như Indonesia, Kenya, Türkiye và Hoa Kỳ, IRENA lưu ý.

    Cơ quan này dự đoán rằng sự không chắc chắn của nguồn cung năng lượng vào năm 2022, do xung đột Nga-Ukraine trở nên trầm trọng hơn, đã “dẫn đến sự quan tâm ngày càng tăng trong việc thúc đẩy phát triển các nguồn địa nhiệt như một nguồn năng lượng chiến lược”. Nó lưu ý rằng bối cảnh thị trường năng lượng toàn cầu tương tự như trong các cuộc khủng hoảng năng lượng trước đó. Ngoài ra, nó nói rằng các quốc gia đang khám phá “một loạt các ưu đãi tài chính và kinh tế” có thể tạo điều kiện thuận lợi cho việc tài trợ cho dự án và giảm thiểu rủi ro của dự án. Chúng bao gồm các ưu đãi về thuế, thuế quan hỗ trợ và trợ cấp trực tiếp.

    Đổi mới công nghệ mở rộng cuộc chơi địa nhiệt
    Cuối cùng, những tiến bộ công nghệ đang mở ra những triển vọng và ứng dụng mới, những con đường mới có khả năng gây nhàm chán cho lĩnh vực ngách trong thị trường năng lượng đang thay đổi.

    Tại các nhà máy điện địa nhiệt hiện có, sự đổi mới đang thúc đẩy cải thiện hiệu suất (Hình 2) và cung cấp cho các nhà máy khả năng vận chuyển khả thi, chẳng hạn như tại nhà máy Liên doanh địa nhiệt Puna Chu kỳ hữu cơ Rankine ở Hawaii. Và trong khi nhiều nhà máy địa nhiệt đang hoạt động 

    các nhà máy ngày nay là nhà máy hơi nước khô hoặc nhà máy đốt cháy, khai thác nhiệt độ cao hơn 180C, các trường nhiệt độ trung bình sử dụng công nghệ chu trình nhị phân ngày càng được sử dụng nhiều hơn để phát điện hoặc nhiệt và điện kết hợp.


    2. Lắp đặt thí điểm máy bơm chìm điện địa nhiệt (ESP) SLB REDA nhiệt tại mỏ giếng có entanpy cao của Zorlu Enerji dẫn đến mức tăng ròng 1,7 MW điện địa nhiệt cung cấp cho lưới điện Thổ Nhĩ Kỳ. Zorlu Enerji đã yêu cầu 14 thiết bị ESP bổ sung cho các giếng tại Cánh đồng Kizildere của mình, cùng với các dịch vụ kỹ thuật số để theo dõi và giám sát ESP. Lịch sự: SLB

    Trong khi đó, nhiều công nghệ mới hơn trong tương lai có thể cho phép sản xuất năng lượng địa nhiệt từ các nguồn địa nhiệt sâu hơn bao gồm hệ thống địa nhiệt nâng cao (EGS), hệ thống địa nhiệt tiên tiến (AGS) và hệ thống địa nhiệt siêu tới hạn. Công ty khởi nghiệp địa nhiệt Fervo Energy, một công ty tham gia vào phòng thí nghiệm EGS của chính phủ Hoa Kỳ ở Utah, có kế hoạch xây dựng, sở hữu và vận hành các nhà máy điện lấy năng lượng từ các hồ chứa đá nóng bằng cách sử dụng các cải tiến hiện có, chẳng hạn như khoan ngang và cảm biến sợi quang phân tán.

    Trong khi đó, công ty Canada Eavor Technologies đang trình diễn nguyên mẫu quy mô đầy đủ được chế tạo vào năm 2019 của công nghệ Eavor-Loop cải tiến của mình tại Alberta, Canada. Cơ sở trình diễn Derek Riddell Eavor-Lite kết nối hai giếng thẳng đứng với nhiều giếng đa phương nằm ngang tạo ra một hệ thống giống như bộ tản nhiệt kín. Đáng chú ý, Eavor cũng đang xây dựng việc triển khai thương mại 8,2 MWe đầu tiên của mình đối với Eavor-Loop ở Bavaria phía nam Munich gần Geretsried, Đức.

