Công ty khởi nghiệp địa nhiệt này cho thấy các giếng của nó có thể được sử dụng như một cục pin khổng lồ dưới lòng đất

Công ty khởi nghiệp địa nhiệt này cho thấy các giếng của nó có thể được sử dụng như một cục pin khổng lồ dưới lòng đất

    Công ty khởi nghiệp địa nhiệt này cho thấy các giếng của nó có thể được sử dụng như một cục pin khổng lồ dưới lòng đất

    An elevated view of the Fervo drilling operation in Nevada with mountain in the distance.
    Nếu kết quả tại hiện trường của Fervo Energy hoạt động ở quy mô thương mại, thì việc phủ xanh lưới điện có thể trở nên rẻ hơn và dễ dàng hơn.

    Địa điểm trình diễn địa nhiệt nâng cao của Fervo ở phía bắc Nevada.ALASTAIR WIPER/COURTESY OF FERVO ENERGY
    Vào cuối tháng 1, một công ty khởi nghiệp về năng lượng địa nhiệt đã bắt đầu tiến hành một thí nghiệm sâu dưới lòng sa mạc phía bắc Nevada. Nó bơm nước ở độ sâu hàng nghìn mét dưới lòng đất rồi giữ nước ở đó, theo dõi điều gì sẽ xảy ra.

    Các nhà máy điện địa nhiệt hoạt động bằng cách luân chuyển nước qua lớp đá nóng sâu bên dưới bề mặt. Trong hầu hết các nhà máy hiện đại, nó tái xuất hiện ở đầu giếng, nơi nó đủ nóng để chuyển đổi chất làm lạnh hoặc chất lỏng khác thành hơi làm quay tua-bin, tạo ra điện.

    Nhưng Fervo Energy có trụ sở tại Houston đang thử nghiệm một bước ngoặt mới trên phương pháp tiêu chuẩn—và vào ngày đó, các kỹ sư và giám đốc điều hành của công ty chỉ đơn giản quan tâm đến việc tạo ra dữ liệu.

    Các số liệu từ các đồng hồ đo được đặt khắp các giếng đôi của công ty cho thấy áp suất bắt đầu tăng lên nhanh chóng, vì nước không còn nơi nào khác để đi thực sự đã tự uốn cong đá. Cuối cùng, khi họ mở van ra, lượng nước đầu ra tăng vọt và nó tiếp tục được bơm ra ở mức cao hơn bình thường trong nhiều giờ.

    Kết quả từ các thí nghiệm ban đầu—mà MIT Technology Review độc quyền báo cáo—cho thấy Fervo có thể tạo ra các nhà máy điện địa nhiệt linh hoạt, có khả năng tăng hoặc giảm sản lượng điện khi cần. Có khả năng quan trọng hơn, hệ thống có thể tích trữ năng lượng trong nhiều giờ hoặc thậm chí nhiều ngày và cung cấp năng lượng trở lại trong những khoảng thời gian tương tự, hoạt động hiệu quả như một cục pin khổng lồ và rất bền. Điều đó có nghĩa là các nhà máy có thể ngừng sản xuất khi các trang trại năng lượng mặt trời và gió đang hoạt động, đồng thời cung cấp một lượng điện sạch dồi dào khi các nguồn đó bị hỏng.

    Vẫn còn những câu hỏi về việc điều này sẽ hoạt động tốt như thế nào, với chi phí hợp lý và an toàn trên quy mô lớn hơn. Nhưng nếu Fervo có thể xây dựng các nhà máy thương mại với chức năng bổ sung này, thì nó sẽ lấp đầy khoảng trống quan trọng trong lưới điện ngày nay, giúp việc loại bỏ khí thải nhà kính khỏi hệ thống điện trở nên rẻ hơn và dễ dàng hơn.

    Tim Latimer, giám đốc điều hành và đồng sáng lập của Fervo cho biết: “Chúng tôi biết rằng việc tạo ra và bán địa nhiệt truyền thống là vô cùng quý giá đối với lưới điện. “Nhưng khi thời gian trôi qua, khả năng đáp ứng, tăng giảm tốc độ và lưu trữ năng lượng của chúng tôi sẽ còn tăng giá trị hơn nữa.”

    ‘Đường cao tốc địa nhiệt’
    Vào đầu tháng Hai, Latimer lái xe chở tôi và một đồng nghiệp của Fervo từ sân bay Reno đến địa điểm công ty.

    “Chào mừng đến với Xa lộ Địa nhiệt,” anh ấy nói từ phía sau tay lái của một chiếc xe bán tải của công ty, khi chúng tôi đi ngang qua nhà máy đầu tiên trong số một số nhà máy địa nhiệt dọc theo Xa lộ Liên tiểu bang 80.

    Đường cao tốc cắt qua một sa mạc bằng phẳng ở giữa Lưu vực và Dãy núi Nevada, một loạt các thung lũng và dãy núi song song được hình thành do các mảng kiến tạo phân tách.