    Vào tháng 3, một công ty khởi nghiệp khác, GreenFire Energy có trụ sở tại California, đã thông báo sẽ cung cấp công nghệ vòng kín AGS của mình để chạy thử nghiệm địa nhiệt bằng cách sử dụng giếng thử nghiệm tại Trung tâm Đổi mới Năng lượng của Baker Hughes ở Thành phố Oklahoma, Oklahoma. “Dự án sẽ tạo ra phòng thí nghiệm địa nhiệt khép kín đầu tiên trên thế giới. GreenFire Energy và đối tác chiến lược, Vallourec, sẽ cung cấp vật liệu và nhân công bằng hiện vật để xây dựng, thử nghiệm và thí điểm,” công ty lưu ý.

    Tận dụng kiến thức chuyên môn về dầu khí
    Trong khi đó, một động lực mới nổi quan trọng khác cho địa nhiệt là sự hỗ trợ của ngành dầu khí. Nhiều công ty khởi nghiệp bước vào không gian địa nhiệt được hỗ trợ đáng kể bởi các khoản đầu tư O&G hoặc có đội ngũ lãnh đạo bao gồm các cựu chiến binh lâu năm trong ngành O&G. Đó là bởi vì địa nhiệt dựa trên một số công nghệ tương tự được sử dụng trong ngành O&G, bao gồm công nghệ khoan và hoàn thiện giếng cũng như công nghệ đánh giá tài nguyên dưới lòng đất, các chuyên gia đề xuất. Ví dụ, EGS được phát triển bằng cách sử dụng các công nghệ mở rộng sản xuất dầu đá phiến và khí đốt tự nhiên của Hoa Kỳ, bao gồm khoan định hướng, bẻ gãy thủy lực (fracking) và các công cụ quản lý và kích thích hồ chứa.

    Trong số các công ty khởi nghiệp tận dụng chuyên môn O&G để phát triển địa nhiệt là Quaise. Công ty có trụ sở chính ở Boston đang phát triển các hệ thống khoan “sóng milimet” có khả năng khoan xuống nhiệt độ 500C và độ sâu 20 kilômét (km) “nhằm tăng đáng kể hiệu suất và phạm vi địa lý của năng lượng địa nhiệt”. Công ty có kế hoạch phát triển “cánh đồng địa nhiệt 100 MW + đầu tiên vào năm 2026 và cung cấp năng lượng lại cho một nhà máy nhiệt điện chạy bằng than đầy đủ vào năm 2028,” công ty cho biết.

    Một công ty khác, Sage có trụ sở tại Houston, đang làm việc để tối ưu hóa năng lượng được tạo ra từ các hệ thống địa nhiệt bằng cách sử dụng GeoTwin, một công cụ dựa trên “kinh nghiệm hàng chục năm mô hình hóa chất lỏng dưới bề mặt và các quy trình trong quá trình khoan giếng dầu và khí đốt”. Công ty nhắm mục tiêu nhiệt độ thấp hơn từ 100C đến 250C ở độ sâu từ 3 km đến 6 km trên toàn thế giới. Sage đáng chú ý là cũng đang khám phá một tua-bin carbon dioxide siêu tới hạn để tăng gấp đôi hiệu suất chuyển đổi nhiệt thành năng lượng. Và cùng với thiết kế ESG giếng đơn độc quyền của mình, công ty đang nghiên cứu hai hình thức lưu trữ năng lượng địa nhiệt—lưu trữ áp suất và lưu trữ địa nhiệt—sâu trong lòng đất.

    Ứng dụng mới trên đường chân trời
    Trong khi đó, một số công ty khởi nghiệp đang khám phá các ứng dụng năng lượng địa nhiệt mới, chẳng hạn như thu hồi khoáng chất từ nước muối địa nhiệt, tăng cường sức mạnh tổng hợp với sản xuất hydro, nâng cao hiệu quả sản xuất điện từ các nguồn địa nhiệt ở nhiệt độ trung bình, cấu hình lai và thu giữ carbon.