    Lớp vỏ kéo dài, mỏng đi và vỡ thành các khối nghiêng, tạo thành những ngọn núi ở phía cao trong khi lấp đầy và làm phẳng các lưu vực bằng trầm tích và nước, như John McPhee đã mô tả một cách đáng nhớ trong cuốn sách năm 1981 của ông, Basin and Range. Từ góc độ địa nhiệt, điều quan trọng là tất cả sự kéo dài và nghiêng này đã mang những tảng đá nóng tương đối gần bề mặt.

    Có rất nhiều điều để yêu thích về năng lượng địa nhiệt: nó cung cấp nguồn nhiệt và điện gần như vô hạn, luôn hoạt động và không có khí thải. Nếu Hoa Kỳ có thể thu được chỉ 2% năng lượng nhiệt có sẵn từ 2 đến 6 dặm bên dưới bề mặt của nó, thì nó có thể sản xuất nhiều hơn 2.000 lần tổng mức tiêu thụ năng lượng hàng năm của quốc gia.

    Nhưng do những hạn chế về địa chất, chi phí vốn cao và những thách thức khác, chúng tôi hầu như không sử dụng nó: ngày nay nó chiếm 0,4% sản lượng điện của Hoa Kỳ.

    Cho đến nay, các nhà phát triển nhà máy điện địa nhiệt phần lớn chỉ có thể khai thác những địa điểm kinh tế và hứa hẹn nhất, như đoạn đường này của Nevada. Họ cần có khả năng khoan xuống đá nóng, xốp, dễ thấm ở độ sâu tương đối thấp. Tính thấm của đá là điều cần thiết để cho phép nước di chuyển giữa hai giếng do con người khoan trong một hệ thống như vậy, nhưng đó cũng là đặc điểm thường bị thiếu ở những khu vực thuận lợi khác.

    Bắt đầu từ đầu những năm 1970, các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Los Alamos bắt đầu chứng minh rằng chúng ta có thể thiết kế theo cách của mình để vượt qua giới hạn đó. Họ phát hiện ra rằng bằng cách sử dụng các kỹ thuật bẻ gãy thủy lực tương tự như các kỹ thuật hiện đang được sử dụng trong ngành dầu khí, họ có thể tạo ra hoặc mở rộng các vết nứt trong đá tương đối rắn và rất nóng. Sau đó, họ có thể thêm nước vào, về cơ bản là thiết kế các bộ tản nhiệt nằm sâu dưới lòng đất.

    Sau đó, một hệ thống địa nhiệt “tăng cường” như vậy về cơ bản hoạt động giống như bất kỳ hệ thống nào khác, nhưng nó mở ra khả năng xây dựng các nhà máy điện ở những nơi mà đá chưa đủ thấm để cho phép nước nóng lưu thông dễ dàng. Các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực này đã lập luận trong nhiều thập kỷ rằng nếu chúng ta giảm chi phí của các kỹ thuật như vậy, nó sẽ 

    mở khóa những dải đất rộng lớn mới của hành tinh để phát triển địa nhiệt.

    Một nghiên cứu của MIT được chú ý vào năm 2006 đã ước tính rằng với khoản đầu tư 1 tỷ đô la Mỹ trong 15 năm, các nhà máy địa nhiệt nâng cao có thể sản xuất 100 gigawatt công suất mới trên lưới điện vào năm 2050, đưa nó vào cùng hạng với các nguồn tái tạo phổ biến hơn. (Để so sánh, khoảng 135 gigawatt công suất năng lượng mặt trời và 140 gigawatt gió đã được lắp đặt trên khắp Hoa Kỳ.)

    Susan Petty, người đóng góp cho báo cáo đó và là người sáng lập Seattle- cho biết: “Nếu chúng ta có thể tìm ra cách lấy nhiệt từ trái đất ở những nơi chưa có hệ thống địa nhiệt tuần hoàn tự nhiên, thì chúng ta sẽ có quyền truy cập vào một nguồn tài nguyên thực sự to lớn. dựa trên AltaRock Energy, một công ty khởi nghiệp địa nhiệt tăng cường sớm.

    Hoa Kỳ đã không thực hiện khoản đầu tư đầy đủ đó trong khoảng thời gian được yêu cầu trong báo cáo. Tuy nhiên, nó đã khiến địa nhiệt tăng cường ngày càng được ưu tiên trong những năm gần đây.

    Những nỗ lực lớn đầu tiên của liên bang bắt đầu vào khoảng năm 2015, khi Bộ Năng lượng công bố kế hoạch cho Đài quan sát biên giới để nghiên cứu trong phòng thí nghiệm năng lượng địa nhiệt. Hoạt động khoan tại địa điểm Utah FORGE được chọn, gần Milford, cuối cùng đã bắt đầu vào năm 2016. Cho đến nay, phòng thí nghiệm nghiên cứu đã nhận được khoảng 220 triệu đô la tiền quỹ liên bang. Gần đây hơn, DOE đã công bố kế hoạch đầu tư thêm hàng chục triệu đô la vào lĩnh vực này thông qua sáng kiến Bắn địa nhiệt tăng cường của mình.

    Nhưng hiện nay vẫn chỉ có một số ít các hệ thống địa nhiệt tăng cường hoạt động thương mại ở Mỹ.

    Đặt cược của Fervo
    Latimer đã đọc bài báo đó của MIT khi đang làm việc ở Texas với tư cách là kỹ sư khoan cho BHP, một công ty khai thác kim loại, dầu và khí đốt, vào thời điểm ông ngày càng lo ngại về biến đổi khí hậu. Từ công việc của mình, ông tin chắc rằng ngành công nghiệp khai thác khí đốt tự nhiên đã giải quyết được một số thách thức về kỹ thuật và kinh tế được nêu trong báo cáo.

    Latimer cuối cùng đã nghỉ việc và đến Trường Kinh doanh Stanford với mục tiêu thành lập một công ty khởi nghiệp về địa nhiệt. Anh sớm gặp Jack Norbeck, người đang hoàn thành luận án tiến sĩ ở đó. Nó bao gồm một chương tập trung vào mô hình ứng dụng của những phát hiện ở Los Alamos.

    Cặp đôi này đã đồng sáng lập Fervo vào năm 2017. Kể từ đó, công ty đã huy động được gần 180 triệu đô la vốn đầu tư mạo hiểm từ Bill Gates's Breakthrough Energy Ventures, DCVC, Ma Kết Investment Group, v.v. Nó cũng đã công bố một số thỏa thuận mua bán điện thương mại cho các dự án địa nhiệt nâng cao trong tương lai, bao gồm một nhà máy có công suất 5 megawatt tại địa điểm Nevada sẽ giúp cung cấp năng lượng cho các hoạt động của Google tại bang này.

    Theo các thỏa thuận đó, Fervo được ký hợp đồng để cung cấp dòng điện không có carbon ổn định, chứ không phải các tính năng linh hoạt mà nó đang khám phá. Nhưng gần như ngay từ đầu, các tiện ích và khách hàng tiềm năng khác đã nói với công ty rằng họ cần sắp xếp các nguồn sạch có thể tăng giảm sản lượng, để tuân thủ các quy định khí hậu ngày càng nghiêm ngặt và cân bằng tỷ lệ ngày càng tăng của sản lượng năng lượng mặt trời và gió thay đổi trên Cái lưới sắt.

    “Nếu chúng ta có thể nghĩ ra một cách để giải quyết vấn đề này,” Norbeck nói rằng ông và Latimer nhận ra, “chúng ta thực sự có thể có một cách để thay đổi thế giới.”

    Fervo bắt đầu khám phá xem liệu họ có thể làm như vậy hay không bằng cách tận dụng một tính năng khác của hệ thống địa nhiệt nâng cao, điều mà các nhà nghiên cứu Los Alamos cũng đã nhấn mạnh trong các thí nghiệm sau này.

    Tạo ra các vết nứt trong đá có độ thấm thấp có nghĩa là nước trong hệ thống không thể dễ dàng rò rỉ ra các khu vực khác. Do đó, nếu bạn tắt hệ thống giếng và tiếp tục bơm nước vào, bạn có thể tạo ra áp suất cơ học trong hệ thống, do các phần đá nứt nẻ đẩy vào trái đất.

    Norbeck nói: “Các vết nứt có thể giãn ra và thay đổi hình dạng, gần giống như những quả bóng bay.

    Áp lực đó sau đó có thể được đưa vào sử dụng. Trong một loạt các thí nghiệm lập mô hình, Fervo phát hiện ra rằng khi van được mở lại, những quả bóng bay đó sẽ xì hơi một cách hiệu quả, lưu lượng nước tăng lên và sản lượng điện tăng lên. Nếu họ “sạc” nó trong nhiều ngày, bằng cách thêm nước vào nhưng không xả ra, thì nó có thể tạo ra điện trong nhiều ngày.

    Nhưng công ty vẫn cần xem liệu nó có thể hoạt động trong thế giới thực hay không.

    Các bài kiểm tra
    Sau khi băng qua Quận Humboldt, Nevada, Latimer cuối cùng lái xe vào một con đường đất. Trang web Fervo tự công bố với một giàn khoan màu trắng ở đằng xa, cao 150 feet trên một dải sa mạc màu nâu. Địa chất dưới dải đất đặc biệt này bao gồm đá nóng ở độ sâu nông, nhưng không có tính thấm cần thiết cho các loài thực vật truyền thống.

    Vào năm 2022, công ty đã khoan các lỗ khoan đôi ở đó, sử dụng mũi khoan cắt cố định gần 10 inch để từ từ mài qua các thành tạo đá granit và đá trung gian hỗn hợp. Các giếng dần dần uốn cong dưới lòng đất, cuối cùng chìm sâu khoảng 8.000 feet và chạy theo chiều ngang khoảng 4.000 feet.

    Sau đó, Fervo bơm nước lạnh dưới áp suất cao để tạo ra hàng trăm vết nứt dọc giữa chúng, tạo thành một bộ tản nhiệt khổng lồ dưới lòng đất giữa lớp đá cao tới sớm 380 ˚F (193 ˚C).

    Zalo
    Hotline