    Amanda Kolker, giám đốc chương trình phòng thí nghiệm địa nhiệt tại Phòng thí nghiệm năng lượng tái tạo quốc gia (NREL) lưu ý: Những triển vọng này mở rộng khả năng sử dụng của địa nhiệt và có khả năng mang lại cho nó nhiều ảnh hưởng hơn trên thị trường (Hình 3). “Địa nhiệt là một nguồn tài nguyên ba phần: nguồn năng lượng để sưởi ấm, làm mát và phát điện; một tài nguyên lưu trữ; và một nguồn tài nguyên khoáng sản,” cô nói. “Bản thân Trái đất có khả năng giải quyết nhiều rào cản trong quá trình chuyển đổi sang một tương lai năng lượng sạch.”


    3. Như được minh họa bằng đồ họa này từ Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia Hoa Kỳ (NREL), năng lượng địa nhiệt có tiềm năng hỗ trợ nhiều khía cạnh của quá trình chuyển đổi sang nền kinh tế năng lượng sạch 

    bao gồm lưu trữ năng lượng, khai thác khoáng sản, v.v. Nguồn: NREL/Joelynn Schroeder
    Sản xuất hydro địa nhiệt cho đến nay đã được tiên phong ở Taupo, New Zealand, bởi Halcyon Power, một liên doanh 50/50 giữa Tuaropaki Trust của New Zealand và công ty Nhật Bản Obayashi Corp. Dự án của Halcyon bắt đầu sản xuất vào tháng 12 năm 2021 và sử dụng năng lượng địa nhiệt để sản xuất khoảng 180 tấn hydro hàng năm.

    Trong khi đó, vào năm 2021, công ty khởi nghiệp Geo40 đã vận hành nhà máy thu hồi silica thương mại quy mô lớn bền vững đầu tiên trên thế giới từ nước muối địa nhiệt tại nhà máy điện 110 MWe Ohaaki cũng nằm trong Vùng núi lửa Taupo của New Zealand. Dự án đó có thể sản xuất 5.000 tấn silica dạng keo mỗi năm. Công ty cho biết thành tích này rất đáng chú ý bởi vì “Silicat dạng keo thường được sản xuất theo phương pháp sử dụng nhiều carbon, đòi hỏi cát giàu thạch anh phải được nấu chảy trong lò cao ở nhiệt độ rất cao,” công ty cho biết. “Geo40 chiết xuất silica của nó trực tiếp từ dung dịch ở hạ lưu nhà máy điện mà không cần phải xáo trộn bề mặt bằng cách khai thác. Dung dịch đã cạn kiệt sau đó được bơm trở lại vào tầng chứa nước thủy nhiệt, giúp duy trì cân bằng nước của nó.”

    Trong khi đó, một số công ty cũng đang phát triển các cơ sở khai thác lithium. Vulcan Energy Resources, nhà phát triển dự án Zero Carbon Lithium, cho biết họ dự định sản xuất một sản phẩm hóa học lithium hydroxit “chất lượng như pin” từ nguồn năng lượng địa nhiệt và lithium kết hợp ở Đức—nguồn tài nguyên lithium lớn nhất Châu Âu. Vào tháng 1, Vulcan đã ký một bảng điều khoản ràng buộc cho một dự án nhiều giai đoạn với nhà sản xuất ô tô Hà Lan Stellantis để phát triển các dự án địa nhiệt mới nhằm khử cacbon cho hỗn hợp năng lượng của khu công nghiệp Rüsselsheim của Stellantis ở Đức.

    Cuối cùng, các nhà phát triển địa nhiệt mạo hiểm thu hồi carbon bao gồm Fervo Energy. Vào tháng 2, công ty đã thông báo rằng họ sẽ thiết kế và chế tạo một cơ sở thu giữ không khí trực tiếp và địa nhiệt (DAC) được tích hợp đầy đủ với sự hỗ trợ của Sáng kiến Chan Zuckerberg (CZI). Tim Latimer, Giám đốc điều hành của Fervo, lưu ý: “Địa nhiệt có thể cung cấp năng lượng và nhiệt lượng không có carbon cần thiết để biến DAC trở thành một phương tiện khả thi để loại bỏ carbon dioxide khỏi khí quyển.

    Zalo
    Hotline